CN103947327B - 一种用泡沫酸破除甘草种子硬实的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明一种用泡沫酸破除甘草种子硬实的方法涉及一种在播种前处理种子的方法。其目的是为了提供一种能快速安全高效破除甘草种子硬实，减少烧伤面积，防止种子处理过程中的“吸胀”现象，保持种子活力，可大批量操作的一种用泡沫酸破除甘草种子硬实的方法。本发明一种用泡沫酸破除甘草种子硬实的方法，主要包括以下步骤：泡沫酸的制备；泡沫酸与种子混合处理；种子清洗和阴干。本发明甘草硬实破除方法操作安全、节约硫酸、节省劳动力；本发明方法制得的甘草种子烧伤面积小、活力指数和发芽指数高、出苗率高、有利于种子引发、包衣和丸粒化。本发明用于甘草种子生产、加工及甘草人工种植领域。
Description
技术领域
本发明涉及一种在播种前处理种子的方法，特别是涉及一种在播种前处理硬实种子的方法。
背景技术
甘草野生性极强，自然野生生长状态下，甘草要第三年才能开花结籽，并且结果下的种子硬实率达90％，种子自然状态下播种，出苗相当困难，要埋在土里3-5年才能出芽，且出苗率不足15％。因此，想要发展甘草人工栽培，研究甘草种子处理技术是第一大难关。甘草种子具有的坚硬种皮，是休眠形式的一种。人工软化种皮的方法已被广泛的应用以降低种皮的硬度和改善种子的发芽率、出苗率及一致性。现在已被证实，热水处理、浓硫酸化学处理、砂纸机械处理、低温冷冻处理和碾米机处理都是打破硬实种子休眠的有效方法。对于甘草，最常用和方便的方法是浓硫酸处理。但是，酸损伤的效果在不同的试验中有不同的结论。硫酸浓度过高或处理时间过长，导致种子烧伤面积过大而活力降低或散失，硫酸浓度过低或处理时间过短，部分种皮致密的种子仍然保持硬实状态，造成种子浪费，酸处理过程中对操作人员，机械及环境的安全都会造成威胁，另外，酸处理过程中，部分非硬实种子种皮破损，种仁中的糖与硫酸反应产生糠醛和水，会导致处理中的种子吸胀或发热，导致更大的活力下降。
由于甘草种子价格昂贵，籽粒较小，硬实率高，种子批中硬实与非硬实同时存在，导致酸处理时很容易发生种子活力下降或处理不彻底的问题。近几年，随退耕还林还草政策的推进，甘草播种面积加大，因此研究甘草种子硬实破除技术是一项非常重要的任务。
发明内容
本发明要解决现有甘草种子硬实的破除技术的不足，而提供一种能快速安全高效破除甘草种子硬实，减少烧伤面积，防止种子处理过程中的“吸胀”现象，保持种子活力，可大批量操作的一种用泡沫酸破除甘草种子硬实的方法。
本发明一种用泡沫酸破除甘草种子硬实的方法，主要包括以下步骤：
一、制备泡沫酸：向80％硫酸中加入发泡剂，使发泡剂的质量浓度为0.1％，静置不低于1h；
二、将甘草种子和步骤一中制得的泡沫酸按质量比为12:1掺混，搅拌3min；
三、将步骤二中掺有泡沫酸的种子放入不与硫酸反应的容器内，15～30℃处理4～6h；
四、将经步骤三处理后的种子用压强为0.3～0.6MPa的高压水枪冲洗不超过3min，甩干水分后，于阴凉通风处阴干，即得到破除硬实的甘草种子。
可选的，所述的步骤一中加入的发泡剂为磺酸或AES(乙氧基化烷基硫酸钠)。
进一步，所述的步骤一中加入的发泡剂，在室温低于25℃时选择磺酸；在室温不低于25℃时选择AES。
可选的，所述的步骤二中所述的甘草种子为当地适宜种植推广的甘草优良品种或需要种植的甘草种子。
可选的，所述的步骤二中所述的甘草种子经过清洗、精选，使种子净度达到99.9％。
可选的，所述的步骤三中所述的不与硫酸反应的容器为铺有塑料膜的池子、塑料盆或塑料桶。
