批次式與連續式包衣處理小麥種子質量對比分析

摘要：隨著包衣處理小麥種植面積逐年上升，包衣質量與包衣效率成為加工應用中越來越重要的考慮因素。為了解不同包衣方式之間包衣質量的差異，避免由于包衣質量原因引起藥效問題，選用市場常見的兩款設備對小麥種子進行了包衣處理，并在包衣覆蓋度、有效成分附著、粉塵脫落率、標準發芽率以及低溫發芽率等多個方面進行了對比測試與分析。結果表明，批次式包衣處理在覆蓋度上顯著優于連續式包衣處理，但是有效成分附著、粉塵脫落率以及發芽率表現未發現顯著性差異，兩種處理方式均有良好的包衣質量；連續式包衣處理極大地提升了包衣效能，可以有效地縮短操作周期與包衣種子的儲藏時間，從而在生產中實現高質高效、輕工省力的目的。

關鍵詞：小麥包衣；批次式包衣；連續式包衣；高效液相色譜；發芽測試

Comparative Analysis of Wheat Seed Quality between

Batch and Continuous Coating Treatment

BAI Li1，LYU Mengjie1，LIU Lingyun1，ZHANG Jinye2，MENG Xinming1

（1Zhongxin（Beijing）Technology Co.，Ltd.，Beijing 102206；2Syngenta Nantong Crop Protection Co.，Ltd.，Nantong 226009，Jiangsu）

種子是重要的農業生產資料，是農作物的根本，在農業生產中有著不可替代的戰略作用，在今后的農業發展中，種子的地位將愈加突出，良種將成為國際農業競爭的焦點[1]。良種具有良好的遺傳品質與播種品質，糧食作物高產的主要條件之一就是使用良種[2]。小麥是全球主要糧食作物之一，是人類生活依賴的重要食物來源[3]，小麥的優質高產在保障糧食安全方面發揮著重要作用。在進行小麥生產時，除了選定良種，采用科學的方式來防治真菌、細菌、病毒引起的病害（特別是種傳病害）也是獲得小麥優質高產的重要手段[4-5]。種子包衣是在不改變種子性狀的情況下將含有殺蟲劑、殺菌劑、微肥、其他輔料等成分的種衣劑均勻包裹在種子表面[6-7]。種子包衣在農業生產中已被廣泛應用，以促進播種出苗和增強作物抵抗生物及非生物逆境脅迫的性能[8]。

目前中國市場的包衣處理小麥種子種植面積在逐年上升，但是農戶包衣應用操作仍然有待規范，由于自留種現象以及設備與操作標準不統一，往往出現包衣質量不過關以及包衣效率欠佳的情況。包衣質量差會影響田間藥效，造成產量下降，也會使農戶陷入誤區，認為包衣沒有效果[9]。另外，由于供種時間緊以及供種量大，在農戶層面留給包衣的窗口期十分緊張，以我國冬小麥種植面積最大的河南及山東兩省為例[3，10]，小麥播種期在10月上旬，考慮到收獲期及播種期間隔，汛期以及包衣后的曬種環節，包衣效率的提升十分關鍵。常見的小型可移動式包衣機的包衣方式有批次式和連續式兩種，采用的批次式包衣機是一次將已知數量的種子與藥漿進行包衣處理，而連續式包衣機是以給定的流速處理對已知數量的種子與藥漿不間斷地進行包衣處理，兩種設備包衣機械原理不同，包衣質量與效率也不同，性能不過關的包衣機在應用時容易出現包衣質量差異[8，11-13]，從而影響產品的使用效果。想要提升包衣效率，確保包衣質量，除了改善作業流程與加強操作人員的技術水平外，升級包衣設備無疑是首要考慮因素。為深入了解批次式與連續式包衣質量差異，同時為提升加工效率，本研究對小麥種子分別進行批次式與連續式包衣處理，將包衣后的樣品進行科學取樣，并在室內完成包衣覆蓋度、粉塵脫落率、包衣種子有效成分測定、標準發芽率及低溫發芽率等測定，全方面評估兩種包衣方式的質量差異，為今后實踐操作提供參考，也為設備的切換提供數據支持。

