光电色选机在水稻种子加工线上的应用

摘 要：将光电色选机应用于水稻种子加工线，对光选前后种子发芽率、死种子率等指标进行检测分析，得出光选后的种子发芽率明显提高，死种子率显著降低，种子批质量有所提升的结论。研究结果证明：光电色选机应用于种子加工线上具有一定的可行性。

关键词：光选；发芽率；死种子率；光电色选机

中图分类号：S226.5 文献标志码：B 文章编号：1674-7909（2024）9-135-5

DOI：10.19345/j.cnki.1674-7909.2024.09.031

0 引言

水稻在生长季节遇到恶劣的天气，不仅影响产量，更重要的是严重影响种子生活力。特别是，水稻灌浆后期遭遇连续阴雨天气，容易形成穗发芽。江苏省里下河地区10月中下旬往往是阴雨连绵天气，导致该地区成熟较早的水稻品种穗发芽严重，造成种子黄粒、黑粒、粉化粒比例加重，严重影响种子品质［1］。面对这样的现实困境，如何确保种子的数量和品质，从而有效规避经营风险，是该地区众多种子企业迫切需要解决的难题。对此，传统的精选加工模式只能剔除部分空瘪粒，而目前光电色选机在粮食、农副产品加工中的应用发展较快，特别是在大米加工分级中的应用日趋成熟，能够精准剔除大米中的浅黄、腹白、微小病斑等微色差杂质［2］。光电色选设备根据色选识别的原理，剔除稻谷中的不合格粒，从而提高种子批品质，使其达到国家质量规定标准，具有一定的现实可行性。2021—2024年，笔者团队采用光电色选机对5个水稻品种的不合格种子批进行了光选试验，为光电色选机在水稻种子加工流水线上的应用提供了数据支持。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试水稻品种：武育粳528、泰香粳1402、淮稻5号、镇糯20、南粳5718。供试设备：美亚牌臻系列杂粮色选机（型号：6SXZ-600CG2/600mCS2）、RTOP-B智能人工气候箱。

1.2 试验方法

在种子加工流水线末端增加设置美亚牌臻系列杂粮色选机，依托光学设备，增加一轮种子品质剔选流程。该色选机结构主要包括光源、光学镜头、检测传感器、控制电路和剔选装置等部分。其工作原理是通过光学镜头将稻谷投影到检测传感器上，传感器根据稻谷颜色、形状、纹理等特征进行识别和分类［3］。当稻谷颜色、形状、纹理等特征与标准不符时，传感器会即时发出信号，控制电路接收信号后，通过剔选装置将黑米、黄米、红米、粉化米（胚萌动）及其他杂色米等不合格稻谷分选出来。同时，该款色选机还辅配红外精选设备，采用了高分辨率CCD传感器、高清镜头，具有选别精度高、效率高等特点。

1.3 试验设计和过程

此试验在江苏姜丰种业加工中心进行。对供试的种子先进行常规精选加工，选择2.0 mm筛片，经风筛选、比重选等流程达到一定的净度，将精选后的种子按900 kg为一个批次用囤包装载，逐包取样进行发芽试验。送检的样品种子经充分混合后，用数种设备或手工随机数取400粒，以100粒为1个重复，试验为4个重复，投入4个发芽盒中，加水浸泡（需24 h）后放入智能人工气候箱（箱温设置30 ℃恒温，光照模式设置为白天16 h，夜晚8 h）。发芽试验严格按照《农作物种子检验规程 发芽试验》（GB/T 3543.4—1995）进行［4］，根据试验结束记录的结果计算种子批初始发芽率。对初始发芽率检测不合格的种子批进行区间划分，大致按发芽率划分为3个区间（分别为80%～84%、75%～79%、<75%）；对各个区间的种子批分别进行光选处理，再对处理后的种子按900 kg一个批次扦样进行实验室发芽率检测；试验过程严格按照初始发芽率检测方式进行，试验结束记录结果形成种子批最终发芽率。最后，将此检测结果与相对应的未经处理的种子批初始发芽率（CK）进行对比。

1.4 统计指标及方法

统计指标包括发芽率、死种子率。

发芽率计算公式见式（1）。

发芽率（%）[=正常幼苗数量100]×100%               （1）

死种子率计算公式见式（2）。

死种子率（%）=[死种子数量100]×100%                （2）

加权平均法计算公式见式（3）。

[x=x1f2+x2f2+χ3f3+…+Xkfkn]，其中f1+f2+f3+…+fk=n                                                                           （3）

