0 引言

从应用基础研究方面来看，目前水稻机械式钵盘精量播种装置在精量播种过程存在较明显的芽种损伤，包括水稻芽种的脱壳、破碎和内部裂纹，影响了种子的出苗率。

机械式钵盘精量播种装置的工作原理是利用型孔在种群中取种、充种、清种和卸种等环节由机械装置和稻种自重来实现。根据黑龙江八一农垦大学陶桂香等人对水稻植质钵盘精量播种装置投种过程中动力学分析得知，带芽稻种是水稻精量播种装置投种过程中稻种的运动规律的主要影响因素之一，水稻芽种的物理力学特性直接决定芽种粒在排种装置翻板与型孔中的充种、排种能力。

张洪霞、于恩忠及田先明等分别对大米和水稻芽种做过物料分析，但针对寒地水稻机械式钵盘精量播种育秧过程中芽种损伤的研究成果还很少。本研究用黑龙江省寒地水稻主产品种空育 131 为试验材料，对其芽种在压缩载荷下进行试验，施加相应载荷分别测定其相关的物理特性，旨在为机械式水稻精量播种机的排种装置与工厂化育秧机械式精量播种机的设计与改进提供参考。

1 试验装置、材料与方法

1． 1 试验装置

稻种的三轴尺寸由数显游标卡尺测量。芽种水分测定由水分测定仪测得，测试误差小于等于 ±0．5%，重复误差不高于 ±0．2%。称重用精度是 0． 05g 的电子天平测得。试验在数显式压拉力计上完成(如图 1所示)，其测量精度为 ±0．01，最大负荷0．5kN。

1． 2 试验材料

水稻种子:空育 131，无损伤、无虫害，如图 2 所示。稻种的三轴尺寸参数:长 L 为 6． 94 ～7． 60 mm，宽 B 为2．72 ～3． 55 mm，高 H 为 2． 25 ～2． 39 mm，千粒质量为27．1 ～27．6g。

芽种制备:对空育 131 进行浸种，将稻种催芽至露白芽，芽长为 1 ～ 2mm。本研究中将水稻空育 131芽种的含水率处理为 19． 07%、21． 82%、23． 15%、25． 52% 、28． 59% 、34． 23% 、37． 13% 。

1． 3 试验方法

试验在黑龙江八一农垦大学农业机械实验室进行，室内常温，湿度为21%左右，用平型压头以一定速率加载进行试验。由于芽种粒形状不规则，为保证试验结果的准确性，采用平放、竖放和侧放 3 种压缩方式进行试验。

2 试验结果与分析

2． 1 平放含水率对芽种静压力学性质影响

储运及播种前在种箱等的多数情况下，芽种是处于平躺形式。针对稻谷芽种处于平放状态下，在一定速率作用载荷、不同含水率下进行试验，含水率变化如图3 所示。

由图 3 可知:压缩方式一定时，随着稻谷芽种含水率的增加，其各项力学指标—弹性模量、压缩破损力、破损应力及压缩破坏能数据分布基本一致;各个力学指标与含水率存在相关关系，均随含水率增大呈现下降趋势;随着含水率的增高，水稻芽种的抗压强度随之减低，近似按线性规律变化。

为较好研究含水率对空育 131 芽种的各项力学机械性能之间影响，根据最小二乘法原理，对试验测得数据采用逐步逼近法，将曲线进行拟合，进行多项式回归分析，结果如表1 所示。

由表 1 分析数据可以看出:空育 131 芽种在平放状态下的静压弹性模量、破损力、破损应力与破坏能均受含水率影响较大，取置信区间为 95%，破损应力的回归拟合的相关系数 Ｒ2为0．978，破损力回归拟合的相关系数 Ｒ2为 0． 947。弹性模量与破坏能随含水率的变化关系，拟合后的相关系数 Ｒ2都高出 0． 983，表明衡量估计的模型对各个力学指标的拟合优度程度较高，回归方程拟合较好。在进行回归分析之后进行了残差分析，模型不存在异方差等问题。同时，经SPSS 进行的对回归方程的参数显著性与系数的显著性进行检验，F 值均很大且 sig(P 值)都小于 0．05，其均显著或极显著。

