种子包衣技术

种子包衣技术（精选8篇）

种子包衣技术 篇1

种子包衣技术是在传统浸种、拌种技术的基础上发展起来的一项种子加工技术,使种子处理更加方便、安全和有效。种子包衣技术是指以精选种子为载体,应用手工的或者机械的途径在种子外面均匀包裹一层药剂,这层药剂称为种衣剂。种衣剂包括杀虫剂、杀菌剂、微肥、植物生长调节剂、着色剂、填充剂、成膜剂、扩散剂、稳定剂、防腐剂等材料。包衣的种子种下后,种衣剂遇水吸胀但几乎不溶解,而在种子周围形成一个屏障,随着种子的萌动、发芽、成苗,有效成分缓慢有序释放,并被根系吸收传导到幼苗各部分,使药、肥得到充分利用,以增强种子及幼苗对病菌和病虫害的抗性,达到节本增效的目的。该技术已在大豆、小麦、玉米、甜菜、蔬菜等作物上大面积推广应用,取得了很好的经济效益和社会效益。现将该技术介绍如下:

1 应用效果

1.1 有效地防控作物苗期的病虫害,确保苗全苗齐苗壮

通过在小麦、玉米、大豆等作物上多年的试验示范,种子包衣后对作物多种病虫害有明显的防控效果。据试验,大豆种子包衣后豆根潜叶蝇危害降低,大豆抱囊线虫发生减轻。

1.2 促进幼苗生长,提高作物产量

用种衣剂处理过的种子,出苗快、叶片肥大,真叶多,叶色深绿,百株鲜重高,促进了作物生长,为增产打下了基础。据试验小麦、玉米、大豆等作物种子包衣后,一般增产10%以上。

1.3 减少环境污染,保护天敌

采用种子包衣施药方式为隐蔽式,一般播种后40-50天不需要喷施农药,减少苗期喷药次数,从而保护天敌。

1.4 减少田间投入,降低生产成本

种子包衣技术的推广,促进了种子标准化的发展,种子经过精选加工,质量提高,可采用精量点播或机械播种,用种量一般可减少三分之一,田间用药次数减少,省种省药,降低生产成本。

2 种子包衣剂的种类

在生产中常常根据使用目的的不同在种衣剂中加入不同的活性成分,根据活性成分的不同种衣剂可以分为:单一农药型种衣剂、复合型种衣剂、生物型种衣剂、特异型种衣剂等。

2.1 单一农药型种衣剂

包衣中加入某些杀虫、杀菌剂、除草剂作为种衣添加剂,包衣只溶胀而不被水溶解流失,可保证种子正常吸水发芽和药剂缓慢释放,防止某些土壤传播、种子传播病害或杂草侵袭。种子出苗后,药剂继续起作用,以达到杀虫、杀菌效果。有效期在45～60d。这是最常用的、使用最多的一种种衣剂。

2.2 复合型种衣剂

种衣剂中添加多种活性成分,主要有:农药、微肥和植物生长调节剂、微生物、抗生素等。可防止土传病菌的侵染和土壤中害虫的危害。随着种子的发芽,包衣剂中活性组分从根部缓慢释放,可被植物内吸传导到未施药的地上部,从而继续发挥促进植物生长和防治病虫害的作用。

2.3 生物型种衣剂

在种衣剂中应用生物防治剂,根据生物菌类之间拮抗原理,筛选有益的拮抗有害病菌的繁殖、侵害而达到防病的目的,可避免化学农药引起的环境污染及对非靶标生物、一些有益生物产生的不利影响,从而影响生态平衡。

2.4 特异型种衣剂

特异型是指用于特定或特殊目的的种子处理技术。如:抗冷种衣剂、抗旱种衣剂、抗酸种衣剂、抗盐碱种衣剂等,还可以防鼠、抑制除草残效等。

3 处理技术及注意事项

3.1 种子精选

种子包衣前必须经过机械精选加工或人工筛选,除去草籽、土块、茎叶及灰尘,剔除批、残、虫、杂粒等,以提高种子净度、纯度、整齐度。整齐度要大,以免浪费种衣剂,影响种子包衣质量。

3.2 控制种子含水量

含水量是影响包衣种子发芽率的关键因素之一,在包衣前应通过自然晾晒或机械烘干,使种子含水量严格控制在国家规定标准范围内,小麦、大豆种子含水量低于12%;玉米种子含水量低于12.5%。

