CN109042656B - 一种苜蓿种子丸粒化的配方及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了种子丸粒化技术领域的一种苜蓿种子丸粒化的配方及制备方法。该苜蓿种子丸粒化的配方，包括粘合剂、惰性添加物质、染色剂和谷胱甘肽，粘合剂以质量百分比为0.5％‑2％的粘合剂水溶液的形式添加。该苜蓿种子丸粒化的制备方法中包括，成核期为苜蓿种子、粘合剂水溶液、惰性添加物质的质量体积比(g:ml:g)为10:(2‑3):(5‑15)；增大滚圆期为苜蓿种子、粘合剂水溶液、惰性添加物质、谷胱甘肽的质量体积比(g:ml:g:g)为10:(4‑7):(15‑25):(0.14‑0.28)；成膜期为苜蓿种子、粘合剂水溶液、惰性添加物质的质量体积比(g:ml:g)为10:(1‑2):(15‑25)。谷胱甘肽不仅可以提高苜蓿种子对盐胁迫的抗性，还能显著缩短种子平均发芽时间，具有一定的催芽效果；而且本发明方法简便，易于操作，无需复杂设备仪器。

Description

一种苜蓿种子丸粒化的配方及其制备方法

技术领域

本发明属于种子丸粒化技术领域，具体涉及一种苜蓿种子丸粒化的配方及其制备方法。

背景技术

种子丸粒化加工是为了满足机械化精量播种与带肥带药下田等需要而发展起来的新型种子处理方法，已成为现代农业种子处理研究的关键技术。采用丸粒化加工，不仅可以改善种子形态特征，而且使小粒种子大粒化、轻粒种子加重化，提高播种性能。20世纪40年代，美国率先开展种子丸粒化加工方法研发，以实现棉种机械化播种；其后传入欧洲，至20世纪80年代在欧美等发达国家普遍应用，在蔬菜、花卉等特种经济作物及大田作物上均获良好应用，尤其蔬菜种子丸粒化加工处理率达90％以上。发达国家种子丸粒化设备也已实现专用化、标准化、自动化，如美国SPE公司RPS系列旋转型丸化机，并与丸化后干燥机、筛分设备集成，形成种了丸粒化生产的专业化成套设备。我国丸粒化加工方法的研发始于20世纪80年代，先后对蔬菜、烟草、牧草及农作物等种子进行研究，并已获得一系列发明专利，如CN1137615C公开了一种玉米种子丸粒化加工工艺、CN1049792C公开了一种小粒种子的丸粒化制造方法、CN100556291C公开了一种花卉微粒种子丸粒化配方及加工方法。在设备研发上，国内一些科研单位和企业也成功研制出丸粒化加工设备，如南京农业机械化研究所研发出5WH-150型种子丸粒化设备；浙江省林业科学研究院发明了林木种子夹心丸化沸腾造粒的方法及其专用包衣机。在丸衣制作方面，中国农科院土肥所首次对牧草种子包衣进行了详细研究，并应用于我国牧草种子飞播技术。中国农科院土肥所宁国赞等用稀土对多种牧草种子喷湿和浸种，来选育根瘤菌；在内蒙古科右后旗，也用喷湿法对豆科牧草进行根瘤菌接种，同时应用于种子飞播技术。王治等(2006)在配方中加入5％保水剂，紫花苜蓿和沙打旺出苗率提高了50％和37％。陈德星等(2010)发现保水剂在白三叶种子丸粒化包衣技术应用中促进了白三叶种子的发芽率。苏立强等(2015)发现在干旱缺水条件下，在柠条种子丸化包衣中使用10％保水剂可以显著促进种子的萌发和幼苗的生长。近年来，对新型种衣剂的研究越来越广泛，其中包括抗氧化剂、壳聚糖(CTS)等。

土壤盐渍化已经成为全球性的问题之一，全世界大概有20％的土地受到盐渍化的影响。中国是全球盐渍化土地面积较大的国家之一，盐渍土约有0.36亿hm²，我国耕地面积约有7.6％为盐渍化耕地，广泛分布在我国沿海地区和内陆干旱地区。植物在生长过程中，经常会受到盐碱胁迫的影响，盐碱土壤对牧草的生长会产生很多不利影响，具体表现为种子发芽期延迟、生长期变长，种苗出现色斑、白化现象等。研究耐盐碱植物，提高种子盐碱抗性，有助于有效开发利用盐碱地资源，是惠民惠国的重要途径。

