博洛塔絹蒿種子丸粒化配方篩選及加工工藝

申鎵豪，李會周，李衛軍

（新疆農業大學 草業與環境科學學院，新疆維吾爾自治區 烏魯木齊 830052）

博洛塔絹蒿（Seriphidium borotalense）具有適應性強、飼用價值高、耐牧性強和生態作用大等特點，是蒿類荒漠草地當中尤為重要的優良牧草[1]。博洛塔絹蒿天然生長區的地形通常起伏不平，由于種子很輕，易隨風擴散，較難在土壤表層中固存，再加上種子萌發時頂土能力差，大型的播種機械又不易到達，造成補播、種植難度大。另外，博洛塔絹蒿種子自身攜帶的養分較少，面對極端干旱的氣候條件易進入休眠狀態[2，3]。

種子丸粒化包衣是一種為適應精細播種需求而產生的農業高新技術，利用人工或機械加工在種子表面包被一層包衣材料，制成一種大小均勻、表面光滑、粒徑增大的種子，在不改變種子原有的生物學特性條件下，增強種子的適播性，提高種子適應極端氣候背景下的一種種子包衣技術[4，5]。本次研究圍繞博洛塔絹蒿種子丸粒化技術展開，由于博洛塔絹蒿種子種皮附有天然親水種衣，直接使用現有包衣技術進行包衣困難，種子結團現象嚴重，故引入了“丸粒胚”概念，將重型丸粒和集束型丸粒靈活地結合在一起，不同于常規的丸粒化包衣技術流程，將篩選這一步驟提前進行，避免了丸粒化種子成型后篩選導致的良種及包衣材料的浪費。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

試驗材料有博洛塔絹蒿種子、膨潤土、滑石粉（庫爾勒世堯建材廠提供）、黏土、脫硫石膏、粘結劑（這里選用質量分數為20%的聚乙烯醇縮甲醛膠水溶液，以下簡稱107 膠）、自制“丸粒胚”，試驗儀器為825-3S 型直線篩、5BW-50 型種子包衣丸化機、2BFX-懸掛式谷物施肥播種機、電子秤。

1.2 試驗方法

1.2.1 包衣配方的篩選

博洛塔絹蒿種子丸粒化材料及配比見表1。將4 種粉劑按照表1 的比例和博洛塔絹蒿裸種子進行配置并提前預混，預混好的粉劑平均分成10 份。先將“丸粒胚”放入5BW-50型種子包衣丸化機中進行旋轉，轉速為370 r/min；隨后打開霧化電機噴入已配制好的107 膠，將提前預混好的10 份粉劑均勻分次投入，直至粉劑全部投入機器中為止，包衣丸化機再繼續空轉5 min，以增加丸粒化種子的強度和緊實度；最后等丸粒化種子大小均勻、外表光滑后，再噴入少量107 膠空轉，通風烘干。

表1 博洛塔絹蒿種子丸粒化材料及配比Tab.1 Seed pelleting materials and proportions of Seriphidium borotalense

1.2.2 胚粉比的選擇

研究“丸粒胚”與包衣劑的比例對衣分層均勻度的影響及不同衣分層厚度對博洛塔絹蒿種子萌發的影響。將“丸粒胚”與包衣劑設置4 個比例（C1～C4），見表2，每個配比中隨機選擇40 粒丸粒化種子作為試驗樣品，樣品分別切割，使用立體顯微鏡觀測并記錄衣分層厚度的數據。

表2 “丸粒胚”與包衣劑的配比Tab.2 Proportion of"pellets embryo"and seed coating agent

種子的培養皿萌發試驗：隨機選取100 粒的博洛塔絹蒿裸種子和4 種處理的博洛塔絹蒿丸粒化種子各25 粒，均勻放置于鋪有2 層濾紙、直徑為13 cm 的培養皿中，加8 mL 蒸餾水，重復4 次，置于人工光照培養箱中培養，在25℃恒溫條件下光照24 h，光強為1 000 lx。每日添加3 mL 蒸餾水，以保持濾紙濕潤，每3 d 更換1 次濾紙。每天定時觀察記錄發芽數（以胚根突破種皮作為萌發標準），于第7 天計算發芽勢，第15天計算發芽率。

1.3 測定指標及方法

1.3.1 丸粒崩解時間

將20 種不同配比的丸粒化種子分別取20 粒放入培養皿中，加蒸餾水至種子的2/3，從第一顆種子崩解開始計時到最后一顆種子全部崩解為止。重復3次取平均時間。

1.3.2 丸粒抗壓強度

丸粒化種子抗壓強度測定需要電子稱測定不同比例丸粒化種子的抗壓強度，每個配比選取大小均勻的9 粒丸粒種子，每次取3 粒，用電子稱稱量。電子稱上面放玻璃板（邊長為150 mm，厚度為5 mm），在玻璃杯中心將3 粒種子擺放為等邊三角形，以便于種子受力均勻，在丸粒種子上面蓋一塊玻璃板（邊長為150 mm，厚度為5 mm），玻璃板上面放置2 000 mL 燒杯，燒杯中慢慢的加入水，種子作為受力點，觀察丸粒化種子所受到壓力，記錄丸粒化種子破裂時所承受的質量，每次試驗取3 粒，每個配比3 次重復，測定并記錄丸粒化種子破裂時所受到的質量[8]。

