丁 彬謝吉先*馮夢詩陳志德常 蕾蔣 瑩

(1.江蘇省農(nóng)業(yè)科學院泰州農(nóng)科所,江蘇 泰州 225300;2.江蘇省農(nóng)業(yè)科學院經(jīng)濟作物研究所,江蘇 南京 210014)

花生在收獲后,食用、加工和種植利用前需要先脫殼,花生脫殼有傳統(tǒng)的手工剝殼和機械脫殼兩種方法。 手工剝殼具有脫殼品質(zhì)好、對籽仁無破損等優(yōu)點,但在大面積種植時,無法滿足高效生產(chǎn)的要求,機械脫殼已成必然,然而機械脫殼破碎率較高,且破碎的花生多數(shù)為飽滿籽粒[1]。 破碎的花生籽仁價格低,只能用于榨油、食品加工和食用,而不能用作花生種子[2],且因缺少完整的種皮保護導致脫脂、霉變,易遭受黃曲霉毒素的侵染[3-4]。

花生脫殼除了受到物理機械特性、脫殼原理與方法、脫殼機工作部件參數(shù)、施加力大小和方式的影響,還受到花生的生物學特性、脫殼時花生的含水量、花生品種等多種因素共同影響[5-7],其中花生含水量是影響機械脫殼性能的重要因素之一。 為避免機械脫殼造成的種用花生籽仁的損傷影響出苗率和產(chǎn)量,本試驗通過研究不同莢果含水量對剝殼效率、籽仁破損率及苗情效果等性能指標的影響,以期明確適宜機械剝殼的理想莢果含水量。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試品種泰花8號和泰花9號由江蘇省泰興市農(nóng)業(yè)科學研究所選育,并分別于2011年和2015年通過國家新品種鑒定[8-9];寧泰9922是由江蘇省農(nóng)業(yè)科學院經(jīng)濟作物研究所和泰興市農(nóng)業(yè)科學研究所共同選育而成的花生新品種[10]。

1.2 試驗設計

將2019年夏季收獲的花生種子自然晾曬3 d,以獲得相同含水量的樣本,隨機分成6組,每組樣品3 kg,每個樣品三次重復。 泰花8號莢果調(diào)節(jié)含水量為:9.0%(S1)、10.5%(S2)、12.0%(S3)、13.5%(S4)和15.0%(S5),對照采用人工剝殼,含水量為9.0%(CK1);泰花9號莢果調(diào)節(jié)含水量為:9.0%(S6)、10.5%(S7)、12.0%(S8)、13.5%(S9)和15.0%(S10),對照采用人工剝殼,含水量為9.0%(CK2);寧泰9922莢果調(diào)節(jié)含水量為:9.0%(S11)、10.5%(S12)、12.0%(S13)、13.5%(S14)和15.0%(S15),對照采用人工剝殼,含水量為9.0%(CK3)。 統(tǒng)一采用花生種子剝殼機(曲阜市富興機械設備有限公司生產(chǎn),型號:FX-BOa)和人工兩種方式進行剝殼后備用。 播種時只保留完整籽仁,破碎籽仁剔除。

于2020年在江蘇省農(nóng)業(yè)科學院泰州農(nóng)科所試驗基地進行,砂壤土,地勢平坦,排灌良好,肥力中等均勻。 前茬為芋頭,然后冬閑,4月23日耕翻整地,施用商品有機肥15000 kg/hm2、15-15-15硫基綠聚能緩控釋復合肥600 kg/hm2,機械起壟,壟寬75 cm,壟面寬45 cm,壟高15 cm,每壟播2行,穴距18～20 cm,重復3次,每小區(qū)4壟,寬3.2 m,長4.0 m,間隔0.4 m,隨機區(qū)組排列,四周設保護行。 在進行地膜覆蓋前用96%異丙甲草胺乳油1.5 L/hm2+水50 L/hm2噴霧化除,5月4日按試驗設計要求對小區(qū)進行人工鋪膜,5月8日播種,每穴2粒、3粒相間播種。 7月10日用花生超生寶0.75 kg/hm2+水50 L/hm2化控,同時用蘇云金桿菌1.5 kg/hm2+水50 L/hm2兼治斜紋夜蛾。8月29-30日成熟并收獲。

1.3 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)經(jīng)Excel整理后進行數(shù)據(jù)分析,采用SPSS 16.0軟件進行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 莢果含水量對花生剝殼率的影響

