?種子丸粒化及其研究進展?

? 王璽茜 皮娜娜 翁群芳

摘要： 種子丸粒化是一種新型的種子處理加工技術，種子丸粒化的研發對種業發展起到推動作用。其主要制作過程是種子在丸粒機內通過機械和汽流旋轉帶動種子旋轉和懸浮翻滾，然后加入霧化的液體使種子表面濕潤，再加入粉劑和粘合劑形成丸粒種子。丸粒化種子的應用推廣具有提高種子發芽率、抗病蟲害能力、實現精細化機械播種等優點。國外在農作物、蔬菜、花卉等微小粒型種子上丸粒化技術已走向成熟。國內在甜菜、棉花、玉米、高粱、水稻等作物上的種子丸粒化技術也逐漸趨于成熟，但與國外的成熟技術相比還有一定差距。今后應注重丸粒化的填料、藥劑篩選和其對環境的影響以及丸粒化種子的整齊度；提高種子生長發育和抵抗病蟲害的能力，加強質量檢測，降低材料成本。

關鍵詞： 種子丸粒化；研究進展；抗逆性；質量標準；綜述

中圖分類號：S503.87+S603.87文獻標識碼：A文章編號：1006-060X（2024）03-0085-06

Research Progress of Seed Pelleting

WANG Xi-qian，PI Na-na，WENG Qun-fang

（College of Plant Protection， South China Agricultural University， Guangzhou 510642， PRC）

Abstract： Seed pelleting is a new type of seed treatment and processing technology. The research and development of seed pelleting play a role in promoting the development of the seed industry. The main production process is as follows. The seeds are rotated， suspended， and tumbled under the driving force from mechanical and steam rotation in the pellet machine. Then， atomized liquid is added to moisten the surface of the seeds， and then powder and adhesive are added to form pelletized seeds. The application and promotion of pelletized seeds have the advantages of improving seed germination rate， enhancing resistance to diseases and pests， and realizing precision mechanical sowing. Overseas， the pelleting technology for tiny seeds such as crops， vegetables， and flowers has become mature. Seed pelleting technology in China for crops such as sugar beet， cotton， corn， sorghum， and rice is gradually becoming mature， but it is still behind overseas mature technology. In the future， it is necessary to pay attention to the screening of pelletized fillers and chemicals， their impact on the environment， and the uniformity of pelletized seeds. It is also important to improve the growth and development of seeds and their resistance to pests and diseases， strengthen quality testing， and reduce material costs.

Key words： seed pelleting; research progress; stress resistance; quality standard; review

在近代種植業發展過程中，人們對種子的要求越來越高，種子處理方法也不斷改良進化。在傳統農業中，人們會在播種前對種子進行藥劑浸種和拌種等簡單處理，雖然這種方法有一定成效，但會出現藥劑在種子上附著不均勻，或在運輸過程中因磕碰摩擦而使藥劑脫落等問題，這種傳統方法無法滿足現代農業的發展需要。因此，在傳統種子處理的基礎上，人們研究出了種子包衣技術。

種子丸粒化技術的發展基于種子包衣技術[1]。現在種子處理方法中丸粒化已占據重要地位[2]，種子丸粒化可以增加種子的適應能力，提高發芽率和種子抵抗病蟲害的能力，有良好的經濟效益[3]。國外對于種子丸粒化技術相關研究開展得較早，丸粒化體系成熟。美國、日本等國家根據自己國家的農業發展，側重研究適用于自己國家的丸粒化種類。我國種子丸粒化研究起步晚，但目前我國種子丸粒化也在迅速發展，丸粒化質量不斷提升，在之前單一使用藥劑的基礎上，開始進行藥劑復配，在種子包衣劑及種子丸粒化填料中適當加入微量元素、生長調節劑、殺菌劑、殺蟲劑、保水劑以及適量的聚 合物等有效成分來提升種子的質量[4]。我國的農業正在高速發展，農業生產正向精良化、現代化、精準化生產方向發展，這些要求讓種子丸粒化技術將會有更為廣闊的應用空間[5]。筆者在總結種子丸粒化的概況、種子丸粒化的加工工藝、國內外種子丸粒化的研究進展的基礎上展開討論，為國內種子丸粒化進一步研究提供參考。

