王克，計(jì)宏偉，張曉川，劉玉江

黃瓜種子低溫收縮變形行為研究

王克，計(jì)宏偉*，張曉川，劉玉江

（天津商業(yè)大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院，天津 300134）

明確降溫過程中黃瓜種子種皮和子葉的變形行為。搭建低溫變形測試系統(tǒng)，在27 ℃至?18 ℃的降溫過程中，利用數(shù)字圖像相關(guān)（Digital Image Correlation，DIC）方法，分別對(duì)黃瓜種子種皮和子葉的低溫變形行為進(jìn)行測試分析。在種子長軸和短軸方向，種皮平均壓應(yīng)變量恒大于子葉，長軸方向的平均壓應(yīng)變量大于短軸方向。在降溫過程中，種皮2個(gè)方向的平均壓應(yīng)變量先增加，后趨于平穩(wěn)；子葉2個(gè)方向的平均壓應(yīng)變量隨溫度降低逐漸增加。種皮和子葉的變形行為具有較大差異，低溫保存時(shí)，由于兩者收縮變形不協(xié)調(diào)，可能引起失配應(yīng)力從而造成種子破壞。

黃瓜種子；數(shù)字圖像相關(guān)（DIC）；低溫；變形

種質(zhì)資源庫是重要的種質(zhì)資源保存設(shè)施，對(duì)種質(zhì)資源進(jìn)行低溫保存可以降低細(xì)胞代謝活性[1]，延長種質(zhì)資源保存年限，最高可達(dá)50年以上[2]。長期種質(zhì)庫的環(huán)境溫度一般穩(wěn)定在?18 ℃，保存對(duì)象為含水量在5%～8%的種子[3]，保存期間大部分種子發(fā)芽率都未明顯下降。低溫保存是目前種子的主要保存途徑之一。在種子低溫保存過程中，種子會(huì)因低溫產(chǎn)生收縮變形，低溫應(yīng)力及應(yīng)變的產(chǎn)生會(huì)對(duì)種子活力產(chǎn)生影響[4]。明確低溫環(huán)境下種子的變形行為對(duì)合理調(diào)控種質(zhì)庫環(huán)境溫度、進(jìn)一步延長種子保存時(shí)間具有重要意義。

國內(nèi)外學(xué)者就低溫保存對(duì)農(nóng)作物及種子的性能影響進(jìn)行了深入研究。王晨[5]研究了不同低溫保存條件對(duì)漢麻種子活力的影響；侯俊銘等[6]設(shè)置單因素實(shí)驗(yàn)，采用實(shí)驗(yàn)與仿真結(jié)合的方式研究了2種花生種子的脫殼特性。結(jié)果表明諸多因素對(duì)花生破殼力的影響顯著，其中含水率分別與破殼力、變形量呈正相關(guān)關(guān)系；張哲等[7]探究了真空冷凍干燥技術(shù)對(duì)玉米種子的影響，預(yù)凍階段在?25 ℃低溫環(huán)境下凍結(jié)玉米種子1 h。結(jié)果表明種子含水率隨預(yù)凍階段溫度下降而略有升高，環(huán)境溫度與種子含水率密切相關(guān)。低溫保存過程中的溫度變化可能會(huì)使種子產(chǎn)生變形，長時(shí)間的保存可能破壞種子結(jié)構(gòu)；Zadorozhna等[8]對(duì)含水量5%～7%的冬黑麥種子在不同環(huán)境溫度下的壽命、萌發(fā)和作物結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，從4 ℃和?20 ℃溫度下保存42個(gè)月的種子中獲得的植株高度存在差異；Gupta等[9]從水平及垂直2個(gè)方向?qū)Σ煌肯碌南蛉湛N子的抗壓強(qiáng)度進(jìn)行了測量。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在外力作用下種子抗壓強(qiáng)度隨含水率增大而逐漸減小，種皮在長軸方向上的抗壓強(qiáng)度更大，而子葉在短軸方向上的抗壓強(qiáng)度更大；Rafaelle等[10]分別以?5 ℃冷凍及?196 ℃冷凍2種低溫保存策略對(duì)瀕臨滅絕的20種鳳梨科植物種子性能進(jìn)行對(duì)比評(píng)估，設(shè)置1、7、30、180 d及450 d 5個(gè)保存時(shí)長。研究表明，低溫保存是保存干燥至含水量約為7%種子的有效策略。當(dāng)前，對(duì)農(nóng)作物及其種質(zhì)低溫保存進(jìn)行研究的有關(guān)文獻(xiàn)大多集中于低溫保存對(duì)種子活力等生物學(xué)指標(biāo)的影響，而從低溫環(huán)境下溫變對(duì)種子力學(xué)性能影響角度所進(jìn)行的研究較少。

