2.2　馬鈴薯基礎物理特性測定

作為排種器研制與開發(fā)的基礎性研究——馬鈴薯種薯基礎物理特性，該項研究可為排種器提供最基礎的設計參數(shù)和依據(jù)，可使排種器更好地滿足馬鈴薯播種農(nóng)藝及播種質(zhì)量要求，達到減少種薯損傷、提高播種精度、增產(chǎn)增收的目的。為實現(xiàn)高質(zhì)量、高效率的播種作業(yè)，對馬鈴薯種薯物料特性進行研究是十分必要的。在試驗前要對種薯進行人工分級清選，選取無病蟲害的種薯作為供試樣品。

2.2.1　馬鈴薯幾何特性測定

馬鈴薯種薯的形狀可近似為橢圓形，選取東北地區(qū)種植范圍較廣且尺寸等級不同的三種類型的馬鈴薯品種（費烏瑞它、尤金885和東農(nóng)312）為測試對象，對種薯進行人工清選、分級處理。隨機抽取每個品種的種薯200顆，利用游標卡尺（精度為0.02mm）對種薯的三軸尺寸長（L）、寬（W）、厚（H）進行測定，如圖2-1所示。馬鈴薯種薯三軸尺寸的測定對排種器充種過程的研究具有重要意義，同時可為其關鍵部件（取種凹勺）的優(yōu)化設計提供重要依據(jù)。在測定三軸尺寸后，按式（2-1）、式（2-2）、式（2-3）和式（2-4）即可計算得出種薯的其他幾何特性。

（1）三軸算術平均徑

（2）幾何平均徑

（3）單粒種薯體積

（4）球形率

三個品種的馬鈴薯種薯的幾何特性測定結(jié)果如表2-1所示。

由表2-1可知，費烏瑞它、尤金885、東農(nóng)312的平均長分別為46.86mm、51.67mm和55.38mm，平均寬分別為40.12mm、46.21mm和42.75mm，平均厚分別為34.44mm、41.09mm和36.76mm；三軸算術平均徑分別為40.47mm、46.32mm和44.96mm；幾何平均徑分別為40.15mm、46.12mm和44.32mm；球形率分別為0.86、0.89和0.80。

2.2.2　馬鈴薯質(zhì)量及密度測定

1）質(zhì)量測定

馬鈴薯種薯質(zhì)量測定儀器采用電子分析天平（型號：FC204，上海精密科學儀器有限公司，精度為0.001g），如圖2-2所示。隨機選取每個品種的種薯100顆進行測定，試驗數(shù)據(jù)取平均值作為馬鈴薯種薯質(zhì)量，測定結(jié)果如表2-2所示。

2）密度測定

密度是農(nóng)業(yè)物料的基本物理指標，馬鈴薯種薯的密度主要分為單粒密度與容積密度兩類。在排種器充種、清種及虛擬仿真過程中僅需研究種薯單粒密度，因此主要對種薯單粒密度進行測定，種薯單粒密度為種薯質(zhì)量m與體積V的比值，即

式中，為馬鈴薯種薯單粒密度，單位為g/cm3；m為種薯質(zhì)量，單位為g；V為種薯體積，單位為cm3。

目前，農(nóng)業(yè)物料密度測定方法主要包括浸液法（包括懸浮法、比重天平法、量筒法）和氣體置換法（包括定容積壓縮法、定容積膨脹法、不定容積法）[68~70]。本書采用量筒法（排開的液體為水）測定種薯密度，試驗用的體積量筒如圖2-3所示。其步驟如下：

（1）用量筒量取體積為V1的純凈水；

（2）用天平稱取質(zhì)量為m的馬鈴薯種薯；

（3）將種薯慢慢放入量筒內(nèi)（防止水滴濺出），待水平面平穩(wěn)后記下讀數(shù)V2，得到種薯實際體積為V=V2-V1；

（4）利用密度計算公式求解馬鈴薯種薯密度；

（5）重復5次獨立測量，取5次數(shù)據(jù)的平均值作為馬鈴薯種薯密度。

根據(jù)上述方法，對三個品種的馬鈴薯種薯密度進行測定，測定結(jié)果如表2-3所示。

由表2-2和表2-3的測定結(jié)果可知，費烏瑞它、尤金885、東農(nóng)312這三個品種種薯的平均質(zhì)量分別為35.91g、52.88g和50.56g，平均密度分別為1.06g/cm3、1.03g/cm3和1.11g/cm3。

2.2.3　馬鈴薯含水率測定

種子所含水分的質(zhì)量占整個種子質(zhì)量的百分比就是種子的含水率，含水率的測定在農(nóng)業(yè)工程領域占有重要的地位。農(nóng)業(yè)物料的含水率與果實的鮮度、軟硬性、流動性、保藏性和加工性等諸多方面有很大關系。

含水率的測定方法包括常壓恒溫烘干法、溶劑提取法、甲苯蒸餾法等，最基本、最常用的測定方法是常壓恒溫烘干法[71]。采用的測定儀器包括真空干燥箱（型號：DHG—9053A，上海一恒科學儀器有限公司）、電子分析天平（型號：FC204，上海精密科學儀器有限公司，精度為0.001g）、干燥器等，如圖2-4所示。

馬鈴薯種薯含水率的測定方法采用常壓恒溫烘干法，本次試驗嚴格依據(jù)國家標準GB/T3543.6—1995《農(nóng)作物種子檢驗規(guī)程水分測定》進行測定。試驗步驟如下：

（1）試驗前稱出樣品盒的質(zhì)量M1；

（2）為利于試樣快速烘干，將馬鈴薯切成薄片，每份總質(zhì)量均大于30g；

（3）將切片馬鈴薯放入樣品盒中，稱其總質(zhì)量M2；

（4）將裝有切片馬鈴薯的樣品盒放入105℃的真空干燥箱內(nèi)，通過持續(xù)加熱烘干使總質(zhì)量保持恒定，取出稱其總質(zhì)量M3；

（5）每個品種的種薯重復5次獨立測量，取5次數(shù)據(jù)的平均值。

根據(jù)烘干后種薯失去的水分質(zhì)量與烘干前的質(zhì)量之比可計算種薯的含水率（濕基含水率），即

式中，M1為樣品盒的質(zhì)量，單位為g；M2為烘干前樣品盒及切片馬鈴薯的總質(zhì)量，單位為g；M3為烘干后樣品盒及切片馬鈴薯的總質(zhì)量，單位為g。

根據(jù)上述方法，對三個品種的馬鈴薯種薯含水率進行測定，測定結(jié)果如表2-4所示。

由表2-4可知，馬鈴薯種薯的品種不同，含水率也存在一定的差異。在三個品種的馬鈴薯種薯中，費烏瑞它的平均含水率為74.8%，尤金885的平均含水率為75.7%，東農(nóng)312的平均含水率為83.5%。由此可見，馬鈴薯種薯的含水率集中在74%～85%范圍內(nèi)。