Inhomogenität in Getreidesaatgutpartien : Ursachen und Konsequenzen für die Saatgutprobenahme

Schmohl, Sven

Eingang zum Volltext

Schmohl, Sven

Inhomogenität in Getreidesaatgutpartien : Ursachen und Konsequenzen für die Saatgutprobenahme

Bitte beziehen Sie sich beim Zitieren dieses Dokumentes immer auf folgende
URN: urn:nbn:de:bsz:100-opus-3718
URL: http://opus.uni-hohenheim.de/volltexte/2009/371/

pdf-Format:

Dokument 1.pdf (8.317 KB)

Dokument in Google Scholar suchen:

Social Media:

Export:

Abrufstatistik:

SWD-Schlagwörter:

Probenahme , Heterogenität , Computersimulation

Freie Schlagwörter (Deutsch):

Saatgutpartie , Partiegröße

Freie Schlagwörter (Englisch):

seedlot , sampling , heterogeneity , computer simulation , lotsize

Institut:

Institut für Pflanzenzüchtung, Saatgutforschung und Populationsgenetik

Fakultät:

Fakultät Agrarwissenschaften

DDC-Sachgruppe:

Landwirtschaft, Veterinärmedizin

Dokumentart:

Dissertation

Hauptberichter:

Kruse, Michael Prof. Dr.

Sprache:

Deutsch

Tag der mündlichen Prüfung:

18.02.2009

Erstellungsjahr:

2009

Publikationsdatum:

30.07.2009

Lizenz:

Veröffentlichungsvertrag mit der Universitätsbibliothek Hohenheim ohne Print-on-Demand

Kurzfassung auf Deutsch:

Ziel des Projektes ist es, Inhomogenität in Getreidesaatgutpartien zu quantifizieren und deren Ursachen zu analysieren, um Vorschläge für eine verbesserte Berücksichtigung bestehender Inhomogenität bei der Saatgutprobenahme zu erarbeiten. Auch sollten Empfehlungen zur Vermeidung von Inhomogenität während der Saatgutaufbereitung gegeben werden.
Hierzu wurden die Größe und die Struktur der Variation der Qualitätsmerkmale Reinheit, Besatz, Keimfähigkeit, Tausendkornmasse (TKM) und Siebabgang innerhalb von kommerziellen Saatgutpartien von Hafer, Weizen und Gerste bestimmt. Um die Veränderung der Variation während der Saatgutaufbereitung zu erfassen, wurden die Saatgutpartien zwischen Annahme und Absackung mehrfach beprobt. Zusätzlich wurden bei der Zwischenlagerung der Saatgutpartien noch Erstproben entnommen. Die insgesamt 1944 Erstproben wurden separat auf oben genannte Qualitätsmerkmale hin untersucht. Die Prüfung auf Inhomogenität erfolgte mittels H-Test oder R-Test. Zusätzlich wurden die Ergebnisse der Erstproben jeder Partie bei jedem Beprobungspunkt mittels Regressionsanalysen auf systematische Gradienten hin untersucht.
An den insg. 57 Beprobungen aller Partien konnte in bis auf einen Fall immer signifikante Inhomogenität bezüglich mindestens eines Qualitätsmerkmals nachgewiesen werden. In der Art und dem Ausmaß der Inhomogenität zeigten sich große Unterschiede zwischen den Qualitätsmerkmalen und den Kulturarten. In der Rohware lag bei den drei Kulturarten der Anteil inhomogener Beprobungen bei der TKM, der Keimfähigkeit, dem Siebabgang und der Reinheit zwischen 14 %, 33 %, 50 %, 57 % und jeweils 100 % und beim Besatz zwischen 0 % und 75 %. In der Saatware lag bei den drei Kulturarten der Anteil inhomogener Beprobungen beim Siebabgang zwischen 17 % und 55 %, bei der TKM zwischen 14 % und 100 %, bei der Reinheit zwischen 0 % und 43 % und bei der Keimfähigkeit zwischen 50 % und 67 %.
Bei den Merkmalen Siebabgang und Reinheit wird die anfänglich stochastische Streuung der Saatgutqualität in der vom Feld angelieferten Rohware während der Aufbereitung zunehmend durch systematische Gradienten ersetzt. Im Falle der TKM sind systematische Gradienten schon bei der Anlieferung der Rohware vorhanden und nehmen in ihrer Stärke während der Aufbereitung des Saatgutes zu. Beim Besatz treten in der Saatware mit weniger als 5 % der Beprobungen selten systematische Gradienten auf.
In der fertigen Saatware verursachen die systematischen Gradienten bei der Keimfähigkeit bis zu 100 %, bei der TKM und dem Siebabgang bis zu 60 % und bei der Reinheit bis zu 33 % der beobachteten Inhomogenität. Allein beim Besatz trat keine durch systematische Gradienten verursachte Inhomogenität auf, häufig allerdings deshalb, weil die Partien nahezu frei von Besatz waren.
Hauptursache für die Ausbildung von Gradienten und damit der Ausbildung von Inhomogenität ist die Kombination von Segregationsprozessen und Kernfluss bei der Befüllung und Entleerung der Silos. Hinzu kommt insbesondere im Fall der Keimfähigkeit die mechanische Belastung des Saatgutes während der Aufbereitung. Die Betrachtung der bei der Ausbildung von Inhomogenität kritischen Prozesse in der Saatgutaufbereitung zeigt, dass neben der Auswahl geeigneter Fördertechniken und der Begrenzung der Partiegröße der Einsatz geeigneter Saatgutsilos im Sinne einer bauartlichen Vermeidung von Kernfluss sowie die Umgehung unnötiger Zwischenlagerungen von Saatgutpartien wichtige Maßnahmen zur Vermeidung von Inhomogenität sind.
Das häufige Auftreten systematischer Gradienten in der Saatware und der Rohware legt eine systematische oder geschichtete Beprobung nahe. Bei der systematischen Probenahme werden konstante Zeitabstände zwischen den Entnahmen von Erstproben eingehalten. Dagegen erfolgt bei der geschichteten Probenahme die Entnahme einer Erstprobe zu einem zufällig gewählten Zeitpunkt innerhalb feststehender Zeitintervalle. Diese Probenahmeschemata wurden deshalb in Computersimulation anhand der ermittelten Daten auf Ihre Effizienz hin geprüft. Es zeigte sich, dass bei diesen Probenahmeschemata mit einer Entnahme von nur 10 Erstproben dieselbe Genauigkeit der Einsendungsprobe erreicht wird, die mit einer zufälligen Entnahme von 30 Erstproben, wie sie nach den derzeitigen ISTA-Vorschriften vorgeschrieben ist, erreicht wird. Vorsicht ist jedoch geboten, da bei einer weiteren Verringerung der Erstprobenanzahl bei systematischer oder geschichteter Probenahme Interferenzen zwischen den systematischen Gradienten und den Probenverteilungen entstehen können, die die Genauigkeit der Einsendungsprobe stark beeinträchtigen würden.
Anhand dieser Ergebnisse aus einer Aufbereitungsanlage aus einem Betrieb konnten erstmalig die Inhomogenität in Getreidesaatgutpartien und deren Ursachen im Detail untersucht und aus experimentellen Daten von kommerziellen Saatgutpartien Schlussfolgerungen für die weitere Verbesserung von Probenahmeverfahren erarbeitet werden.