種子尺寸普遍偏小，無法粘貼應(yīng)變片，其他接觸測量方法也會(huì)對(duì)種子造成損傷。數(shù)字圖像相關(guān)（Digital Image Correlation，DIC）方法作為一種非接觸式的光學(xué)全場測量方法[11]，在多種類[12-13]、多尺度[14-16]、廣溫度范圍[17]下的材料參數(shù)測量場合中得到了廣泛應(yīng)用。而在種子低溫保存領(lǐng)域，DIC的應(yīng)用還相對(duì)較少。本文以黃瓜種子為研究對(duì)象，搭建低溫變形測試系統(tǒng)并運(yùn)用DIC技術(shù)，分析種皮和子葉在低溫環(huán)境下降溫過程中的變形行為，以便進(jìn)一步深入研究低溫環(huán)境下溫變引起的種皮和子葉變形行為和相互作用機(jī)制。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 選種與試件制備

選用唐山新馬種業(yè)有限公司的“翠冠翠玉”干燥黃瓜種子進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，含水率不高于8.0%。種子主要由種皮和子葉兩部分組成，對(duì)兩部分熱變形分別進(jìn)行分析。在對(duì)種皮和子葉進(jìn)行磨制、噴斑、裁件3步處理后獲得實(shí)驗(yàn)用試件。種子、種皮試件及子葉試件分別如圖1a、圖1b和圖1c所示。黃瓜種子形貌近似于橢圓形，種子長軸方向即為水平方向，短軸方向?yàn)榇怪狈较?。?粒無褶皺、無裂紋、籽粒飽滿的正常黃瓜種子，分別制備5組種皮試件及5組子葉試件。種皮試件規(guī)格為6 mm×2 mm×0.16 mm，子葉試件規(guī)格為6 mm×2 mm×1 mm。

圖1 黃瓜種子形貌及試件

1.2 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)

實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)如圖2所示，主要由冷熱臺(tái)、溫度控制器、冷熱臺(tái)電腦、液氮容器、雙遠(yuǎn)心鏡頭、電荷耦合元件（Charge Coupled Device，CCD）相機(jī)、DIC電腦、三腳架、環(huán)形光源構(gòu)成。冷熱臺(tái)型號(hào)為Linkam TST350，雙遠(yuǎn)心鏡頭型號(hào)為Schneider Xenoplan Telecentric 1∶1。

圖2 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)

1.3 實(shí)驗(yàn)方案及數(shù)據(jù)處理

將種皮和子葉試件分別放置于冷熱臺(tái)上進(jìn)行熱變形實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)起始溫度為27 ℃，終止溫度為?18 ℃，降溫速率為6 ℃/min，每下降3 ℃保溫3 min并采集圖像。從視野中央選取尺寸為840像素×210像素（4 mm× 1 mm）的感興趣區(qū)域（Region of Interest，ROI），如圖3所示。所選子區(qū)大小為41像素×41像素，步長為7像素。分別用徑向位移場和全場平均應(yīng)變分析試件表面的位移和應(yīng)變?cè)诓煌瑴囟认碌淖兓?，并?duì)種皮與子葉間的熱變形行為進(jìn)行對(duì)比分析。

用Vic 2D 6對(duì)不同溫度下的黃瓜種子圖像進(jìn)行DIC分析，并獲得種子不同方向應(yīng)變場云圖及各計(jì)算點(diǎn)位移量、應(yīng)變量等相關(guān)數(shù)據(jù)，用Matlab2021根據(jù)位移量對(duì)種皮及子葉的合位移進(jìn)行分析，用Origin2021根據(jù)所得數(shù)據(jù)分析溫度與應(yīng)變之間的關(guān)系并作圖。