1 種子丸粒化概況

1.1 種子丸粒化概念

種子丸粒化，就是將不規則的小粒種子或有扁平、帶刺等形狀的不規則種子，通過丸粒機將丸粒化材料附著在種子的表面，在不改變原種子生物學特性的基礎上形成大小均等、有一定強度、形狀規則的球形顆粒，從而達到小粒種子大粒化，不規則種子規則化[6]。

1.2 種子丸粒化類型

1.2.1 重型丸粒 重型丸粒是指通過丸粒機使小粒種子大粒化，在種子丸粒化過程中加入丸粒化材料，使丸粒化種子重量變成裸種重量2倍以上。重型丸粒適用于質量較輕的種子，如小粒蔬菜種子和小粒花卉種子等[7]。

1.2.2 結殼包衣 結殼包衣也叫厚膜包衣，在種子丸粒化過程中，丸粒化材料的增添量是種子重量的0.5倍以上到2倍以下，丸粒化過的種子更加適合于精確播種。結殼包衣可以使種子表面光滑、形狀一致，填充種子表面粗糙的自然孔洞。種子增加重量少，節省丸化材料[8]。

1.2.3 速生丸粒 速生丸粒是指在播種前對種子先進行引發處理，然后進行丸粒化，丸粒化的種子需要在處理后10～15 d內播種，以確保提前出苗和全苗，該技術可以應用于進行沙漠綠化的牧草、林木種子和大規模育苗的蔬菜種子上，可以提高出苗的整齊度、抗病性和播種效率等[9]。

1.2.4 扁平丸粒 扁平丸粒是指將重量輕的小粒種子通過丸粒化制成重量較重、體型較大的扁平狀丸粒。扁平丸粒廣泛應用于飛機播種，適用于林木、牧草種子等。丸粒化處理過的種子可以預防飛機播種時的風力影響，提高飛機播種的落地后的穩定性和精準性，提高了播種的質量[10]。

1.2.5 集束丸粒化 集束丸粒化是指在一個丸粒化種子內含兩個或者兩個以上的作物種子在里面[11]，集束丸粒化有利于種子在丸化過程中，包裹更多的種子和營養物質，使種子提高出苗率，集束丸粒化在國際有影響力的花卉種子公司銷售廣泛，如美國泛美種子公司經過根據矮牽牛的長勢、習性相近、花色等篩選出效果好的矮牽牛品種，進行種子丸粒化，適用于花壇、組合盆栽等布置，可以增加產品價值[12]。趙海新等研究發現，集束種子直播和裸籽機械穴直播對比，節約了55%以上的水稻種子，采用集束種子直播技術的水稻種子二次枝梗數量相對裸籽直播增加137.5%。集束種子直播技術的水稻種子二次枝梗實粒數相對裸籽直播增加177.4%。大幅度提高成苗率，水稻的抗倒性也得到明顯提高，稻瘟病的發生級別明顯下降[13]。

1.3 種子丸粒化作用

1.3.1 有利于種子萌發 在種子丸粒化的過程中，可在填料中加入促根劑、肥料[14]、生長調節劑[15]等，丸粒化形成后有利于為種子萌發提供有效的微環境，提高作物的發芽率，促進作物的生長發育。丸粒化種子在萌發的過程中，營養元素的釋放緩慢，促進了種子在萌發期的營養物質合成與轉化，提高作物的抵抗力。但要恰當使用種子丸粒化填料，否則會出現丸粒化種子發芽率低于裸種的現象[16-17]。張琛[18]對油菜進行炭基丸粒化處理，在大田試驗中，處理過的丸粒化種子，油菜籽產量與對照相比最高增幅為28.7%，丸粒化后的油菜苗期縮短，蕾薹期明顯延長，促進了油菜生育前期的生長，其植株變高，根莖加粗，葉片數、葉面積增加，維持油菜后期葉片的光合活性，有效延緩葉片衰老。李會周[19]研究表明，在垂穗披堿草種子丸粒化過程中添加水楊酸70 mg/kg時，種子的發芽率可達裸種對照的134.15%，發芽勢可達裸種對照的281.08%。

