全 文 ：作物学报 ACTA AGRONOMICA SINICA 2010, 36(7): 1161−1168 http://www.chinacrops.org/zwxb/
ISSN 0496-3490; CODEN TSHPA9 E-mail: xbzw@chinajournal.net.cn

本研究由山东省优秀中青年科学家奖励基金(2005BS06010), 国家重点基础研究发展计划(973计划)项目(2006CB101700)和山东省良种工程产
业化项目(鲁农粮种字[2008]6号)资助。
*
通讯作者(Corresponding author): 孙庆泉, E-mail: qqsun18@163.com
Received(收稿日期): 2010-02-04; Accepted(接受日期): 2010-04-20.
DOI: 10.3724/SP.J.1006.2010.01161
不同贮藏条件下棉花和大豆种子的水分变化规律及其预测模型
王 婧 1 姜 朋 1 李 栋 1,2 马 强 1,2 台述金 1 左振朋 1 董鲁浩 1
孙庆泉 1,*
1 山东农业大学农学院 / 作物生物学国家重点实验室, 山东泰安 271018; 2 山东省种子管理总站, 山东济南 250100
摘 要: 以不同初始水分(IMC)大豆和棉花种子为试材, 研究不同贮藏条件下的吸湿解吸规律, 并建模验证。结果表
明, 大豆种子, 贮温 15℃、25℃和 40℃时, 4%IMC在相对湿度(RH)≤18.78%、8%和 12% IMC在 RH≤48.10%条件下
解吸, 其他条件下吸湿。棉花种子, 15℃时, 4% IMC在 RH≤7.49%、8%IMC在 RH≤18.78%和 12% IMC在 RH≤48.10%
条件下解吸, 其他条件下吸湿; 25℃时, 4% IMC在 RH≤18.78%、8%和 12%IMC在 RH≤48.10%条件下解吸, 其他条件
下吸湿; 40℃时, 4%IMC在 RH≤7.49%、8%和 12% IMC在 RH≤48.10%条件下解吸, 其他条件下吸湿。棉花种子, 4%
IMC在 15℃ RH>55%、25℃ RH>55%和 40℃ RH>50%时的安全水分(SWC)依次为 10.5%、9.5%和 6.5%; 8%IMC在
15℃RH>60%、25℃ RH>55%和 40℃ RH>45%时的 SWC分别为 10.5%、9.5%和 6.5%; 12% IMC在 15℃ RH>55%、
25℃ RH>55%和 40℃ RH>45%时的 SWC 分别为 10.5%、9.5%和 6.5%。辽豆 11 在 15℃ RH>60%、25℃ RH>55%
和 40℃RH>45%时, 其平衡水分(EMC)超过其 SWC(依次为 12%、11%和 8%); 菏豆 13 在相同条件下水分平衡时的
RH比辽豆 11高 5%。棉花种子 EMC在 15和 25℃ RH>55%、40℃ RH>60%时超过其 SWC; 大豆种子 EMC在 25℃
RH>55%、25℃和 40℃ RH>60%时超过其 SWC。棉花种子的水分平衡时间(d)与 IMC(x)、RH(y)和温度(z)的预测模型
为 d =36.97+1.78x–0.58y–0.58z–0.016xy–0.021xz–0.0012yz+0.007y2, 辽豆 11的为 d =23.29+3.72x–0.19y–0.86z–0.02 xy–
0.09xz–0.008yz+0.005y2+0.03z2, 菏豆 13的为 d =48.64+0.36x–0.44y–1.49z–0.008yz +0.006y2+0.026z2。模型经检验, 预
测性良好。
关键词: 棉花种子; 大豆种子; 吸湿解吸; 建模; 模型验证
Moisture Variation and Modeling of Cotton and Soybean Seeds under Different
Storage Conditions
WANG Jing1, JIANG Peng1, LI Dong1,2, MA Qiang1,2, TAI Shu-Jin1, ZUO Zhen-Peng1, DONG Lu-Hao1, and
SUN Qing-Quan1,*
1 Agronomy College of Shandong Agricultural University / National Key Laboratory of Crop Biology, Tai’an 271018, China; 2 Shandong Seed Ad-
ministration Station, Ji’nan 250100, China
Abstract: The seed equilibrium moisture is an important indicator in evaluating dynamic changes of seed moisture absorption or
moisture desorption. In this study, soybean and cotton seeds with different initial moisture contents (IMC) were used to explore
the laws of the seed moisture absorption or moisture desorption under different storage conditions(temperature and humidity). The
soybean seeds presented moisture desorption when the storage temperature(ST) was 15℃, 25℃, 40℃ and the relative humidity
(RH) was less than 18.78% (4% IMC) or 48.10% (8% IMC and 12% IMC), and presented moisture absorption in other storage
conditions. The cotton seeds presented moisture desorption under conditions of ST=15℃ and RH<7.49% (4% IMC), 18.78% (8%
IMC) or 48.10% (12% IMC). The cotton seeds also presented moisture desorption when ST=25℃, RH<18.78% (4% IMC) or
48.10% (8% IMC and 12% IMC), or ST=40℃, RH<7.49% (4% IMC) or 48.10% (8% IMC and 12% IMC), and moisture absorp-
tion in other storage conditions. The safety water content of the cotton seeds with 4% IMC under the condition of ST=15℃ and
RH>55%, ST=25℃ and RH>55%, or ST=40℃ and RH>50% was 10.5%, 9.5% and 6.5%, respectively. For cotton seeds with 8%
1162 作 物 学 报 第 36卷