由圖1可知,泰花8號、泰花9號、寧泰9922籽仁剝殼率均隨含水量的增加而降低。 且相同含水量條件下,泰花9號剝殼率＞寧泰9922＞泰花8號。 含水量越高剝殼率越低,可能是由于隨含水量的增加使花生殼中纖維彈性增加、韌性增大,從而破殼時所需要機械力增大。 而機械力增加會增大脫殼難度,影響剝殼率。

圖1 不同莢果含水量對機械剝殼花生剝殼率的影響Fig.1 Effect of different pod moisture content on husking rate of peanut by mechanical husking

2.2 莢果含水量對花生籽仁破損的影響

圖2可知,泰花8號、泰花9號、寧泰9922籽仁破損率初始均隨著莢果含水量的增加而降低,當含水量進一步增大時,籽仁破損率又開始升高,總體呈現(xiàn)出U 形曲線變化趨勢。 泰花8號含水量在13.5%時籽仁破損率最低,為6.30%,對照CK1人工剝殼籽仁破損率1.33%;泰花9號含水量在12.0%時籽仁破損率最低,為8.10%,對照CK2人工剝殼籽仁破損率3.81%;寧泰9922含水量在12.0%時籽仁破損率最低,為1.11%,對照CK3人工剝殼籽仁破損率1.09%。

圖2 不同莢果含水量對機械剝殼花生籽仁破損的影響Fig.2 Effect of different pod moisture content on damage of peanut kernels by mechanical husking

2.3 不同剝殼方式、莢果含水量對花生剝殼種子出苗率的影響

自然條件下,田間種子出苗情況可反映出種子出苗能力的強弱。 表1可見,莢果含水量升高有助于提高剝殼種子出苗率,在含水量相同條件下,對照手工剝殼種子出苗率CK1＞S1,CK2＞S6,CK3＞S11。 泰花8號機械剝殼種子含水量在9.0%時,出苗率為87.06%,含水量進一步提高時,出苗率也在提高,含水量在15.0%時,出苗率最高,為95.0%。 含水量對泰花9號和寧泰9922的出苗率與泰花8號趨勢相似,主要原因是隨著含水量的增加,機械剝殼對籽仁的破損率減小,從而使得出苗率提高。

表1 不同剝殼方式對不同莢果含水量花生出苗率的影響Table 1 Effects of different husking methods on the emergence rate of peanuts with different pod moisture content

2.4 不同剝殼方式、莢果含水量對剝殼種子出苗花生苗情的影響

種子出苗期為5月20日;泰花9號和寧泰9922機械剝殼莢果含水量在9.0%時,剝殼種子出苗期為5月20日,莢果含水量在10.5%～15.0%時,剝殼種子出苗期提前1 d為5月19日,對照CK2和CK3剝殼種子出苗期為5月20日。

泰花8號機械剝殼莢果含水量在9.0%時,剝殼種子發(fā)育植株開花期為6月13日,含水量大于10.5%時,開花期提前1 d。 泰花9號機械剝殼莢果含水量在9.0%～10.5%時,剝殼種子發(fā)育植株開花期為6月13日,含水量大于12.0%時,開花期提前1d。 寧泰9922機械剝殼莢果含水量在9.0%時,剝殼種子發(fā)育植株開花期為6月12日,含水量大于10.5%時,開花期提前1 d。 相同含水量時,對照手工剝殼種子發(fā)育植株開花期比機械剝殼提前1 d。

泰花8號機械剝殼莢果含水量在15.0%時,即S5剝殼種子發(fā)育植株成熟期比S1～S4提前1d。 寧泰9922機械剝殼莢果含水量大于10.5%時,剝殼種子發(fā)育植株成熟期比含水量為9.0%時提前1 d。 全生育期為111～113 d。

表2 不同剝殼方式和不同莢果含水量對剝殼種子發(fā)育植株生育期的影響Table 2 Effects of different husking methods and different pod water content on development of husked seed grown plant

2.5 不同剝殼方式、莢果含水量對植株性狀的影響

表3可知,在本試驗莢果含水量范圍內(nèi),隨莢果相對含水量的增加,其剝殼種子發(fā)育植株的株高和葉齡逐漸增大,且在苗期和花針期差異較顯著。

表3 不同剝殼方式、莢果含水量對剝殼種子出苗品質(zhì)的影響Table 3 The effect of different husking methods and pod moisture content on emergence quality of husked seed

