技术领域
[0001] 本
发明属于种子测定技术领域，尤其涉及一种楠木种子水分含量的LF-NMR测定方法。
背景技术
[0003] 楠木(Phoebe zhennan)(桢楠)为樟科(Lauraceae)楠属(Phoebe)大乔木，属亚热带常绿阔叶高大乔木，为我国特有的珍稀濒危保护树种，木材材质优良，坚硬耐腐，是一种经济价值极高的名贵优良用材树种。桢楠在我国主要分布在湖北省西部、贵州省西北部、四川省及重庆市，树形挺拔、枝叶繁茂、四季常青，是组成常绿阔叶林的主要树种。楠木多散生于海拔1000米以下的混交林中，
生物学特性为中性偏阴，根系发达、寿命较长，生长速度较慢，50至60年才进入生长旺盛期。楠木种子结实具有明显的大小年现象，并且楠木种子具有休眠特性，在自然条件下不易萌发，因此就需要在楠木种子结实大年时采摘优质种子贮藏，以备种子小年时使用。在贮藏种子时，种子内部水分含量就是关系到种子贮藏
质量好坏的一个最为关键的指标。
[0004] 水分是种子细胞内部新陈代谢作用的介质，在种子的发育、成熟、
收获、贮藏期间，种子的物理性质和化学过程以及种子产量和质量都与水分的状态和含量有密切关系。种子中的水分是一个复杂的体系，一般将它分为
结合水、不易流动水、自由水三种状态，种子水分的存在状态与种子内部活动密切相关，当种子中只含有结合水时，种子中的酶，尤其是
水解酶呈现出不活动状态，种子的新陈代谢极其微弱，有利于种子活
力的保持和寿命的延长；不易流动水属于结合水和自由水之间的过渡状态；当自由水出现时，种子中的酶就由
钝化状态转化为活化状态，同时种子呼吸作用迅速上升。随着种子中自由水含量的增加，不但种子的新陈代谢变得旺盛，而且还会引起
微生物的活动，严重时种子会“发热”，当水分超过一定限度时，种子还会发生发芽现象。因此保证种子处于安全
含水量范围对于保持种子的生命具有重要的意义。
[0005] 低场
核磁共振技术(Low Field Nuclear Magnetic Resonance，简称LF-NMR)可以通过测定物质中的氢核在
磁场和射频
信号作用下的横向和纵向弛豫时间的长短，来研究材料内部水分的分布、迁移、含水量以及与之相关的其他性质，具有无损、绿色以及快速等优点。该技术使用特定的脉冲序列Carr-Purcell-Meiboom-Gill(CPMG)，使样品中的氢质子发生共振后由非平衡状态恢复至平衡状态的过程称为弛豫过程，此过程中横向矢量方向恢复平衡所需要的时间常数称之为横向弛豫时间(T2)。氢质子在
植物种子中含量极高，能产生很强的核磁共振信号。氢质子的存在状态与弛豫时间往往具有较好的相关性，[0006] 其所处的物理化学环境不同，会引起弛豫时间的变化，从而获取植物种子样品的大量内部信息。目前，该方法已经成为检测中材料内部水分的重要技术之一，同事LF-NMR被广泛应用于瓜果蔬菜、肉类、粮油等材料中水分含量的测定。
[0007] 根据国际种子检验协会(ISTA)《国际种子检验规程》和中华人民共和国国家标准GB 2772-1999《林木种子检验规程》中林木种子水分测定的规定，对于含水量高于17％的大粒种子，应该是先通过切片，然后用低恒温烘干法进行测定，即将种子样品放置在103±2℃法烘箱内烘17±1小时，在种子采收、翻晒、入库时经常会出现样品多、送样时间不确定等因素。按照这种方法完成一份楠木种子的水分测定需要一个工作日，测定耗时过长，如果送样时间不恰当，一般不能在当天得出检测结果，延误种子入库的时间。
[0008] 综上所述，现有技术存在的问题是：
[0009] 现有的林木种子测定方法测定耗时过长，且容易受到人为、环境因素的影响。
[0010] 现有技术测定种子含水量常用的方法是烘干法，主要问题是耗费时间过多，完成测定需要一天左右的时间，当种子数量特别多的时候，会延误种子入库时间，造成种子收购时间上效率低下。
[0011] 解决上述技术问题的难度：
[0012] 传统的烘干法，测定结果比较耗费时间；传统的快速测定法，测量结果不够准确；上述问题，现有技术很难解决。