IMC, the safety water content under the condition of ST=15℃ and RH>60%, ST=25℃ and RH>55%, ST=40℃ and RH>45%
was 10.5%, 9.5% and 6.5%, respectively. The cotton seeds with 12% IMC had the same safety water content under the condition
of ST=15℃ and RH>55%, ST=25℃ and the RH>55% or ST=4℃ and RH>45%. The equilibrium moisture of Liaodou 11 with
4%, 8% and 12% IMC under the condition of ST=15℃ and RH>65%, ST=25℃ and RH>55% or ST=40℃ and RH>45% was
above its safety water content (12%, 11%, and 8%). The RH which was above its safety water content of Hedou 13 was about 5%
higher than that of Liaodou 11. The equilibrium moisture was above its safety water content when ST=15℃, 25℃ and RH>55%
or ST=40℃ and RH>60% for cotton seeds; As well as when ST=25℃ and RH>55% or ST=25℃, 40℃ and RH>60% for soybean
seeds. The predictive model of equilibrium time (d) depends on IMC (x), RH (y), and temperature (z) was d =36.97+1.78x–
0.58y–0.58z–0.016xy–0.021xz–0.0012yz+0.007y2 for cotton seeds, and d=23.29+3.72x–0.19y–0.86z–0.02xy–0.09xz–0.008yz+
0.005y2+0.03z2 for soybean seeds. Through the model test, F<2.39, which indicated that the conformity was high between the
predictive value and the test value. The predictive model for Hedou 13 was d=48.64+0.36x–0.44y–1.49z–0.008yz+0.006y2+
0.026z2. The predictive models we constructed are very useful in predicting moisture equilibrium time.
Keywords: Cotton seed; Soybean seed; Moisture absorption or moisture desorption; Modeling; Model verification
种子是活的生命体。在贮藏期间, 种子水分是
种子新陈代谢的介质和生理生化反应的直接参与
者。在不同贮藏条件下, 种子水分都会发生规律性
变化并直接影响种子的生理生化代谢, 乃至种子的
活力, 进而影响种子的贮藏安全。
大豆和棉花种子子叶中含有亲水物质, 并具有
多孔的毛细管结构, 在不同贮藏条件下对水汽有吸
附或解吸作用。贮藏在一定的温度和湿度条件下 ,
经过一段时间后, 种子对水分的吸附与解吸就会达
到动态平衡, 此时的种子水分基本上保持不变称该
贮藏条件下的平衡水分。种子平衡水分是衡量种子
吸湿解吸动态变化的指标。不同作物不同初始水分
种子在不同贮藏条件下, 达到平衡水分的时间不同。
王彩云[1-2]研究发现, 在不同温度和湿度贮藏环
境下, 大豆贮藏最佳水分为 10%~13%、相对湿度为
57%~70%。相对于湿度, 贮藏温度对大豆质量的影
响较小, 但不同温度下其持水能力不同, 温度越低
其持水能力越低 ; 杨林青等 [3]也认为 , 湿度和温度
均对贮期种子的平衡含水率有一定影响, 且湿度比
温度所起的作用更大。国外一些研究者[4-9]通过处理
试验数据得出不同种子的经验吸附等温线方程, 如
Herderson 公式、Chung-Pfost 等式等。文友先等[10]
通过 Ronald J 的模型, 初步开发出稻谷吸附与解吸
等温线拟合软件。胡坤等[11]、Sun[12]和钟军等[13]选
择了 5 个最常用的谷物等温线模型(修正 Chung-
Pfost模型、修正 Hen-derson模型、修正 Oswin模型、
修正Halsey模型和 Strohman-Yoerger模型)进行拟合,
以选择适合中国谷物的吸附与解吸模型。这些经验
模型虽然可以应用于种子的平衡含水率研究, 但只
涉及温度和湿度两个因素[14-15], 只能估算种子水分
平衡时的含水率, 在直接应用于影响因素更为复杂
的仓贮管理时受限。综合贮藏温度、相对湿度和初
始水分 3 个因素对种子水分平衡天数的影响规律进
行研究, 建立温度、相对湿度和初始水分与水分平
衡时间之间的预测模型, 对种子贮藏管理具有重要
的指导意义。
1 材料与方法
1.1 试验设计
大豆种子为辽豆 11和菏豆 13, 棉花品种为丰抗
棉 6号。
1.1.1 试验1 设种子初始水分、贮藏温度和贮藏
相对湿度 3 个处理。其中 , 种子初始水分为低水
(4%)、中水(8%)和高水(12%) 3个水平, 贮藏温度为
低温(15 )℃ 、中温(25 )℃ 和高温(40 )℃ 3个水平, 贮藏
相对湿度为干燥(RH 0)、低湿(RH 7.49%)、较低湿
(RH 18.78%)、中湿(RH 48.10%)和高湿(RH 100.00%)
5个水平。测定不同贮藏条件下种子的水分变化规律,
分析其吸湿解吸规律, 拟合回归方程, 并建立种子
水分变化预测模型。
1.1.2 试验 2 种子初始水分为低水(5%)、中水
(10%)和高水 (16%) 3 个水平 , 贮藏温度为低温
(15 )℃ 、中温(25 )℃ 和高温(40 )℃ 3个水平, 贮藏相对
湿度为低湿(RH 12.50%)、较低湿(RH 25.00%)、中
湿 (RH 75.00%)、较高湿 (RH 85.00%)和高湿 (RH
100.00%) 5 个水平。试验数据用于检测预测模型的
优劣。
1.2 种子平衡水分的测定
用不同浓度的硫酸溶液配制种子贮藏保湿溶液,
其相对湿度为 0、7.49%、18.78%、48.10%和 100.00%
5个梯度(表 1)。
用静态法测定种子平衡水分。用万分之一电子
天平称重约 20 g种子, 用尼龙网袋装好倒挂在广口
瓶内, 瓶内装 120 mL保湿溶液, 密封广口瓶, 每 2 d
第 7期 王 婧等: 不同贮藏条件下棉花和大豆种子的水分变化规律及其预测模型 1163