1 材料與方法

1.1 供試設備與試驗材料 試驗用臨沂機械設備有限公司生產的LXG150批次式變頻包衣機和LX3000R連續式包衣機，LXG150的市場常規小麥種子包衣量為100～140kg/批次，LX3000R最大包衣量為3t/h。所用小麥品種為馬蘭1號，采購自臨沂市種子站，質量指標符合GB 4404.1—2008《糧食作物種子 第1部分：禾谷類》：純度不低于99.0%，凈度不低于99.0%，發芽率不低于85.0%，水分不高于13.0%。種子包衣處理藥劑為先正達（中國）投資有限公司提供的懸浮劑27%苯醚·咯·噻蟲及200g/L三氟吡啶胺。

1.2 種子包衣方法

1.2.1 不同包衣方式待測樣品的制備 每100kg小麥種子所用種衣劑劑量為：27%苯醚·咯·噻蟲200mL+200g/L三氟吡啶胺200mL，機械藥種比為1∶50。批次式包衣機LXG150設置3個重復，每個重復包衣100kg，每個重復隨機3個點位進行抽樣，共計9個樣品，每個樣品2kg，取樣編號依次為B1-1、B1-2、B1-3、B2-1、B2-2、B2-3、B3-1、B3-2、B3-3；連續式包衣機LX3000R設置種子流速43.5kg/min，蠕動泵藥劑流速為870mL/min，待設備運轉穩定后每隔30s取樣，一共取9個樣品，每個樣品3kg，取樣編號依次為C1～C9。

1.2.2 包衣覆蓋度測定 使用Quest pro設備與軟件，依次對18個包衣小麥種子樣品進行覆蓋度分析。該設備是在實驗室條件下對包衣種子進行統計分析，由光柵來觸發閃光燈和相機捕捉自由下落的種子，對包衣外觀和種子幾何形狀進行測量，設置每個樣品圖片抓取量為3000。使用軟件中監控模塊，基于支持向量算法對種子進行深度顏色分析，分析前定義內參，設定包衣種子覆蓋區域及未覆蓋區域，數據集與內參進行對比分析，最后生成報告。

1.3 包衣種子中苯醚·咯·噻蟲3種有效成分的測定

1.3.1 儀器和試劑 高效液相色譜儀：Agilent 1260，具有二極管陣列檢測器和自動進樣器；Agilent 1260色譜工作站；過濾器濾膜孔徑約0.45μm；超聲波清洗器。測試所用試劑為分析純級別，標準品苯醚甲環唑、咯菌腈及噻蟲嗪由先正達瑞士Munchwilen產品開發化學部門CP4.33、CH-433、Munchewilen提供，質量分數均在98%以上。

1.3.2 樣品前處理 選取編號B1-3、B2-2、B3-3，C1、C5、C9作為待測樣品，取樣規則為批次式包衣處理的樣品每個重復隨機抽取1個點位，連續式包衣處理的樣品在設備運行期間靠前、居中及靠后的3個時間段各取1個。制備測試溶液時稱取5g包衣種子（±0.0001g）至60mL樣品瓶，并加入50mL 1∶1的乙腈—水溶液，超聲30min后再機械震蕩30min，使用0.45μm濾膜對萃取液進行過濾備用，每個樣品2次重復；另稱取0.09g（±0.0001g）噻蟲嗪標準品放入100mL容量瓶，用乙腈定容后標記為A；0.125g（±0.0001g）苯醚甲環唑標準品及0.015g（±0.0001g）咯菌腈標準品至另外一個100mL的容量瓶，乙腈定容后標記為B，移取 A溶液10mL及B溶液2mL至另外一個100mL的容量瓶中，用稀釋液（1∶1的0.1%醋酸和流動相混合液）定容配置成標準溶液，之后使用0.45μm濾膜對萃取液進行過濾。

1.3.3 色譜條件 島津Inertsil 3u ODS-3 C18反向色譜柱，粒徑3μm，柱長100.0mm，柱寬3.0mm；流動相為乙腈—水系統，流速：0.8mL/min；進樣量5μL；柱溫為35℃；咯菌腈和噻蟲嗪最佳檢測波長為265nm，苯醚甲環唑最佳檢測波長為235nm；上述條件下的保留時間為：苯醚甲環唑11.2min，咯菌腈10.2min，噻蟲嗪3.2min。上述條件為典型條件，可以根據不同的設備情況以及特點，對參數進行調整，來確保最佳效果[14-18]。

1.3.4 測定與計算 待儀器基線穩定后，連續注入數針標樣溶液，直至相鄰兩針標樣溶液的響應值相對變化lt;1.5%后，按照標樣溶液、試樣溶液、試樣溶液、標樣溶液的順序進行測定，并使用外標法進行測量計算[14-18]。

