王俊武 李百成 邵國虎 賀劉杰 尚建偉

（甘肅奧凱農(nóng)產(chǎn)品干燥裝備工程研究院有限公司，蘭州730000）

谷子（Setaria italica（L.）Beauv.）屬禾本科一年生草本植物，古稱稷、粟，亦稱粱，谷穗成熟后一般呈金黃色，卵圓形籽實，粒小且多為黃色，去皮后俗稱小米。粟的稃殼有白、紅、黃、黑、橙、紫各種顏色，俗稱“粟有五彩”[1]。谷子廣泛栽培于歐亞大陸的溫帶和熱帶，在我國黃河中上游為主要栽培區(qū)。谷子的營養(yǎng)價值很高，但對土質(zhì)的要求較嚴，是導(dǎo)致產(chǎn)量較低、效益差，農(nóng)戶種植積極性差的原因之一。

雜交育種的原理是基因重組，在雜交育種的過程中將不同親本的優(yōu)良性狀聚集一體。為了改善谷子的產(chǎn)量和對環(huán)境的適應(yīng)性，張家口市農(nóng)業(yè)科學(xué)院兩代科研工作者，歷經(jīng)多年潛心研究選育出世界首例谷子光溫敏兩系雜交種張雜谷1 號，平均每667m2比現(xiàn)有良種增產(chǎn)30%以上。劉鑫等[2]通過研究發(fā)現(xiàn)雜交谷與常規(guī)谷各器官干物質(zhì)的積累時間基本相同，但是雜交谷種子在經(jīng)濟產(chǎn)量上有較大優(yōu)勢，主要表現(xiàn)在兩個方面，一方面雜交谷種子需要稀植栽培，用種量少，便于播種與田間管理；另一方面常規(guī)谷2～3 株的營養(yǎng)和水分可供應(yīng)1 株雜交谷所需，充分發(fā)揮了個體的生產(chǎn)潛力，在抗旱性和抗倒性方面也有更好表現(xiàn)[3]。

目前雜交谷種子的收獲主要是人工收獲，收獲的雜交谷種子清選主要利用自然風人工揚場和手動篩分的組合方式，但是揚場和手動篩分組合方式勞動強度大、環(huán)境條件惡劣、作業(yè)效率低，嚴重影響著雜交谷產(chǎn)業(yè)的發(fā)展[4]，因此，需要對雜交谷物料分離清選機理及配套加工裝備作進一步的研究，實現(xiàn)雜交谷收獲物料的高效清選，提高種子質(zhì)量，更好地發(fā)揮良種優(yōu)勢，滿足擴大種植的需求。

1 谷子雜交種精選加工工藝的發(fā)展意義

谷穗成熟后每穗結(jié)實數(shù)百至上千粒，籽實極小，粒徑約0.1cm，篩選難度較大，傳統(tǒng)的谷子種子處理工藝是播種前2～3d 將谷種均勻攤在地上曬種，播種前1d 對種子進行“三洗一悶一拌”處理，即先用清水去秕子，再用10%鹽水漂去不飽滿的籽粒，然后用清水洗鹽；將清選好的種子用種子量0.1%的內(nèi)吸磷類農(nóng)藥如辛硫磷拌種，防治地下害蟲；同時用種子量0.2%～0.3%的瑞毒霉、金滿利或多菌靈等拌種，防治白發(fā)病和黑穗??；拌種后堆悶6～12h 播種。傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)效率低，無法保證良種供應(yīng)，因此需要借助科技力量支持，滿足市場質(zhì)量要求與產(chǎn)量的需求。種子加工成套生產(chǎn)線通過機械之間的工藝順序、各設(shè)備之間配合進行精細處理，為市場提供干凈、優(yōu)質(zhì)的雜交谷種子。

2 通過精選工藝主要解決的問題

種殼易脫落問題 提升物料通過振動給料器緩沖以后均勻地投入提升機進料斗后，連續(xù)運轉(zhuǎn)向上運送，輸送料斗線速度0.22m/s，從機械結(jié)構(gòu)上避免了挖料時種子之間的磨擦和排料時種子拋撒撞擊。

篩選雜質(zhì)、剔除不飽滿顆粒 谷子顆粒物小，千粒重僅有3.05g，谷種收獲過程含雜量高達7%～15%，利用風選+篩選組合清除大雜、小雜、輕雜，完成對種子的清選[5]。利用比重式清選機密度差異剔除種子中發(fā)霉、變質(zhì)、有形狀差異的不成熟種子和不飽滿種子，通過機械化篩選提升生產(chǎn)效率。

