CN108633383B - 一种纳米包衣丸化种子及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种纳米包衣丸化种子及其制备方法。一种纳米包衣丸化种子,从内到外依次包括种子、包裹在种子外围的纳米层和包裹在纳米层外围的保护层,保护层为包膜层、包衣层或丸化层。本发明纳米包衣丸化种子,外观圆润、包裹层紧实、溶解性好;相比于现有技术,种子的发芽率、发芽势及培根的生长均有非常显著的提升;纳米粒子的使用使得肥料的使用量明显降低、种子活力显著提高;幼苗的畸形率低,抗旱性强,种子发芽出苗迅速,整齐一致,长势好,活力高,抗旱性强;有效解决了药剂和肥料过量使用的问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种纳米包衣丸化种子及其制备方法,属于种子丸化领域。
背景技术
种子是农业生产的基础材料,是优良品种的载体。因此,种子的质量,对于农业生产非常重要。对于一些小粒种子,如:蔬菜种子,草种子,林木种子等,直播存在播种数量多且播种数量难控制的问题。为了提高播种质量和效率,种子丸化技术被广泛运用于对小粒种子加工。种子丸化就是以种子为核心,粘土和滑石粉等作为主要辅料,掺入杀虫剂、杀菌剂、植物生长调节剂等药剂的种子分层造粒技术。长期以来,种子丸化过程普遍存在种子活力低、药剂和肥料过量使用等问题。小粒种子之外的其它种子也存在活力低的问题。
发明内容
为了解决现有技术中丸化种子存在的活力低和药剂过量使用等缺陷和小粒种子之外的其它种子存在的活力低的问题,本发明提供一种纳米包衣丸化种子及其制备方法。
为解决上述技术问题,本发明所采用的技术方案如下:
一种纳米包衣丸化种子,从内到外依次包括种子、包裹在种子外围的纳米层和包裹在纳米层外围的保护层,保护层为包膜层、包衣层或丸化层。
申请人经研究发现,在种子外围包裹纳米层,可以使种子的活力显著提升。
本申请的种子可以是任何种子,包括瓜果蔬菜种子、农作物种子、烟草种子、林木种子等。
可根据种子大小选择保护层的类型,比如当种子可以为千粒重小于5g、粒径小于1mm的小粒种子时,保护层为丸化层;当种子的粒径不小于5mm时,保护层为包膜层;当种子的粒径为1-5mm时,保护层为包衣层。
为了保证种子活力,同时降低成本,优选,纳米层的厚度为1-10nm;丸化层的厚度为1-3mm;包膜层的厚度为0.05-0.2mm;包衣层的厚度为0.1-1mm。
申请人经研究发现,现有的纳米粒子对不同种子的活力均有不同程度的提升,为了进一步提高种子的活力,同时降低畸形率,纳米层制备所用材料的粒径为0.1-10nm;进一步优选,纳米层制备所用材料为富氧型纳米粒子、补光型纳米粒子、多营养型纳米粒子、高吸水型纳米粒子、速溶性纳米粒子、或磁性纳米粒子中的至少一种。
进一步优选,富氧型纳米粒子为过氧化钙纳米粒子,补光型纳米粒子为Cr纳米粒子,多营养型纳米粒子为复合铁酸锌锰纳米粒子,高吸水型纳米粒子为基于氧化石墨烯的高吸水纳米复合材料,速溶性纳米粒子为聚合物/无机纳米复合材料,磁性纳米粒子为磁性纳米颗粒Fe3O4。
基于氧化石墨烯的高吸水纳米复合材料优选为聚丙烯酸-氧化石墨烯复合物(PAA-GO2)或聚丙烯酰胺-氧化石墨烯复合物(PAM-GO2)。其中,PAA-GO2和PAM-GO2的制备参照兰州理工大学的硕士论文《基于氧化石墨烯的高吸水纳米复合材料的制备与性能研究》
上述纳米包衣丸化种子的制备方法,包括顺序相接的如下步骤:
1)用纳米粒子对种子预处理,在种子的外围形成纳米层;
2)在纳米层的外围制作保护层。
为了能更好的保证种子活力,优选,步骤1),当纳米粒子为粉料时,将纳米粒子与种子进行混合拌种,其中,纳米粒子与种子的质量比为1:10000000~1:100000;当纳米粒子为液体时,先将纳米粒子液体稀释1000000~100000000倍,得稀释液,再将种子在温度为20~25℃的稀释液中浸泡10-30分钟后,取出、烘干到纳米层含水量为1.5%-3%。当种子为千粒重小于5g、粒径小于1mm的小粒种子时(如可以是烟草、草、蔬菜、林木或油菜种子等),保护层为丸化层,丸化层的制备包括:
