0 引言

油菜是我国的主要油料作物。油菜有自身独特的特性 －易裂角性，即在完熟期油菜角果在外力作用下容易开裂的特性。因此，收获时的裂果现象容易给生产造成严重损失。由裂果造成的损失一般可占籽粒总产量的8% ～12%，如收获延迟，产量损失可能增加到20%以上。所以，对甘蓝形油菜角果的裂角性研究有助于降低油菜的收获损失，提高机械收获效率。

目前，国外对油菜角果抗裂角力研究主要有 Kad-kol、Tys、Szot和 Ｒudko等，通过测定机械弯曲角果所需要的能量大小来鉴定角果的抗裂角力; 国内对油菜角果抗裂角性试验研究的主要方法有拉裂法，悬空压裂法、随机碰撞法、钟摆法及变速电机分裂法等。其中，随机碰撞法是把一定个数的油菜角果放入垂直放置的圆柱体料盒中，料盒内放入一定数目的金属球; 然后料盒通过一定形式、一段时间的运动，促使金属球与金属球之间以及金属球油菜角果之间的随机碰撞，将油菜角果撞裂，统计油菜角果开裂的比例; 开裂比例越高，越不耐裂角。拉裂法重现性好，但对操作要求严格，人为影响因素大，且物性仪属精密仪器、价格昂贵。悬空压裂操作方便，人为影响因素小; 但要使用 WDW －3000 型万能试机，不能随时随地开展工作。随机碰撞法源自国外，理论成熟，裂角指数有明确的计算方法; 但是试验设备以前多采用摇床替代，没有专用检测设备。钟摆法操作简单，重复性好; 但是精确计算能量损失困难。变速电机分裂法对试验过程中电机的转速要求控制精确并且恰当，且设备较复杂，重复性差。

本文采用自行研制的油菜角果抗裂角性碰撞检测装置，应用随机碰撞法，试验分析了秦油 7 号油菜成熟期油菜角果抗裂角性，可为减少收获损失、优化油菜收获机参数及提高机械收获效率提供重要数据。

1 油菜角果的生长特性

油菜成熟期一般分为绿熟期、黄熟期和完熟期。在开花期，油菜开花顺序为: 主茎先开，分枝后开; 上部分枝先开，下部分枝后开; 同一花序，则下部先开，依次陆续向上开放，大体分为初花期、盛花期和终花期。角果发育的迟早与开花早晚一致，生长发育速度受温度影响。因此，在成熟期同一株油菜的角果的大小及成熟度存在很大差异，很难同时到达黄熟期或者完熟期。

2 成熟期油菜角果抗裂角性检测试验

2． 1 试验材料

试验材料取自江苏省镇江市京口区农田，油菜品种为秦油 7 号。选取成熟期生长良好、无虫害的油菜。在油菜上、中、下位置各取长势相同的油菜角果，用作试验样品。

2． 2 试验装置

试验采用自行研制的油菜角果抗裂角性碰撞检测装置，如图 1 所示。该装置采用随机碰撞法原理，主要由4 部分组成，包括底板支架、一级摆动机构、二级往复振动机构和电路控制系统。

底板支架采用矩形铝合金平板，为整个机构的基座; 一级摆动机构包含步进电机、曲柄摆杆机构、轴承、轴承座和平板等，调节曲柄的长度可以调节一级摆动机构的摆角; 二级往复振动机构包含步进电机、曲柄滑块结构、平板和料盒等，调节曲柄的长度可以调节往复运动的振幅。料盒内放入一定量的、相同直径大小的不锈钢钢球。

试验装置有2 个自由度。其中，一级摆动机构有1 个自由度，为绕两轴承中心线的摆动; 二级往复运动有1 个自由度，为沿垂直于两轴承中心线方向的移动。摆动和往复移动的频率可以通过调节控制台上的调节按钮，改变两个步进电机的转速来调整。两个控制台分别控制两个步进电机，彼此之间无影响，因此一级摆动机构和二级往复运动可以实现独立运动。试验装置可测量农作物角果的裂角性，参数如表 1 所示。