称一次种子重, 至种子恒重为止。根据种子重量, 计
算不同贮藏条件下种子的平衡水分和到达平衡时的
天数。在验证试验中 , 保湿溶液的相对湿度为
12.5%、25%、75%、85%和 100% 5个梯度(表 1)。
1.3 建模与验证
以试验 1 的数据为基础, 利用 SAS 软件对初始
水分、温度、相对湿度与平衡天数进行回归函数拟
合[16], 建立水分变化预测模型。利用试验 2 的试验
数据对所建模型进行验证, 即采用假设检验的方法
对模型进行检验[17], 假设H0为样本所代表的总体参
数等于给定的总体参数。计算统计量在一定概率下
的可能区间, 如果样本统计量落在这个区间, 则原
假设 H0成立, 若落在这个区间之外则原假设被拒绝,
两者之间在某一水平上存在显著性差异。
2 结果与分析
2.1 不同贮藏温度和湿度条件下不同初始水分
种子的吸湿解吸
2.1.1 不同初始水分种子在不同贮藏条件下的吸湿
和解吸规律 表 2表明, 大豆种子初始水分为 4%
时, 贮藏温度为 15℃、25℃和 40℃、相对湿度小于
18.78%的处理, 其水分均呈解吸变化; 其他处理均
呈吸湿变化。种子初始水分为 8%时 , 贮藏温度
15℃、相对湿度小于 48.10%的处理呈解吸变化; 贮
藏温度 25℃、40℃、相对湿度小于 18.78%的处理也
呈解吸变化; 其他处理均呈吸湿变化。初始水分为
12%时, 所有相对湿度小于 48.10%的处理均呈解吸
变化; 其他处理则呈吸湿变化。
丰抗棉 6 号种子(表 3)初始水分为 4%时, 贮藏