圖3 感興趣區(qū)域選取

2 結(jié)果與討論

2.1 位移場分析

在徑向位移場中，位移值等值線呈弧狀向外輻射分布，而并非以同心圓均勻分布，表明種皮和子葉在降溫過程中發(fā)生了不均勻的熱變形[16]。在圖4c與圖4f中，與短軸方向相比，長軸方向上白色箭頭長度變化更為明顯。從ROI兩側(cè)至中央，徑向位移量逐漸減小，長軸方向試件兩側(cè)收縮行為更明顯。對(duì)比圖4a與圖4b，種皮場變化范圍為?23.81～28.57 μm，場的變化范圍是?7.14～14.29 μm，種皮在長軸方向的位移變化范圍大于短軸方向，且max>max。子葉與種皮有相似規(guī)律，種皮與子葉在長軸方向與短軸方向的收縮行為不一致，長軸方向的收縮行為更為明顯。對(duì)比圖4c與圖5c，種皮最大位移量為28.57 μm，子葉最大位移量為21.43 μm，種皮與子葉間的收縮不同步，在降溫過程中種皮與子葉的收縮行為存在差異。

2.2 應(yīng)變場分析

分別對(duì)5組種皮試件與5組子葉試件的應(yīng)變?cè)茍D進(jìn)行對(duì)比分析，取典型試件分析共同規(guī)律。不同溫度下種皮的長軸方向應(yīng)變?cè)茍D如圖5所示，圖5a、圖5b所對(duì)應(yīng)的環(huán)境溫度分別為24 ℃和?18 ℃。種皮長軸方向ROI全場產(chǎn)生壓應(yīng)變，隨著溫度下降，種皮長軸方向產(chǎn)生的應(yīng)變量逐漸增大。從應(yīng)變分布來看，種皮ROI中央產(chǎn)生的壓應(yīng)變量較小，收縮程度輕；從ROI中央到兩側(cè)，種皮產(chǎn)生的壓應(yīng)變量顯著增加。在實(shí)際低溫保存環(huán)境下，種皮兩側(cè)會(huì)產(chǎn)生更大的收縮變形。

24 ℃和?18 ℃環(huán)境下種皮的短軸方向應(yīng)變?cè)茍D分別如圖5c、圖5d所示。隨著溫度下降，種皮短軸方向產(chǎn)生的壓應(yīng)變量顯著增大。對(duì)比圖5b與圖5d可知，環(huán)境溫度為?18 ℃時(shí)，種皮長軸方向產(chǎn)生的壓應(yīng)變最大值與均值均大于短軸方向，種皮在長軸方向上收縮程度更大。

圖4 ?18 ℃的位移場

圖5 種皮應(yīng)變?cè)茍D

24 ℃和?18 ℃環(huán)境下子葉的長軸方向應(yīng)變?cè)茍D分別如圖6a、圖6b所示。隨著溫度下降，長軸方向ROI全場產(chǎn)生壓應(yīng)變，應(yīng)變量逐漸增大。從云圖上看，長軸方向上子葉應(yīng)變分布無明顯變化，應(yīng)變量較大區(qū)域分布分散。24 ℃和?18 ℃環(huán)境下子葉的短軸方向應(yīng)變?cè)茍D分別如圖6c、圖6d所示。隨著溫度下降，子葉短軸方向產(chǎn)生的壓應(yīng)變量顯著增大。對(duì)比圖6b與圖6d，環(huán)境溫度為?18 ℃時(shí)，子葉長軸方向產(chǎn)生的壓應(yīng)變最大值與均值均大于短軸方向，子葉在長軸方向上收縮程度更高。分別對(duì)比圖5b與圖6b、圖5d與圖6d可得，在環(huán)境溫度為?18 ℃時(shí)，種皮在長軸與短軸方向產(chǎn)生的壓應(yīng)變最大值與均值均大于子葉的，種皮與子葉收縮不同步，種皮在長軸與短軸方向上收縮程度更高。