3.3 严格控制药种比

种子包衣的药种比是经过研究部门和生产厂家根据室内外多点试验确定的,不宜随意增减,若没有当地的使用经验,最好先进行预备性药种比试验,提出最佳药种比。

3.4 选好种衣剂

首先要根据不同地区、不同作物和不同防洽对象,选好种衣剂型号,做到对症下药。其次,对种衣剂要严把质量关,使用以前认真检验,确定符合技术标准后,方可用于大批量包衣步产。使用前若有沉淀,用木棒充分搅匀后再使用。严禁加水和其它物品。

3.5 机械包衣或手工包衣

一般要求用机械包衣,在数量小或条件不允许的情况下,也可在安全保护的基础上进行手工包衣。具体操作将一厚塑料膜平铺地面,然后根据药种比例分别称好,先将种子平摊于塑料膜上,再将药剂倒在种子上,回来串动,搅拌均匀后即可。

3.6 注意安全防护

加强安全防护,操作人员要戴口罩、帽子、手套、风镜、紧口套衫、穿长筒靴等防护用品,避免药剂与皮肤直接接触。拌种结束后及时将裸露部用肥皂水反复冲洗干净,以确保安全。

小麦种子包衣十注意 篇2

1.精选良种。被包衣的种子必须是经过精选的当地优良品种，含水量在12%～14%，无土块、秸稈和杂质。

2.正确操作。按农药使用规则和包衣操作规程进行，防止溅到面部和皮肤上。如溅上应赶快用碱水冲洗，中毒解救时用阿托品，用量遵医瞩。

3.机械包衣。大批量包衣一定要集中采用机械包衣，以保证包衣的质量和人身安全。

4.桶内搅匀。种衣剂一定要先经过预混桶搅匀后再泵入药箱，按药种比例调好包衣机药箱和种箱的计量系统，调准确后方可使用。采用人工包衣，称药时要将盛药的桶充分摇动，使药液上下混合均匀后马上称量。

5.尽早包衣。早包衣有利于种衣膜固化牢固，不脱落，效果好，因此包衣时间宜早不宜迟，最迟在播前两周包衣备用。

6.药肥忌混。种衣剂为固定剂型，应直接用于种子包衣处理，不能加水或其他农药、化肥等物质，以免引起药效及毒性变化，造成失效或发生药害。另外，种衣剂为专用剂型，不能用来喷雾，更不能喷果树、蔬菜、花卉等。

7.预防中毒。包衣工作人员要穿戴劳保服装，如工作服、手套、口罩等，注意安全。对种衣剂要小心保存和使用，避免危害人畜事故发生。包衣的种子不能再食用或饲用，切不可与食品混放。

8.包装出售。麦种包衣后用尼龙编织袋包装，最好分小袋包装出售。

9.干籽播种。使用包衣小麦种子一定要保证原种播种，切忌为了抢墒播种或促苗早出土而采用浸泡催芽办法。因为浸泡后会使小麦种子外围包衣的农药、微肥、植物生长调节剂等溶于水中，降低包衣效果。

种子消毒与包衣技术 篇3

物理机械处理的消毒方法主要有以下几种:

洗涤种子法:清除种子表面沾附的病原菌最简单的就是洗种, 播前将种子多次用清水淋洗、揉搓, 使种子表面沾附的各种微生物被水冲洗掉, 然后晾干播种或催芽播种。

热力消毒法:利用种子与病原体抵抗高温能力的差异, 选择既不能伤害种子活力, 又能杀死病原体的温度和处理时间进行种子消毒。常用的方法是太阳晒种与温烫浸种。

其他的物理机械消毒措施还有利用超声波、放射性元素等进行消毒。

化学药物处理主要有拌种、浸种、半干处理和熏种等四种方法。

拌种法就是用干燥的非可湿性药剂与干燥的种子在播种前混合搅拌, 使每粒种子表面都均匀地沾上药粉, 以达到消灭病虫害的目的。

浸种法是用药剂的溶液或乳剂浸渍种子, 使其吸收药液, 经一定时间处理后取出晾干播种。这种方法在一些苗木、块茎和快根等播种材料的处理上运用较为普遍。

半干处理法是内吸杀菌剂广泛使用后所出现的一种新的拌种方法。即用极少量的水把可湿性药物的药粉淋湿, 然后用来拌种, 或将干的药粉拌于潮湿的种子上, 或用较浓的药液喷洒种子上。它兼有拌种和浸种的优点。