21)将步骤1)所得粒料在起母机中使其体积扩大到原种子体积的22-23倍,然后经过分筛机筛选粒径为0.35±0.01mm的初级丸化种子;
22)将步骤21)所得的初级丸化种子经丸化种子成型机进一步扩大到原种子体积的75±2倍,经过分筛机筛选直径为1.9±0.2mm的丸化种子为成品种子、烘干,即得纳米包衣丸化种子。
本申请所用的起母机、分筛机、丸化种子成型机和腾干燥机等设备,均为现有常规设备。
为了方便操作,同时提高所得丸化种子的紧实程度和易保存性,步骤22)中,烘干为在沸腾干燥机中,在温度小于35℃的条件下,烘干至丸化种子表面水分质量含量小于3%。
上述21)-22)中,种子体积扩大通过喷液和喷粉相结合的方法实现,每喷液6-10秒后、喷粉0.2-0.6kg,如此循环30-35次,喷液所用液体的质量用量为种子质量的5-25倍;喷粉所用粉料质量为种子质量的20-25倍。
为了提高种子包衣的紧实性、保证包衣的溶解性,同时提高种子的防霉和杀菌能力,喷液所用液体的原料组分包括:糯米粉20-25份、淀粉15-20份、5-氯-2甲基-4异噻唑啉-3酮0.1-0.2份、二氯异氰尿酸钠粉剂(一等品,济南德蓝化工有限公司)0.5-0.8份和水190-250份,所述份数为质量份数;
喷液所用液体的制备方法包括如下步骤:
A、将糯米粉和水在80-90℃下搅拌熬制25-30分钟;
B、搅拌条件下将步骤A所得物料中加入淀粉,继续在80-90℃下搅拌熬制5-10分钟,然后加入5-氯-2甲基-4异噻唑啉-3酮和二氯异氰尿酸钠粉剂搅拌均匀,降温出料,即得喷液所用液体。
上述步骤A和步骤B中的搅拌速度均为800±50r/min。
上述方法得到的喷液所用液体即保证了粘结性,又有防霉杀菌的效果,同时还有很好的保水效果。
优选,喷粉所用粉剂的原料组分包括:滑石粉10-15份、黏土20-25份、黄腐酸钾(质量含量≥70%,济南美诺格化工有限公司)0.5-0.8份、木质素磺酸钙(混合浆木钙,上海叶兹建筑新材料有限公司)0.3-0.5份和腐殖酸(优级品,灵寿县宁泰矿产品加工厂)0.2-0.3份;喷粉所用粉剂的制备方法为:将各物料混匀,然后研磨至粒径小于15μm。
作为本申请的另一种优选方案:喷液所用液体的原料组分包括:糯米粉20-25份、淀粉15-20份和水190-250份,所述份数为质量份数;
喷液所用液体的制备方法包括如下步骤:
A、将糯米粉和水在80-90℃下搅拌熬制25-30分钟;
B、搅拌条件下将步骤A所得物料中加入淀粉,继续在80-90℃下搅拌熬制5-10分钟,降温出料,即得喷液所用液体;
步骤A和步骤B中的搅拌速度均为800±50r/min;
喷粉所用粉剂的原料组分包括:滑石粉10-15份和黏土20-25份,所述份数为质量份数;喷粉所用粉剂的制备方法为:将滑石粉和黏土混匀,然后研磨至粒径小于15μm。
当丸化后的种子被种到土壤后,种子外围的包衣为迅速吸收土壤中的水份,使包衣迅速膨胀,种子从包衣中获取水份及营养物质,萌发生长,申请人经研究发现,通过本申请纳米粒子、喷夜和粉剂的结合,不仅能得到外观圆润、包裹层紧实、溶解性好的丸化种子,且使得种子的发芽率、发芽势及培根的生长情况均有非常显著的提升,幼苗的畸形率显著降低,种子发芽出苗迅速,整齐一致,活力高,抗旱性强。
本发明未提及的技术均参照现有技术。
本发明纳米包衣丸化种子,外观圆润、包裹层紧实、溶解性好;相比于现有技术,种子的发芽率、发芽势及培根的生长均有非常显著的提升;纳米粒子的使用使得肥料的使用量明显降低、种子活力显著提高;幼苗的畸形率低,抗旱性强,种子发芽出苗迅速,整齐一致,长势好,活力高,抗旱性强;有效解决了药剂和肥料过量使用的问题。
附图说明
图1为本发明纳米包衣丸化种子的结构示意图;
图中,1为种子,2为纳米层,3为保护层。
具体实施方式
为了更好地理解本发明,下面结合实施例进一步阐明本发明的内容,但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
实施例1