2.3 溫度-平均壓應(yīng)變曲線分析

種皮長軸及短軸方向溫度-平均壓應(yīng)變曲線如圖7a所示，種皮長軸方向平均應(yīng)變恒大于短軸方向平均應(yīng)變。降溫開始時(shí)，種皮遇冷迅速收縮，產(chǎn)生壓應(yīng)變，應(yīng)變量隨溫度降低急劇增大。溫度低于18 ℃后，隨著溫度的進(jìn)一步降低，應(yīng)變量增大，而應(yīng)變量增加速度減小，曲線趨于平緩。?18 ℃時(shí)，種皮長軸方向與短軸方向的應(yīng)變均值分別為?0.012 4、?0.008 3。

子葉水平及短軸方向溫度-平均壓應(yīng)變曲線如圖7b所示，在降溫過程中，子葉在水平及短軸方向都產(chǎn)生壓應(yīng)變，長軸方向壓應(yīng)變大于短軸方向壓應(yīng)變，長軸方向收縮情況更為嚴(yán)重。?18 ℃時(shí)子葉長軸方向與短軸方向的應(yīng)變均值分別為?0.007 3、?0.005 0。

種皮與子葉試件在長軸方向及短軸方向溫度-平均壓應(yīng)變曲線及溫度-應(yīng)變差值曲線分別如圖8a、圖8b所示。圖8中紅色曲線為種皮及子葉在不同方向上的應(yīng)變差值，黑色曲線為各種皮試件應(yīng)變均值在水平及短軸方向上的平均水平，藍(lán)色曲線為各子葉試件應(yīng)變均值在水平及短軸方向上的平均水平。降溫過程中，在長軸及短軸方向上，種皮與子葉之間的應(yīng)變差值在降溫期間一直存在。種皮在降溫期間產(chǎn)生的應(yīng)變量恒大于子葉，長軸方向應(yīng)變差值范圍大于短軸方向。在降溫過程中，種皮與子葉的在長軸與短軸方向上的應(yīng)變差值先急劇增大，后緩慢減小。

圖6 子葉應(yīng)變?cè)茍D

圖7 溫度-平均壓應(yīng)變曲線

圖8 溫度-平均壓應(yīng)變曲線及溫度-應(yīng)變差值曲線

在18～27 ℃內(nèi)，種皮所產(chǎn)生的壓應(yīng)變急劇增大。在同一溫度下，種皮收縮情況更為嚴(yán)重。對(duì)籽粒飽滿的正常黃瓜種子而言，在降溫之初，種皮和子葉變形不協(xié)調(diào)，可能相互擠壓。種皮和子葉在18 ℃時(shí)的長軸方向應(yīng)變?cè)茍D分別如圖9a、9b所示。在ROI內(nèi)，種皮長軸方向應(yīng)變均值為?0.010 2，子葉應(yīng)變均值為?0.002 4，種皮產(chǎn)生的壓應(yīng)變遠(yuǎn)大于子葉。在12～18 ℃內(nèi)，種皮所產(chǎn)生的壓應(yīng)變繼續(xù)增大，而溫度-應(yīng)變曲線增長趨勢逐漸放緩，在12 ℃時(shí)種皮和子葉的溫度-應(yīng)變曲線切線斜率接近相等。

種皮和子葉在12 ℃時(shí)的長軸方向應(yīng)變?cè)茍D分別如圖9c、9d所示。在ROI內(nèi)，種皮長軸方向應(yīng)變均值為?0.011 8，子葉應(yīng)變均值為?0.003 5。種皮與子葉之間應(yīng)變差值在12 ℃達(dá)到最大。隨著溫度的進(jìn)一步降低，種皮和子葉長軸方向應(yīng)變差值逐漸減小。在?18～12 ℃內(nèi)，種皮產(chǎn)生的壓應(yīng)變量逐漸趨于平緩，逐漸穩(wěn)定于?0.012 0水平。子葉的長軸方向應(yīng)變持續(xù)下降，?18 ℃時(shí)子葉長軸方向應(yīng)變量約為?0.008。

種皮和子葉在18 ℃時(shí)的短軸方向應(yīng)變?cè)茍D分別如圖10a、10b所示，在12 ℃時(shí)的短軸方向應(yīng)變?cè)茍D分別如圖10c、圖10d所示。在18～27 ℃內(nèi)，種皮產(chǎn)生的短軸方向應(yīng)變?cè)龃?，種皮溫度-應(yīng)變曲線切線斜率大于子葉。降溫之初，種皮會(huì)在短軸方向上對(duì)子葉產(chǎn)生擠壓變形；在12～18 ℃內(nèi)，種皮對(duì)子葉的擠壓程度進(jìn)一步加深；在?18～12 ℃內(nèi)，在此溫度下保存，可能導(dǎo)致種皮對(duì)子葉的擠壓作用逐漸減小。

