测定玉米茎秆伸长节间横向压碎强度的方法

1.本发明涉及一种测定玉米茎秆伸长节间横向压碎强度的方法。


背景技术：

2.玉米的茎由节和节间组成。玉米的茎节在苗期已经形成。玉米茎秆基部的节位于地下，其余地上，节间在拔节后开始伸长。从雌穗开始分化到吐丝茎秆伸长速度快。每个节间从开始伸长到伸长基本停止通常为6
‑
14天。
3.玉米叶片有序分布在茎秆上，茎秆在支撑叶片和使植株保持直立方面起着重要作用。如果茎秆发生折断和倾斜，则玉米冠层结构发生变化，进而影响玉米叶片的光能捕获，影响光合作用和最终产量。茎秆力学指标是衡量茎秆抗折能力的重要参数，是衡量茎秆抗折断能力的重要量化指标。
4.茎秆横向压碎强度是力学指标中尤为重要的一个指标，是表征茎秆横向压碎能力的力学指标。这一指标在实际测量时，是将单一伸长茎节从节间处完整切断，茎节两侧节间切口完整，且伸长节间保持完好无损。测量时，通常选用茎秆强度测量仪，利用仪器力学传感器探头的顶端(传感器探头的顶端通常为一个平面圆柱体，直径0.5
‑
1.0cm左右)，将茎节横放在专用支架上，调整茎节位置，使力学探头正对着横放茎秆的中心位置。然后测力探头欧缓慢匀速向下运动，将茎秆挤压至破损折断，记下最大力值f
max
。然后计算茎秆横向压碎强度p。p＝f
max
/s
探头
，式中p(n mm
‑2)为茎秆横向压碎强度，f
max
(n)为压碎茎秆最大力，s
探头
(mm2)为探头横截面积。
5.研究显示，茎秆力学指标与茎秆的形态结构和内部组成有关。茎秆的直径、茎皮厚度、单位茎秆体积的茎秆质量和茎皮质量等性状均影响茎秆的力学指标。有研究结果显示，干旱条件下玉米茎秆横向压碎强度下降15.9％～21.9％，这说明茎秆横向压碎强度与茎秆含水率有关，茎秆含水率影响茎秆横向压碎强度。仅测定茎秆横向压碎强度而未考虑茎秆含水率对其影响，会导致测定结果不能客观衡量茎秆横向压碎强度。
6.因此，需要一种方法，将茎秆含水率的情况考虑在茎秆横向压碎强度的指标中。