闷种法是利用药剂挥发出来的气体处理种子, 以防治多种害虫及某些真菌和细菌病害。

种子包衣是近年来迅速发展起来的一种种子综合处理新技术, 当前水稻、玉米、小麦等大田作物及许多蔬菜作物正越来越多地采用包衣种子进行播种。种子包衣是利用粘着剂把药剂、肥料、生长调节剂等物质制成一种膜, 包裹在种子表面, 以改善种子的发芽率和成苗质量。根据种子包衣的主要目的, 可以分为以下几个主要类型。

(一) 改善作物营养为目的包衣:

包括采用根瘤菌、磷细菌等接种剂和根据土壤缺素情况选用微量元素钼、锌等微肥两类。在豆科种子上广泛采用根瘤菌为接种剂, 不仅可以保护根瘤延长存活时间, 而且由于人为地改进根瘤的存活环境, 使豆科作物结瘤的机会增加, 提高产量。

采用单一或混合硼、锰、镁、钼、锌、铁等营养元素, 在小麦上进行的包衣研究表明, 锰、镁、锌三者混合使用进行包衣, 对小麦发芽和苗期生育有良好影响, 用氧化锰作为包衣添加剂, 在某些条件下有改善出苗状况的效果, 甚至在不缺锰的条件下, 也有促进发芽与出苗的效果。只有土壤中的锰含量充足时, 锰的包衣处理才没有效果。洋葱、胡萝卜的种子包衣试验表明, 包衣材料中加入具有营养作用的配料, 可以通过加速幼苗的生长提高产量。

此外, 在土壤缺磷时, 虽然可以采用磷肥作种肥加以解决, 但是将磷肥施在种子附近, 可能出现烧种现象, 采用水溶性的磷肥作包衣材料, 可以提供最有效的磷源。

(二) 改善土壤在浸水条件下种子出苗效果的包衣:

在浸水条件下直播包衣的水稻种子, 由于材料中的过氧化合物缓慢分解释放出氧, 可促进种子萌发与苗期生育, 与适当的除草剂配合使用, 既节约劳力, 又得到了与移植同样的产量。

在小麦上的研究表明, 在包衣配方中放入50%的过氧化物, 在湿润的土壤中, 包衣种子出苗率达90%, 对照出苗率仅30%。在小麦、玉米、大豆上的研究一致表明, CaO2、ZnO2作为包衣材料, 可以改善在浸水土壤中种子的出苗与幼苗生长的状况。既使在正常含水量的土壤中, 上述包衣种子也有一定效果。

(三) 配合杀虫剂、杀菌剂、灭草或灭鼠等药剂的包衣:

既可减少施药所造成的环境公害, 又可以精确地用药, 收到较好的防治效果。从各地的使用情况看, 在玉米、小麦和大麦等种子上采用杀虫剂, 在水稻、苜蓿等种子上采用除草剂都可受到较好的效果。

(四) 其它目的的包衣:

玉米包衣种子图像预处理技术 篇4

关键词：玉米种子,包衣,图像分割,图像预处理

玉米是全球种植范围最广、产量最大的谷类作物, 可以用作食物、饲料, 也是重要的工业原材料。我国是玉米生产和消费大国, 玉米生产关系国家粮食安全[1]。

玉米种子品质是影响玉米产量的一个重要因素, 纯度是衡量玉米种子质量的主要指标。检测玉米种子纯度的方法[2]有籽粒形态鉴定法、幼苗鉴定法、田间小区种植鉴定法、生化指纹图谱鉴定法、DNA指纹图谱鉴定法等。其中, 籽粒形态鉴定法具有方便、快速的优点, 在玉米种子生产、收购、销售各环节, 工作人员和农民经常使用。但是实施籽粒形态鉴定法对操作者的知识和经验有一定要求, 结果也不可避免受操作者主观因素影响。目前计算机智能识别技术发展迅速, 在各行业和领域应用广泛, 可借助相关技术研发籽粒形态鉴定法的自动化方法[3], 进而研发相关智能终端设备和软件, 以提供相关工作的效率, 为农民造福。