可选的，所述的步骤三中所述的处理时间在4～6h的范围内，根据处理时的温度适当调整，温度高时，时间稍短，温度低时，时间延长。
可选的，所述的步骤三中处理期间每1.5h翻倒一次。
可选的，所述的步骤四中种子阴干的温度为20～30℃。
可选的，所述的步骤四得到的破除硬实的甘草种子经孔径为3.33-2.29mm的筛子筛选，通过筛子的种子为检验合格，进行包装；无法通过筛子的种子重复步骤二至四，直至检验合格。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明经过泡沫酸处理后的甘草种子，种子吸胀率达99.9％，发芽率达91％，种子发芽速度提高，种子第三天开始出苗，第七天达到最大发芽率，提高了田间成苗率，使田间出苗整齐一致。
2、本发明经过泡沫酸处理后的甘草种子，种子活力得到改善。与常规H2SO4处理相比：电导率为35.612us/cm.g，降低了1.72倍；发芽指数为61.73，提高了1.63倍；活力指数为12.021，提高了1.88倍。
3、本发明经过泡沫酸处理后的甘草种子，表面烧伤面积减小，0-40％烧伤面积的种子比例增加，40-100％烧伤面积的种子比例降低。与不加发泡剂的80％酸处理相比，0-40％烧伤面积的种子比例增加36-42％。
4、本发明经过泡沫酸处理后的甘草种子，田间成苗率高，减少了播种量。对于露地直播，减少播种量22.5kg/hm2，对于育苗移栽，减少播种量75kg/hm2。
5、甘草种子经过本发明的泡沫酸处理后，有效地破除了硬实，有利于种子的引发、包衣和丸粒化。
6、甘草种子采用本发明的泡沫酸处理，H2SO4与种子混合均匀，种子烧伤均匀，防止因比重大而导致H2SO4在种子堆底部沉积而导致的烧伤不均匀，也减少了处理过程中对种子堆的翻倒，节省大量劳动力。
7、本发明用泡沫酸破除甘草种子硬实的方法，减少了H2SO4用量的35-80％，降低了搅拌、混合种子对操作人员的伤害风险，降低了洗涤种子的污水的排放量，对环境安全。由于本发明使用的H2SO4浓度为80％；种子与H2SO4的体积比为12：1，且在H2SO4中加入了0.1％的发泡剂，有效的增加了H2SO4的粘着性和成膜性，防止了处理过程中种子的吸胀，减少了H2SO4的移动性，大大节省了H2SO4用量。
具体实施方式
结合以下实施例对本发明进行进一步的说明：
实施例1
本实施例的一种用泡沫酸破除甘草种子硬实的方法，按以下步骤进行：
一、对乌拉尔甘草种子进行清洗精选，使种子净度达到99.9％；
二、制备泡沫酸：向99.9g80％硫酸中加入0.1g磺酸，静置2h；
三、取1.2kg步骤一中的乌拉尔甘草种子与100g步骤二中制得的泡沫酸掺混，搅拌3min；
四、将步骤三中掺有泡沫酸的种子放入铺有塑料膜的池子内，15℃处理6h；期间每1.5h翻倒一次；
五、将经步骤四处理后的种子用压强为0.6MPa的高压水枪冲洗1min，甩干水分后，于阴凉通风处阴干，即得到破除硬实的乌拉尔甘草种子；
六、将步骤五得到的甘草种子经孔径为3.30mm的筛子筛选，通过筛子的种子进行包装。
实施例2
本实施例的一种用泡沫酸破除甘草种子硬实的方法，按以下步骤进行：
一、对光果甘草种子进行清洗精选，使种子净度达到99.9％；
二、制备泡沫酸：向99.9g80％硫酸中加入0.1g磺酸，静置3h；
三、取1.2kg步骤一中的光果甘草种子与100g步骤一中制得的泡沫酸掺混，搅拌3min；
四、将步骤三中掺有泡沫酸的种子放入塑料盆内，20℃处理5.2h；期间每1.5h翻倒一次；
五、将经步骤四处理后的种子用压强为0.5MPa的高压水枪冲洗2min，甩干水分后，于阴凉通风处阴干，即得到破除硬实的光果甘草种子；