剔除不同顏色草籽 通過色選機色差剔除不同顏色草籽，色選機復(fù)選降低成品帶出比。

藥劑處理防治病蟲害 雜交谷種子精選加工的核心是包衣處理，通常雜交谷種子父母本比例約為3∶7，此工藝配套2 套批次式包衣機，第1 臺進行特殊化學(xué)藥劑處理，篩選母本部分種子；第2 臺包衣機進行種子包裹藥層，預(yù)防病變和病蟲害的侵襲。通過第1 臺包衣機將特殊化學(xué)藥劑霧化拌入高速拋撒雜交谷種子，使70%母本種子失去生活力，不影響父本種子發(fā)芽，然后取樣檢測種子發(fā)芽率約為30%，由于雜交谷種子顆粒較小，父本發(fā)芽的用種量太少，機械化播種受到制約，所以不需要剔除不發(fā)芽母本，與父本一起進行播種，故第1 套包衣機的作用主要是用化學(xué)藥劑抑制母本的發(fā)芽并促進父本的出芽率，類似種子雜交育種采用的溫湯集體去雄法[6]。第2 臺包衣機包衣后的種子在種植后，藥劑能夠緩慢進行釋放，既減少了化肥農(nóng)藥的施用量，又使農(nóng)藥由開放式施用轉(zhuǎn)向隱蔽式施用，利于環(huán)境保護。包衣過后的種子大小和形狀一致，有利于促進現(xiàn)代化的機械播種，播種精細化，使作物生長整齊，成熟期一致，提高生產(chǎn)效率。

3 雜交谷種子加工工藝

推薦機型配置：風篩式清選機→比重式清選機→去石機→色選機→一次包衣機→二次包衣機→定量包裝稱。

風篩式清選機和比重式清選機：根據(jù)物料的幾何尺寸及懸浮速度的不同進行風篩選、比重選，用于清除秸稈、碎種及具有形態(tài)差異的種粒，種粒初次篩選。

去石機：傳統(tǒng)的風篩選和比重選只能去除形態(tài)差異較大、密度性不同的雜質(zhì)，與種子形態(tài)差異較小的并肩石無法得到有效去除，采用專業(yè)的種粒去石機可以有效篩選出清選機未清選出的雜質(zhì)，對種粒進行有效的二次清選。

色選機：利用紅外掃描和傳感器智能識別種粒的顏色進行精確除雜處理，用于剔除物料中不飽滿、破損、裂紋、顏色差異等不成熟的種粒，有效控制了種子的凈度，為市場提供優(yōu)質(zhì)、干凈的雜交谷種子，是種子清選過程中不可或缺的重要環(huán)節(jié)。

包衣機：第1 臺包衣機通過化學(xué)藥劑針對性地抑制母本種子發(fā)芽，選擇父本種子發(fā)芽；第2 臺包衣機實現(xiàn)種子包衣效果；最后完成種子精量包裝，是雜交谷種子商品化加工的一項工藝手段。

定量包裝秤：對清選、去石、色選、包衣后的種子進行計量包裝，為打入市場作最后的修飾和包裝，使種子更加專業(yè)化和精美化，提高了市場競爭力和種植靈活性。

該成套加工工藝生產(chǎn)線適用于大規(guī)模的生產(chǎn)制造型企業(yè)，通過該工藝提升自動化水平，提高生產(chǎn)效率，利用工藝方法解決化學(xué)藥劑拌種選育的問題，同時又極大程度提升了種子發(fā)芽率，優(yōu)化種子生產(chǎn)制造環(huán)境，精選加工工藝布置圖如圖1 所示。

圖1 精選加工工藝布置圖

4 種子選育加工設(shè)備的研發(fā)方向

現(xiàn)階段的種子加工設(shè)備在主糧作物玉米、小麥、水稻等機械化方面有一定規(guī)模，但是像小米、牧草、蔬菜等小顆粒種子的加工設(shè)備相對較少，機械加工過程中漏種、混種情況難以得到有效解決，種子的凈度無法得到有效控制。近幾年智能化的發(fā)展日漸成熟，PLC 和微電腦智能化控制慢慢引領(lǐng)潮流，與種子的成套工藝相結(jié)合，能有效進行精量控制，提高生產(chǎn)效率。因此，研發(fā)小批量、高精度精選設(shè)備，為育種家提供可靠的篩選設(shè)備，有效減輕勞動強度和提高工作效率是實現(xiàn)種子商業(yè)化的關(guān)鍵途徑。

種子是農(nóng)作物技術(shù)和各類農(nóng)用技術(shù)裝備發(fā)揮作用的載體。種子加工是種子質(zhì)量保障的主要手段，是實現(xiàn)種子商業(yè)化的關(guān)鍵條件。種子經(jīng)過精選、去石、色選、包衣，不僅提高了其商品性和科技附加值，還有效減輕了勞動強度，提高了工作效率，有利于種子的儲存和運輸，提高了種子質(zhì)量和在市場中的競爭力。種子選育加工設(shè)備可有效提高種子的凈度、發(fā)芽率及種級標準等，在實現(xiàn)節(jié)本增效的同時也對提升中國雜交谷子的經(jīng)濟效益和社會效益具有重要意義。