技术实现要素：

7.本发明的目的是为了解决茎秆因为含水率差异而导致的横向压碎强度的变化的技术问题，提供了一种测定玉米茎秆伸长节间横向压碎强度的方法。
8.测定玉米茎秆伸长节间横向压碎强度的方法如下：
9.一、茎秆试材的获得：选择处于生长状态的长势相近的待测玉米植株3株，分别记为a1、a2和a3，分别从基部将其截断，去掉上面包裹的叶鞘后，确定并标记待测伸长节间，待测节间长度大于等于2cm，在待测伸长节间的两侧与相邻节间相连的节部位，用刀具在连接“节”的位置将其截断，保持伸长节间的完好无损，如果有破损和开裂情况，需重新取样；
10.二、称重：将a1放在天平上，称量，记录茎秆a1的质量为wf
a1
；
11.三、测量并计算自然条件下a1的茎秆横向压碎强度：将待测节间a1用茎秆测力装置
测量，得到a1的数据f
max1
，s
探头1
(mm2)，计算p
a1
＝f
max1
/s
探头1
；
12.四、计算茎秆a1的自然含水量：将测量力学指标后的茎秆a1放在60
‑
90℃烘箱中烘干至恒重，称量干重wd
a1
，计算茎秆a1的含水率w
a1
:w
a1
＝(wf
a1
－wd
a1
)/wd
a1
×
100％；
13.五、测量并计算茎秆a2和a3的茎秆横向压碎强度，再将茎秆a2放置于室温25℃
‑
45℃、空气相对湿度小于40％的室内或干燥器中6小时后称重a2，记录此时a2的质量wf
a2
；a3放置于室温25℃
‑
45℃、空气相对湿度小于40％的室内或干燥器中12小时后称重a3，记录此时a
23
的质量wf
a3
；
14.六、测量并计算茎秆a2和a3的横向压碎强度：茎秆测力装置测量a2和a3的横向压碎最大力，通过得到a2和a3的数据f
max2
、s
探头2
(mm2)、f
max3
、s
探头3
(mm2)，计算p
a2
＝f
max2
/s
探头2
、p
a3
＝f
max3
/s
探头3
；
15.七、计算处理茎秆a2和a3的含水率w
a2
和w
a3
：将测定横向压碎强度后的a2和a3放在60
‑
90℃烘箱中烘干至恒重，称量干重wd
a2
和wd
a3
，计算茎秆a2和a3的含水率w
a2
和w
a3
w
a2
＝(wf
a2
－wd
a2
)/wd
a2
×
100％、w
a3
＝(wf
a3
－wd
a3
)/wd
a3
×
100％。
16.八、计算茎秆横向压碎强度：以横向压碎强度p(n/mm2)为纵坐标，含水率w(％)为横坐标，得到(w
a1
，p
a1
)、(w
a2
，p
a2
)和(w
a3
，p
a3
)三对数据，假设三个点呈线性直线方程y＝k
·
x+b。令y1＝p
a1
，y2＝p
a2
，y3＝p
a3
，x1＝w
a1
、x2＝w
a2
、x3＝w
a3
，分别计算出x1、x2和x3的平均值同样计算出y1、y2和y3的平均值，记做并计算x1y1、x2y2和x3y3的平均值，记做利用公式然后利用待定系数法求出截距b。
17.九、根据所得方程y＝k
·
x+b，计算x＝75％时的数据y。记为y
75
，则y
75
为茎秆横向压碎强度的最终数值。
18.本发明相对于现有技术其优点在于：本发明提供了茎秆在一定含水率条件下的横向压碎强度，可以很好地反映出茎秆的横向压碎强度，最大限度地减小了茎秆因为含水率差异而导致的横向压碎强度的变化，从而使测量结果更加准确可靠。本发明方法适用的茎秆自然含水量应大于等于40％。自然含水率小于40％的玉米茎秆不适用于本发明。
附图说明
19.图1是玉米的节与伸长节间照片。
具体实施方式
20.本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。
21.具体实施方式一：本实施方式测定玉米茎秆伸长节间横向压碎强度的方法如下：
22.一、茎秆试材的获得：选择处于生长状态的长势相近的待测玉米植株3株，分别记为a1、a2和a3，分别从基部将其截断，去掉上面包裹的叶鞘后，确定并标记待测伸长节间，待测节间长度大于等于2cm，在待测伸长节间的两侧与相邻节间相连的节部位，用刀具在连接“节”的位置将其截断，保持伸长节间的完好无损，如果有破损和开裂情况，需重新取样；
23.二、称重：将a1放在天平上，称量，记录茎秆a1的质量为wf
a1
；
24.三、测量并计算自然条件下a1的茎秆横向压碎强度：将待测节间a1用茎秆测力装置
测量，得到a1的数据f
max1
，s
探头1
(mm2)，计算p
a1
＝f
max1
/s
探头1
；
25.四、计算茎秆a1的自然含水量：将测量力学指标后的茎秆a1放在60
‑
90℃烘箱中烘干至恒重，称量干重wd
a1
，计算茎秆a1的含水率w
a1
:w
a1
＝(wf
a1
－wd
a1
)/wf
a1
×
100％。
26.五、测量并计算茎秆a2和a3的茎秆横向压碎强度，再将茎秆a2放置于室温25℃
‑
45℃、空气相对湿度小于40％的室内或干燥器中6小时后称重a2，记录此时a2的质量wm
a2
；a3放置于室温25℃
‑
45℃、空气相对湿度小于40％的室内或干燥器中12小时后称重a3，记录此时a
23
的质量wm
a3
；
27.六、测量并计算茎秆a2和a3的横向压碎强度：茎秆测力装置测量a2和a3的横向压碎最大力，通过得到a2和a3的数据f
max2
、s
探头2
(mm2)、f
max3
、s
探头3
(mm2)，计算p
a2
＝f
max2
/s
探头2
、p
a3
＝f
max3
/s
探头3
；
28.七、计算处理茎秆a2和a3的含水率w
a2
和w
a3
：将测定横向压碎强度后的a2和a3放在60
‑
90℃烘箱中烘干至恒重，称量干重wd
a2
和wd
a3
，计算茎秆a2和a3的含水率w