[0013] 解决上述技术问题的意义：
[0014] 本发明能够对现有种子测量过程中存在的不足进行克服，对种子含水量的快速、准确测量具有比较重要的意义。
发明内容
[0015] 针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种楠木种子水分含量的LF-NMR测定方法。本发明利用低场核磁共振技术，可以节省种子收购的大量时间，从而提高效率。本发明用低场核磁共振技术来测定，该方法能够又快速、又准确的来检测楠木种子的水分含量。
[0016] 本发明是这样实现的，一种楠木种子水分含量的LF-NMR测定方法，所述楠木种子水分含量的LF-NMR测定方法包括：
[0017] 步骤一，楠木种子样品取样：在楠木种子成熟季节利用高枝剪采摘楠木优树的种子，用去离子水冲洗3-5次，去除果肉，在无尘吸水纸上除去种子表面水分，挑选表面完整无损的楠木种子500g，放置于4℃
冰箱中待测；
[0018] 步骤二，利用低场核磁共振技术对楠木种子样品进行检测；
[0019] 步骤三，基于获得的种子T2谱数据，利用种子含水量和总信号值之间的线性关系，通过把3个核磁共振弛豫峰值相加，得到种子的含水率，计算楠木种子水分含量。
[0020] 进一步，步骤一中，所述在楠木种子成熟季节利用高枝剪采摘楠木优树的种子具体包括：
[0021] 所述楠木种子采集时间为每年的9-10月份楠木种子成熟季节；
[0022] 所述楠木优树为树龄为30年以上的楠木。
[0023] 进一步，步骤二中，所述低场核磁共振检测方法具体包括：
[0024] (1)使用Carr-Purcell-Meiboom-Gill即CPMG脉冲序列采集种子的信号；脉冲序列参数设置：
采样频率为1200kHz，180°硬脉冲宽度为10.2μs，90°硬脉冲宽度为5.85μs，回波个数为520，半回波时间为120μs，累加次数为12次；
[0025] (2)低场核磁共振仪LF-NMR对楠木种子水分含量进行测量，获得回波曲线数据；低场核磁共振仪的共振频率设置为SF＝22MHz(氢质子)，磁体
温度32℃，接收机带宽200kHz，采样时间控制参数0.15ms，重复测量信号5次；
[0026] (3)通过低场核磁共振仪自带的WinDXP
软件利用反演
算法获得横向弛豫
时间反演谱即T2谱；
[0027] (4)每个楠木种子样品重复测量5次，并对每次回
波数据进行反演，5次反演数据记进行算术平均，平均值作为该样品最终的T2谱数据。
[0028] 进一步，所述种子的T2谱数据包括：
[0029] 所述楠木种子样品的核磁弛豫反演谱均存在3个峰，分别代表种子里面的三种水分状态：结合水、不易流动水和自由水；
[0030] 所述种子T2谱数据包括自由水弛豫信号值、不易流动水弛豫信号值以及束缚水弛豫信号值。
[0031] 进一步，步骤三中，所述楠木种子水分含量计算方法具体包括：
[0032] 通过SPSS18.0统计分析软件对所测定的数据进行处理；利用下式技术种子水分含量：
[0033] 楠木种子水分含量＝自由水弛豫信号值+不易流动水弛豫信号值+束缚水弛豫信号值。
[0034] 本发明的另一目的在于提供一种实施所述楠木种子水分含量的LF-NMR测定方法的楠木种子水分含量的LF-NMR测定设备。
[0035] 综上所述，本发明的优点及积极效果为：
[0036] 本发明提供了一种无损、快速测定楠木种子水分含量的低场核磁共振技术(LF-NMR)测定方法，科学性强、简单易操作，不受人为因素、环境因素的影响，结果准确客观，比传统烘干法更为节约时间，测定结果更为准确。
[0037] 本发明在将楠木种子用去离子水冲洗3-5次，去除果肉，在无尘吸水纸上除去种子表面水分，放置于4℃冰箱中待测，可以使样品水分没有丢失，保证了样品测定的准确度。
[0038] 本发明使用Carr-Purcell-Meiboom-Gill(CPMG)脉冲序列采集种子的信号，采用上海纽迈