少数研究者已经开展了玉米种子纯度自动识别研究工作。闫小梅等[4]利用CCD相机分别获取玉米种子冠部和无胚芽面图像, 提取6 个颜色特征, 采用Fisher判别将特征投影到一维空间, 利用K-均值聚类进行纯度识别。刘双喜等[5]使用CCD相机获取玉米籽粒冠部彩色图像, 提取9 个颜色特征, 采用基于最远优先遍历优化DBSCAN算法进行玉米纯度识别。曹维时[6]利用CCD相机获取玉米种子冠部图像, 采用小波变换提取RGB空间颜色特征, 使用神经网络进行纯度识别。这些研究普遍使用了玉米种子的颜色特征, 但目前市场上的玉米种子都是带包衣的, 种子本来的颜色被包衣颜色掩盖, 不能再根据颜色特征鉴别玉米种子纯度。

相同种类的玉米种子在形态上具有一定相似性, 不同种类的玉米种子在形态上具有一定差异性, 玉米种子的形状特征可作为检测玉米种子纯度的一个依据。在提取玉米种子形状特征前, 首先要进行玉米种子图像预处理工作, 目的是将图像中背景和玉米种子区分开, 确定各种子在图像中的所在的区域, 为特征提取做好准备。本文介绍玉米包衣种子图像预处理技术, 包括灰度变换、图像分割、区域分割等。

1 图像采集

将玉米种子至于扫描仪平板上, 各种子之间保持一定间距, 获取彩色图像。图1 为采集到的一副郑单958 玉米包衣种子图像。图中玉米种子显示的颜色为包衣颜色, 并非种子本来的颜色。

2 图像预处理

2.1 灰度变换

灰度变换的目的是为了把图像颜色数据从三维变成一维, 降低图像分割的数据量, 但要注意在结果中尽可能保留、甚至增强原始图像中目标与背景的颜色差异。

灰度变换常用的公式如式 (1) 所示, 其中Y表示变换结果, R、G、B分别表示图像红色、绿色、蓝色颜色分量。

依据式 (1) 进行灰度变换, 结果比较符合人的视觉感受, 但并不适合图像分割, 因为式 (1) 在结果中突出了绿色分量的作用, 降低了红色和蓝色分量的作用。

从图1 可以看到, 背景为接近黑色的灰色, 玉米种子呈现彩色。通常灰色像素的三个颜色分量比较接近, 彩色像素的三个颜色分量会有一定差距。依据该特征设计如式 (2) 所示的灰度变换方法, 其中max (R, G, B) 、min (R, G, B) 表示像素三个颜色分量的最大值和最小值。很显然, 依据式 (2) 进行灰度变换, 在结果图像中, 背景会比较暗, 目标会比较亮, 如图2 所示。

2.2 图像分割

灰度图像分割包括基于阈值的方法、基于边缘的方法和基于区域的方法。图2 灰度直方图如图3 所示, 分为明显的两个区域, 灰度值较小、数量较多的部分属于背景, 另一部分属于目标, 即玉米种子。图2 可采用基于阈值的方法进行分割。

Otsu法是常用的动态确定灰度阈值的方法, 使用Otsu法计算图2 的阈值为0.26, 分割结果如图4 所示, 很显然, 出现了过度分割的情况, 这对后续特征提取是不利的。

从图像采集角度考虑, 当图像采集设备备确确定定时时, , 背背景景的的灰灰度分布实际上也是固定的, 可以直接根据背景景设设置置一一个个静静态态的的阈值, 这样也可以提高算法整体的执行效率。。

通过实验确定静态阈值为0.07, 依据该该值值对对图图22 的的分分割割, , 结果如图5 所示, 过度分割的情况已经没有。。

2.3 区域分割

仔细观察图5 可以发现其中存在一些白色点状物, 这些点状物是从玉米种子上脱落的包衣碎片, 因为其颜色与玉米种子包衣颜色接近而被留在阈值分割结果中, 在特征提取前需要从图像中去掉这些点状物。

去除图像中的点状噪声通常用中值滤波、形态学开运算等, 但玉米种子形体较小, 如采用上述方法会在一定程度上改变玉米种子形态, 影响最终的特征提取结果。

点状物与玉米种子最明显的差异是面积, 可依据该特征进行区域分割:

(1) 找到图像中各白色封闭区域, 含点状物。

(2) 计算各区域面积, 如果面积小于给定的值t, 去掉该区域。

设置t=100, 对图5 区域分割结果如图6 所示, 可以看到, 白色点状物均已去掉。

至此, 已经达到了图像预处理的目标:

(1) 背景与目标已区分开, 背景为黑色, 目标为白色;

(2) 各种子在图像中的位置也已确定, 即不同的白色封闭区域。

3 测试

利用上述方法又分别对邵单8 号、浚单20、浚单26、仙玉335 的带包衣种子进行了测试, 图7 所示为一组结果。

测试表明本文设计的方法能够用于带包衣玉米种子图像预处理, 能够为后期图像特征提取做好准备。

参考文献

[1]赵明正, 朱思柱.世界玉米潜在出口国玉米生产潜力研究[J].世界农业, 2015 (9) :121-130.

[2]朱迎春.玉米种子纯度检测最有效的几种方法[J].杂粮作物, 2003, 23 (2) :77-77.

[3]郑小东, 王杰.机器视觉在玉米籽粒品质检测中的应用研究[J].中国粮油学报, 2013, 28 (4) :124-128.

[4]闫小梅, 刘双喜, 张春庆, 等.基于颜色特征的玉米种子纯度识别[J].农业工程学报, 2010 (S1) :46-50.

[5]刘双喜, 王盼, 张春庆, 等.基于优化DBSCAN算法的玉米种子纯度识别[J].农业机械学报, 2012, 43 (4) :188-191.

种子包衣技术 篇5

小麦经过立克秀包衣处理, 可在种子和表面土壤形成有效保护层, 其有效成分随着吸胀作用进入种子体内并可在植株上下传导, 能有效保护植株地下和地上部分不受病菌侵扰。

小麦经过立克秀包衣处理, 对种传病害如黑粉病、黑穗病有特效, 而且能有效防治土传病害如纹枯病、全蚀病、根腐病, 兼治生长前期的叶锈病、白粉病等。经过立克秀包衣处理, 能延缓种子发育, 促进种苗和根系发育健壮, 增强抗逆性, 提高小麦的耐寒和抗旱能力, 显著提高产量, 增产幅度在10%~15%。

6%立克秀悬浮剂, 应用了全球领先的种子处理核心技术, 小麦经过立克秀包衣后透气性和缓释性好, 对种苗更安全, 防效更稳定, 持效期非常长, 能有效减少土壤淋溶导致药效损失, 避免环境污染。

6%立克秀悬浮剂推荐剂量为4~5 m L对水100 m L拌匀10 kg麦种, 摊开晾干即可播种, 使用方便, 而且经济高效。

使用包衣种子需注意的事项 篇6

1 包衣种子一般有剧毒, 只能做种子用, 绝对不能食用或做饲料。包衣种子要存放在干燥、阴凉的通风处, 严防小孩和家畜、家禽接触或误食。如有误食致死的畜禽, 也应深埋地下, 绝对不能食用, 就连包衣种子出苗后所间的苗也不能用来喂畜禽, 以免中毒。

2 播种包衣种子时要穿防护服, 戴防护手套, 小孩不能参与播种。播种时不得饮食、抽烟、用手擦脸, 播种后立即用肥皂水洗净手和脸。

3 装包衣种子的包装袋应选用聚丙烯编织袋, 最好不用麻袋, 以免带毒麻袋纤维飞扬被人畜吸入导致中毒。包装袋用后应烧掉或深埋, 严防误装粮食和食品。盛装包衣种子的用具须经彻底洗净后方可使用。洗涮这些用具的水严禁倒在河流、池塘和井池边, 可倒在田间或树根周围。

4 包衣种子不宜进行浸种催芽。因种衣剂溶于水后可能会对种子的萌发产生抑制作用。

5 包衣种子不宜在低洼易涝地和盐碱地使用。包衣种子在高湿的土壤条件下极易发生酸败腐烂;在盐碱地, 种衣剂遇碱会分解失效。在pH大于8的田地不宜使用包衣种子。

种子包衣技术 篇7

1 材料与方法

1.1 实验材料

实验品种郝育515A, 水分13.5%~14.0%, 郝育515B, 水分15.5%~16.0%;先正达公司提供70%锐胜;3.5%满适金、亮穗 (立克秀) 马克西姆;北农克·戊·福美双63%干粉种衣剂。