一种纳米包衣丸化种子,从内到外依次包括种子、包裹在种子外围的纳米层和包裹在纳米层外围的丸化层;纳米层的厚度为1-10nm,丸化层的厚度为1-3mm;种子为烟草种子。
纳米层制备所用材料为过氧化钙纳米粒子,粒径为0.1-1nm;
实施例2
与实施例1基本相同,所不同的是:纳米层的厚度为8nm,丸化层的厚度为3mm;
实施例3
与实施例1基本相同,所不同的是:纳米层制备所用材料为Cr纳米粒子,粒径为2-8nm;
实施例4
与实施例1基本相同,所不同的是:纳米层制备所用材料为复合铁酸锌锰纳米粒子,粒径为1-10nm;
实施例5
与实施例1基本相同,所不同的是:纳米层制备所用材料为磁性纳米颗粒Fe3O4,粒径为1-5nm;
实施例6
与实施例1基本相同,所不同的是:纳米层制备所用材料为聚丙烯酸-氧化石墨烯复合物(PAA-GO2),粒径为0.1-10nm;PAA-GO2的制备参照兰州理工大学的硕士论文《基于氧化石墨烯的高吸水纳米复合材料的制备与性能研究》;
上述各实施例中,喷液所用液体的原料组分包括:糯米粉22份、淀粉18份、5-氯-2甲基-4异噻唑啉-3酮0.1份、二氯异氰尿酸钠粉剂(一等品,济南德蓝化工有限公司)0.6份和水240份,所述份数为质量份数;
喷液所用液体的制备方法包括如下步骤:
A、将糯米粉和水在85℃下搅拌熬制30分钟;
B、搅拌条件下将步骤A所得物料中加入淀粉,继续在85℃下搅拌熬制8分钟,然后加入5-氯-2甲基-4异噻唑啉-3酮和二氯异氰尿酸钠粉剂搅拌均匀,降温出料,即得喷液所用液体。
步骤A和步骤B中的搅拌速度均为800r/min。
上述各实施例中,粉剂的原料组分包括:滑石粉(超细滑石粉,青岛华盛源矿产制品有限公司)12份、黏土(一级,红土粉,灵寿县中润石油助剂加工厂)22份、黄腐酸钾(质量含量≥70%,济南美诺格化工有限公司)0.6份、木质素磺酸钙(混合浆木钙,上海叶兹建筑新材料有限公司)0.4份和腐殖酸(优级品,灵寿县宁泰矿产品加工厂)0.2份;喷粉所用粉剂的制备方法为:将各物料混匀,然后研磨至粒径小于15μm。
上述各例,纳米包衣丸化种子的制备方法,包括顺序相接的如下步骤:
1)将纳米粒子与种子进行混合拌种,在种子的外围形成纳米层,其中,纳米粒子与种子的质量比为1:1000000;
2)将步骤1)所得粒料在起母机中使其体积扩大到原种子体积的22-23倍,然后经过分筛机筛选粒径为0.35±0.01mm的初级丸化种子;
3)将步骤2)所得的初级丸化种子经丸化种子成型机进一步扩大到原种子体积的75±2倍,经过分筛机筛选直径为1.9±0.2mm的丸化种子为成品种子、烘干,即得纳米包衣丸化种子,烘干为在沸腾干燥机中,在温度小于35℃的条件下,烘干至丸化种子表面水分质量含量小于3%。
步骤2)-3)中,种子体积扩大通过喷液和喷粉相结合的方法实现,每喷液8秒后、喷粉0.4kg,如此循环35次,喷液所用液体的质量用量为种子质量的25倍;喷粉所用粉料质量为种子质量的25倍。
实施例7
与实施例1基本相同,所不同的是:喷液所用液体的原料组分包括:糯米粉22份、淀粉18份和水240份,所述份数为质量份数;
喷液所用液体的制备方法包括如下步骤:
A、将糯米粉和水在85℃下搅拌熬制30分钟;
B、搅拌条件下将步骤A所得物料中加入淀粉,继续在85℃下搅拌熬制8分钟,降温出料,即得喷液所用液体。
步骤A和步骤B中的搅拌速度均为800r/min。
粉剂的原料组分包括:滑石粉(超细滑石粉,青岛华盛源矿产制品有限公司)12份和黏土(一级,红土粉,灵寿县中润石油助剂加工厂)22份;喷粉所用粉剂的制备方法为:将各物料混匀,然后研磨至粒径小于15μm。
上述各实施例中所用种子均为云烟87,由贵州省烟草科学研究所良种繁育推广中心保存和提供。
对比例1
与实施例相比,缺少纳米层,其它均参见实施例1;
各实施例所得种子的性能评价见表1,种子培育参照云南省地方标准烟草种子繁殖生产技术规程DB53/T353-2011,使用申请号为201210241149X中,质量浓度为11%的琼脂培养基,发芽势在第7天统计,发芽率、胚根生长情况和畸形率在第14天统计;