a2
和w
a3
：w
a2
＝(wf
a2
－wd
a2
)/wf
a2
×
100％、w
a3
＝(wf
a3
－wd
a3
)/wf
a3
×
100％。
29.八、计算茎秆横向压碎强度：以横向压碎强度p(n/mm2)为纵坐标，含水率w(％)为横坐标，得到三对数据(w
a1
，p
a1
)、(w
a2
，p
a2
)和(w
a3
，p
a3
)，本发明专利假设三个点呈线性直线方程y＝k
·
x+b。令y1＝p
a1
，y2＝p
a2
，y3＝p
a3
，x1＝w
a1
、x2＝w
a2
、x3＝w
a3
，分别计算出x1、x2和x3的平均值同样计算出y1、y2和y3的平均值，记做并计算x1y1、x2y2和x3y3的平均值，记做利用公式然后利用待定系数法求出截距b。
30.九、根据所得方程y＝k
·
x+b，计算x＝75％时的数据y。记为y
75
，则y
75
为茎秆横向压碎强度的最终数值。
31.具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤四中将测量力学指标后的茎秆a1放在80℃烘箱中烘干至恒重。其他与具体实施方式一相同。
32.具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是步骤五中将茎秆a2放置于室温30℃
‑
40℃、空气相对湿度小于40％的室内或干燥器中6小时后称重a2。其他与具体实施方式一或二相同。
33.具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是步骤五中将茎秆a2放置于室温35℃、空气相对湿度小于40％的室内或干燥器中6小时后称重a2。其他与具体实施方式一至三之一相同。
34.具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是步骤五中a3放置于室温30℃
‑
40℃、空气相对湿度小于40％的室内或干燥器中12小时后称重a3。其他与具体实施方式一至四之一相同。
35.具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是步骤五中a3放置于室温35℃、空气相对湿度小于40％的室内或干燥器中12小时后称重a3。其他与具体实施方式一至五之一相同。
36.采用下述实验验证本发明效果：
37.实验一：
38.测定玉米茎秆伸长节间横向压碎强度的方法如下：
39.一、茎秆试材的获得：选择处于生长状态的长势相近的待测玉米植株3株，分别记
为a1、a2和a3，分别从基部将其截断，去掉上面包裹的叶鞘后，确定并标记待测伸长节间，待测节间长度大于等于2cm，在待测伸长节间的两侧与相邻节间相连的节部位，用刀具在连接“节”的位置将其截断，保持伸长节间的完好无损，如果有破损和开裂情况，需重新取样；
40.二、称重：将a1放在天平上，称量，记录茎秆a1的质量为wf
a1
＝23.71(g)；
41.三、测量并计算自然条件下a1的茎秆横向压碎强度：将待测节间a1用茎秆测力装置测量，得到a1的数据f
max1
＝497.3(n)，s
探头1
＝0.785(mm2)，计算p
a1
＝f
max1
/s
探头1
＝497.3/0.785＝633.50(n/mm2)；
42.四、计算茎秆a1的自然含水率：将测量力学指标后的茎秆a1放在60
‑
90℃烘箱中烘干至恒重，称量干重wd
a1
＝4.22(g)，计算茎秆a1的含水率w
a1
＝82％；
43.五、测量并计算茎秆a2和a3的茎秆横向压碎强度，再将茎秆a2放置于室温25℃
‑
45℃、空气相对湿度小于40％的室内或干燥器中6小时后称重a2，记录此时a2的质量wf
a2
＝19.32(g)；a3放置于室温25℃
‑
45℃、空气相对湿度小于40％的室内或干燥器中12小时后称重a3，记录此时a
23
的质量wf
a3
＝15.96(g)；
44.六、测量并计算茎秆a2和a3的横向压碎强度：茎秆测力装置测量a2和a3的横向压碎最大力，通过得到a2和a3的数据f
max2
、s
探头2
(mm2)、f
max3
、s
探头3
(mm2)，计算p
a2
＝f
max2
/s
探头2
、p
a3
＝f
max3
/s
探头3
；p
a2
＝f
max2
/s
探头2
＝486.7/0.785＝620(n/mm2)，p
a3
＝f
max3
/s
探头3
＝479.01/0.785＝610.3(n/mm2)；
45.七、计算处理茎秆a2和a3的含水率w
a2
和w
a3
：将测定横向压碎强度后的a2和a3放在60
‑
90℃烘箱中烘干至恒重，称量干重wd
a2
和wd
a3
，wd
a2
＝4.25(g)，wd
a3
＝4.31(g)计算茎秆a2和a3的含水率w
a2
和w
a3
；w
a2
＝78％，w
a3
＝73％。
46.八、计算茎秆横向压碎强度：以横向压碎强度p为纵坐标，含水率w为横坐标，得到三对数据(82％，633.50)、(78％，620)和(73％，610.3)，本发明专利假设三个点呈线性直线方程y＝k
·
x+b。令y1＝633.50，y2＝620.00，y3＝610.30，x1＝82％、x2＝78％、x3＝73％，分别计算出y1、y2和y3的平均值同样计算出x1、x2和x3的平均值，记做并计算x1y1、x2y2和x3y3的平均值，记做利用公式利用公式求得k＝2.552；然后利用待定系数法求出截距b，b＝423.06。
47.九、根据所得方程y＝2.552x+423.06，计算x＝75％时的数据y。记为y
75
，则y
75
＝614.46(n/mm2)为茎秆横向压碎强度的最终数值。