1.2 试验仪器

辽宁省沈阳市自动化仪表研究所ZMX-Ⅱ型种子幼苗培养室;浙江省宁波江南仪器厂生产GXZ型多段编程光照培养箱, PM8188谷物水分测量仪;45 cm×35 cm×3.5 cm不锈钢方盘若干;适宜不同品种的玉米种子数粒板;砂粒规格为0.05~0.8 mm, 经130~170℃高温烘干约2 h, 加水拌匀使其含水量为60%~80%备用。

1.3 试验方法

试验程序及时操作见GB3543.4-1995;试验发芽床均为沙床。

A温度:20~30℃ (GB3543.4-1995检验规程规定的温度条件) ;B温度:10℃, 发芽时间为7 d, 各样品4次重复, 每个重复200粒, 后转为20~30℃, 3 d。

处理1:满适金100 g+锐胜100 g+亮穗120 g;处理2:满适金100 g+锐胜200 g+亮穗120 g;处理3:北农克·戊·福美双63%干粉种衣剂 (以上处理都按1∶100包衣) ;处理4:空白对照。

2 结果与分析

2.1 正常条件下试验样品的芽率

A温度主要是检测正常条件下试验样品的芽率。不正常幼苗种类:515A样品叶片撕裂, 胚轴过度弯曲;主根没有或断裂, 其侧根少或纤弱;死种子 (比例小) ;双胚等。515B样品第一片叶没有达到叶鞘一半;主根没有或断裂, 侧根没有达到数目;不健壮;死种子 (比例大) 。

2.2 不正常条件下试验样品的芽率

不正常条件下, A样品玉米种子各处理平均芽率:90%、81%、84%、69%;各处理不正常类型:叶鞘开裂、叶片撕裂严重, 无主根或有主根但次生根没有达到一定数量, 死种子比例小。B样品玉米种子平均芽率:71%、72%、72%、63%;各处理不正常幼苗种类:叶片撕裂, 主根断裂没有次生根, 种子腐烂, 死种子比例高。处理1和处理2在鉴定幼苗时很多根系都已长出沙床面, 而处理3这种情况少, 其根条数、粗细度、叶色比对照及处理3有明显区分, 说明处理1和2成分对玉米种子根系都有积极的影响。样品在A温度下是85%, 在B温度 (对照) 下是69%, 说明此样品活力不高;在处理1中为90%, 比处理2高出9%, 两个处理配方中只是“锐胜”相差100 m L, 说明在本次试验中处理1“锐胜”含量适宜。样品A处理3中结果与A温度下的芽率数值接近, 说明“北农克·戊·福美双63%”干粉种衣剂在低温条件下 (与对照相比) 有保护种子作用, 证明种子包衣的重要性。

3 结论与讨论

种子包衣技术 篇8

玉米是黑龙江主要粮食作物,种植面积逐年增加。玉米在收获、干燥、制种、加工及运输等过程中存在着众多力学问题,国内外许多学者对玉米籽粒的力学特性进行过研究[1],得到本育9和丹玉13两种玉米品种的籽粒力学性能; 玉米干燥过程中应力裂纹率和破碎敏感性的关系,不同含水率的玉米干燥过程的力学性能,玉米干燥过程中应力裂纹产生的机理; 不同作用力下的玉米剪切特性,籽粒各侧面的静压破坏时的力学特性,玉米种子在不同施压部位的微观力学性质等。赵武云在进行组合式螺旋板齿种子玉米脱粒装置研究过程中,对金鑫4号种子玉米剪切性能进行了试验研究,得到了含水率与玉米破坏载荷的相关关系[2]。黄之斌对大豆、玉米籽粒储运过程中的压缩、碰撞及剪切特性进行了研究,得到了碰撞后玉米籽粒的最大破坏力和最大破坏能,以及籽粒的剪切强度与其组成成分和剪切面积关系[3]等。籽粒在田间作业或运输中,主要受到挤压和冲击作用,了解玉米种子静态时的基本力学特性十分必要。为此,本文以包衣玉米品种龙丹47为研究对象,通过测量得到其物料特性,并在万能实验机上对其压缩特性进行试验研究,得到籽粒在侧放、立放、平放3种条件下压缩载荷与压缩位移,为包衣种子的力学特性研究奠定基础。