表 1 对应不同相对湿度的保湿溶液配制
Table 1 Preparation of moisture retention solution for different relative humidities
保湿溶液总体积 Total volume of moisture retention solution (120 mL)
相对湿度
Relative humidity 浓硫酸
H2SO4 (mL)
水
H2O (mL)
溶液重量
Weight of solution (g)
硫酸溶液浓度
Concentration of H2SO4 (%)
0 120.0 0.0 220.8 100.0
7.49% 67.2 52.8 176.4 70.1
12.50% 59.6 60.4 167.8 64.0
18.78% 52.8 67.2 164.4 59.1
25.00% 49.6 70.4 159.8 56.0
48.10% 36.8 83.2 150.9 44.9
75.00% 24.0 96.0 139.2 31.1
85.00% 17.6 102.4 134.1 23.5
100.00% 0.0 120.0 120.0 0.0

表 2 大豆种子吸湿解吸状况
Table 2 Moisture absorption or moisture desorption for soybean seeds
相对湿度 Relative humidity
0 7.49% 18.78% 48.10% 100.00% 温度
Temp.
水分
Moisture
content 辽豆 11
Liaodou 11
菏豆 13
Hedou 13
辽豆 11
Liaodou 11
菏豆 13
Hedou 13
辽豆 11
Liaodou 11
菏豆 13
Hedou 13
辽豆 11
Liaodou 11
菏豆 13
Hedou 13
辽豆 11
Liaodou 11
菏豆 13
Hedou 13
4% D D D D D D A A A A 15℃
8% D D D D D D D D A A
12% D D D D D D D D A A

25℃ 4% D D D D D D A A A A
8% D D D D D D A A A A

12% D D D D D D D D A A

40℃ 4% D D D D A D A A A A
8% D D D D D D A A A A

12% D D D D D D D D A A
D: 解吸; A: 吸湿。D: desorption; A: absorption.
1164 作 物 学 报 第 36卷

表 3 棉花种子吸湿解吸情况
Table 3 Moisture absorption or moisture desorption for cotton seeds
相对湿度 Relative humidity 温度
Temperature
水分
Moisture content 0 7.49% 18.78% 48.10% 100.00%
15℃ 4% D D A A A
8% D D D A A

12% D D D D A

25℃ 4% D D D A A
8% D D D D A

12% D D D D A

40℃ 4% D D A A A
8% D D D D A

12% D D D D A
D: 解吸; A: 吸湿。D: desorption; A: absorption.