不同剝殼方式和莢果含水量對泰花8號剝殼種子發(fā)育植株株高在苗期影響顯著,花針期和結(jié)莢期以后差異縮小,成熟期各處理差異均不顯著;對泰花9號剝殼種子發(fā)育植株株高在花針期以后差異不顯著;對寧泰9922剝殼種子發(fā)育植株株高影響最大。

高含水量與低含水量莢果相比,對剝殼種子發(fā)育植株葉齡差異影響顯著,隨著含水量的增加,葉齡在增大。 說明在本次試驗莢果含水量范圍內(nèi),高含水量對剝殼種子發(fā)育植株葉齡生長起促進作用。

不同剝殼方式和莢果含水量在剝殼種子發(fā)育植株不同生長時期對植株分枝數(shù)影響差異較小。莢果含水量在12.0%～15.0%時,對泰花8號剝殼種子發(fā)育植株花針期分枝數(shù)與其他處理差異顯著;對泰花9號剝殼種子發(fā)育植株在全生育期差異均不顯著;對寧泰9922剝殼種子發(fā)育植株分枝數(shù)的影響在結(jié)莢期和成熟期與泰花8號和泰花9號不同,莢果含水量在15.0%時剝殼種子發(fā)育植株成熟期與其他處理差異顯著。

2.6 不同剝殼方式和莢果含水量對剝殼種子發(fā)育植株鮮物質(zhì)量的影響

表4可知,莢果相對含水量的增加,有利于莢果鮮物質(zhì)量的積累,泰花8 號、泰花9 號和寧泰9922莢果含水量在9.0%時,機械脫殼和人工剝殼種子發(fā)育植株在整個生育期鮮物質(zhì)量的積累差異不顯著。 莢果含水量在15.0%時,3個品種剝殼種子發(fā)育植株在整個生育期內(nèi)鮮物質(zhì)量的積累均最大;莢果含水量在9.0%時,剝殼種子發(fā)育植株鮮物質(zhì)量的積累均最小,且莢果含水量在15.0%與9.0%時差異顯著。 剝殼種子發(fā)育植株綠葉鮮質(zhì)量在全生育期內(nèi)先增大后減少,結(jié)莢期達到最大。

表4 不同剝殼方式和莢果含水量對剝殼種子發(fā)育植株生長發(fā)育的影響Table 4 Effects of different husking methods and pod moisture content on development of husked seed grown plant

2.7 不同剝殼方式和莢果含水量對剝殼種子發(fā)育植株莢果產(chǎn)量的影響

表5可見,高含水量下機械脫殼和手工剝殼種子發(fā)育植株莢果干質(zhì)量表現(xiàn)出產(chǎn)量優(yōu)勢。 泰花8號和泰花9號機械脫殼下,莢果含水量在15.0%時的S5和S10處理剝殼種子發(fā)育植株莢果產(chǎn)量最高,分別為4 843 kg/hm2和5 250 kg/hm2;其次為對照CK1和CK2莢果含水量9.0%時,手工剝殼種子發(fā)育植株莢果產(chǎn)量為4 843 kg/hm2和5 157 kg/hm2,但分別與S5和S10處理差異不顯著,機械脫殼下S1、S2、S3和S4差異不顯著,S6和S7差異不顯著,S8和S9差異不顯著。 寧泰9922機械脫殼下莢果含水量在15.0%時,S15剝殼產(chǎn)量最高,為4 935 kg/hm2;其次為對照CK3 莢果含水量在9.0%時,手工剝殼種子發(fā)育植株莢果產(chǎn)量為4 583 kg/hm2,處理間差異顯著;其次為S14處理,其剝殼種子發(fā)育植株莢果產(chǎn)量與對照CK3差異不顯著;再次為S11處理,與S13處理剝殼種子發(fā)育植株莢果產(chǎn)量差異不顯著;S12處理剝殼種子發(fā)育植株莢果產(chǎn)量最低,為4 352 kg/hm2。

表5 不同剝殼方式和莢果含水量對剝殼種子發(fā)育植株莢果產(chǎn)量的影響Table 5 Effects of different husking methods and pod moisture content on yield of husked seed grown plant

2.8 收獲產(chǎn)量與植株性狀相關(guān)性分析

將產(chǎn)量與種用莢果含水量、出苗率、株高、葉齡、綠葉鮮質(zhì)量、莖枝鮮質(zhì)量、根鮮質(zhì)量等植株性狀進行相關(guān)性分析(表6)。 花生產(chǎn)量與出苗率呈極顯著正相關(guān),與葉齡呈顯著正相關(guān)。 花生產(chǎn)量與種用莢果含水量呈正相關(guān),但相關(guān)性不顯著,因此提高產(chǎn)量關(guān)鍵因素是減少種用籽仁的破損率從而提高出苗率。

