0、 引言
玉米穗徑向截面圓周上籽粒之間彼此存在力的作用，形成一個力圈。該力圈內任何一個籽粒即是施力點，也是受力點。這一圈一圈相互作用的籽粒在果穗軸向方位上也彼此存在力的作用，稱該力圈為“循環力圈”。如果在該“循環力圈”上取掉 1 顆或幾顆籽粒，該“循環力圈”就遭到破壞，脫粒就變得容易，損傷減小。
本文通過籽粒間縫隙走向及其變化規律的微觀分析，找到籽粒間縫隙走向及其變化規律對籽粒間循環力衰敗規律的影響機理，進而為低損傷玉米脫粒機的研制提供理論參考。
1、 果穗生物性特性
馬齒型玉米的穗型多為筒型: 在玉米芯上，玉米籽粒排列成 16 ～18 縱行或更多偶數行; 在果穗上除了上部最外緣籽粒外，果穗整排排列中是以 11 ～ 22組砌單元為基本單元組合排列錯位搭接的，單層兩橫向籽粒側面正對接觸形成 1 － 1 接觸，再與另外兩層同樣 1 －1 接觸的兩橫向籽粒側面形成錯位接觸。
在果穗縱行上，每兩排縱向籽粒橫向間側面正對接觸形成對立縫隙 A，與另外兩排側面橫向再相互錯開接觸形成交錯縫隙 B。在整個玉米果穗上，對立縫隙 A，與交錯縫隙 B 間隔出現。
2、 試驗材料與設備
玉米品種為浚單 20，手工采摘，水分為 19． 9% 。把其中一部分果穗經過自然晾曬，使水分下降到13． 7% ，把果穗做成樣品，已備試驗用。試驗設備: 水分測試儀、Micro Shot 圖像處理系統。
Micro Shot 圖像處理系統由硬件和軟件組成，硬件由CMOS 逐行掃描圖像傳感器、體視顯微鏡、光源、計算機等組成。Image － Pro Plus 圖像分析軟件支持 Windows XPx64 工作平臺，能測出的玉米籽粒間隙數據導出到 Ori －gin 和 Excel 中; 其數據圖表功能，包括各種將動態鏈接覆蓋至圖像中的各種工具，同時能實時數據收集和繪圖。
3、 試驗方法
運用 Micro Shot 圖像處理系統對玉米果穗籽粒間縫隙的走向進行微觀分析。用 Image － Pro Plus 圖像分析軟件對橫截面對立縫隙與縱截面縫隙進行尺寸標注，以測得整個縫隙上的寬度，然后保存。
4、 試驗設計
試驗玉米品種為浚單 20，測試部位為果穗大頭部，籽粒含水率為19． 9% 與13． 7% 。顯微分析部分為橫截面籽粒間對立縫隙接觸點的上部和下部縫隙、縱截面籽粒間接觸點的上部和下部縫隙，主要觀察玉米穗籽粒間接觸點的上部和下部縫隙變化趨勢。
測試結果如表 。
5、 結果分析
5． 1 同一含水率橫截面籽粒間縫隙走向規律
在同一含水率下，籽粒間橫向間隙由上部向籽粒側面中部接觸部位橫向間隙逐漸減小，且兩籽粒間側面最大平均距離相比腹面大，形成寬楔形空間，在整個果穗縱向上形成一條 V 形渠道。該 V 形渠道構成果穗籽粒對立縫隙 A 的上部，由于籽粒間對立縫隙 A上部的寬楔形空間易于 V 形或楔形離散部件進入，因而在脫粒果穗時，脫粒部件可選用 V 形沖擊頭或楔形沖擊頭，。在同一含水率下，籽粒間橫向間隙下部由籽粒側面中部接觸部位向下部橫向間隙逐漸增大，也形成寬楔形空間，該楔形空間被玉米芯上的穎殼填滿，起支撐籽粒的作用，如所示。上部間隙深度比下部間隙深度小，這樣下部深，且被穎殼填充使得籽粒更穩固，更能抵抗大的壓力、撞擊力。