温度为 15℃、40℃, 空气湿度小于 7.49%的处理呈
解吸变化; 贮藏温度为 25℃、相对湿度小于 18.78%
的处理也呈解吸变化; 其他处理均呈吸湿变化。初
始水分为 8%时, 贮藏温度为 15℃, 相对湿度小于
18.78%的处理呈解吸变化; 贮藏温度为 25℃、40℃,
相对湿度小于 48.10%的处理呈解吸变化; 其他处理
均呈吸湿变化。初始水分为 12%时, 相对湿度小于
48.10%的处理均呈解吸变化; 其他处理则均呈吸湿
变化。
2.1.2 贮藏温度、湿度和初始水分对平衡水分的影
响 由图1可以看出, 当贮藏温度一定时, 贮藏环
境的相对湿度越高则棉花种子平衡水分越大; 在不
同贮藏温度条件下, 相同相对湿度种子的平衡水分
随温度的升高而降低。初始水分为 4%的棉花种子,
在贮温 15℃相对湿度大于 55%时, 其平衡水分超过
其在此条件下的安全水分(10.5%); 在温度 25℃相对
湿度大于 55%时, 其平衡水分超过此条件下的安全
水分(9.5%); 在温度 40℃相对湿度大于 50%时, 其
平衡水分超过此条件下的安全水分(6.5%)。初始水
分为 8%的棉花种子 , 在温度 15℃相对湿度大于
60%时 , 其平衡水分超过此条件下的安全水分
(10.5%); 在温度 25℃相对湿度大于 55%时, 其平衡
水分超过此条件下的安全水分(9.5%); 在温度 40℃
相对湿度大于 45%时, 其平衡水分超过此条件下的
安全水分(6.5%)。初始水分为 12%的棉花种子, 在温
度 15℃相对湿度大于 55%时, 其平衡水分超过此条
件下的安全水分(10.5%); 在温度 25℃相对湿度大于
55%时 , 其平衡水分超过此条件下的安全水分
(9.5%); 在温度 40℃相对湿度大于 45%时, 其平衡
水分超过此条件下的安全水分(6.5%)。初始水分为
4%、8%和 12%的辽豆 11大豆种子, 在温度为 15℃
相对湿度大于 60%时, 平衡水分超过其在此条件下
的安全水分 (12%); 在温度为 25℃相对湿度大于
55%时, 平衡水分超过其安全水分(11%); 在温度为
40℃相对湿度大于 45%时, 平衡水分超过其安全水
分(8%)。初始水分为 4%的菏豆13大豆种子, 在温度
为 15℃相对湿度大于 65%时, 平衡水分超过其在此
条件下的安全水分(12%); 在温度为 25℃相对湿度
大于 60%时, 平衡水分超过其安全水分(11%); 在温
度为 40℃相对湿度大于 50%时, 平衡水分超过其安
全水分(8%)。初始水分为 8%和 12%的菏豆 13 大豆
种子, 在温度为 15℃相对湿度大于 62%时, 平衡水
分超过其安全水分(12%); 在温度为 25℃相对湿度
大于 55%时, 平衡水分超过其安全水分(11%); 在温
度为 40℃相对湿度大于 45%时, 平衡水分超过其安
全水分(8%)。在相对湿度低于 50%时, 低温条件下
的平衡水分低于高温条件下, 而相对湿度高于 50%
时则情况相反。
在相同湿度贮藏环境中, 温度越高则平衡水分
越低。相对湿度小于 48%时, 各温度条件下贮藏种
子的平衡水分均低于其安全水分。其中, 棉花种子
和辽豆 11大豆种子在相对湿度小于 55%时, 除 40℃
贮藏时的平衡水分高于安全水分外, 15℃和 25℃贮
藏的种子其平衡水分均低于安全水分。初始水分为
4%的菏豆 13 大豆种子, 在相对湿度小于 60%时,
15℃和 25℃贮藏的平衡水分均低于安全水分。初始
水分为 8%和 12%的菏豆 13 大豆种子, 在相对湿度
小于 55%时, 除 40℃贮藏的种子平衡水分高于安全
水分外, 15℃和 25℃贮藏的种子平衡水分均低于安
全水分。从试验结果看, 贮藏环境湿度对大豆和棉
第 7期 王 婧等: 不同贮藏条件下棉花和大豆种子的水分变化规律及其预测模型 1165




图 1 不同初始水分种子在不同温度湿度下的平衡水分
Fig. 1 Equilibrium moisture of seeds with different initial moisture content under different temperatures and humidities
C: 丰抗棉 6号; L: 辽豆 11; S: 菏豆 13; IWC: 初始水分。
C: Fengkangmian 6; L: Liaodou 11; S: Hedou 13; IWC: initial water content.

花种子平衡水分的影响超过温度对其的影响。
种子初始含水量对到达平衡水分的时间进程影
响很大。种子贮期温度和相对湿度一定时, 种子初
始水分与平衡水分差距越大, 则到达平衡水分所需
要的时间就越长; 相反, 平衡时间较短。
2.1.3 不同作物类型间种子的平衡水分差异 如
图 1所示, 初始水分为 4%的棉花种子在相对湿度小
于 49%时, 温度对平衡水分的影响不明显, 且平衡
水分都低于安全水分, 表明棉花种子在该条件下贮
藏是安全的; 当相对湿度大于 49%时, 不同温度下
的平衡水分表现为 15 >25 >40 , ℃ ℃ ℃ 说明种子的平
衡水分在 0℃上贮藏温度时随着温度的升高而增大;
当种子平衡水分等于安全水分(北方9.5%)时, 15℃、
25℃和 40℃温度条件下平衡时对应的相对湿度分别
为 55.0%、55.5%和 58.0%, 说明在不同温度条件下
安全贮藏棉花种子的湿度有一个对应的上限值。初
始水分为 8%的棉花种子在相对湿度小于 38%时, 温
度对平衡水分的影响不明显, 水分平衡时种子含水
量均低于安全水分; 但当相对湿度大于 38%时, 不
同温度下的平衡水分表现为 15 >25 >℃ ℃ 40 ; ℃ 当种
子平衡水分到达北方安全水分时, 15℃、25℃和 40℃
对应的相对湿度分别为 50%、52%和 55%。初始水
分为 12%的棉花种子在空气相对湿度小于 44%时,
温度对平衡水分的影响不明显, 且水分平衡时种子
含水量均低于安全水分; 相对湿度大于 42%时, 不
同温度下对应的平衡水分表现为 15 >25 >40 ; ℃ ℃ ℃
15℃、25℃和 40℃温度条件下种子水分低于安全水
分所对应的相对湿度分别为 50%、51%和 53%。可
见不同含水量的棉花种子在环境相对湿度 44%~
49%时, 不同温度条件下的环境相对湿度对种子平
1166 作 物 学 报 第 36卷