黃瓜種子種皮的主要功能是保護(hù)種子免受外部環(huán)境的損害，從結(jié)構(gòu)上看，成熟黃瓜種子的種皮分內(nèi)外2層，分別由外層的厚壁組織和內(nèi)層的薄壁組織構(gòu)成[20]。厚壁組織的細(xì)胞具有堅(jiān)硬的次生壁[21]，質(zhì)厚堅(jiān)韌。黃瓜屬于無胚乳的雙子葉植物，因而子葉肥厚。作為種胚的一部分，子葉貯藏物質(zhì)以油脂為主，并以甘油三酯的形式儲(chǔ)存于脂體中[22]，同時(shí)貯藏著淀粉、蛋白質(zhì)等豐富的營養(yǎng)物質(zhì)[23]。除具備營養(yǎng)貯藏功能外，子葉還具備光合作用和脅迫防御的功能[23]。作為一種混合物，甘油三酯熔點(diǎn)范圍為40～55 ℃[24]，常溫下為固態(tài)，因而黃瓜種子子葉質(zhì)地比較柔軟。

圖9 長軸方向溫度-應(yīng)變差值曲線與應(yīng)變?cè)茍D

圖10 短軸方向溫度-應(yīng)變差值曲線與應(yīng)變?cè)茍D

黃瓜種子的種皮與子葉在材質(zhì)、組成成分、功能等方面存在較大差異，這是兩者在同一環(huán)境條件下位移與應(yīng)變變化情況存在差異的重要原因。隨著溫度降低，種皮和子葉會(huì)產(chǎn)生不同程度的收縮。不同性質(zhì)的材料具有不同的收縮性能，在同一環(huán)境條件下會(huì)顯示出不同的收縮程度，因而種皮和子葉在降溫過程中位移場和應(yīng)變場產(chǎn)生較大差異，在低溫保存過程中可能因變形不同步而產(chǎn)生失配應(yīng)力。

3 結(jié)語

利用DIC方法測量了低溫環(huán)境內(nèi)不同溫度下黃瓜種子種皮和子葉的應(yīng)變場和位移場，從而分析了黃瓜種子的熱變形行為。在降溫過程中，種皮和子葉在長軸方向及短軸方向均產(chǎn)生不均勻的收縮變形，種子兩側(cè)的位移量大于中央?yún)^(qū)域，種皮產(chǎn)生的位移量大于子葉。

降溫過程中，種皮及子葉在長軸和短軸方向上均產(chǎn)生壓應(yīng)變。同一溫度下，種皮長軸方向產(chǎn)生的壓應(yīng)變量均值大于短軸方向，種皮兩側(cè)應(yīng)變量大于中央?yún)^(qū)域，種皮產(chǎn)生的壓應(yīng)變量大于子葉。

溫度下降過程中，種皮產(chǎn)生的應(yīng)變量先急劇增大，從12 ℃開始逐漸趨于穩(wěn)定。子葉在2個(gè)方向上的應(yīng)變量隨溫度降低而逐漸增大。在降溫過程中，種皮和子葉之間在長軸方向和短軸方向的應(yīng)變差值先顯著增大，后緩慢減小。在低溫環(huán)境下，種皮和子葉收縮不協(xié)調(diào)，可能引起失配應(yīng)力，從而改變種子形態(tài)。

[1] KULUS D. Managing Plant Genetic Resources Using Low and Ultra-Low Temperature Storage: A Case Study of Tomato[J]. Biodiversity and Conservation, 2019, 28(5): 1003-1027.

[2] 孔憲琴, 張小惠, 李春生, 等. 水稻等重要作物種子的保存與管理體系探究[J]. 中國稻米, 2018, 24(4): 91-95.

KONG X Q, ZHANG X H, LI C S, et al. Conservation and Management System of Rice and other Important Crop Seeds[J]. China Rice, 2018, 24(4): 91-95.