电子科技有限公司生产的低场核磁共振仪对楠木种子水分含量进行测量，通过低场核磁共振仪自带的WinDXP软件运行反演算法获得横向弛豫时间反演谱(T2谱)；获得回波曲线数据；可以使样品的测定过程更加可控，保证了样品测定结果的准确性。
[0039] 选取树龄为30年的楠木优树，楠木种子采集时间在楠木种子成熟季节的10月份左右。
[0040] 使用低场核磁共振仪对种子的含水量进行测定，测定结果如下：
[0042] 图1是本发明
实施例提供的楠木种子水分含量的LF-NMR测定方法
流程图。
[0043] 图2是本发明实施例提供的总信号量与种子干基水分含量的关系示意图。
具体实施方式
[0044] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0045] 现有的林木种子测定方法测定耗时过长，且容易受到人为、环境因素的影响。
[0046] 为解决上述问题，下面结合附图对本发明的作详细说明。
[0047] 如图1所示，本发明实施例提供的楠木种子水分含量的LF-NMR测定方法包括：
[0048] S101，楠木种子样品取样：在楠木种子成熟季节利用高枝剪采摘楠木优树的种子，用去离子水冲洗3-5次，去除果肉，在无尘吸水纸上除去种子表面水分，挑选表面完整无损的楠木种子500g，放置于4℃冰箱中待测。
[0049] S102，利用低场核磁共振技术对楠木种子样品进行检测。
[0050] S103，基于获得的种子T2谱数据，利用种子含水量和总信号值之间的线性关系，通过把3个核磁共振弛豫峰值相加，得到种子的含水率，计算楠木种子水分含量。
[0051] 步骤S101中，本发明实施例提供的在楠木种子成熟季节利用高枝剪采摘楠木优树的种子具体包括：
[0052] 所述楠木种子采集时间为每年的9-10月份楠木种子成熟季节。
[0053] 所述楠木优树为树龄为30年以上的楠木。
[0054] 步骤S102中，本发明实施例提供的低场核磁共振检测方法具体包括：
[0055] (1)使用Carr-Purcell-Meiboom-Gill即CPMG脉冲序列采集种子的信号；脉冲序列参数设置：
采样频率为1200kHz，180°硬脉冲宽度为10.2μs，90°硬脉冲宽度为5.85μs，回波个数为520，半回波时间为120μs，累加次数为12次。
[0056] (2)低场核磁共振仪LF-NMR对楠木种子水分含量进行测量，获得回波曲线数据；低场核磁共振仪的共振频率设置为SF＝22MHz(氢质子)，磁体温度32℃，接收机带宽200kHz，采样时间控制参数0.15ms，重复测量信号5次。
[0057] (3)通过低场核磁共振仪自带的WinDXP软件利用反演算法获得横向弛豫时间反演谱即T2谱。
[0058] (4)每个楠木种子样品重复测量5次，并对每次回波数据进行反演，5次反演数据记进行算术平均，平均值作为该样品最终的T2谱数据。
[0059] 本发明实施例提供的种子的T2谱数据包括：
[0060] 所述楠木种子样品的核磁弛豫反演谱均存在3个峰，分别代表种子里面的三种水分状态：结合水、不易流动水和自由水。
[0061] 所述种子T2谱数据包括自由水弛豫信号值、不易流动水弛豫信号值以及束缚水弛豫信号值。
[0062] 步骤S103中，本发明实施例提供的楠木种子水分含量计算方法具体包括：
[0063] 通过SPSS18.0统计分析软件对所测定的数据进行处理；利用下式技术种子水分含量：
[0064] 楠木种子水分含量＝自由水弛豫信号值+不易流动水弛豫信号值+束缚水弛豫信号值。
[0065] 下面结合具体实施例对本发明的技术方案与技术效果做进一步说明。
[0066] 实施例1：
[0067] 本实施例提供一种楠木种子水分含量的LF-NMR测定方法，所述方法包括楠木种子样品取样步骤、低场核磁共振技术(LF-NMR)检测步骤以及种子水分含量计算步骤：