衡水分影响并不大。
初始水分为 4%的辽豆 11和菏豆 13种子, 在空
气相对湿度低于 55%时, 40℃的平衡水分高于 25℃
和 15℃的平衡水分; 当相对湿度大于 55%时刚好相
反 ; 当平衡水分为安全水分(北方 12%)时 , 15℃、
25℃和 40℃温度条件下对应的相对湿度分别为
65%、64%和 80%, 说明在我国北方 15℃、25℃和
40℃条件下进行大豆种子的安全贮藏其环境湿度不
得高于 65%、64%和 80%。初始水分为 8%的两种大
豆种子, 在空气相对湿度小于 67%时, 到达水分平
衡的含水量表现为 25℃>40℃>15℃; 当相对湿度大
于 67%时, 则平衡水分表现为 25℃>15℃>40℃; 当
种子含水量到达北方安全水分 12%时, 15℃、25℃
和 40℃对应的平衡湿度分别为 62%、56%和 59%。
初始水分为 12%的两种大豆种子 , 相对湿度小于
66%时 , 种子平衡水分皆随着湿度的增加而增加 ,
但低温条件下平衡水分增加的幅度较小; 当种子水
分到达北方安全水分时, 15℃、25℃和 40℃对应的
平衡湿度分别为 62%、45%和 60%。可见, 在我国
北方大豆种子的贮藏中, 采取降低种子水分或降低
环境湿度的方法是安全贮藏的有效手段。菏豆13 在
同样温度条件下超过其安全水分时的相对湿度要比
辽豆 11约高 5%, 说明两个大豆品种在平衡水分规
律上存在一定差异, 但是差异并不大。
2.2 棉花、大豆种子吸湿解吸规律的回归模型及
验证
2.2.1 种子吸湿解吸规律的回归模型 在 SAS8.0
环境下进行试验数据的统计分析, 可得出如下回归
方程, 作为仓贮过程中不同初始状态种子在不同贮
藏条件下到达平衡水分的贮藏时间预测方程。丰抗
棉 6号为 d = 36.97+1.78x–0.58y–0.58z–0.016xy–0.021xz–
0.0012yz+0.007y2, 其中, r = 0.928, F = 36.32**, P<
0.0001。辽豆 11 为 d = 23.29+3.72x–0.19y–0.86z–
0.02xy–0.09xz–0.008yz+0.005y2+0.03z2, 其中 , r =
0.955, F = 61.35**, P<0.0001。菏豆 13为 d = 48.64+
0.36x–0.44y–1.49z–0.008yz+0.006y2+0.026z2, 其中, r
= 0.866, F = 33.85**, P<0.0001。方程中, d为种子水
分达到平衡所需天数, x为种子初始水分, y为贮藏环
境相对湿度, z为贮藏温度。对回归方程进行显著性
检验, 相关均达到极显著水平, 表明初始水分、相对
湿度和温度是决定平衡时间的重要因素, 均与平衡
时间存在真实的回归关系。
2.2.2 模型验证 用试验 2 的试验数据对所建模
型进行验证(表4), 将试验值与理论值进行比对, F值
均小于F(1,59)=2.39, 故接受H0, 即两组数据之间无
显著性差异, 表明模型方程预测性较好。

表 4 模型检验
Table 4 Test of mathematics model
品种
Variety
F F(1,59)
丰抗棉 6号 Fengkangmian 6 0.600 2.39
辽豆 11 Liaodou 11 0.594
菏豆 13 Hedou 13 0.602

