不同干燥方式對水稻種子干燥速率及種子質(zhì)量的影響

王亞梁 陳惠哲 張玉屏 向鏡 張義凱 河野元信 朱德峰*

（1中國水稻研究所，杭州310006；2日本佐竹公司，日本東京 101-0021；3江西農(nóng)業(yè)大學農(nóng)學院，南昌330045；*通訊作者：cnrice@qq.com）

水稻生產(chǎn)在我國糧食生產(chǎn)中具有舉足輕重的地位。由于社會經(jīng)濟的發(fā)展，農(nóng)村勞動力逐漸向城市轉(zhuǎn)移，輕簡化栽培是水稻生產(chǎn)的重要方向[1]。經(jīng)過多年的發(fā)展，我國水稻耕地、收獲已經(jīng)基本實現(xiàn)機械化，水稻種植機械化率也已達30%以上，然而水稻烘干貯藏的機械化發(fā)展較慢，水稻烘干貯藏技術的發(fā)展遠落后于發(fā)達國家。南方稻區(qū)由于地形的因素，水稻生產(chǎn)還是多以中小規(guī)模為主，又因烘干設備成本較高，生產(chǎn)上主要還是利用傳統(tǒng)方法進行稻谷干燥，烘干機械化水平較低[2]。近年來，氣候的變化導致南方稻區(qū)陰雨天氣增多，特別是在晚稻收獲季節(jié)，陰雨天氣頻繁出現(xiàn)，導致水稻正常干燥受阻。我國南方水稻種植區(qū)域以雜交稻為主，品種更新較快，育種量較大，2016年新收獲雜交水稻種子就達到2.8億kg[3]。崔婷等[4]研究指出，種子烘干過程對種子活力會產(chǎn)生一定的影響。目前，育種過程中，科研院所水稻收割還是以手工作業(yè)為主，并采用自然晾干的方式。然而，由于陰雨天氣的出現(xiàn)，種子干燥困難，種子質(zhì)量受影響較大。為此，研發(fā)室內(nèi)小型烘干設備，對南方稻區(qū)水稻生產(chǎn)來說十分重要。

國內(nèi)外對水稻的烘干方式進行了較多的研究，其中，日本是技術水平較高的國家，發(fā)明了一系列新的烘干設備及方法，如連續(xù)式干燥機、循環(huán)式干燥機等[5-6]，我國東北三省多引用日本的技術和設備進行烘干。其中，噸袋的使用有效提高了稻谷的烘干、貯藏、流通效率，噸袋兩端通風，結合通風裝置和控制設施，能夠大批量對水稻進行烘干、貯藏，克服自然條件對種子干燥帶來的不利影響，我國一些地區(qū)也開始借鑒和利用。然而種子的干燥受很多因素的影響，鑒于此，本試驗研究了自然晾干、烘箱恒溫烘干、袋式鼓風烘干和鼓風加熱烘干4種烘干方式對水稻種子質(zhì)量及干燥速率的影響，以期為我國南方水稻烘干技術的發(fā)展，為科研部門小規(guī)模種子烘干提供參考。

1 材料與方法

1.1 供試材料

本試驗材料是浙江省寧波市種子公司繁育基地即時收獲的甬優(yōu)538種子。

1.2 試驗方法

試驗于2015年在中國水稻研究所試驗基地進行，10月31日收獲種子，用袋封好后帶回，采用4種不同干燥方式進行干燥：T1，袋式烘干機（FCD-1，日本佐竹公司）加熱烘干；T2，袋式烘干機（FCD-1，日本佐竹公司）普通（不加熱）烘干；T3，采用50℃恒溫烘箱（DHG-9245A，上海和呈儀器制造有限公司）烘干；T4，在自然條件下晾干。試驗處理在種子含水量達13%～14%時結束，并取樣在干燥箱內(nèi)保存1個月。噸袋由日本佐竹公司提供，直徑為133 cm。袋式烘干機裝有鼓風裝置。

1.3 測定項目

1.3.1 谷堆溫濕度

利用溫濕度測定儀（HOBO，U30-GSM）測定種子堆溫濕度。

表1 不同干燥方式種子堆空氣溫濕度

圖1 不同干燥方式種子失水速率

1.3.2 種子含水量

使用單顆粒自動水分儀（Shizuokaseiki，CTR-500ET）于烘干處理開始前測定種子的初期含水量，烘干過程中每2 h用水分儀測定種子水分含量1次，含水量達到13%～14%時停止測定。

1.3.3 種子活力

種子去殼后，采用0.1%TTC染色，考察種子活力，重復3次。種子活力（%）=染色的種子/（染色的種子+未染色的種子）×100%。

1.3.4 種子活力指數(shù)

每處理選取100粒大小一致的種子進行發(fā)芽試驗，每處理3次重復。種子活力指數(shù)：第5天以正常苗統(tǒng)計發(fā)芽勢，發(fā)芽指數(shù)=Gt/Dt，Gt：與Dt相對應的每天發(fā)芽種子數(shù)，Dt：發(fā)芽日數(shù)；活力指數(shù)=發(fā)芽指數(shù)×單株苗高（cm）。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

利用Excel進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計，并利用SAS 9.2進行方差分析（Duncan’s）。

