博洛塔绢蒿种子丸粒化配方筛选及加工工艺

申镓豪，李会周，李卫军

（新疆农业大学 草业与环境科学学院，新疆维吾尔自治区 乌鲁木齐 830052）

博洛塔绢蒿（Seriphidium borotalense）具有适应性强、饲用价值高、耐牧性强和生态作用大等特点，是蒿类荒漠草地当中尤为重要的优良牧草[1]。博洛塔绢蒿天然生长区的地形通常起伏不平，由于种子很轻，易随风扩散，较难在土壤表层中固存，再加上种子萌发时顶土能力差，大型的播种机械又不易到达，造成补播、种植难度大。另外，博洛塔绢蒿种子自身携带的养分较少，面对极端干旱的气候条件易进入休眠状态[2，3]。

种子丸粒化包衣是一种为适应精细播种需求而产生的农业高新技术，利用人工或机械加工在种子表面包被一层包衣材料，制成一种大小均匀、表面光滑、粒径增大的种子，在不改变种子原有的生物学特性条件下，增强种子的适播性，提高种子适应极端气候背景下的一种种子包衣技术[4，5]。本次研究围绕博洛塔绢蒿种子丸粒化技术展开，由于博洛塔绢蒿种子种皮附有天然亲水种衣，直接使用现有包衣技术进行包衣困难，种子结团现象严重，故引入了“丸粒胚”概念，将重型丸粒和集束型丸粒灵活地结合在一起，不同于常规的丸粒化包衣技术流程，将筛选这一步骤提前进行，避免了丸粒化种子成型后筛选导致的良种及包衣材料的浪费。

1 材料和方法

1.1 试验材料

试验材料有博洛塔绢蒿种子、膨润土、滑石粉（库尔勒世尧建材厂提供）、黏土、脱硫石膏、粘结剂（这里选用质量分数为20%的聚乙烯醇缩甲醛胶水溶液，以下简称107 胶）、自制“丸粒胚”，试验仪器为825-3S 型直线筛、5BW-50 型种子包衣丸化机、2BFX-悬挂式谷物施肥播种机、电子秤。

1.2 试验方法

1.2.1 包衣配方的筛选

博洛塔绢蒿种子丸粒化材料及配比见表1。将4 种粉剂按照表1 的比例和博洛塔绢蒿裸种子进行配置并提前预混，预混好的粉剂平均分成10 份。先将“丸粒胚”放入5BW-50型种子包衣丸化机中进行旋转，转速为370 r/min；随后打开雾化电机喷入已配制好的107 胶，将提前预混好的10 份粉剂均匀分次投入，直至粉剂全部投入机器中为止，包衣丸化机再继续空转5 min，以增加丸粒化种子的强度和紧实度；最后等丸粒化种子大小均匀、外表光滑后，再喷入少量107 胶空转，通风烘干。

表1 博洛塔绢蒿种子丸粒化材料及配比Tab.1 Seed pelleting materials and proportions of Seriphidium borotalense

1.2.2 胚粉比的选择

研究“丸粒胚”与包衣剂的比例对衣分层均匀度的影响及不同衣分层厚度对博洛塔绢蒿种子萌发的影响。将“丸粒胚”与包衣剂设置4 个比例（C1～C4），见表2，每个配比中随机选择40 粒丸粒化种子作为试验样品，样品分别切割，使用立体显微镜观测并记录衣分层厚度的数据。

表2 “丸粒胚”与包衣剂的配比Tab.2 Proportion of"pellets embryo"and seed coating agent

种子的培养皿萌发试验：随机选取100 粒的博洛塔绢蒿裸种子和4 种处理的博洛塔绢蒿丸粒化种子各25 粒，均匀放置于铺有2 层滤纸、直径为13 cm 的培养皿中，加8 mL 蒸馏水，重复4 次，置于人工光照培养箱中培养，在25℃恒温条件下光照24 h，光强为1 000 lx。每日添加3 mL 蒸馏水，以保持滤纸湿润，每3 d 更换1 次滤纸。每天定时观察记录发芽数（以胚根突破种皮作为萌发标准），于第7 天计算发芽势，第15天计算发芽率。

1.3 测定指标及方法

1.3.1 丸粒崩解时间

将20 种不同配比的丸粒化种子分别取20 粒放入培养皿中，加蒸馏水至种子的2/3，从第一颗种子崩解开始计时到最后一颗种子全部崩解为止。重复3次取平均时间。

1.3.2 丸粒抗压强度

丸粒化种子抗压强度测定需要电子称测定不同比例丸粒化种子的抗压强度，每个配比选取大小均匀的9 粒丸粒种子，每次取3 粒，用电子称称量。电子称上面放玻璃板（边长为150 mm，厚度为5 mm），在玻璃杯中心将3 粒种子摆放为等边三角形，以便于种子受力均匀，在丸粒种子上面盖一块玻璃板（边长为150 mm，厚度为5 mm），玻璃板上面放置2 000 mL 烧杯，烧杯中慢慢的加入水，种子作为受力点，观察丸粒化种子所受到压力，记录丸粒化种子破裂时所承受的质量，每次试验取3 粒，每个配比3 次重复，测定并记录丸粒化种子破裂时所受到的质量[8]。