1 试验装置及方法

1. 1 试验材料

试验材料选择黑龙江省种植的品种龙丹47为研究对象,采用LDS - 1F谷物水分测量仪测定水分,后密封存放。

1. 2 试验装置及方法

试验设备为CTM2050微机控制电子万能材料试验机,由机架、传感器、压头、数据采集系统组成,如图1所示。试验机的最大试验力为500N,测力准确度为0. 5% ; 试验速度范围: 0. 001 ~ 500mm / min,可无级调速。试验结果可任意存取,并可将试验数据和结果进行打印输出。

试验时,选取规则籽粒大小、形状完全相似,每放置方式至少试验5次[4],压缩探头运行速度一致,获得最大破坏载荷。压缩时保证籽粒放置的位置和压缩角度一致,尽量减少试验过程人为误差对试验结果的影响。

2 玉米籽粒的物理性测定

对包衣玉米种子分别测量其三轴尺寸、千粒质量、内摩擦角、休止角、滑动摩擦角和水分等物料特性。利用电子卡尺测量种子的三轴平均尺寸,籽粒的三轴尺寸分别是长9. 287mm、宽7. 64mm、厚5. 98mm;利用LDS - 1F水分快速测定仪,测定被测籽粒的水分为9. 5% 。同时,测量其休止角为32. 20°,自流角为25. 40°,千粒质量为369. 5g。

3 玉米种子的压缩特性

3. 1 籽粒的压缩特性

籽粒自然堆放中其形态主要有3种,侧放、立放和平放。试验时籽粒放置如图2所示。

3. 1. 1 籽粒侧放时压缩特性

籽粒侧放时压缩载荷与压缩位移的关系如图3所示。由图3可见,籽粒侧放时,随着位移的增加,压缩载荷逐渐增加,位移小于0. 3mm时,压缩载荷增加幅度较小; 位移在0. 28 ~ 0. 65mm时,压缩载荷由20. 45N增加到161. 93N,增加幅度141. 12N; 在位移0. 65mm处,压缩载荷达到最大值161. 93N,此时籽粒出现破裂,此载荷是籽粒侧放时承受的最大力。籽粒破裂后随着位移的增加,压缩载荷逐渐减少,位移在0. 65~ 0. 68mm期间,载荷由161. 93N下降至21. 19N,下降了142. 72N,下降幅度较大; 随着位移的继续增加,载荷下降幅度较小,曲线变化平缓。

由试验机数据采集系统可获得籽粒的弹性模量和抗压强度,侧放时弹性模量为102. 893MPa,抗压强度4. 626 MPa。

利用DPS数据分析系统对侧放时压缩数据进行拟合[5],得到籽粒侧放时压缩载荷与压缩位移的关系曲线符合PEAL - REED模型,表示式为F = a /[1 + bexp- ( cs + ds2 + es3)],籽粒侧放时的拟合曲线为

3. 1. 2 籽粒立放时压缩特性

籽粒立放时压缩载荷与压缩位移的关系如图4所示。由图4可见,籽粒在立放时,随着位移的增加,压缩载荷逐渐增加,在1. 12mm时载荷达到49. 2N,曲线出现第一个峰值点,此时籽粒尖部受压并产生裂纹;位移继续增加时,载荷略有降低后继续上升,位移在1. 53 ~ 2. 32mm时,载荷增加幅度较大,由49. 99N增加到144. 03N; 位移在2. 33mm处压缩载荷达到最大值144. 03N,籽粒出现破裂,此力也是籽粒立放时最大承受力。破裂后的籽粒随着位移的增加,承受载荷逐渐减小,位移在2. 28 ~ 2. 53mm期间,载荷由144. 03N下降至52. 93N,下降了91. 1N,下降幅度较大; 随着位移的继续增加,载荷下降幅度较小,曲线变化平缓。

籽粒立放时,由于尖部首先与压盘接触,且尖部的硬度较籽粒中心处的硬度低,观察多个试验发现立放时载荷曲线会有小波峰出现,曲线不光滑,会出现多个变化点,说明立放受压时籽粒变化多,同时继续运行后载荷能达到最大值。

