第一章 种子物理特性实验技术
实验一 种子千粒重的测定
一、基本原理
千粒重通常是指自然干燥状态下1000粒种子的重量，我国《农作物种子检验规程》中则将其定义为含有国家规定的标准含水量的1000粒种子的重量，以克为单位。不同作物、同一作物不同品种、同一品种不同批次之间的种子千粒重均存在差异。对于同一品种而言，种子的千粒重与种子的成熟度和活力密切相关，千粒重越大，种子内部贮藏的营养物质越多，种子活力越高，田间出苗率越高，幼苗越健壮，抗逆性越强。
二、目的要求
掌握测定千粒重的3种方法。
三、实验用品
1. 材料
玉米、小麦、白菜等净种子。
2. 器具
分样器、电子天平（感量为0.1 g、0.01 g、0.001 g）。
四、方法与步骤
将净种子试样通过分样器3次，使种子样品充分混合均刀，具体测定方法如下。
1.千粒法
随机数取两份种子，特大粒种子每份100粒，大粒种子每份500粒，中小粒种子每份1000粒。用电子天平称重折算成千粒重。两次重复间允许差距不超过5%，否则需做第3次重复，取差距不超过5%的两份试样的平均值作为测定结果。
2.百粒法
随机数取试样100粒，进行8次重复，采用电子天平称重折算成千粒重，然后计算8次重复的方差、标准差及变异系数；带稃壳的禾本科种子的变异系数不应超过6.0，其他种子的变异系数不应超过4.0，将8次重复的平均值作为测定结果。如果变异系数超出上述规定，需另做8次重复，然后计算16次重复的标准差，将与平均数之差超过2倍标准差的重复略去不计，以符合要求的8次或8次以上重复的平均值作为测定结果。
3.重量法
对于极小粒种子，可采用重量法进行，称取10 g种子，然后计数，再换算成种子千粒重。
4.含有国家规定的标准含水量种子千粒重的计算
由于不同批次种子的含水量存在差异，为了更为准确地比较不同批次种子之间干物质积累的差异，须将实测的种子千粒重换算成含有国家规定的标准含水量（一般采用10%含水量）种子的千粒重，换算公式如下。种子千粒重（规定水分，g）＝实测种子千粒重×（1－实测种子含水量）÷（1－国家规定的标准含水量）
五、注意事项
1. 测定种子千粒重时，种子样品须为净种子，即无杂质、无其他作物或其他品种的种子。
2. 种子千粒重的精确度，可参考GB/T 3543.3—1995的规定，在测定时相应地采用不同精度的电子天平。
3. 数粒可以采用数粒仪（图1-1）或是数粒板（图1-2）进行。
图1-1 数粒仪
图1-2数粒板
实验二 种子颜色与尺寸的自动化测定
一、基本原理
种子的颜色和尺寸与种子的成熟度及活力密切相关，在同一批种子中，种子颜色越深，尺寸越大，代表种子成熟度和活力越高。机器视觉技术结合了计算机技术和图像处理技术，具备计算能力强、无损、高效等特点，近年来发展迅速。市场上已有多款考种仪，主要用于田间育种材料的群体形态指标的快速测定。中国农业大学种子科学与技术研究中心从2012年开始陆续推出了种子形态自动化识别软件（Seed Identification）、种子表型全自动化提取系统（PhenoSeed），可批量快速提取单粒种子及杂质表型指标。本实验以PhenoSeed软件为例介绍种子形态指标的自动化、批量化提取过程。
PhenoSeed提取的指标包括Length（长度，mm）、Width（宽度，mm）、L/W
（长宽比）、Area（投影面积，mm2）、Perimeter（周长，mm）、Roundness（圆度）等尺寸指标，以及R（red，红色值）、G（green，绿色值）、B（blue，蓝色值）、 H（hue，色相）、S（saturation，饱和度）、V（value，明度）、L（luminosity，明度）、a（从洋红色至绿色的范围）、b（从黄色至蓝色的范围）、Gray（灰度）颜色指标等54个指标，其中： RGB 值：分别为红色（red）、绿色（green）和蓝色（blue）三种基色，每个色阶
值是从0（黑色）到255（白色）的亮度值。 Lab值： L为亮度，取值范围是0（黑色）～100（白色）；a表示从红色到绿色的范围，b表示从蓝色到黄色的范围，a和b的取值范围均为－120～120。