1.3.3 种子流动性

分别选取配方为B3、B4的丸粒化种子与净度为60%的博洛塔绢蒿裸种，在2BFX-悬挂式谷物施肥播种机上进行模拟播种试验。在播种机种箱中将每个下种口用纸板隔开，分别将不同丸粒化处理的种子依次倒入种箱并标记，以裸种作为对照组，在每个下种口对应的输种管下方套袋收取种子，转动驱动轮模拟播种机行驶110 m，重复3 次，分别称取每次下种的质量，计算出播种量。

1.3.4 “丸粒胚”包衣种子衣分层厚度及千粒质量

在4 种不同胚粉比的博洛塔绢蒿丸粒化种子中，随机选取1 000粒，重复3次，测定种子千粒质量；在立体显微镜下测定丸粒化种子衣分层的厚度的数据，4 种配比各取40 粒进行测定，数据取平均值。

1.3.5 “丸粒胚”包衣种子抗压强度

试验方法同1.3.2。

1.3.6 发芽指标

式中：Gt为时间t日的发芽数；Dt为相应的发芽天数。

1.4 数据处理

试验数据使用Excel 2016 录入，Origin2018 作图，采用SPSS 25.0 进行数据统计和单因素方差分析，用沃勒·邓肯氏多重比较进行差异显著性分析，P＜0.05 为差异显著，结果数据用“平均数±标准误”表示。

2 结果与分析

2.1 不同配方对博洛塔绢蒿丸粒化种子物理性状的影响

不同材料配方及配比对丸粒化种子崩解时间的影响见图1。从图1 可以看出，随着吸水材料膨润土和黏土在包衣剂中所占比例的提升，崩解时间呈现增长趋势。

图1 不同配方下丸粒崩解时间的变化情况Fig.1 Changes in the disintegration time of pellets under different formulations

不同配方下丸粒化种子抗压强度变化情况见图2。由图2 可以看出，膨润土在包衣剂所占比例和丸粒化种子的抗压强度呈正相关，配方B5单粒抗压强度最高为1 340 g/cm2，其他配方较B5下降幅度为（32%～65%）；B3、B4的抗压强度显著低于B（5P＜0.05），B1、B2的抗压强度显著低于B3、B（4P＜0.05），B3的抗压强度较B4无显著差异（P＞0.05），B1和B2的抗压强度无显著差异（P＞0.05）。

图2 不同配方下丸粒化种子抗压强度变化情况Fig.2 Changes in compressive strength of pelleted seeds under different formulas

不同配方下丸粒化种子抗压强度变化情况见图3。由图3 可知，3 个处理组的播种量相较对照组有显著提升（P＞0.05），处理组的播种量无显著差异（P＞0.05），B3的播种量最高，为28 473 粒，对照组播种量最低，为3 675 粒；处理组相比对照组播种量的上升幅度为85%～87%。

图3 不同配方下丸粒化种子抗压强度变化情况Fig.3 Changes in compressive strength of pelleted seeds under different formulas

2.2 不同胚粉比对博洛塔绢蒿种子萌发特性的影响

不同胚粉比对博洛塔绢蒿种子萌发的影响情况如表3所示。由表3 可以看出，经丸粒化处理的博洛塔绢蒿种子的发芽势、发芽率和发芽指数较CK 都有显著降低（P＞0.05），发芽势的下降幅度为26%～46%，发芽率的下降幅度为16%～40%，发芽指数的下降幅度为47%～60%；千粒质量和抗压强度随着粉剂的增加呈上升趋势，各个处理直接差异显著（P＞0.05），表现为C4＞C3＞C2＞C1。

3 讨论

3.1 不同配方对丸粒化种子物理形状的影响

种子流动性试验表明包衣剂中吸水材料和填充材料的不同配比对于丸粒化种子的流动性没有影响，但对于提高博洛塔绢蒿裸种子的流动性效果显著。博洛塔绢蒿裸种子在流动性试验中，第二次和第三次的重复试验的播种量为0，可能因为裸种中的杂质堵塞了下种口，导致种子无法顺利进入输种管，在实际生产中采用博洛塔绢蒿裸种子进行直播，会遇到同样的问题。

3.2 不同胚粉比对种子萌发特性的影响

本试验中，随着包衣剂比例的提升，丸粒化种子的抗压强度逐步提升，在丸粒化种子抗压强度的试验结果中发现，处理组的丸粒化种子抗压强度均高于行业标准的指标，可能是因为丸粒化包衣加工过程中添加了“丸粒胚”，使得丸粒化种子内部结构更加规整，提高了抗压强度。

4 结论

种子丸粒化包衣技术是目前国内外种子加工的一项常用技术，具有提高产量、节约种子、降低成本等优点，既是防虫抗病、提高种子科技含量的重要手段，也是种子工程的重要组成部分。随着农业机械化程度的提高，牧草生产中对牧草种子丸粒化包衣技术的研究逐渐深入，牧草种子产业化需求逐渐增大。本研究为明确最适合博洛塔绢蒿种子的包衣工艺及包衣剂配方，开展了一系列试验，并得出了以下结论：影响丸粒化种子崩解时间和抗压强度的因素为包衣剂中吸水材料的占比，丸粒化处理后可以大幅提高博洛塔绢蒿种子的流动性，而不同包衣剂配比丸粒化种子流动性的影响不显著；C2处理在对照组中各项发芽指标表现最好，包衣剂比例过高会对种子萌发有抑制作用，包衣剂比例过低则会导致丸粒化种子抗压强度的下降，影响包衣效果。