由试验机数据采集系统可获得籽粒的弹性模量和抗压强度,立放时弹性模量为5. 66MPa,抗压强度为4. 115MPa。

利用DPS数据分析系统对立放时压缩载荷数据进行拟合,得到籽粒立放时压缩载荷与压缩位移的关系曲线符合PEAL - REED模型为

3. 1. 3 籽粒平放时压缩特性

籽粒平放时压缩载荷与压缩位移的关系如图5所示。由图5可见,籽粒在平放时,随着位移的增加,压缩载荷逐渐增加,在0. 34mm时载荷增加较缓慢,而后随着位移的继续增加载荷逐渐增加,且增加幅度较大; 在0. 34 ~ 0. 99mm时,压缩载荷由33. 13N增加到379. 53N,增加幅度346. 4N; 位移为0. 99mm时,载荷最大达到379. 53N,籽粒出现破裂,此力也是籽粒平放时最大承受力。破裂后的籽粒随着位移的增加,承受载荷逐渐下降,位移在0. 99 ~ 1. 1mm期间,载荷由379. 53N下降至33. 25N,下降了346. 28N,下降幅度较大,下降速度较快; 随着位移的继续增加,载荷下降幅度较小,曲线变化较平缓。

由试验机数据采集系统可获得籽粒的弹性模量和抗压强度,平放时弹性模量为161. 528MPa,抗压强度10. 844MPa。

利用DPS数据分析系统对平放时压缩数据进行拟合,得到籽粒平放时压缩载荷与压缩位移的关系曲线符合PEAL - REED模型为

3. 2 讨论与分析

试验中发现籽粒的破坏在接触部位产生,籽粒成粉碎状。籽粒受作用的部位不同,能承受的压缩载荷的差异性较大。数据分析表明: 籽粒平放时压缩载荷明显高于侧放和立放,平放压缩载荷是立放压缩载荷的2. 6倍、侧放压缩载荷的2. 7倍; 而侧放与立放的压缩载荷差异不大。平放时籽粒破碎需要力虽然较大但产生破碎时的位移并不大,绝大多数籽粒的破碎都是在1mm附近产生; 而立放时产生破碎位移大于平放和侧放时的压缩载荷。

多组试验曲线分析表明: 籽粒的压缩载荷与压缩位移曲线有屈服点( 见图4) 和没有屈服点( 见图5、图3) 两种形式; 有屈服点的曲线特征是在达到屈服点前,压缩载荷随着压缩位移的增加呈近似线性增加;达到屈服点后,压缩载荷与压缩位移关系曲线的斜率逐渐增加,压缩载荷的增加幅度也较大; 达到破裂点后,压缩载荷急剧下降。没有屈服点的曲线特征是在达到破裂点之前,压缩载荷随着压缩位移的增加呈近似线性增加; 达到破裂点后,压缩载荷开始急剧下降;在压缩载荷足够大时,籽粒产生崩裂,出现碎屑和破碎粒。由此可以看出,籽粒的不同放置方式对籽粒损伤程度不同,侧放和立放时易受外力影响,籽粒产生损坏的可能性也大于平放方式,平放时对外力承载能力远大于其它两种放置方式。

籽粒压缩时放置方式不同,反映出的弹性模量大小不同,平放时的弹性模量最大,侧放时弹性模量次之,立放时的弹性模量最小,且差值较大。弹性模量值差距较大是由于籽粒的组成成分、水分含量、成熟程度及尺寸等原因造成。

同时,籽粒放置方式的不同,其抗压强度大小也不同,平放时的抗压强度最大10. 844MPa,是侧放和立放时抗压强度的2倍以上,抗压强度大其承受载荷的能力也强。

4 结论

1) 试验得到包衣玉米种子龙丹47的物料特性,长9. 287mm、宽7. 64mm、厚5. 98mm,测量其休止角32. 20°,自流角25. 40°,千粒质量369. 5g。

2) 得到包衣玉米种子龙丹47在侧放、立放和平放3种放置条件下压缩位移与压缩载荷关系曲线,曲线符合PEAL - READ模型表达式为

3) 得到了不同放置方式条件下籽粒的弹性模量,立放时弹性模量5. 66MPa,平放时弹性模量161. 528MPa,侧放时弹性模量102. 893MPa。放置方式不同压缩时籽粒的弹性模量不同,且数值差异较大。