1.3.3 種子流動性

分別選取配方為B3、B4的丸粒化種子與凈度為60%的博洛塔絹蒿裸種，在2BFX-懸掛式谷物施肥播種機上進行模擬播種試驗。在播種機種箱中將每個下種口用紙板隔開，分別將不同丸粒化處理的種子依次倒入種箱并標記，以裸種作為對照組，在每個下種口對應的輸種管下方套袋收取種子，轉動驅動輪模擬播種機行駛110 m，重復3 次，分別稱取每次下種的質量，計算出播種量。

1.3.4 “丸粒胚”包衣種子衣分層厚度及千粒質量

在4 種不同胚粉比的博洛塔絹蒿丸粒化種子中，隨機選取1 000粒，重復3次，測定種子千粒質量；在立體顯微鏡下測定丸粒化種子衣分層的厚度的數據，4 種配比各取40 粒進行測定，數據取平均值。

1.3.5 “丸粒胚”包衣種子抗壓強度

試驗方法同1.3.2。

1.3.6 發芽指標

式中：Gt為時間t日的發芽數；Dt為相應的發芽天數。

1.4 數據處理

試驗數據使用Excel 2016 錄入，Origin2018 作圖，采用SPSS 25.0 進行數據統計和單因素方差分析，用沃勒·鄧肯氏多重比較進行差異顯著性分析，P＜0.05 為差異顯著，結果數據用“平均數±標準誤”表示。

2 結果與分析

2.1 不同配方對博洛塔絹蒿丸粒化種子物理性狀的影響

不同材料配方及配比對丸粒化種子崩解時間的影響見圖1。從圖1 可以看出，隨著吸水材料膨潤土和黏土在包衣劑中所占比例的提升，崩解時間呈現增長趨勢。

圖1 不同配方下丸粒崩解時間的變化情況Fig.1 Changes in the disintegration time of pellets under different formulations

不同配方下丸粒化種子抗壓強度變化情況見圖2。由圖2 可以看出，膨潤土在包衣劑所占比例和丸粒化種子的抗壓強度呈正相關，配方B5單粒抗壓強度最高為1 340 g/cm2，其他配方較B5下降幅度為（32%～65%）；B3、B4的抗壓強度顯著低于B（5P＜0.05），B1、B2的抗壓強度顯著低于B3、B（4P＜0.05），B3的抗壓強度較B4無顯著差異（P＞0.05），B1和B2的抗壓強度無顯著差異（P＞0.05）。

圖2 不同配方下丸粒化種子抗壓強度變化情況Fig.2 Changes in compressive strength of pelleted seeds under different formulas

不同配方下丸粒化種子抗壓強度變化情況見圖3。由圖3 可知，3 個處理組的播種量相較對照組有顯著提升（P＞0.05），處理組的播種量無顯著差異（P＞0.05），B3的播種量最高，為28 473 粒，對照組播種量最低，為3 675 粒；處理組相比對照組播種量的上升幅度為85%～87%。

圖3 不同配方下丸粒化種子抗壓強度變化情況Fig.3 Changes in compressive strength of pelleted seeds under different formulas

2.2 不同胚粉比對博洛塔絹蒿種子萌發特性的影響

不同胚粉比對博洛塔絹蒿種子萌發的影響情況如表3所示。由表3 可以看出，經丸粒化處理的博洛塔絹蒿種子的發芽勢、發芽率和發芽指數較CK 都有顯著降低（P＞0.05），發芽勢的下降幅度為26%～46%，發芽率的下降幅度為16%～40%，發芽指數的下降幅度為47%～60%；千粒質量和抗壓強度隨著粉劑的增加呈上升趨勢，各個處理直接差異顯著（P＞0.05），表現為C4＞C3＞C2＞C1。

3 討論

3.1 不同配方對丸粒化種子物理形狀的影響

種子流動性試驗表明包衣劑中吸水材料和填充材料的不同配比對于丸粒化種子的流動性沒有影響，但對于提高博洛塔絹蒿裸種子的流動性效果顯著。博洛塔絹蒿裸種子在流動性試驗中，第二次和第三次的重復試驗的播種量為0，可能因為裸種中的雜質堵塞了下種口，導致種子無法順利進入輸種管，在實際生產中采用博洛塔絹蒿裸種子進行直播，會遇到同樣的問題。

3.2 不同胚粉比對種子萌發特性的影響

本試驗中，隨著包衣劑比例的提升，丸粒化種子的抗壓強度逐步提升，在丸粒化種子抗壓強度的試驗結果中發現，處理組的丸粒化種子抗壓強度均高于行業標準的指標，可能是因為丸粒化包衣加工過程中添加了“丸粒胚”，使得丸粒化種子內部結構更加規整，提高了抗壓強度。

4 結論

種子丸粒化包衣技術是目前國內外種子加工的一項常用技術，具有提高產量、節約種子、降低成本等優點，既是防蟲抗病、提高種子科技含量的重要手段，也是種子工程的重要組成部分。隨著農業機械化程度的提高，牧草生產中對牧草種子丸粒化包衣技術的研究逐漸深入，牧草種子產業化需求逐漸增大。本研究為明確最適合博洛塔絹蒿種子的包衣工藝及包衣劑配方，開展了一系列試驗，并得出了以下結論：影響丸粒化種子崩解時間和抗壓強度的因素為包衣劑中吸水材料的占比，丸粒化處理后可以大幅提高博洛塔絹蒿種子的流動性，而不同包衣劑配比丸粒化種子流動性的影響不顯著；C2處理在對照組中各項發芽指標表現最好，包衣劑比例過高會對種子萌發有抑制作用，包衣劑比例過低則會導致丸粒化種子抗壓強度的下降，影響包衣效果。