紫花苜蓿(MedicagosativaL.)，多年生豆科牧草，具有适应性广、耐盐性好、优质高产等特点，更有具有牧草之王的美誉。苜蓿是一种高质量的蛋白饲料，叶蛋白中含有20种以上的氨基酸，它可以在根部形成根瘤，用于固定空气中的氮素，从而高效改良土壤肥力。紫花苜蓿具有较高的经济效益和较齐全的生态功能，在我国农业产业、畜牧业发展和保护生态环境中发挥着重要的作用。

高浓度的NaCl能够抑制苜蓿种子萌发和幼苗生长。Bekki(1987)研究发现50-200mM NaCl胁迫就使紫花苜蓿产量显著降低；用维生素C浸种处理可以促进苜蓿种子在盐胁迫条件下的萌发；解秀娟(2003)发现沙引发可以提高苜蓿种子活力缓解盐胁迫造成的伤害，促进种子萌发。由此可见，提高苜蓿种子耐盐性研究，不仅将有利于对盐碱地的使用，还可以改良土壤和保护生态环境。可见研制能缓解苜蓿种子盐胁迫伤害的种衣剂具有很好的发展前景。

种子包衣技术是增加种子科技含量，提高种子抗逆性，促进种子萌发增收的种子重要技术手段，是实现种子商品化、标准化的重要途径。种子包衣技术是我国实施“种子工程”的重要组成部分，它对发挥种子最大价值，促进农业生产农民增收方面有重要的意义。

目前，国内工厂已经可以完成种子丸粒化包衣工作，但针对不同逆境条件促进种子萌发的包衣处理技术，一直都是种子加工研究与实践的重点。随着我国草牧业、粮改饲等政策的实施，以苜蓿为主的优良饲草种植规模迅速增加，在盐碱胁迫条件下如何提高苜蓿种子的萌发能力是保证草地成功建植和饲草高产的重要前提。

发明内容

本发明的目的是提出一种苜蓿种子丸粒化的配方及制备方法。具体技术方案如下：

一种苜蓿种子丸粒化的配方，包括粘合剂、惰性添加物质和染色剂，还包括谷胱甘肽；

所述粘合剂为羟甲基纤维素、羟甲基纤维素钠、甲基纤维素、乙基纤维素、阿拉伯树胶、聚乙烯醇、聚乙烯醋酸纤维、聚偏二氯乙烯、藻胶、琼脂、树脂、聚丙烯酰胺中的一种或多种，其以质量百分比为0.5％-2％的粘合剂水溶液的形式添加；

所述惰性添加物质为皂土、滑石粉、粘土硅藻土、蛭石、高岭土、铝钒土、凹凸棒土中的一种或多种；

所述苜蓿种子、惰性添加物质、粘合剂水溶液、染色剂、谷胱甘肽的质量体积比(g:g:ml:ml:g)为10：(20-45)：(5-15)：(0.5-1.5)：(0.14-0.28)。

进一步地，所述粘合剂为羟甲基纤维素，所述惰性添加物质为皂土和滑石粉的混合物。

一种苜蓿种子丸粒化的制备方法，采用上述的配方，具体包括如下步骤：

(1)使苜蓿种子匀速滚动，依次交替加入质量百分比0.5％-2％的粘合剂水溶液和惰性添加物质，形成较小的丸粒化种子；所述苜蓿种子与粘合剂水溶液的质量体积比(g/ml)为10:(2-3)，苜蓿种子与惰性添加物质的质量比为1:(0.5-1.5)；

(2)向步骤(1)种子中继续加入质量百分比0.5％-2％的粘合剂水溶液，同时加入惰性添加物质和谷胱甘肽的混合物，少量多次交替，直至加料完成；所述苜蓿种子与粘合剂水溶液的质量体积比(g/ml)为10:(4-7)，苜蓿种子与惰性添加物质的质量比为1:(1.5-2.5)，苜蓿种子与谷胱甘肽的质量比为(10:0.14)-(10:0.28)；

(3)向步骤(2)种子中加入质量百分比0.5％-2％的粘合剂水溶液，同时加入惰性添加物质，过筛，收集10-14目的丸粒化苜蓿种子；所述苜蓿种子与粘合剂水溶液的质量体积比(g/ml)为10:(1-2)，苜蓿种子与惰性添加物质的质量比为5:(1.5-2.5)；