1.3.2 提高種子抗逆力 種子丸粒化可以提高種子對不良環境的抵抗能力，種子在丸粒化過程中可以添加防凍劑，提高種子的抗寒能力。種子丸粒化過程中添加吸水劑，可以提高種子的抵抗缺水干旱能力[20]。種子丸粒化還可以增強種子對高低溫、高鹽和酸堿性的耐受能力[21]。劉明分等[22]研究表明丸粒化后的棉花種子萌發期簡化活力指數最高增加66.53%，使棉花的抗寒性增強，并能加快棉花幼苗生長。包在種子外面的丸粒化填料和藥劑等材料就像鎧甲一樣保護著里面的種子，這層材料有效地緩解了環境中不利因素的影響，促進種子萌發，利于幼苗生長[23]。種子丸粒化包衣后土壤不能直接接觸種子表面，可以顯著降低土傳病害的感染率，可以通過在丸粒中加入哈茨木霉等促進植物生長[24-25]。在種子丸粒化過程中，可加入殺蟲劑、殺菌劑等農藥，有利于提高種子在幼苗時期抵抗病蟲害的能力。減少后期農藥的使用，節省用藥成本，提高農作物的商品價值。何仁坤[26]使用化學農藥對菜心種子進行丸粒化處理，并進行大田試驗，在菜心出芽第6 d時，對照裸種菜心葉片受害指數為17.14，丸粒化后的菜心葉片受害指數最低為0.93，表明菜心種子在發芽時期能對防治黃曲條跳甲有一定作用。

1.3.3 有利于精量和機械化播種 種子丸粒化的起因是美國在播種棉花時出現的播種不便的問題，棉花種子有體積小、質量輕、形狀不規則等問題。種子丸粒化可以很好地解決這些問題，使種子變得大小均一、光滑、形狀規則，并且種子丸粒化可以提高種子質量，更加便于機械化播種和飛機播種[27]，并能有效提高播種質量[28]。丸粒化處理飛播植物種子能夠使種子散落均勻，防止種子因風而產生的聚集和飄蕩現象，使飛播種子落下的均勻度較好，有利于種子出芽[29-30]，喬艷榮等[31]進行飛機播種試驗，對比丸粒化后的種子和多效復合劑包衣種子，灌木丸粒化種子有效苗株數比多效復合劑包衣種子多3 975株/hm2；楊柴丸粒化種子有效苗株數比多效復合劑包衣種子多1 035株/hm2。丸粒化后的種子出苗率明顯高于多效復合包衣種子。賈冰等[32]通過飛播試驗，調查得出裸種播區有苗樣地頻度為8.3%，種子丸粒化播區有苗樣地頻度為24.2%，裸種播區內苗木株數為2 220株/hm2，種子丸粒化播區內平均木株數為11 420株/hm2，裸種成苗面積占播區總面積的7.8%，種子丸粒化成苗面積占播區總面積的22.7%。丸粒化播種區植被覆蓋度均顯著高于未丸粒化播種區。種子丸粒化更有利于現代農業精準機械化種植[33]。

1.4 種子丸粒化包衣工藝技術

1.4.1 種子丸粒化包衣操作流程 首先，在丸粒化的過程中，要先使種子在丸粒機內部旋轉，分為機械旋轉法和氣流旋轉法[34]。機械旋轉法是通過轉盤或者滾筒，利用包衣機內壁和種子的摩擦力帶動種子進行旋轉，期間加入粉劑和粘合劑直至形成衣殼。氣流旋轉法是包衣機內向上吹出氣流，使種子在包衣機內懸浮翻滾，隨后加入粉劑和粘合劑形成丸粒種子。其次是讓液體霧化使種子表面濕潤，分為甩盤霧化法和氣體霧化法，甩盤霧化就是把液體滴在轉盤上，轉盤高速旋轉，利用離心力的作用使液體霧化。氣體霧化法是利用氣體高壓吹擊液體，使液體霧化從而濕潤種子表面。種子濕潤后會吸附加入的丸粒化填料，不斷地旋轉翻滾使丸粒化種子逐漸變大圓潤，達到標準后可停止機器工作。此時，丸粒化過后的種子處于濕潤狀態，要使用烘干機對其進行烘干，烘干過后的種子放在陰涼處密封保存[35]。