六、将步骤五得到的甘草种子经孔径为3.29mm的筛子筛选，通过筛子的种子进行包装。
实施例3
本实施例的一种用泡沫酸破除甘草种子硬实的方法，按以下步骤进行：
一、对乌拉尔甘草种子进行清洗精选，使种子净度达到99.9％；
二、制备泡沫酸：向99.9g80％硫酸中加入0.1g磺酸，静置1h；
三、取1.2kg步骤一中的乌拉尔甘草种子与100g步骤一中制得的泡沫酸掺混，搅拌3min；
四、将步骤三中掺有泡沫酸的种子放入塑料桶，30℃处理4h；期间每1.5h翻倒一次；
五、将经步骤四处理后的种子用压强为0.4MPa的高压水枪冲洗2.5min，甩干水分后，于阴凉通风处阴干，即得到破除硬实的乌拉尔甘草种子；
六、将步五得到的甘草种子经孔径为3.32mm的筛子筛选，通过筛子的种子进行包装。
实施例4
本实施例的一种用泡沫酸破除甘草种子硬实的方法，按以下步骤进行：
一、对光果甘草种子进行清洗精选，使种子净度达到99.9％；
二、制备泡沫酸：向99.9g80％硫酸中加入0.1g磺酸，静置4h；
三、取1.2kg步骤一中的光果甘草种子与100g步骤一中制得的泡沫酸掺混，搅拌3min；
四、将步骤三中掺有泡沫酸的种子放入铺有塑料膜的池子，25℃处理4.8h；期间每1.5h翻倒一次；
五、将经步骤四处理后的种子用压强为0.3MPa的高压水枪冲洗3min，甩干水分后，于阴凉通风处阴干，即得到破除硬实的光果甘草种子；
六、将步骤五得到的甘草种子经孔径为3.33mm的筛子筛选，通过筛子的种子进行包装。
对比试验
设计对比试验对不同浓度硫酸和泡沫酸方法处理的种子的各项指标进行检测。
首先取整齐一致的甘草种子，将种子分别用70％、80％、90％和95％浓硫酸在25℃下处理5小时，浓硫酸剂量(ml)与甘草种子质量(g)之比为1：12，然后用蒸馏水冲洗5遍，用滤纸吸走多余水分，晾干，备用。以1000粒种子为一重复，每一处理设4个重复。
将上述处理后的种子和实施例1～4中的种子利用Moticam2000数码成像系统(12×)(MoticChina Group Co.，Ltd.，CHINA)，分别测量种皮的烧伤面积与总表面积。烧伤比例(％)＝烧伤面积/总表面积×100。根据烧伤比例进行烧伤程度分级。根据Jin Q等的结果，浓硫酸处理甘草种子以烧伤比例在40％以下为佳，种子活力和萌发能力都有显著性提高。因此下面的试验均采用对照以及等级0-60％之间的种子。
吸胀率的测定采用Dader等的方法，25℃下，以50粒种子为一个重复，将每一处理中不同烧伤等级的种子分别浸泡在蒸馏水中1-6小时。吸胀率(％)＝(吸胀重-干重)/干重×100。
电导率的测定根据Makkawi等的方法，25℃下，以50粒种子为一个重复，将每一处理中不同烧伤等级的种子分别浸泡在去离子水中1-6小时。电导率利用电导仪测定。
发芽试验则按Das等的方法，将每一处理中不同烧伤等级的种子以50粒种子为一个重复，以胚根伸出种皮2mm作为种子发芽的标准。每12小时测定一次发芽数，测定3天，计算发芽率。
所没结果用EXCEL和SARS统计软件进行分析，平均值比较采用LSD0.05标准。
结果分析：
分级与各等级的分布：经不同浓度浓硫酸处理5小时后，得到如下结果：种皮的烧伤比例可以从0-100％；根据种皮的烧伤比例，可以将伤范围划分为1-5个等级，等级制1、2、3、4和5分别代表种皮烧伤比例0～20％、21～40％、41～60％、61～80％和81～100％。
表1不同浓度浓硫酸处理的甘草种子在各等级所占的比例(％)