(4)向过筛后的丸粒化苜蓿种子中加入染色剂，染色完毕后，进行干燥处理；所述苜蓿种子与染色剂的质量体积比(g/ml)为10:(0.5-1.5)。

所述苜蓿种子的净度>98％、发芽率>85％。

步骤(1)-(3)中所述粘合剂水溶液均为羟甲基纤维素水溶液。

步骤(1)和(2)中所述惰性添加物质均为质量比1:1的皂土和滑石粉的混合物。

步骤(3)中所述惰性添加物质为滑石粉。

所述干燥处理的温度为40℃-50℃，时间为0.5-1.5h。

本发明的有益效果为：

本发明采用粘合剂、惰性添加物质和谷胱甘肽作为苜蓿种子丸粒化的配方，谷胱甘肽不仅可以有效缓解苜蓿种子的盐胁迫效应，还能提高苜蓿种子的活力，显著缩短种子平均发芽时间，具有一定的催芽效果，达到促进种子发芽、齐苗、壮苗的目的；丸粒化加工处理的苜蓿种子体积和重量增加，规格较为统一，有利于实现机械化和精量播种；谷胱甘肽在苜蓿种子丸粒化中的加入量和加入时机是本发明技术的关键。本发明耐盐苜蓿种子丸粒化的加工方法简便，易于操作和程序规范化。

具体实施方式

以下实施例便于更好地理解本发明。

本发明所用的苜蓿种子由北京正道公司提供的“阿尔冈金”紫花苜蓿，种子基本信息见表1；惰性添加物：皂土、滑石粉，购买于国药集团化学试剂有限公司；包衣机械：5XW-110A种子包衣机，购买于中国农业机械化科学研究院。

表1苜蓿种子基本信息

实施例1

1、苜蓿种子材料：选取净度>98％、发芽率>85％的苜蓿种子，10g；

2、质量百分比1.5％的羟甲基纤维素(CMC)水溶液：量取定量蒸馏水倒入烧杯中，用酒精灯加热，称取定量CMC加入到蒸馏水中，边搅拌边加入，直至完全溶于蒸馏水中，倒入细口瓶中，放置冷却后备用。

3、机械设备的准备：将包衣机搬到通风橱，打开通风橱开关，开通通风橱电源，打开风速调节按钮调至70-85。将包衣机电源线连接到包衣机插孔上，打开包衣机主机开关。将包衣机槽轻轻套在转盘上，使之完全吻合(注意减少摩擦)。准备好注射器和药匙，用来添加粘合剂和粉剂。

4、种子丸粒化的加工工艺：打开种子包衣机，种子丸粒化阶段大致分为四个时期：成核期、增大滚圆期、成膜期、染色期，其中各期粉剂按配方提前称量好，并混合均匀，放入纸杯中备用：

(1)成核期：将称取的10g苜蓿种子放入滚动槽内使其匀速滚动，同时用注射器向槽内雾化盘添加CMC水溶液2-3mL，待种子表面湿润后，加入少量粉剂(质量比1:1的皂土和滑石粉混合物)，之后缓慢添加CMC水溶液和粉剂，粘合剂和粉剂少量多次交替分别加入，直至加料完成，形成较小的丸粒化种子。成核期粉剂共添加10g。

(2)增大滚圆期：继续用注射器向槽内雾化盘添加CMC水溶液4-7mL，同时加入粉剂(质量比1:1的皂土和滑石粉混合物)。此过程所加CMC水溶液和粉剂要做到少量多次，直至加料完成。可适当延长种子滚动时间，以增加种子紧实度。此阶段将谷胱甘肽(GSH)(固态粉末)随同粉剂一同加入。增大滚圆期粉剂共添加20g。

(3)成膜期：此阶段仍用注射器向槽内雾化盘添加CMC水溶液1-2mL，同时加入粉剂(滑石粉，共4g)，可延长滚动时间，提高种子的硬度和光滑度。待大部分种子达到目标粒径后，停机取种过筛，留下10-14目的丸粒化种子(增重三倍)。