2． 2 侧放含水率对芽种静压力学性质影响

芽种侧放时，在一定加载速率下进行试验，结果如图4 与表2 所示。

由图4 可以看出:侧放状态下，压缩方式一定时，随着稻谷芽种含水率的增加，其各项力学指标—弹性模量、压缩破损力、破损应力及压缩破坏能数据分布基本一致，各个力学指标与含水率存在相关关系。

为了较好地研究含侧放条件下含水率对空育 131芽种的各项力学机械性能之间影响，根据最小二乘法原理，对试验测得数据，采用逐步逼近法，进行多项式回归分析回归分析结果如表2 所示。

由表2 可以看出:空育 131 芽种在侧放状态下的静压弹性模量、破损力、破损应力与破坏能均受含水率影响较大，取置信区间为 95%，采用多项式回归拟合，破损力的回归拟合相关系数 Ｒ2为 0． 855，破损应力回归拟合的相关系数 Ｒ2是0．975，弹性模量拟合后的相关系数 Ｒ2为 0．9896，破损能拟合相关系数 Ｒ2是0． 931，表明衡量估计的模型对各个力学性能指标的拟合优度程度较高，回归方程拟合较好。同时，经SPSS 进行的对回归方程的参数显著性与系数的显著性进行检验，F 值都很大且 sig(P 值)都小于 0．05，其均显著或极显著。在进行回归分析之后进行了残差分析，模型不存在异方差、自相关等问题。

2． 3 竖放含水率对芽种静压力学性质影响

芽种侧放条件下，在一定加载速率进行试验，结果如图5 所示。

由图5 中可以看出:竖放状态条件下，压缩方式一定时，随着稻谷芽种含水率的增加，其各项力学指标—弹性模量、压缩破损力、破损应力及压缩破坏能数据分布基本一致，各个力学指标与含水率存在相关关系。

为了较好地研究地竖放条件下含水率对空育 131芽种的各项力学机械性能之间影响，根据最小二乘法原理，对试验测得数据采用逐步逼近法，进行多项式回归分析，结果如表3 所示。

由表3 可以看出:空育 131 芽种在竖放状态下的静压破损力、破损应力、静压弹性模量与破坏能均受含水率影响较大，取置信区间为 95%:采用多项式回归拟合，破损力拟合的 Ｒ2为 0． 959，破损应力回归拟合的 Ｒ2是 0． 928，弹性模量随含水率拟合 Ｒ2为 0．991，破坏能的拟合相关系数为 0． 937，表明衡量估计的方程模型对各力学指标的拟合优度程度较高，回归方程拟合较好。在进行回归分析之后进行了残差分析，模型不存在异方差、自相关等问题。同时，经 SPSS进行的对回归方程的参数显著性与系数的显著性进行检验，其均显著或极显著。

3 结论

1) 由于稻种经过浸种催芽，芽体部分与芽种基体部分连接处较脆弱，易发生断裂掉芽，所以不管是平放、侧放、竖放的状态试验时，压破损位置往往是芽部分的稻谷壳破裂，随压力增大芽种破损，反映出芽种体的脆性特点。试验中发现:大部分的芽种受到静压载荷时，稻谷壳出现裂纹，随后是芽种体出现破裂，高含水率的芽种压成粘结状，低含水率的芽种则出现粉末状。

2) 在一定加载速率下，得出芽种粒压缩破损力为4． 85 ～ 35． 13N，破损应力为 0． 51 ～ 12． 04MPa，弹性模量为8． 78 ～ 158． 23MPa，破坏能为 0． 19 ～ 2． 84N·mm。

3) 在不同含水率下的破坏载荷，随着含水率的增高，芽种的抗压强度随之减低;稻谷芽种在平放时的抗压能力最强，侧放时较小，竖放时最弱。平放、侧放与竖放时的受压面积依次减小，反映在芽种抗压能力上是依次减弱的，芽种粒基本满足各向同性材料的压缩性能。

参考文献（略）