[3] 劉龐源, 何偉明, 張寶海. 北京蔬菜種質(zhì)資源保存現(xiàn)狀與展望[C]// 2017第二屆農(nóng)業(yè)科學(xué)與生物技術(shù)國際會(huì)議. 蘇州: 出版者不詳, 2017: 32-35.

LIU P Y, HE W M, ZHANG B H. The Current Situation and Expectation of Beijing Vegetable Germplasm Resources[C]// ICASE2017. Suzhou: [s.n.], 2017: 32-35.

[4] DU Y D, DUAN S P, CHEN X G, et al. Effects of Low Temperature Stress on Germination of Tomato Seeds[J]. Chinese Journal of Ecology, 2010, 29(6): 1109-1113.

[5] 王晨. 低溫保存條件對(duì)漢麻種子活力及相關(guān)代謝物成分的影響[D]. 大慶: 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué), 2022: 1-10.

WANG C. Effects of Low Temperature Preservation Conditions on Seed Vigor and Related Metabolites of Hemp[D]. Daqing: Heilongjiang Bayi Agricultural University, 2022: 1-10.

[6] 侯俊銘, 楊勇, 董帥, 等. 典型花生種子脫殼特性試驗(yàn)及有限元仿真研究[J]. 東北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào), 2017, 48(11): 74-85.

HOU J M, YANG Y, DONG S, et al. Experimental and Finite Element Simulation of Typical Peanut Seeds Shelling Characteristics[J]. Journal of Northeast Agricultural University, 2017, 48(11): 74-85.

[7] 張哲, 張智弘, 張靖含, 等. 玉米種子真空冷凍干燥微觀實(shí)驗(yàn)研究及模型分析[J]. 包裝工程, 2024, 45(3): 72-80.

ZHANG Z, ZHANG Z H, ZHANG J H, et al. Experimental Study and Model Analysis of Vacuum Freeze- Drying of Corn Seed[J]. Packaging Engineering, 2024, 45(3): 72-80.

[8] ZADOROZHNA O A, YEHOROV D K. Influence of Low-Temperature Modes of Winter Rye Seed Storage on Its Yield-Related Traits[J]. Probl Cryobiol Cryomed, 2022, 32(2): 111-120.

[9] GUPTA R K, DAS S K. Fracture Resistance of Sunflower Seed and Kernel to Compressive Loading[J]. Journal of Food Engineering, 2000, 46(1): 1-8.

[10] RAFAELLE S D O, FERNANDA V D S, IASMIN L D S, et al. Cryopreservation and Low-Temperature Storage of Seeds of Tillandsia Species (Bromeliaceae) with Ornamental Potential[J]. 3 Biotech, 2021, 11(4): 186.

[11] 杜鑒昕, 趙加清, 王海濤, 等. 針對(duì)裂尖變形場測量的包絡(luò)單元局部數(shù)字圖像相關(guān)方法[J]. 光學(xué)學(xué)報(bào), 2022, 42(1): 147-154.

DU J X, ZHAO J Q, WANG H T, et al. Envelope Element Local Digital Image Correlation Method for Crack Tip Deformation Field Measurement[J]. Acta Optica Sinica, 2022, 42(1): 0112003.

[12] JAISWAL P R, KUMAR R I, TRUMPER R, et al. DIC Based Strain and Damage Analysis of Large Scale Steel to Composite Adhesive Joints Subjected to Tension and Compression Loading[J]. China Ocean Engineering, 2023, 37(4): 588-597.

[13] KANZENBACH L, LEHMANN T, IHLEMANN J. Digital Image Correlation Based Characterization of Rubber Material at Large Shear Deformations in an Extended Temperature Range[J]. GAMM-Mitteilungen, 2022, 45(3/4):1-14

[14] BRECHTL J, FENG R, LIAW P K, et al. Mesoscopic-Scale Complexity in Macroscopically-Uniform Plastic Flow of an Al0.3CoCrFeNi High-Entropy Alloy[J]. Acta Materialia, 2023, 242: 1-14.

[15] MARCHENKO E, KLOPOTOV A, USTINOV A, et al. Study of Macroplastic Flow in Surface Layers of Porous Titanium Nickelide by Digital Image Correlation[J]. AIP Conference Proceedings, 2022, 2509(1): 6-10.