(4)染色期：将过筛后的种子放入槽中继续滚动，向雾化盘上加入0.5-1.5mL染色剂，用不同的颜色区分品种。

(5)丸粒化种子干燥阶段：染色完毕后，停机取种，于45℃干燥处理0.5h。丸粒化种子干燥后，入袋低温储藏备用。注意：此阶段不同种子干燥温度和时间也不尽相同。

在增大滚圆期，设置不同质量梯度的抗氧化剂GSH，形成不同配方处理的种子，装袋后做好标记，分别记为PSA(不加GSH)、PSA1、PSA2、PSA3、PSA4。以10g苜蓿种子为单元，不同配方所需抗氧化剂GSH的质量梯度见表2。

表2不同配方中抗氧化剂GSH的含量

实施例2

1.苜蓿种子NaCl胁迫浓度的筛选

称取NaCl粉末0.5、1.0、2.0g分别溶于100mL蒸馏水中，搅拌至完全溶解，配成质量百分比0.5％、1.0％、2.0％的NaCl盐溶液作培养液。分别记为CK(空白对照)、T1、T2、T3。按照牧草种子检验规程GB/T2930.4—2001和GB/T2930.10—2001规定，将400粒紫花苜蓿种子其放入盛有3层滤纸的直径12cm培养皿中，每个培养皿放置100粒种子，设4次重复，置于光照培养箱中，在20℃恒温、光照8h和黑暗16h条件下培养。在发芽试验时浸润滤纸进行种子胁迫处理。初次计数为第4d，末次计数为第10d，最终统计正常种苗数、不正常种苗数、新鲜未发芽种子数、硬实种子数和死种子数，计算种子的发芽势、发芽率。另外，以胚根突破种皮2mm为标准，每隔8h统计一次发芽情况，统计计算苜蓿种子平均发芽时间。苜蓿种子发芽势、发芽率、平均发芽时间，计算方法和公式如下，并根据其发芽情况筛选苜蓿种子盐胁迫浓度。

发芽率(％)＝(发芽结束时全部正常种苗数/供试种子数)×100％

发芽势(％)＝(初次计数正常种苗数/供试种子数)×100％

平均发芽时间＝∑nt/∑n，其中n为在时间t时发芽种子数，t为发芽时间

采用Microsoft软件作表、作图，采用SPSS20.0软件进行单因素显著性分析。NaCl胁迫处理对苜蓿种子发芽的影响表明(表3)，用不同浓度的NaCl处理对紫花苜蓿种子，2.0％NaCl胁迫处理，种子未发芽；1.0％NaCl胁迫处理，苜蓿种子的发芽率、发芽势均显著降低(P<0.05)，平均发芽时间显著延长(P<0.05)；0.5％NaCl胁迫处理，种子发芽率增加但不显著，种子发芽势显著增加(P<0.05)。因此本试验苜蓿种子胁迫条件为1.0％NaCl溶液。

表3 NaCl胁迫对苜蓿种子发芽的影响

注：同一列不同小写字母代表平均数值有显著性差异(P<0.05)

2.丸粒化处理对苜蓿种子发芽的影响

取丸粒化的苜蓿种子和未丸粒化种子做发芽试验，即种子+水、丸粒化种子(未添加GSH)+水，分别记为CK1、T1。发芽试验同上，测量并计算种子发芽率、发芽势、平均发芽时间。

苜蓿种子丸粒化处理前后种子发芽情况(表4)表明，苜蓿种子丸粒化包衣后，种子发芽率由79％降低到73％，但差异不显著(P<0.05)；发芽势由77％降低到64％，显著降低(P<0.05)；平均发芽时间延长0.1d，差异不显著(P<0.05)。

表4丸粒化处理对苜蓿种子发芽的影响

注：同一列不同小写字母代表平均数值有显著性差异(P<0.05)

3.GSH浓度的筛选

不同质量梯度GSH处理对苜蓿种子发芽影响表明(表5)，在1.0％NaCl胁迫条件下，用GSH作为活性添加物质给苜蓿种子丸粒化包衣，与对照PSA相比，PSA1处理，显著(P<0.05)提高苜蓿种子的发芽势、发芽率，显著(P<0.05)缩短苜蓿种子的平均发芽时间。其中发芽率提高了21％，发芽势提高了26％，平均发芽时间由4.5d缩短至3.5d。PSA2处理，显著(P<0.05)提高种子的发芽率，提高了15％，显著(P<0.05)延长种子的平均发芽时间，由4.5d延长至5.2d，种子发芽势变化差异不显著。PSA3和PSA4处理均显著(P<0.05)延长了种子平均发芽时间，发芽率和发芽势未变化差异不显著。