[0068] (一)楠木种子样品取样：楠木种子采集时间为每年9-10月份，在楠木种子成熟季节利用高枝剪采摘楠木优树(楠优-1)的种子，用去离子水冲洗3-5次，去除果肉，在无尘吸水纸上除去种子表面水分，挑选表面完整无损的楠木种子500g，放置于4℃冰箱中待测。
[0069] (二)低场核磁共振技术(LF-NMR)检测步骤：其过程包括以下几个步骤：
[0070] 第一步、使用Carr-Purcell-Meiboom-Gill(CPMG)脉冲序列采集种子的信号；脉冲序列参数设置：SW(采样频率)1200kHZ，P180(180°硬脉冲宽度)10.2μs，P90(90°硬脉冲宽度)5.85μs，NECH(回波个数)520，TAU(半回波时间)120μs，NS(累加次数)12次。
[0071] 第二步、低场核磁共振仪(LF-NMR)对种子进行测量：采用上海纽迈电子科技有限公司的低场核磁共振仪的对楠木种子水分含量进行测量，获得回波曲线数据；低场核磁共振仪(LF-NMR)的共振频率设置为SF＝22MHZ(氢质子)，磁体温度32℃，接收机带宽200kHZ，采样时间控制参数0.15ms，重复测量信号5次。
[0072] 第三步、通过低场核磁共振仪自带的WinDXP软件运行反演算法获得横向弛豫时间反演谱(T2谱)。
[0073] 第四步、重复上述操作：每个楠木种子样品重复测量5次，并对每次回波数据进行反演，5次反演数据记进行算术平均，平均值作为该样品最终的T2谱数据。
[0074] (三)楠木种子含水量计算步骤：根据楠木种子的横向弛豫信号量与不同干基水分含量之间的关系，种子干燥过程中的干基含水量与核磁共振总信号幅值呈明显的线性关系，线性方程为y＝154.09x+1547.7，拟合得出的相关系数R2＝0.9912，说明总信号值对于干基水分含量有较好的相关性。因此根据核磁共振横向弛豫时间的总信号值可以表示种子的水分含量，如图2所示。
[0075] 种子含水量＝自由水弛豫信号值+不易流动水弛豫信号值+束缚水弛豫信号值。
[0076] 以本实施例的楠木种子水分含量的LF-NMR测定方法进行楠木种子水分含量的实验，实验结果如下表所示：
[0077]
[0078] 上述实验结果为楠木优树(楠优-1)种子样品水分含量的LF-NMR法测定结果。
[0079] 同时采用常规烘干法测定楠木优树(楠优-1)的种子水分含量作为对照，结果如下：
[0080]
[0081] 由上表可知，采用烘干法测定的楠木优树(楠优-1)种子水分含量的结果为33.66％—35.01％，而使用LF-NMR法测定的楠木优树(楠优-1)种子水分含量测定结果为
36.34％—39.58％。经
配对t检验发现，两者差异极显著(P＜0.001)。由此可知，低场核磁共振技术对楠木种子水分含量的测定结果显著高于直接干燥法。
[0082] 本实施例的楠木种子水分含量的LF-NMR测定方法，所述(一)楠木种子样品取样步骤由于每次测定时种子的质量不同，导致所测得的水分含量的结果会略有差异。
[0083] 以本实施例的楠木种子水分含量的LF-NMR测定方法测定的楠木种子水分含量直接用数量化表示，比传统烘干法更为节省时间，测定结果更为准确客观。此外本测定方法还具有方法简单易操作，不受人为因素、环境因素影响的优点。
[0084] 实施例2：
[0085] 本实施例与实施例1基本相同，唯不同之处在于，所述楠木种子为为楠优-2优树上采集的种子，树龄为50年。
[0086] 实施例3：
[0087] 本实施例与实施例1基本相同，唯不同之处在于，所述楠木种子为为楠优-3优树上采集的种子，树龄为75年。
[0088] 实施例4：
[0089] 本实施例与实施例1基本相同，唯不同之处在于，所述楠木种子为为楠优-4优树上采集的种子，树龄为75年。
[0090] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何
修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