[16] GANG H, JIHYE K, JONGUN M, et al. Determination of Damage Model Parameters Using Nano and Bulk-Scale Digital Image Correlation and the Finite Element Method[J]. Journal of Materials Research and Technology, 2022, 17: 392-403.

[17] SHI J, ZHAO Y, BAI J, et al. Research on the Bending Damage of Concrete In Areas with Large Temperature Differences Based on 3D‐Digital Image Correlation[J]. Structural Concrete, 2022, 23: 3497-3510.

[18] 劉玉江, 王莎莎, 賈涵, 等. 含鐵素體/珠光體帶狀組織管線鋼熱變形行為研究[J]. 鋼管, 2021, 50(2): 30-33.

LIU Y J, WANG S S, JIA H, et al. Research on Thermal Deformation Behavior of Pipeline Steel with Ferrite/Pearlite Banded Structure[J]. Steel Pipe, 2021, 50(2): 30-33.

[19] 俞立平, 潘兵. 單相機(jī)高溫三維數(shù)字圖像相關(guān)方法[J]. 航空學(xué)報(bào), 2022, 43(6): 285-296.

YU L P, PAN B. Single-Camera High-Temperature Three-Dimensional Digital Image Correlation Method[J]. Acta Aeronautica et Astronautica Sinica, 2022, 43(6): 285-296.

[20] 張紅生, 胡晉. 種子學(xué)[M]. 2版. 北京: 科學(xué)出版社, 2015: 16-17.

ZHANG H S, HU J. Seed Science[M]. 2nd ed. Beijing: Science Press, 2015: 16-17.

[21] 姚振生, 葛菲. 植物厚壁組織及其在生藥學(xué)上的應(yīng)用[J]. 江西中醫(yī)學(xué)院學(xué)報(bào), 1992(1): 56-57.

YAO Z S, GE F. Plant Thick Walled Tissue and Its Application in Pharmacognosy[J]. Journal of Jiangxi College of Traditional Chinese Medicine, 1992, 4(1):56-57.

[22] BIERMANN U, FRIEDT W, LANG S, et al. New Syntheses with Oils and Fats as Renewable Raw Materials for the Chemical Industry[J]. Angewandte Chemie International Edition, 2000, 39(13): 2206-2224.

[23] 王英男, 彭曉媛, 華曉雨, 等. 植物子葉生理功能的研究進(jìn)展[J]. 草業(yè)科學(xué), 2018, 35(12): 2988-2997.

WANG Y N, PENG X Y, HUA X Y, et al. Research Progress on the Physiological Function of Plant Cotyledons[J]. Pratacultural Science, 2018, 35(12): 2988-2997.

[24] TERESIA T. Identification of Triacylglycerol Profile, Solid Fat Content, and Slip Melting Point of Cocoa Butter Like Fat from Chocolate Bar Products In Indonesian Market[D]. Bogor: Bogor Agricultural University, 2009: 19-21.

Low Temperature Shrinkage Deformation Behavior of Cucumber Seeds

WANG Ke, JI Hongwei*, ZHANG Xiaochuan, LIU Yujiang

(School of Mechanical Engineering, Tianjin University of Commerce, Tianjin 300134, China)

The work aims to clarify the deformation behavior of cucumber seed coats and cotyledons during the cooling process. A low-temperature deformation test system was built. During the cooling process from 27 ℃ to ?18 ℃, the low-temperature deformation behavior of cucumber seed coats and cotyledons was analyzed through the digital image correlation (DIC) method. The results showed that the mean pressure strain of seed coats was constant greater than that of cotyledons in the direction of long axis and short axis, the average compressive strain in the long axis direction was greater than that in the short axis direction. During the cooling process, the average pressure strain of seed coats in both directions increased first, and then tended to be stable; The mean pressure strain in both directions of cotyledons increased gradually with the decrease of temperature. The deformation behaviors of seed coats and cotyledons are quite different. When stored at low temperature, the mismatch stress may be caused due to the incongruous shrinkage of seed coats and cotyledons, which may cause the seed damage.

cucumber seed; digital image correlation(DIC); low temperature; deformation

TB322

A

1001-3563(2024)09-0045-08

10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.09.006

2024-01-23

國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目（12172254）