手动探针侧孔采样与气动探针吸力采样对大豆、小麦和菜豆杂质、MCwb及损伤粒影响的比较研究

《Crop, Forage & Turfgrass Management》：Grain sampling with hand and pneumatic probes

　　

谷物采样是谷物储藏和商业化过程中必不可少的步骤。针对储藏单元、合作社和农工业设施中的散装谷物，散装谷物采样方法使用多种设备，包括手动谷物探针（manual grain probes）和气动谷物探针（pneumatic grain probes）。在谷物接收过程中，这些方法可能因杂质和水分值差异引起生产者和技术人员的关注。研究目标是比较使用手动探针侧面的手孔进行谷物采样与使用气动探针进行吸力采样。对大豆（Glycine max）、小麦（Triticum aestivum）和菜豆（Phaseolus vulgaris）进行了采样。试验在巴西帕拉纳州卡兰贝伊的Cooperative Frísia进行。试验设计为完全随机设计，设两个处理和30次重复。处理包括使用2.10 m手动探针（三级）进行谷物采样和使用气动探针进行吸力采样。重复为从30辆不同卡车上采集的谷物样品。评估变量为杂质和异物百分比、含水分谷物重量（MC_wb，grain weight including moisture content）以及损伤粒。杂质和异物水平范围为1.2%至3.5%，水分含量为17.2%至23.5%，损伤粒为1.9%至7.3%。对于大豆、小麦和干菜豆谷物中所分析的所有变量，无论是使用探针侧面的手孔还是使用气动探针进行吸力采样，采样装置之间均未发现显著差异。

谷物采样是谷物储藏和商业化过程中的关键步骤。对于储藏单元、合作社和农工业设施中的散装谷物，采样方法使用多种设备，包括手动探针（manual probe）和气动探针（pneumatic probe）。在谷物接收时，杂质和水分值差异可能引起生产者和技术人员担忧。巴西谷物分类依赖代表整批载荷的样品，采样方法会影响杂质和异物（impurities and foreign material）、MC_wb（grain weight including moisture content）以及损伤粒（damaged grains）的测定。已有研究结论不一致：Hurburgh & Bern 发现吸力探针在玉米和大豆中高估杂质；Backer & Maher 对小麦、大麦、玉米和大豆未发现三种采样工具间显著差异；Quirino et al. 对1.80-m手动探针与气动探针采样大豆未发现杂质和水分差异，但报告手采样破碎粒更多；Brunini 在大豆中报告气动吸力采样在水分、杂质和损伤粒上均较高。美国USDA文件则指出散装气动吸力采样不推荐用于商业用途，因为其倾向于抽取过多细粒。因此，研究人员比较手动探针侧孔采样与气动探针吸力采样，在大豆、小麦和菜豆中评估杂质和异物、MC_wb和损伤粒，以确定两种设备是否产生差异。

研究人员在 Cooperative Frísia in Carambeí, Paraná, Brazil 开展试验。采用完全随机设计（completely randomized design），两个处理和30次重复；重复为来自30辆不同卡车的谷物样品。处理为2.10-m手动探针（three stages，侧面手孔）和气动探针吸力采样。作物为大豆（Glycine max）、小麦（Triticum aestivum）和菜豆（Phaseolus vulgaris）。评估变量为杂质和异物百分比、MC_wb和损伤粒。结果显示，在三种作物和所有变量中，两种采样装置均无显著差异。研究结论指出，鉴于方法无差异，推荐使用气动探针，因为手动操作对工人体力要求高，并在采样过程中存在跌落风险。该研究对巴西谷物分类、折扣结算以及气动采样技术替代手动系统具有技术经济意义。

关键技术方法（≤250字）：试验在 Cooperative Frísia in Carambeí, Paraná, Brazil 进行，样本队列来自30辆不同卡车。采用完全随机设计，设2个处理和30次重复。处理包括2.10-m手动探针（three stages）侧孔采样和SAUR CAS 17000/3600移动式气动探针吸力采样。对大豆、小麦和菜豆采样。样品用Gehaka分流器（sixteen 15-mm channels）均质并缩减至0.50 kg，用0.1 g精度半分析天平称量。评估杂质和异物、MC_wb、损伤粒，按巴西法规程序。统计采用Hartley检验、Shapiro–Wilk检验、Durbin–Watson检验、ANOVA（方差分析）和Fisher–Snedecor检验（P>0.05）。

研究结果：
3.1 大豆（Glycine max）：大豆样品杂质和异物为0.2%–2.9%，手孔平均1.4%，气动吸力平均1.2%，无显著差异；MC_wb范围12.8%–22.9%，平均17.3%和17.2%，无差异；破碎、裂纹或压碎粒范围2.1%–11.5%，平均7.3%和7.7%，无差异。讨论指出，美国USDA关于气动吸力可能过多抽取细粒的倾向未能证实；结果不同于Hurburgh & Bern，类似Quirino et al. 的杂质和水分结论，但后者手采样破碎粒更多与结论不一致；也不同于Brunini。大豆杂质和MC_wb超过储藏推荐，损伤粒低于用于工业加工 Group II 大豆销售推荐。
3.2 小麦（Triticum aestivum）：杂质和异物平均1.7%，范围0.3%–4.1%；水分平均17.2%，范围13.0%–22.8%；损伤粒平均2.0%，范围0.1%–4.4%。与Backer & Maher相比，该研究中批次间杂质变异更大，而本研究中水分更高；各采样工具无显著差异。与巴西法规比较，若用于制粉（Group II），平均需减少杂质和异物0.7%、水分4.2%、缺陷粒0.5%。
3.3 菜豆（Phaseolus vulgaris）：杂质和异物平均3.5%，范围1.7%–10.3%；水分平均23.5%，范围18.0%–32.5%；严重缺陷平均3.2%，范围1.4%–5.1%，处理间无显著差异。菜豆是巴西主粮，接收设施样品超过法律标准：杂质和异物超3.0%，水分超9.5%，严重缺陷超1.7%，因此强调清洁和干燥。结果支持 Normative Instruction (IN) MAPA No. 29/2011 的要求和推荐；两种方法在实验条件下均可产生有效数据。成本可比较，但需考虑安全，手动操作费力且可能增加从运输车辆跌落风险。

讨论总结：讨论部分强调，两种采样系统无差异，气动探针的细粒过度抽取担忧未在本试验中确认；已有部分文献报告差异，但本试验在大豆、小麦和菜豆中未观察到。法规值比较显示，大豆和菜豆样品中杂质和水分超过推荐，小麦需减少杂质、水分和缺陷粒，菜豆需强调清洁和干燥。结论翻译：对于大豆、小麦和干菜豆谷物中所分析的所有变量，无论是使用手动探针侧面的手孔进行采样，还是使用气动探针进行吸力采样，采样装置之间均未发现显著差异。鉴于方法之间缺乏差异，推荐使用气动探针，因为手动操作对工人体力要求高，并在采样期间存在跌落风险。本研究旨在调查采用气动采样技术替代手动系统。谷物采样的准确性决定产品分类，并在巴西涉及数十亿美元。在农业在经济中占据突出地位的国家，这些方法之间的相似性具有相当大的技术和经济重要性。