图 2 所示为试验值与理论值的比对, 种子水分
平衡时间的试验值(d)与模型预测值(d)符合度较高,
说明该模型可应用于大豆和棉花种子的水分平衡时
间预测。
3 讨论
种子含水量和环境温度是决定种子能否安全贮
藏的主要影响因素, 一般认为干燥和低温是种子安
全贮藏的必要条件, 但在生产实际中我国北方不同
季节和不同仓型中温度和湿度条件有很大差异, 所
以低温和干燥的安全贮藏原则需要细化。加之贮藏
在种仓中的种子来源复杂, 初始水分差异很大, 仓
贮种子又要遵循水分运动规律, 所以在种子仓库管
理中要根据种子的具体情况采取科学的管理措施。
明晰不同初始状态种子在不同温度湿度条件下的水
分运动规律, 对种子的安全贮藏具有重要的理论和
实践意义。
棉花和大豆是我国北方的重要农作物, 其种子
安全贮藏对我国的粮油安全具有重要意义。本研究
探索棉花和大豆种子在不同贮藏环境下的水分变化
规律和建立平衡水分预测模型, 可以实现对仓贮种
子的安全状态监控, 并做出科学判断以确定正确的
技术管理措施, 以保证种子贮藏安全。其中, 温度和
湿度条件对种子平衡水分的影响验证了前人的结论[18],
即在温度恒定时的种子平衡水分与相对湿度正相关,
而在相对湿度恒定时则平衡水分与温度负相关。本
研究基于种子初始水分、贮藏温度和环境相对湿度
三因素建立的水分预测模型, 是对已有种子平衡含
水率模型的扩展 , 模型涉及因素更多 , 针对性强 ,
可直接用于棉花种子和大豆种子的种仓管理。通过
模型判断, 如果仓贮种子到达平衡水分的过程是吸
湿过程, 则要采取适当措施延长到达平衡的时间历
程, 以使种子在更长的时间内处于干燥的安全状态;
相反, 若为解吸过程, 则需采取措施加快降水过程,
以使种子尽快处于干燥的安全状态。
第 7期 王 婧等: 不同贮藏条件下棉花和大豆种子的水分变化规律及其预测模型 1167




图 2 试验值与预测值比对
Fig. 2 Contrast between test value and predictive value

相同初始含水量的大豆和棉花种子, 在相同的
贮藏条件下, 其吸湿处理数基本相同, 这可能是因
为棉花和大豆种子均为高脂肪型种子, 在相同初始
含水量和贮藏条件下表现出相似的吸湿和解吸过
程。对于不同贮藏温度、不同贮藏湿度和不同初始
含水量种子的解吸规律分析发现, 高初始水分的棉
花和大豆种子都呈现解吸状态, 这可能与其化学成
分含量和吸湿、解吸特性有关。
在我国北方, 一年中大部分时间处于相对低温
和干燥环境下, 通常认为棉花种子安全贮藏的水分
上限为 9.5%, 大豆种子为 12%[19]。根据本研究结果,
棉花和大豆种子贮藏温度在 0~40℃范围内, 15℃以
下的低温保存最为安全; 棉花种子的安全贮藏要求
相对湿度低于 55%, 而大豆种子要求低于 60%。当大
豆种子的贮藏环境湿度高于 65%时要适当通风降湿。
棉花种子和大豆种子均为高脂肪含量的种子 ,
低温安全贮藏的效果应该比干燥安全贮藏更好。本
试验所用两个大豆品种间并无明显差异, 但是由于
本研究中涉及的大豆品种和棉花品种有限, 是否这
两大类种子还存在明显的品种间差异, 尚有待进一
步研究。
4 结论
贮藏温度和湿度对不同初始水分的大豆和棉花
种子吸湿解吸有影响。4%和 8%初始水分大豆种子
及 8%初始水分棉花种子在温度 15℃、25℃和 40℃,
相对湿度小于 18.78%的贮藏条件下呈解吸变化 ,
12%初始水分大豆种子和棉花种子在温度 15℃、
1168 作 物 学 报 第 36卷