1.4.2 種子丸粒化質量標準 現行種子包衣標準如表1，國家標準中對于農作物包衣后的種子有純度、凈度、水分和發芽率的要求，地方標準中有對于種子丸粒化后有發芽率、發芽勢、含水量、有籽率、單粒抗壓強度、裂解度、整齊度的要求。

2 種子丸粒化國內外研究進展

2.1 種子丸粒化國外研究進展

國外的種子處理技術最早出現在歐美地區的國家，據資料表明，在公元1世紀的羅馬，Pling [36]最早提出種子處理來防治蟲害。在1750年時，英國的Mathieu[37-38]用鹽和石灰水對小麥種子進行播種前處理，用鹽和石灰水進行種子處理來防治黑穗病，這種種子處理方法對小麥黑穗病有明顯的防治效果。在1926 年，美國的Thornton和Ganulee第一次正式提出種子包衣[39]。英國的Get-mains種子公司在20 世紀 30 年代，成為首個成功研制出有關旱作物的種衣劑公司，使種衣劑在市場上流通[40]。1950 年，Burgesser 等[41]首次提出并研制出薄膜種衣技術。在20世紀70年代末，種衣劑與植物生長的病蟲害治理才初步結合，部分國家開始研究能夠防治病蟲害的種子包衣技術[42]。1978年，美國人Scott[43]在豆科牧草種衣劑中添加根瘤菌，該種衣劑可以大幅度提高苜蓿產量。20世紀80 年代初期，美國和前蘇聯科學家用植物生長調節劑、高分子聚合物和農藥對棉花和大豆進行種子包衣處理，使得種子包衣技術發展更進一步[44]。1982年，美國研發出對大豆的產量及發芽率有明顯促進作用的種衣劑，使大豆的產量有了顯著的提高[45]。1984年，早熟禾種衣劑被研制出來，該種衣劑主要成分為石灰和微肥結合[46-47]。

進入20世紀90 年代，日本大面積播種和直播栽培管理包衣處理過的水稻種子，該水稻種子丸粒的主要成分為過氧化鈣，該種水稻丸粒在泰國等國家得到廣泛使用[48]。1989 年，Myers[49]在苜蓿種子播種前拌種處理時添加甲霜靈和硝酸纖維素，使作物長勢變好，抗病性提高。

21世紀以來，種子包衣技術在世界上的農業發達國家和地區已經普及推廣，并且形成了一套完整規范的種子包衣商業化體系[50]。新的丸粒化技術不斷地研制和利用。例如，在菲律賓，通過使用牛糞等低成本填料對水稻種子進行丸粒化處理來防止水稻種子被鳥類取食[51]。美國現正在研發利用高吸水性聚合物對種子進行丸化處理來使紅三葉種子在播種后不受干旱脅迫[52]。每個國家對種子包衣的要求與應用都有不同的標準。荷蘭側重于研究對蔬菜和花卉的種子丸粒化，大部分荷蘭的花卉種子已經實現丸粒化生產種植。意大利和德國善于研究蔬菜、小麥的種子丸粒化。英國側重研究牧草和小麥的種子丸粒化，且將近95%的萵苣種子實現丸粒化。美國更傾向于研究玉米、大麥、棉花、蔬菜等作物的種子丸粒化，日本則更青睞于蔬菜和水稻的種子包衣研究。

2.2 種子丸粒化國內研究進展

在公元前一世紀，我國就已經發明了“溲種法”，這是種子包衣技術的雛形，相比于國外要早許多年[53-54]。我國種子包衣技術起步晚，但是我國技術發展較為迅速。我國開始正式研究在20 世紀 70年代末，逐步研究油菜、牧草和煙草的種衣劑，在制作種衣劑方面取得一些成就，還有一些地區在小規模范圍內開始應用白菜、芝麻、玉米、水稻種子種衣劑[55]。