Kurzfassung auf Englisch:

The objective of this research was to quantify inhomogeneity and evaluate its formation in cereal seed lots. The results were used to compile proposals for a better in seed sampling schemes and to give recommendations to avoid inhomogeneity formation during seed processing.
For this purpose, the extent and structure of the variation in the seed quality criteria, purity, other seed count, germination, thousand seed mass and size grading were determined within seed lots as well as their change during seed processing. Commercial seed lots of oat, wheat and barley were sampled from the delivery point to the bagging of the lots. All primary samples, in total 1944, were analyzed separately. The evaluation of the inhomogeneity was done by either an H-test or a R-test according to the ISTA rules. Additionally, for each seed quality criteria at each station of seed processing the results of the primary samples were analysed by means of regression analyses to detect systematic gradients.
From a total of 57 stations, 56 showed significant inhomogeneity in at least one seed quality criteria. There were significant differences between the seed quality criteria and the crop species in terms of composition as well as extent of inhomogeneity. In the unprocessed seed lots the proportion of stations with significant inhomogeneity were between 14 and 100 % for thousand seed mass, 33 and 100 % for germination, 50 and 100 % for size grading, 57 and 100 % for purity and between 0 and 75 % for other seed count. After cleaning, the proportion of stations with significant inhomogeneity were between 17 and 55 % for size grading, 14 and 100 % for thousand seed mass, 0 and 43 % for purity and between 50 - 67 % for germination.
During the seed processing the initially stochastic dispersion of the seed quality criteria size grading and purity at the delivery point were increasingly replaced by systematic gradients. In case of thousand seed mass, systematic gradients were already present at the delivery point. However, the determination of the observed gradients increased during the processing.
In the processed seed lots the seed quality criteria thousand seed mass and purity with 74 % and 72 % respectively showed most frequently systematic gradients at the sampling stations, followed by seed grading with 59 % and germination with 29 %. Other seed count showed rarely systematic gradients with less than 5 % of the stations.
In the processed seed lots the systematic gradients entailed inhomogeneity in up to 100 % of the stations for germination, in up to 60 % for thousand seed mass and in up to 33 % for size grading and purity. In the case of other seed count the systematic gradients did not cause inhomogeneity, however for the most part because the lots were almost free from other seeds.
The main reasons for the formation of gradients, and thus for the formation of inhomogeneity, are segregation effects in combination with core flow during filling and discharging silos. Additionally, in the case of the germination the mechanical load of the seeds during the processing is an important factor for the formation of inhomogeneity. Therefore, besides the use of suitable conveying devices and the limitation of lot size, the use of suitable silos in respect to the prevention of core flow and the evasion of unnecessary interim storage are important steps for the avoidance of inhomogeneity.
The frequent occurrence of systematic gradients in processed and unprocessed seed lots recommends a systematic or stratified sampling scheme. In case of systematic sampling the primary samples are drawn in constant time intervals. In case of stratified sampling the primary samples have to be drawn within constant periods of time, whereas the time within the intervals is at random. These sampling schemes and the random sampling scheme were evaluated in computer simulations in terms of their accuracy and efficiency. The simulations were using the data collected from the cereal seed lots. The systematic and the stratified sampling of only 10 primary samples results in the same accuracy of the submitted sample as 30 primary samples collected at random according to the present ISTA rules. In case of interference between the systematic and stratified sampling scheme and the systematic gradients, a further decrease of the number of primary samples could lead to a strong impair of the accuracy of the submitted sample. Therefore in terms of these sampling schemes a further reduction of sampling intensity is not advisable.
On the basis of the results obtained from commercial seed lots produced in one seed processing plant of one enterprise, inhomogeneity and its causes in cereal seed lots could be studied in detail. From the experimental data of commercial seeds lots conclusions for the further improvement of sampling procedures could be compiled.