式（3）中：[x]表示平均发芽率或平均死种子率；x表示发芽率或死种子率；f为发芽率样品个数；n为样品总个数。

试验所得数据采用Excel 2003软件整理。

2 结果与分析

2.1 武育粳528光选后与光选前发芽率的变化

由表1的试验数据可得以下结论。①种子在经过光选识别剔除后发芽率可提高7.4个百分点（加权平均）。②初始发芽率越高，光选后发芽率越高，发芽率达标率越高。光选前初始发芽率为80%～84%的种子通过光选后达标率达76%，光选前初始发芽率为75%～79%的种子通过光选后达标率达47%，初始发芽率为64%～74%的种子通过光选后达标率几乎为0%。③光选后发芽率显著提高，主要是死种子率显著降低，这部分死种子就是粉化粒（胚萌动）、黄米粒和病粒（黑米）。④初始发芽率越低，剔除的死种子越多。初始发芽率为80%～84%的种子，光选后死种子率平均下降5个百分点；初始发芽率为75%～79%的种子，光选后死种子率平均下降8个百分点；初始发芽率为64%～74%的种子，光选后死种子率平均下降9个百分点。

2.2 淮稻5号光选后的结果

淮稻5号光选28个样品，发芽率无显著提高效果，如表2所示。经剥糙检测，发现该品种米色与穗发芽的粉化粒色差较小，相关结果应与品种成熟度和穗发芽程度有关，光选设备难以精准识别剔除。

2.3 镇糯20光选后的结果

镇糯20光选9个样品，发芽率无显著提高效果，如表3所示。通过二、三次光选试验，均无显著提高效果。经分析，应与糯性米粒的乳白色与粉化粒（胚萌动）色泽区别较小有关。

2.4 优质食味粳稻品种光选后的效果

由表4至表7可见：武育粳528、泰香粳1402、南粳5718等品种光选前初始发芽试验中死种子率在15%以下的光选后都能显著提高发芽率，并将死种子率下降到10%以下。

3 光选设备在稻麦种加工线上的应用前景

试验证明，光选设备可以在以下情境中，为种子加工提供技术支撑。

3.1 受灾轻微的抢救措施

水稻种子收获前受灾程度轻微，常规精选加工后种子批初始发芽试验死种子率在15%以下的，有必要通过光选剔除部分死种子，将死种子率降低到10%以下。试验表明，采用该措施，优质食味粳稻的发芽率均能达标。若受灾程度较重（死种子率超过15%），则光选损耗过大，效果并不明显，不建议进行光选处理。

3.2 糯性品种品质提升的局限性

糯性米粒呈乳白色，与粉化粒（胚萌动）相似，光选机难以识别。光选可以剔除病粒（黑米）、黄米、红米等杂色粒，从而提高种子品质，但不能剔除粉化粒（胚萌动）。因此，如果糯性水稻品种的种子初始发芽率不达标，则不必再采取光选处理措施。相关试验同时证明，不合格种子与标准种子的颜色、形状、纹理等特征差异越大，越易被分选出来，种子品质提升的可能性越大；反之，则种子品质提升的空间不大。

3.3 水稻自生稻的有效控制

自生稻的筛查是水稻田检的重要项目，以往只能通过田间去杂的方式解决，耗费大量人力、物力，效果有时还不理想，严重田块的种子只能进行报废处理。水稻自生稻的特点为籽粒细长、米色发红，可以利用光电色选设备的“色选+形选”功能进行精准剔除，将自生稻比例降至0.3‰以下。

3.4 光选设备在小麦种子加工上的应用设想

利用光选原理，将籽粒投影到检测传感器上，传感器对色差、形状、纹理等特征进行识别与分类。结合上述试验，可以合理推断，当小麦不完善粒（包括虫蚀粒、病斑粒、破损粒、生芽粒和生霉粒等）占比较高时，通过光选设备剔除不合格粒，可以有效提高小麦种子品质［5］。

综上，光选设备在稻、麦种子精选加工中具有较为广阔的应用前景。

参考文献：

［1］严亚艳，周荣，鲍辉宇.水稻种子发芽率降低的原因及预防措施［J］.上海农业科技，2016（1）：159-160.

［2］孙六莲.我国色选机发展概况与建议［J］.农业与技术，2016，36（9）：62-64.

［3］张会娟，胡志超，王海欧，等.我国谷物色选机概况及发展［J］.农业机械，2009（12）：54-56.

［4］李先玉，李浩，苏茹茹，等.水稻种子加工检验方法刍议［J］，农业科技通讯，2022（1）：207-209.

［5］谭艳琴，马玉侠.色选机在小麦不完善粒检测中的应用研究：小麦不完善粒检验方法的改进［J］.现代面粉工业，2018，32（1）：10-13.

作者简介：朱晓燕（1977—），女，本科，农艺师，研究方向：种子检验与生产。