1.4 包衣種子粉塵脫落率測定 使用包衣粉塵測定儀德國Dustmeter對其中部分樣品進行粉塵脫落測定，選樣規則參照1.3.2。種子包衣干燥后在后期包裝運輸以及播種過程中會因為各種機械摩擦造成包衣層粉塵脫落的現象，Dustmeter就是模擬這個過程采用氣流吹掃和滾動相結合的方法，將種子脫落的粉塵通過濾紙收集，計算脫落率。測定流程參考德國DIN 55992-1[19]和歐洲種子協會ESA標準2011[20]，測定前將500g左右待測樣品提前48h保存在溫度20±2℃、濕度50%±10%的環境中，測量時樣品每次稱取100±1.0g，每個樣品2次重復。

1.5 包衣種子標準發芽率及低溫發芽率測定 將18個取樣樣品按照不同的包衣機進行混樣，充分混合后分成批次式包衣及連續式包衣2個樣品進行室溫儲藏，并在儲藏期間定期進行標準發芽率和低溫發芽率測試，測試采用紙卷法，每個處理8個重復，每個重復50粒種子。標準發芽率測試方法及評估標準參考GB/T 5520—2011《糧油檢驗 發芽試驗》，低溫測試在8℃培養箱生長14d，借助低溫逆境下的發芽測試來輔助了解小麥種子活力表現，測試時間點分別為包衣后（T0）、儲藏1個月（T1）和儲藏3個月（T3）。

1.6 數據分析 采用Excel和JMP軟件進行數據統計、分析與圖表制作。

2 結果與分析

2.1 不同包衣方式對包衣覆蓋度的影響 使用Quest pro設備依次對各編號樣本進行圖片收集，并在監控模塊中完成數據分析，各樣本覆蓋度表現見表1。將不同包衣方式的樣品作為2個獨立樣本進行T檢驗，發現批次式包衣與連續式包衣的包衣覆蓋度在0.01水平上存在極顯著差異，而批次式各包衣樣品的覆蓋度觀察值之間的變異程度也更小（表2），數據更加穩定，說明批次式包衣方式在包衣覆蓋度表現上優于連續式包衣處理，這也與應用加工層面實際表現和用戶的反饋基本一致，同時觀察到雖然包衣覆蓋度有極顯著性差異（表2），但是數值僅相差1.52個百分點，兩種包衣方式的包衣覆蓋度均在91%以上，包衣外觀均表現優異。

2.2 不同包衣方式的包衣種子樣本有效成分對比分析 測試目標選定包衣方案中的3個有效成分，分別是噻蟲嗪、咯菌腈和苯醚甲環唑，根據包衣方案劑量，得出測定目標值依次為52g原藥/100kg種子、5g原藥/100kg種子以及5g原藥/100kg種子。通過對比各有效成分的目標值及實測值發現，除了樣品C9中的噻蟲嗪目標值與實測值相差11.9%外，其他編號的各有效成分的實測值與目標值偏差均控制在10%以內，并且兩種不同包衣機處理的樣品主要有效成分測定值在0.05水平上無顯著性差異（表3），表明該研究中的兩款包衣設備包出來的種子樣品所攜帶的有效成分均能滿足防效需求，并未因包衣方式的不同產生差異，并且批次式包衣方式不同取樣點之間數據表現更穩定，這也與覆蓋度表現一致。

2.3 不同包衣方式的包衣種子樣本粉塵脫落表現 通過測試發現，初始未包衣種子粉塵脫落率較高，每100kg種子脫落的粉塵達到5.57g，經過包衣處理后極大地改善了粉塵脫落的情況（圖1）。參考歐洲種子協會ESA對于工業粉塵參考值的規定[20]，對于禾谷類作物，每100kg種子掉落的粉塵量要低于4.00g，粉塵脫落率的控制，在環境與蜜蜂保護以及操作人員的健康層面極為重要，同時還能降低有效成分的損失，確保藥效。在該研究中，無論采用哪種包衣方式均能符合行業標準，表現相近，二者相比未發現規律性趨勢，推測種衣劑產品的質量特性是影響粉塵脫落的重要因素，與包衣方法的關聯不緊密。