2． 3 试验方法

在油菜进入成熟期时，角果开始慢慢变黄，含水率开始逐步下降，由于油菜角果的含水率、角果尺寸、生长位置均对油菜角果的裂角性有影响，因此分别取分枝上部、中部、下部的长势相同的油菜角果，角果长度大于6cm，各100 个; 采用随机碰撞法进行不同成熟阶段的油菜角果抗裂角性鉴定，同时使用烘箱测定每一阶段的试验角果的含水率。

试验开始前将角果抗裂角性碰撞检测装置水平摆放，然后选取 20 个油菜角果放入直径 15cm、高 10cm的圆柱形塑料容器内，同时圆柱形塑料容器内放入 12个直径为13mm 的钢球; 然后打开装置开关，设定两个步进电机控制器运行时间为 1min，按下步进电机开关开始测定，每隔1min 步进电机自动停止，并记录破裂角果个数，记录后将破裂角果拿出; 再按下步进电机开关，重复操作并且一共测量 10 次; 最后采用式( 1)和式( 2) 计算油菜角果的裂角指数和抗裂角指数，每份材料重复5 次，求得该位置处油菜角果的裂角指数的平均值。有

随着油菜从绿熟阶段慢慢转变为黄熟阶段，最后到完熟阶段，油菜角果的含水率不断降低，油菜角果的裂角性也在不断变化，因此每隔半天时间，在油菜上、中、下位置再各取长势相同的油菜角果，重复上述方法，对不同阶段、不同含水率下的油菜角果裂角性进行检测。试验结果如表2 所示。

3 试验结果与分析

3． 1 不同成熟阶段油菜角果的抗裂角性

由表2 可以看出: 经过角果抗裂角性碰撞检测装置检测试验，秦油7 号油菜在成熟期角果的抗裂角系数大小分布在0．151 ～0．577 之间，并且上、中、下3 个部位油菜角果的抗裂角系数均随着含水率的下降而减小。为了进一步研究抗裂角系数与含水率的关系，对试验数据进行处理，结果如图2 所示。

由图2 可知，在油菜角果含水率大于20%的阶段，油菜角果的抗裂角性随着含水率下降而逐渐减小。对该阶段的数据进行线性回归分析得到上、中、下 3 个部位油菜角果抗裂角系数与含水率的回归方程为

Y上= 0． 888 9X + 0． 186 8，Ｒ2= 0． 934 5

Y中= 0． 911 2X + 0． 165 5，Ｒ2= 0． 917 9

Y下= 0． 819 9X + 0． 178 1，Ｒ2= 0． 961 7

由回归方程可知，在油菜角果含水率大于20%时，油菜角果的抗裂角系数与油菜角果的含水率呈线性相关。在油菜角果的含水率小于 20%阶段，意味着油菜角果接近完熟，含水率变化不大，但抗裂角系数显著下降，最终趋于0．16 左右。对比3 个部位的抗裂角系数发现，处于下部的角果抗裂角系数要小于中部和上部，原因是下部角果的平均长度要小于中部和上部的角果。因此，有必要验证油菜角果大小差异对油菜角果抗裂角系数的影响。

3． 2 油菜角果大小差异对油菜角果抗裂角系数的影响

选取完熟期油菜同一分枝上、长度分别小于 5cm和大于6cm 两组油菜角果进行抗裂角系数测定。每次选取 20 个油菜角果进行测量，计算两组油菜角果的抗裂角系数，每组重复 3 次并求平均值。试验结果如表3 所示。

由表3 可知，角果长度小于 5cm 的油菜角果抗裂角系数为0．067 5，长度大于6cm 的油菜角果抗裂角系数为0．255，明显大于长度小于5cm 的油菜角果抗裂角系数。因此，油菜角果的长度对其抗裂角性具有显著的影响，长角果的抗裂角系数大于短角果的抗裂角系数。

4 结论

1) 成熟期甘蓝型油菜( 秦油 7 号) 角果的抗裂角系数随着油菜角果含水率的下降而减小; 成熟期油菜角果的抗裂角系数分布在0．151 ～0．577 之间。

2) 当油菜角果含水率大于 20% 时，油菜角果的抗裂角系数与其含水率具有线性关系; 当油菜角果的含水率小于 20% 时，油菜角果的抗裂角系数显著下降，最终趋于0．16 左右。

3) 油菜角果尺寸的大小对其抗裂角性具有显著影响，同一株油菜上尺寸较大角果的抗裂角系数大于尺寸较小油菜角果的抗裂角系数。

参考文献（略）