25℃和 40℃, 相对湿度小于 48.10%的贮藏条件下呈
解吸变化, 4%初始水分棉花种子在温度为 15℃、
25℃和 40℃, 空气湿度小于 7.49%贮藏条件下呈解
吸变化, 其他均呈吸湿变化。长期贮藏时, 棉花种子
要求初始水分<9.5%, 种仓相对湿度<55%, 温度
<15℃; 大豆种子要求水分<12%, 种仓相对湿度
<60%, 温度<15℃。建立了种子水分平衡时间(d)与
种子初始水分(x)、贮藏湿度(y)、贮藏温度(z)的预测
模型, 经验证模型预测性好。
References
[1] Wang C-Y(王彩云). Experiment on equilibrium moisture content
of soybean. J Chin Cereals Oils Assoc (中国粮油学报), 1999,
14(3): 60–61 (in Chinese with English abstract)
[2] Wang C-Y(王彩云). Experiment on storage environment of soy-
bean. West Cereals Oils (西部粮油科技), 2000, 25(4): 48–49 (in
Chinese)
[3] Yang L-Q(杨林青), Niu Z-Y(牛智有). Fitting model research of
red data equilibrium content. Trans CASE (农业工程学报), 1993,
9(3): 92–97 (in Chinese with English abstract)
[4] Hu K(胡坤), Zhang J-N(张家年). Studies on the factors affecting
the adsorption and desorption isotherms of rice. Cereal Feed Ind
(粮食饲料与工业), 2004, (10): 30–33 (in Chinese with English
abstract)
[5] Murats S, Tanaka F, Hori Y. Effect of initial moisture on the ad-
sorption and desorption equilibrium moisture contents of polished
rice. J Faculty Agric, 1993, 38: 161–173
[6] Murats S, Tanaka F. Measurement of the adsorption equilibrium
moisture content of polished rice: effect of initial moisture con-
tent on adsorption equilibrium moisture content. J Jpn Soc Agric
Machinery, 1995, 57(6): 45–52
[7] Liu M-H(刘木华), Cao C-W(曹崇文). Model of safe drying
temperature for paddy rice seed. Trans CASE (农业工程学报),
2003, 19(3): 174–177 (in Chinese with English abstract)
[8] Peng G L, Chen X G, Wang Z G, Wu W F. Experimental study on
effect of NaCl on equilibrium moisture content of maize. Trans
CSAE (农业工程学报), 2003, 19(5): 182–185
[9] Mohamed L A, Kouhila M, Lahsasni S. Equilibrium moisture
content and heat of sorption of gelidium sesquipedale. J Stored
Prod Res, 2005, 41: 199–209
[10] Wen Y-X(文友先), Zhang J-N(张家年), Liu J-Y(刘俭英), Zhao
Z-F(赵章风), Chen H-T(陈海涛). Using the computer software
to construct sorption isotherms. Trans Agric Machinery (农业机
械学报), 1998, 29(3): 79–83 (in Chinese with English abstract)
[11] Hu K(胡坤), Zhang J-N(张家年). Selection of fitting models of
adsorption and desorption isotherms of rice and optimization of
their parameters. Trans CASE (农业工程学报), 2006, 22(1):
153–156 (in Chinese with English abstract)
[12] Sun D W. Comparison and selection of EMC/ERH isotherm
equation for rice. J Stored Prod Res, 1999, 35: 249–264
[13] Zhong J(钟军), Zheng Z(郑卓), Zhi X-D(智旭丹). Mathematical
model of multifactor combination on tissue culture for stylosan-
thes cotyledon. Acta Agron Sin (作物学报), 2008, 34(3): 534–
538 (in Chinese with English abstract)
[14] Reddy B S, Chakraverty A. Equilibrium moisture characteristics
of raw and parboiled paddy, brown rice, and bran. Drying Techa-
nol, 2004, 22: 837–851
[15] Di J-C(狄佳春), Chen X-S(陈旭升), Xu N-Y(许乃银), Xiao
S-H(肖松华), Liu J-G(刘剑光). The rapid determination of cot-
ton seed moisture. Seed (种子), 2001, (4): 69–70 (in Chinese)
[16] Hui D-F(惠大丰). SAS Software Practical Statistical Analysis
System (统计分析系统 SAS 软件实用教程). Beijing: Beijing
Aeronautics and Astronautics Publishers, 1996. pp 74–83 (in
Chinese)
[17] Liu G-S(刘国顺), Chen Y-Q(陈义强), Wang F(王芳), Ling
A-F(凌爱芬), Xi H-A(习红昂). Effects of nitrogen phosphorus
potassium and water on lutein in tobacco leaves. Acta Agron Sin
(作物学报), 2008, 34(4): 690–699 (in Chinese with English ab-
stract)
[18] Chen B-L(陈兵林), Cao W-X(曹卫星), Zhou Z-G(周治国), Zhu
Y(朱艳). Construction and validation of spatial-temporal distri-
bution models on cotton fiber quality indexes. Acta Agron Sin (作
物学报), 2007, 33(5): 763–770 (in Chinese with English abstract)
[19] Sun Q(孙群), Hu J(胡晋), Sun Q-Q(孙庆泉). Seed Processing
and Storage (种子加工与贮藏). Beijing: Higher Education Press,
2008. pp 243–249 (in Chinese)