2.4 不同包衣方式的種子樣本發芽與活力調查 在相同批次小麥種子、包衣方案以及機械藥種比前提下，將充分混合后的批次式包衣處理樣本與連續式包衣處理樣本進行標準發芽率和低溫發芽率檢測，儲藏周期持續3個月，安排3次檢測時間點。由表4可知，在同一檢測時間點（T0、T1、T3），兩種包衣方式的樣本無論是標準發芽率還是低溫發芽率均未發現顯著性差異，且在儲藏1個月后標準發芽率仍滿足大于國標規定的85%；活力檢測顯示，在低溫逆境下，儲藏3個月后雖然發芽率有下降，但仍然維持在81%以上。標準發芽率測定是在實驗室理想條件下評估種子萌發并長成幼苗的能力，而活力測試則是給予一定逆境壓力，測定幼苗在萌發基礎上迅速而健壯生長的能力[21]，二者結合能夠更好地預測及了解田間出苗情況。

以上數據可以看出，種子發芽率與活力并不會因為包衣方式的差異產生較大變化，而包衣效率的提升可以幫助農戶集中時間完成種子包衣，縮短操作周期，搶墑播種，同時也能夠規避種子因長時間存儲而出現發芽率與活力降低的風險。考慮到以上因素，在農戶實踐生產中，建議選擇可移動連續式包衣處理。

3 討論與結論

我國小麥播種面積約2363萬hm2[22]，小麥種衣劑從2010年左右開始推廣，經過十多年的發展，拌種比例逐年升高，冬小麥核心種植區河南、山東等地拌種比例甚至達到90%，日益增長的土地流轉速度加快了農業機械化水平的發展，從而對輕工減量的標準也提出了更高要求。對于大農戶來講，可移動小型批次式包衣機的包衣效率已經面臨巨大挑戰，急需向高效能包衣設備進行切換，但是，關于種子包衣處理機械方面的報道并不常見，很多應用技術和材料的具體細節沒有公開[23]。而在實踐加工應用中，不同處理方式所呈現的包衣種子質量表現也是不盡相同，因此，充分了解批次式與連續式兩種包衣方式的差異很有必要，可以更好地為今后的加工應用工作提供指導。

前人研究表明，包衣成功與否的重要影響因素包含種衣劑的粒徑分布、孔隙性、吸水性、持水性、毒性程度以及包衣輔料例如粘合劑的黏附性能[23]，除了產品特性，包衣機械的某些參數例如旋轉器和霧化盤轉速、蠕動泵噴霧速度、滾筒轉速、藥種比、種子與藥漿在包衣設備中的混合時間均與包衣質量息息相關[24-25]。種子包衣作為一種針對特定作物的，以目標為導向的處理技術，可以幫助作物在播種到幼苗生長期間免受各種生物及非生物環境刺激[26]，考慮到該技術的應用目的，藥效是否能夠發揮作用無疑是首要評估點，種子包裹的有效成分劑量及靶標關系著田間防效[27]，因此本研究對3個重點有效成分安排了測定。作為質量評估中重要的一環，包衣的覆蓋度大小以及包衣種子粉塵脫落率在一定程度上也影響著有效成分的附著情況，同時還體現著種子的商品屬性及行業環保要求，鑒于此，這2個指標也作為質量評價指標進行測定。最后，種子發芽與活力關系著田間的出苗情況[28]，在進行種衣劑選擇時是基本考慮因素，在產品相同的前提下，不同的包衣方式是否會影響種子安全性也需要充分了解與驗證。

根據目前實踐經驗，批次式包衣方式有更好的覆蓋度，但是往往包衣效率不夠，農戶需要大量重復性工作并且操作周期較長，而市場上常見的可移動連續式包衣機包衣效率相比可移動批次式包衣機效率更高，但是包衣覆蓋均勻度往往略差，這也與本試驗表現相吻合，但同時也發現，如果選用性能過關的包衣設備，即便是選用連續式包衣處理，仍能達到良好的覆蓋效果，并且有效成分的附著上沒有差異，發芽率與活力也沒有差異，這表明田間出苗情況以及最終的藥效不會因為包衣方式的不同而有差別。

本文研究結果表明，小型可移動批次式包衣機與連續式包衣機所處理的種子會在覆蓋度上存在差異，但是本試驗中用到的設備均具有良好的包衣效果，并且未發現有效成分、粉塵脫落以及發芽率之間的差異，可以保證良好的包衣質量。質量過關的連續式包衣機具備更高的包衣效能，方便在播種季之前集中完成包衣操作，達到省工減時的目的，同時縮短包衣種子的儲藏時間，也更有利于發芽率及活力的保持，是生產實踐中更好的選擇。

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（收稿日期：2024-05-15）