2 結果與分析

2.1 種子堆空氣溫濕度

由于試驗材料收獲時間不同，烘干過程中氣象條件不一致，種子烘干時主要為陰雨天氣，相對濕度較高，各處理種子堆流通空氣濕度平均達83.9%。

空氣濕度是影響烘干效率的重要因素，袋式烘干由于鼓風作用的存在，相對濕度比自然條件下降低10.3%～24.7%，其中袋式加熱烘干又比袋式普通烘干種子堆濕度要低，經(jīng)測定，噸袋20 cm處，風速平均為0.68 m/s。對種子堆的溫度進行分析發(fā)現(xiàn)，袋式加熱烘干種子堆溫度平均比袋式普通烘干和自然條件晾干增加4.4℃和2.9℃，由于風速的存在，袋式普通烘干種子堆溫度比自然條件下晾干略低（表1）。

2.2 失水速率

從圖1可以看出，采用自然晾干方式種子水分下降最慢，水分含量有起伏，但隨著時間的推移，水分含量總體上呈直線下降，模擬結果表明，每小時自然晾干種子水分下降0.26%。與自然晾干方式相比，其他3種烘干方式都可以明顯縮短烘干所需的時間，其中50℃烘箱烘干方式（T3）所需時間最短，種子含水量從33.4%到14.0%只需22 h，水分呈直線下降趨勢，每1 h水分降低0.91%。袋式加熱烘干方式（T1）也有明顯的效果，與袋式普通烘干方式（T2）相比，袋式加熱烘干種子水分下降到20.0%所需時間縮短8 h，而由于空氣濕度的因素，袋式加熱烘干水分達到14.0%時，袋式普通烘干和自然晾干的水分含量均在15.0%以上。從水分含量下降趨勢上看，在烘干開始后8 h，袋式烘干方式水分降低速率比50℃烘箱烘干方式的高，而8 h后采用烘箱烘干失水速率顯著高于袋式烘干。袋式加熱烘干的水分下降速率在任何時段均高于袋式普通烘干，但烘干前8 h兩種袋式烘干方式水分降低速率差異相對較小，8 h后加熱烘干的水分降低速率要快，可用二次項函數(shù)進行模擬，30 h后水分下降均趨于平緩。以上說明溫度是影響烘干的主要因素，但在開始烘干時鼓風也起重要作用。

2.3 種子活力

由圖2可知，烘干處理會降低種子活力，平均比自然晾干降低4.5個百分點，其中袋式普通烘干降低幅度最大，達到8.2個百分點，與袋式加熱烘干和自然晾干相比差異顯著。袋式加熱烘干和烘箱50℃恒溫烘干種子活力雖然有所降低，但與自然晾干相比無顯著差異，袋式加熱烘干比烘箱50℃恒溫烘干下降幅度小。說明增溫和鼓風干燥均會降低種子活力，在鼓風的基礎上，適當增溫，則對種子活力傷害較小。

圖2 不同干燥方式的種子活力

圖3 不同干燥方式的種子活力指數(shù)

2.4 種子活力指數(shù)

對干燥后甬優(yōu)538種子進行活力指數(shù)測定，結果（圖3）發(fā)現(xiàn)，烘箱50℃恒溫烘干提高了種子活力指數(shù)，分別比自然晾干、袋式普通烘干、袋式加熱烘干提高26.3%、22.

7%和14.2%，差異顯著。袋式加熱烘干也有利于種子活力指數(shù)的提高，但與袋式普通烘干及自然晾干相比差異不顯著。由此說明，干燥時增溫有利于種子活力的提高。

3 討論與結論

合理的干燥溫度對種子烘干極為重要。張銀等[7]指出，在種子干燥過程谷堆溫度高于34℃時，種子的發(fā)芽率會降低，且干燥時間越長，發(fā)芽率越低。本研究結果與之相似，烘箱50℃恒溫烘干降低了種子活力，而在袋式普通烘干過程中，由于天氣因素，達到適宜水分的時間延長，種子發(fā)芽率顯著下降，這可能與種子未迅速休眠相關，從而影響貯藏過程中的內(nèi)含物變化[8]。有研究指出，干燥溫度對種子發(fā)芽勢的影響大于發(fā)芽率[9]，這與本研究結果一致，本試驗中發(fā)現(xiàn)種子發(fā)芽勢降低的同時提高了活力指數(shù)，袋式加熱干燥和烘箱恒溫烘干種子發(fā)芽5 d種子的苗高要比普通烘干和自然晾干方式要顯著增加。有研究指出，高溫烘干增加種子裂紋，影響胚芽吸收營養(yǎng)物質(zhì)[10]，但在本試驗中，甬優(yōu)538種子并未有裂紋顯著增加的趨勢，這可能與品種間差異有關。

風速也是影響稻谷烘干的重要因素。本研究發(fā)現(xiàn)，風速增加顯著提高了干燥前期水稻干燥的速率，在實際生產(chǎn)中，遭遇陰雨天，可以采用鼓風的方式來降低水分含量，防止種子霉變。袋式加熱干燥方式是一種不錯的選擇。趙錫和等[11]指出，在溫度45℃和55℃時，進行變溫干燥，前7 h風速0.7 m/s，后程風速0.4 m/s干燥時，能顯著提高干燥效率，在袋式加熱過程中，還需對加熱溫度進行梯度研究，以明確最高烘干效率。