对于紫花苜蓿丸粒化种子而言，PSA1种子的发芽势显著提高，平均发芽时间显著减少，用PSA1配方给苜蓿种子丸粒化包衣，不仅可以提高苜蓿种子对盐胁迫的抗性，还能显著缩短种子平均发芽时间，具有一定的催芽效果。

表5不同含量GSH对丸粒化苜蓿种子发芽的影响

注：同一列不同小写字母代表平均数值有显著性差异(P<0.05)

Claims (7)

1.一种苜蓿种子丸粒化的配方，包括粘合剂、惰性添加物质和染色剂，其特征在于，还包括谷胱甘肽；

所述粘合剂为羟甲基纤维素、羟甲基纤维素钠、甲基纤维素、乙基纤维素、阿拉伯树胶、聚乙烯醇、聚乙烯醋酸纤维、聚偏二氯乙烯、藻胶、琼脂、树脂、聚丙烯酰胺中的一种或多种，其以质量百分比为0.5％-2％的粘合剂水溶液的形式添加；

所述惰性添加物质为皂土、滑石粉、粘土硅藻土、蛭石、高岭土、铝钒土、凹凸棒土中的一种或多种；

所述苜蓿种子、惰性添加物质、粘合剂水溶液、染色剂、谷胱甘肽的质量体积比(g:g:ml:ml:g)为10：(20-45)：(5-15)：(0.5-1.5)：(0.14-0.28)；

采用所述丸粒化的配方包衣的苜蓿种子具有抗盐胁迫能力；

所述苜蓿种子丸粒化的制备方法，具体包括如下步骤：

(1)使苜蓿种子匀速滚动，依次交替加入质量百分比0.5％-2％的粘合剂水溶液和惰性添加物质，形成较小的丸粒化种子；所述苜蓿种子与粘合剂水溶液的质量体积比(g/ml)为10:(2-3)，苜蓿种子与惰性添加物质的质量比为1:(0.5-1.5)；

(2)向步骤(1)种子中继续加入质量百分比0.5％-2％的粘合剂水溶液，同时加入惰性添加物质和谷胱甘肽的混合物，少量多次交替，直至加料完成；所述苜蓿种子与粘合剂水溶液的质量体积比(g/ml)为10:(4-7)，苜蓿种子与惰性添加物质的质量比为1:(1.5-2.5)，苜蓿种子与谷胱甘肽的质量比为(10:0.14)-(10:0.28)；

(3)向步骤(2)种子中加入质量百分比0.5％-2％的粘合剂水溶液，同时加入惰性添加物质，过筛，收集10-14目的丸粒化苜蓿种子；所述苜蓿种子与粘合剂水溶液的质量体积比(g/ml)为10:(1-2)，苜蓿种子与惰性添加物质的质量比为5:(1.5-2.5)；

(4)向过筛后的丸粒化苜蓿种子中加入染色剂，染色完毕后，进行干燥处理；所述苜蓿种子与染色剂的质量体积比(g/ml)为10:(0.5-1.5)。

2.如权利要求1所述的苜蓿种子丸粒化的配方，其特征在于，所述粘合剂为羟甲基纤维素，所述惰性添加物质为皂土和滑石粉的混合物。

3.如权利要求1所述的苜蓿种子丸粒化的配方，其特征在于，选取的苜蓿种子的材料，其净度>98％、发芽率>85％。

4.如权利要求1所述的苜蓿种子丸粒化的配方，其特征在于，制备方法过程中，步骤(1)-(3)中所述粘合剂水溶液均为羟甲基纤维素水溶液。

5.如权利要求1所述的苜蓿种子丸粒化的配方，其特征在于，制备方法过程中，步骤(1)和(2)中所述惰性添加物质均为质量比1:1的皂土和滑石粉的混合物。

6.如权利要求1所述的苜蓿种子丸粒化的配方，其特征在于，制备方法过程中，步骤(3)中所述惰性添加物质为滑石粉。

7.如权利要求1所述的苜蓿种子丸粒化的配方，其特征在于，制备方法过程中，所述干燥处理的温度为40℃-50℃，时间为0.5-1.5h。