1976年我國開始研究種子包衣技術，并將種子包衣技術應用在甜菜種子上。國內真正全面系統的研究種子包衣技術是從種衣劑開始的。1980年，中國農業科學院棉花研究所、北京農業大學植物保護系與美國FMC公司開始合作，對多菌靈和呋喃丹液復配的種衣劑展開了研究，并在各省進行試點試驗[56]。1996 年，農業部首次提出在全國創建實施“種子工程”[57]，將種子包衣技術推入到一個更大的發展上升空間。同年，利用中國農業大學種衣技術的工廠總共能生產24個產品，總計年生產能力為2.6萬t，以供應不同地區的良種包衣處理[58]。1998年，全國共建立約20多個種衣劑廠，推廣面積累計4 733萬hm2，年生產能力達到3.6萬t[59]。

2000—2023年，張彥才等[60]研究棉花種子丸粒化可以使棉花增產并且提高抵抗病蟲害的能力，減輕對環境的污染。范文艷等[61]研究通過復合型丸粒劑處理后的防風種子，種子活力、過氧化物酶、發芽集中度和脫氫酶活性顯著提高。喻少帆等[62]研究將玉米種子加入粘合劑，用硅藻土和保水劑作為填料，可以使玉米種子保水抗旱的能力提高，也可以提高玉米種子的發芽率。彭之東等[63]研究出高粱種子的丸粒化配方，為高粱實現機械化精密播種創造條件。崔紅艷等[64]研究用適量的保水劑和以活性炭、凹凸棒為填料對胡麻種子進行丸粒化處理，能使胡麻幼苗的株高增高、幼苗干物質重量增大、根莖加粗、葉面積擴大，提高胡麻種子的出苗率、種子活力，保證了胡麻實現高產栽培。梅俊豪[65]研究在水稻種子丸粒化中加入過氧化鈣，可以使水稻幼苗無氧呼吸減弱、淀粉降解增強，淹水脅迫下，能提高水稻種子的抗逆性，增加水稻產量。張民等[66]研究丸粒化后的高粱種子出苗率顯著高于裸種，對提高種子活力有一定的影響。吳嫦娟等[67]在玉米種子丸粒中加入乙基多殺菌素和氯蟲苯甲酰胺，對玉米種子萌發影響較小，對草地貪夜蛾均有較高的毒殺活性。這些研究標志著我國的丸粒化技術在不斷走向成熟，并且已經進入持續穩定的發展階段。

3 結論與展望

種子丸粒化技術在促進現代農業發展中起著重要作用。現代農業逐步走向機械化，在機械化播種和飛機播種前可對種子進行丸粒化處理，來提高播種的成功率，實現精確播種。在種子丸粒化過程中加入營養物質等對農作物的產量也有提升作用。相比于其他傳統的施藥方式，種子丸粒化可以使種子在幼苗時期有抵抗病蟲害的能力。在作物幼苗時期可以減少農藥的使用，從而減少人力物力成本，提高種植戶的經濟效益。

部分發達國家和地區的種子基本已經實現丸粒化，機械化技術成熟。中國種子丸粒化技術雖然發展迅速，但相比國外成熟的種子丸粒化技術，還有一定差距。我國對種子丸粒化沒有一個對應的質量檢測標準，丸粒工藝對比國外較為落后，導致制作種子丸粒化成本偏高。種子丸粒化在有些地區推廣不足，應用范圍小。

因此，在種子丸粒化技術研發期間，應注重填料及藥劑篩選和對環境的影響，提高種子生長發育和抵抗病蟲害的能力。在丸粒化種子生產期間，應注重丸粒化種子的整齊度，加強質量檢測，并且降低材料成本。在丸粒化種子推廣期間，注重因地制宜，根據地區要求來推廣適合的丸粒化種子，在提高種植戶經濟效益的同時，為種子企業的發展開拓了新的機遇，實現種植戶和企業雙贏，共同推進中國農業強國的發展。

為加快將我國建設成為農業強國，推進農業高質量發展，推進農業現代化，需要依靠科學技術研究來改善農業，種子丸粒化技術的推廣和應用即是其中之一，盡管我國丸粒化技術在不斷走向成熟，仍有大量的工作亟待進一步開展。

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（責任編輯：張煥裕）