如表1所示，在同一浓度浓硫酸处理下，随着烧伤比例的增加，种子数量呈下降趋势；在同一处理时间下，随着浓硫酸处理浓度的增加，烧伤比例为0-20％种子数量呈下降趋，而烧伤比例在21-100％的种子数量则呈上升趋势。烧伤比例在40％以下的种子数量以80％和70％处理居多，分别为87％和90％。而经本发明泡沫酸处理的甘草种子，0-20％等级种子比列显著下降，21-40％等级种子比列显著提高，41-100％等级种子比列显著下降。
表2不同浓度浓硫酸处理对甘草种子吸胀率的影响
对吸胀率的影响：由表2可知，与对照相比，经浓硫酸处理后的甘草种子吸胀率有了显著的提高；吸胀率随着吸胀时间和种皮烧伤程度(等级1-3)的增加呈上升趋势；在每一烧伤等级内，随着浓硫酸浓度的增加，吸胀率大体上呈上升趋势；等级21-40％在5小时后与等级41-60％在4小时后，吸胀率基本稳定在120-130％之间，这表明吸胀过程已达到动态平衡，而对照种子的吸胀率仍然保持在较低水平。此外，经80％浓硫酸处理的甘草种子，在吸胀6小时后，吸胀率与90％和95％处理无明显差异，且显著高于70％处理；经本发明的泡沫酸方法处理的种子,吸胀率随吸胀时间的延长而提高，在0-20％等级和21-40％等级，吸胀率高于80％硫酸处理的吸胀率，在41-60％的等级内，吸胀率与80％的硫酸处理差异不显著。
表3不同浓度浓硫酸处理对甘草种子电导率(μmho.cm.g-1)的影响
对电导率的影响：表3结果显示，与对照相比，经浓硫酸处理生的甘草种子电导率有了显著的提高；电导率随着浸种时间和种皮烧伤程度(等级1-3)的增加面增加；在每一烧伤等级内，随着浓硫酸浓度的增加，电导率呈上升趋势；与吸胀率不同，电导率因浸种时间不同和不同的种皮烧伤程度而发生变化，而对照种子的电导率一直保持在较低水平；经本发明的泡沫酸方法处理的种子,在0-20％的等级内，在相同时间与80％硫酸处理的电导率相比稍有降低，与70-80％硫酸处理的种子电导率差异不显著；在21-40％的等级内，在相同时间与80％硫酸处理的电导率相显著降低；41-60％的等级内，在1-2h，电导率与70％硫酸处理差异不显著，3-6h，电导率显著低于70％处理种子的电导率。
表4不同浓度浓硫酸处理对甘草种子发芽率(％)的影响
对种子萌发的影响：
测定结果表4显示，经浓硫酸处理的甘草种子的发芽率显著高于对照种子，且发芽率随着种皮烧伤程度(等级1-3)的增加而降低；在等级0-60％中，以浓硫酸处理的甘草种子发芽率最高；经本发明处理的甘草种子，各等级种子发芽率显著提高。
采用发明的破除硬实方法破除甘草种子的硬实后，进行药沙引发，步骤如下：
一、对光果甘草种子进行清洗精选，使种子净度达到99.9％；
二、制备泡沫酸：向99.9g80％硫酸中加入0.1g磺酸，静置4h；
三、取1.2kg步骤一中的光果甘草种子与100g步骤一中制得的泡沫酸掺混，搅拌3min；
四、将步骤三中掺有泡沫酸的种子放入铺有塑料膜的池子，25℃处理4.8h；期间每1.5h翻倒一次；
五、将经步骤四处理后的种子用压强为0.3MPa的高压水枪冲洗3min，甩干水分后，于阴凉通风处阴干，用3.33mm的筛子筛选，通过筛子的种子即为破除硬实的甘草种子；
六、河沙的预处理：将河沙清洗后过0.2mm筛，然后在142℃下消毒2h；
七、药剂的配制：配置浓度为0.008％的5-氨基乙酰丙酸溶液；
八、药沙的制备：将1.7kg步骤六中经过预处理的河沙与100ml步骤七中配置的5-氨基乙酰丙酸溶液混合均匀后，静置1h，即得到药沙；
九、处理：将5kg破除硬实的甘草种子与1kg步骤八中制备的药沙混合均匀，然后在20℃，黑暗条件下，放置30h，使种子充分吸胀；
十、清洗：将在药沙中充分吸胀的种子用压强为0.25kPa的高压水枪在2.0mm孔径的筛面上冲洗干净，去除多余水分后，在阴凉通风处阴干，即制得经药沙引发的甘草种子；