表6 莢果產(chǎn)量與植株性狀相關(guān)性分析Table 6 Correlation analysis of pod yield and plant characters

3 討 論

近年來花生剝殼機發(fā)展迅速,類型多樣,主要采用撞切式脫殼法使花生外殼產(chǎn)生碎裂并在花生與脫殼部件、花生之間的摩擦力作用下進一步破碎,進而達到花生籽仁與殼分離的目的[11]。 欒玉娜在花生米機械損傷特征及其對發(fā)芽的影響時表明花生產(chǎn)生內(nèi)部機械損傷主要是由于花生在脫殼過程中受到脫殼機的擠壓、揉搓、沖擊和剪切作用所致,胚軸和胚根部位由于沒有子葉的保護而受損傷,同時機械沖擊作用也會對子葉造成損傷,使子葉形成裂紋[12]。 那雪姣等以四粒紅和花育23號為材料研究機械脫殼過程中花生仁損傷機理和規(guī)律時表明花生仁的破碎變形量和最大破碎載荷都隨著加載速率的增大而減小[13]。

隨著花生種植業(yè)的不斷發(fā)展,提高花生機械剝殼脫凈率與降低損傷率具有重要的現(xiàn)實意義。 易克傳等人研究不同含水量下花生正壓和側(cè)壓的抗破殼強度和抗破殼變形量,結(jié)果表明2種花生正壓時果仁破損力均小于側(cè)壓,破損力均隨著含水量的增加而增大[14]。 郭陞垚以泉花551品種為試驗材料,研究手工剝殼和機械脫殼兩種方式對不同含水量春花生種子發(fā)芽和出苗的影響,結(jié)果手工剝殼的春花生種子含水量在6.23%時種子出苗率最高,機械脫殼的花生種子含水量在19.60%時種子出苗率最高[15]。

本研究結(jié)果表明,花生莢果在低含水量時,機械脫殼率高,但籽仁破損率高、發(fā)芽率低,適當進行噴水處理有助于減少花生籽仁破損、提高種子發(fā)芽率,這與崔鳳高等研究結(jié)果趨勢相一致[16]。 同時,種子含水量增加,泰花8號、泰花9號和寧泰9922均表現(xiàn)為出苗期提前1 d。 本研究結(jié)果表明,含水量越低剝殼率越高,因此生產(chǎn)上應降低莢果含水量,從而提高生產(chǎn)效率。 但就莢果含水量而言,含水量較低時,花生籽仁表現(xiàn)為脆性,受到較小壓力就易產(chǎn)生破損;隨著莢果含水量的增加,一方面花生仁中淀粉的韌性變大,使抗破損力增大;另一方面花生仁對水分的吸收能力接近飽和,種皮與外殼間間隙變小,脫殼時容易造成果仁破損,導致花生機械脫殼種子的出苗率與發(fā)芽率均低于手工剝殼。本研究中3種不同類型花生品種含水量在12.0%～13.5%時,籽仁破損率最低。

相同含水量莢果機械脫殼與手工脫殼對脫殼種子出苗品質(zhì)影響差異不顯著、對產(chǎn)量影響差異顯著;但是機械剝殼條件下隨著莢果含水量的提高,剝殼種子發(fā)育花生產(chǎn)量呈遞增趨勢,泰花8號、泰花9號和寧泰9922均在莢果含水量為15.0%時剝殼種子發(fā)育花生產(chǎn)量最高,但與低含水量下手工剝殼種子發(fā)育花生產(chǎn)量差異不顯著。 同時相關(guān)性分析結(jié)果表明花生產(chǎn)量與出苗率呈極顯著正相關(guān),與種用莢果含水量呈正相關(guān),但相關(guān)性不顯著。 主要是由于在低含水量時,機械脫殼造成籽仁損傷使出苗率降低,造成產(chǎn)量下降;同時籽仁在低含水量狀態(tài)下,手工剝殼也會造成少量籽仁破損,導致出苗率產(chǎn)量略低于莢果含水量為15.0%時的機械脫殼處理。 因此生產(chǎn)上既要考慮生產(chǎn)效率,也要考慮機械剝殼對籽仁造成的破損率。 建議大面積播種前種用莢果含水量控制在12.0%～13.5%。