HSB值： H指色相（hue），代表不同波长的光谱值，范围为0°～360°，其中0°和360°为红色，每隔60°依次为黄色、绿色、青色、蓝色、品红色；S指饱和度（saturation），代表颜色的深浅，取值范围为0～100；B指亮度（brightness），代表颜色的明暗程度，取值范围为0～100。
灰度值：图像每个像素的灰度值为0～255之间的亮度值，也可以用黑色油墨覆
盖的百分比（0～100%）来表示。
种子长度：指种子的昀长距离，单位为mm。
种子宽度：指种子的昀宽距离，单位为mm。
种子投影面积：种子投影在扫描板的表面积，单位为mm2。
二、目的与要求
了解种子颜色与尺寸的自动化测定程序，学会使用自动化软件对种子颜色和大小进行快速测定。
三、实验用品
1.材料
小麦、水稻、玉米等作物种子。
2.器具
电荷耦合元件（charge-coupled device，CCD）扫描仪、种子表型全自动化提取系统（PhenoSeed）。
四、方法与步骤
1）安装
PhenoSeed软件。通过安装包进行安装，要求Windows 64位操作环境。主目录下的PhenoSeed为该系统的应用程序。
2）种子图像扫描。将种子随机或按顺序摆放在扫描仪的玻璃板上，注意种子之间不要互相接触，盖上扫描仪的盖子，分辨率设为300dpi（建议分辨率不高于300dpi，以减少扫描时间和软件识别时间），对种子进行扫描，扫描图片存储为PNG、BMP或TIF等无损格式。
3）双击PhenoSeed应用程序，显示如下窗口（图2-1）。
图2-1软件窗口
4）将需要分析的图片（图2-2）或含有多张图片的文件夹（图2-3）直接拖进软件框，然后回车。
图2-2分析单张图片
图2-3分析一个文件夹中的多张图片
5）PhenoSeed软件将识别的结果存储到自动生成的result文件夹中，打开result文件夹（图2-4），即可看到生成的excel文件（图2-5）及标有序号的种子图片（图2-6）。
图2-4每张图像识别生成
图2-5识别生成的excel文件，每粒种子包括54个形态指标2个文件
图2-6识别生成的带标号的种子图像文件
五、注意事项
1. 尽量选用与种子颜色差异较大的背景，蓝色为首选，其次为黑色。
2. 对图片进行剪裁处理时注意不要改变图片的分辨率。
实验三种子散落性的测定
一、基本原理
种子是一种散粒体，相互间的内聚力很小，种子由高处下落或向低处移动时向四周流散开来的这种特性称为散落性。种子散落性是种子的主要物理性质之一，受种粒形状、表面状态、水分、杂质等多种因素影响。种子散落性大小通常以静止角表示，静止角是指种子从一定高度自由落到水平面上所形成圆锥体的斜面和底部直径构成的夹角。散落性较好的，静止角比较小（如豌豆种子）；散落性较差的，静止角比较大（如水稻种子）（图3-1）。
图3-1种子静止角*
种子停留在圆锥体的斜面上不继续下落而呈静止状态，是由于种子的颗粒间存在着一定的摩擦力（F），此力沿着圆锥体斜面向上，阻碍种粒下滑。同时，种子在圆锥体的斜面上由于重力（G）作用而产生一个与斜面平行的向下分力（P），其方向与摩擦力相反，此力使种粒下落。一粒种子在圆锥体的斜面上是保持静止状态还是继续滚动，完全取决于该分力与摩擦力的对比结果。如果该分力等于或小于种子颗粒间的摩擦力，则种子停留在斜面上静止不动；如果该分力大于种子颗粒间的摩擦力，则种子沿斜面向下滚动，直到两个力达到平衡为止（图3-2）。
表示种子散落性的另一个指标是自流角。当种子摊放在其他物体的平面上，将平面的一端向上慢慢提起形成斜面，种子在斜面上开始滚动时的角度到绝大多数种子滚落时的角度，即为种子的自流角。
种子静止角与自流角在生产上有一定实践意义，如建造种子仓库，就要根据种子散落性估计仓壁所承受的侧压力大小，以此作为选择建筑材料与构造类型的依据。
二、目的要求
了解种子散落性测定的概念和意义，学习种子散落性分析的方法，通过种子散落性的测定，加深对种子散落性概念的理解，为种子安全贮藏与加工奠定基础。
三、实验用品
1.材料
小麦、玉米、油菜、大豆等植物净种子。
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