十一、检验包装：将步骤十中制得的引发的甘草种子，经过3.33mm的圆孔筛筛理，筛面上的种子即为药沙引发后的甘草种子。
对经过上述处理的种子进行检验，结果如表5所示。种子发芽率为90％，发芽指数为62.76，活力指数为13；出苗天数为2d，发芽结束时，平均苗高为4.29cm，根长为3.16cm，次生根数为2.08个，根重为39.56mg。在发芽率不降低的情况下，提高了种子发芽速度，种子第二天开始出苗，第五天达到最大发芽率，提高了田间成苗率，使田间出苗整齐一致。经上述处理后的种子田间出苗率高，对死苗的防止效果达到90％，对露地育苗的一年生鲜苗重增加10～25％，对露地直播的两年生甘草产量增加7～26％，且明显促进了甘草的生长发育。经药沙引发后的种子表面粗糙，有利于种子丸粒化，同时体积变大，能减少播种量1/3以上，播种方便，容易达到均匀一致，田间不间苗，节省大量劳动力。
表5经泡沫酸处理、药沙引发后的甘草种子发芽率及部分生理指标
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式作出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种用泡沫酸破除甘草种子硬实的方法，其特征在于主要包括以下步骤：
一、制备泡沫酸：向80％硫酸中加入发泡剂，使发泡剂的质量浓度为0.1％，静置不低于1h；
二、将甘草种子和步骤一中制得的泡沫酸按质量比为12:1掺混，搅拌3min；
三、将步骤二中掺有泡沫酸的种子放入不与硫酸反应的容器内，15～30℃，静置4～6h；
四、将经步骤三处理后的种子用压强为0.3～0.6MPa的高压水枪冲洗不超过3min，甩干水分后，于阴凉通风处阴干，即得到破除硬实的甘草种子。
2.根据权利要求1所述的一种用泡沫酸破除甘草种子硬实的方法，其特征在于：所述的步骤一中加入的发泡剂为磺酸或乙氧基化烷基硫酸钠。
3.根据权利要求1或2所述的一种用泡沫酸破除甘草种子硬实的方法，其特征在于：所述的步骤一中加入的发泡剂，在室温低于25℃时选择磺酸；在室温不低于25℃时选择乙氧基化烷基硫酸钠。
4.根据权利要求1或2所述的一种用泡沫酸破除甘草种子硬实的方法，其特征在于：所述的步骤二中所述的甘草种子为当地适宜种植推广的甘草优良品种或需要种植的甘草种子。
5.根据权利要求1或2所述的一种用泡沫酸破除甘草种子硬实的方法，其特征在于：所述的步骤二中所述的甘草种子经过清洗、精选，使种子净度达到99.9％。
6.根据权利要求1或2所述的一种用泡沫酸破除甘草种子硬实的方法，其特征在于：所述的步骤三中所述的不与硫酸反应的容器为铺有塑料膜的池子、塑料盆或塑料桶。
7.根据权利要求1或2所述的一种用泡沫酸破除甘草种子硬实的方法，其特征在于：所述的步骤三中所述的处理时间在4～6h的范围内，根据处理时的温度适当调整，温度高时，时间稍短，温度低时，时间延长。
8.根据权利要求1或2所述的一种用泡沫酸破除甘草种子硬实的方法，其特征在于：所述的步骤三中处理期间每1.5h翻倒一次。
9.根据权利要求1或2所述的一种用泡沫酸破除甘草种子硬实的方法，其特征在于：所述的步骤四中种子阴干的温度为20～30℃。
10.根据权利要求1或2所述的一种用泡沫酸破除甘草种子硬实的方法，其特征在于：所述的步骤四中得到的破除硬实的甘草种子经孔径为3.33-2.29mm的筛子筛选，通过筛子的种子为检验合格，进行包装；无法通过筛子的种子重复步骤二至四，直至检验合格。
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