表1
Claims (4)
1.一种纳米包衣丸化种子的制备方法,其特征在于:包括顺序相接的如下步骤:
1)用纳米粒子对种子预处理,在种子的外围形成纳米层,纳米层制备所用材料的粒径为0.1-10nm;纳米层制备所用材料为富氧型纳米粒子、补光型纳米粒子、多营养型纳米粒子、高吸水型纳米粒子、速溶性纳米粒子、或磁性纳米粒子中的至少一种;富氧型纳米粒子为过氧化钙纳米粒子,补光型纳米粒子为Cr纳米粒子,多营养型纳米粒子为复合铁酸锌锰纳米粒子,高吸水型纳米粒子为基于氧化石墨烯的高吸水纳米复合材料,速溶性纳米粒子为聚合物/无机纳米复合材料,磁性纳米粒子为磁性纳米颗粒Fe3O4;基于氧化石墨烯的高吸水纳米复合材料为聚丙烯酸-氧化石墨烯复合物或聚丙烯酰胺-氧化石墨烯复合物;
当纳米粒子为粉料时,将纳米粒子与种子进行混合拌种,其中,纳米粒子与种子的质量比为1:10000000~1:100000;当纳米粒子为液体时,先将纳米粒子液体稀释1000000~100000000倍,得稀释液,再将种子在温度为20~25℃的稀释液中浸泡10-30分钟后,取出、烘干到纳米层含水量为1.5%-3%;
种子为千粒重小于5 g、粒径小于1mm 的烟草种子;
2)在纳米层的外围制作保护层,保护层为丸化层,丸化层的制备包括:
21)将步骤1)所得粒料在起母机中使其体积扩大到原种子体积的22-23倍,然后经
过分筛机筛选粒径为0.35±0.01 mm的初级丸化种子;
22)将步骤21)所得的初级丸化种子经丸化种子成型机进一步扩大到原种子体积的75±2倍,经过分筛机筛选直径为1.9±0.2mm的丸化种子为成品种子、烘干,即得纳米包衣丸化种子;
步骤21)和步骤22)中,种子体积扩大通过喷液和喷粉相结合的方法实现,每喷液6-10秒后、喷粉0.2-0.6kg,如此循环30-35次,喷液所用液体的质量用量为种子质量的5-25倍;喷粉所用粉料质量为种子质量的20-25倍。
2.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于:纳米层的厚度为1-10nm,丸化层的厚度为1-3mm。
3.如权利要求1或2所述的制备方法,其特征在于:步骤22)中,烘干为在沸腾干燥机中,在温度小于35℃的条件下,烘干至丸化种子表面水分质量含量小于3%。
4.如权利要求1或2所述的制备方法,其特征在于:喷液所用液体的原料组分包括:糯米粉20-25份、淀粉15-20份、5-氯-2甲基-4 异噻唑啉-3 酮0.1-0.2份、二氯异氰尿酸钠粉剂0.5-0.8份和水190-250份,所述份数为质量份数;
喷液所用液体的制备方法包括如下步骤:
A、将糯米粉和水在80-90℃下搅拌熬制25-30分钟;
B、搅拌条件下将步骤A所得物料中加入淀粉,继续在80-90℃下搅拌熬制5-10分钟,然后加入5-氯-2甲基-4 异噻唑啉-3 酮和二氯异氰尿酸钠粉剂搅拌均匀,降温出料,即得喷液所用液体;
步骤A和步骤B中的搅拌速度均为800±50r/min;
喷粉所用粉剂的原料组分包括:滑石粉10-15份、黏土20-25份、黄腐酸钾0.5-0.8份、木质素磺酸钙0.3-0.5份和腐殖酸0.2-0.3份,所述份数为质量份数;
喷粉所用粉剂的制备方法为:将各物料混匀,然后研磨至粒径小于15μm;
或者,喷液所用液体的原料组分包括:糯米粉20-25份、淀粉15-20份和水190-250份,所述份数为质量份数;
喷液所用液体的制备方法包括如下步骤:
A、将糯米粉和水在80-90℃下搅拌熬制25-30分钟;
B、搅拌条件下将步骤A所得物料中加入淀粉,继续在80-90℃下搅拌熬制5-10分钟,降温出料,即得喷液所用液体;
步骤A和步骤B中的搅拌速度均为800±50r/min;
喷粉所用粉剂的原料组分包括:滑石粉10-15份和黏土20-25份,所述份数为质量份数;喷粉所用粉剂的制备方法为:将滑石粉和黏土混匀,然后研磨至粒径小于15μm。
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