5． 2 同一含水率縱截面籽粒間縫隙走向規律
在同一含水率下，籽粒間縱向間隙由上部向籽粒腹面接觸部位縱向間隙逐漸減小，且兩籽粒間腹面最大平均距離相比側面小，形成窄楔形空間，在果穗橫向或圓周方向上形成錯位搭接 V 形縫隙。該錯位搭接 V 形縫隙沿螺旋方向形成在整個果穗上。由于籽粒間上部窄楔形空間深度相比籽粒間橫向間隙上部深度小得多，且縱向寬度小、橫向寬度大，因而在脫粒果穗時，脫粒部件可選用窄且短 V 形沖擊頭或窄且短楔形沖擊頭。在同一含水率下，籽粒間縱向間隙由籽粒腹面接觸部位向下部縱向間隙逐漸增大，也形成窄楔形空間。該窄楔形空間被玉米芯上的穎殼填滿，也起支撐籽粒的作用 。同樣，上部間隙深度比下部間隙深度小的多，這樣下部越深，且被穎殼填充使得籽粒越穩固，能抵抗更大的壓力、撞擊力。
5． 3 籽粒含水率對籽粒間縫隙走向的影響
在籽粒含水率 13． 7% 時，籽粒間橫向間隙上部最大平均尺寸 2 336． 67μm; 在籽粒含水率 19． 9% 時，籽粒間橫向間隙上部最大平均尺寸 2 301． 71μm。由此可知，籽粒含水率增大，籽粒間橫向間隙形成的寬楔形空間減小，在整個果穗縱向上形成的 V 形渠道變窄，籽粒接觸緊密，籽粒間相互作用力增大，籽粒間循環力衰敗減弱，破壞籽粒組砌規律的難度加大;籽粒含水率低時設計的 V 形或楔形離散部件不易于進入該 V 形渠道空間。因而在脫粒水分高的果穗時，在其它參數不變的情況下，籽粒含水率低時設計的脫粒部件—V 形沖擊頭或楔形沖擊頭可能造成籽粒破損加大。在籽粒含水率 19． 9% 時，籽粒間橫向間隙下部最大平均尺寸 1 503． 81μm，在籽粒含水率 13． 7% 時，籽粒間橫向間隙下部最大平均尺寸 1 809． 25μm。由此可知，籽粒含水率減小，籽粒間橫向間隙下部形成的寬楔形空間增大，籽粒接觸松散，籽粒間相互作用力減小，籽粒間循環力衰敗增強，破壞籽粒組砌規律的難度減小; 該寬楔形空間內部填充的穎殼也變得松散，對籽粒的支撐作用減弱，此時易于籽粒脫粒。
在籽粒含水率 13． 7% 時，籽粒間縱向間隙上部最大平均尺寸 2 289． 12μm; 在籽粒含水率 19． 9% 時，籽粒間縱向間隙上部最大平均尺寸 2 207． 92μm。由此可知，籽粒含水率增大，籽粒間縱向間隙形成的窄楔形空間減小，籽粒接觸緊密，籽粒間循環力衰敗減弱，破壞籽粒組砌規律的難度加大，籽粒不易脫粒。在籽粒含水率 19． 9% 時，籽粒間縱向間隙下部最大平均尺寸 1 279． 38μm; 在籽粒含水率 13． 7% 時，籽粒間縱向間隙下部最大平均尺寸 1 851． 69μm。由此可知，籽粒含水率減小，籽粒間縱向間隙下部形成的窄楔形空間增大，籽粒接觸松散，易于籽粒脫粒。
6、 結論
玉米穗籽粒間接觸部位上部和下部縫隙走向及其變化規律對脫粒方法的選擇、脫粒難易程度以及籽粒破損率、脫凈率都有至關重要的影響。因此，在設計玉米脫粒機時，應選擇易于破壞玉米籽粒間組砌規律的脫粒方法，脫粒元件也應選擇易于進入籽粒對立縫隙上部間隙且易于分離籽粒的部件，另外要選擇合適的籽粒含水率，這樣可降低或避免籽粒損傷，提高玉米品質。
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