CN115918322A - 一种耐低温萌发出苗的油菜丸粒化种子及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及油菜种子播种前处理技术领域，具体公开了一种耐低温萌发出苗的油菜种子丸粒化配方及其制备方法，油菜种子丸粒化配方包括粘合剂、惰性填充材料、外源活性物质的混合物，所述惰性填充材料包括质量比为2:2:3‑6的硅藻土、滑石粉、凹凸棒土；所述外源活性物质包括生物炭、海藻糖。该配方利于油菜在播期推迟后的低温等不利条件下萌发出苗，并可显著提高幼苗素质。
Description
技术领域
本发明涉及油菜种子播种前处理技术领域，具体涉及一种耐低温萌发出苗的油菜种子丸粒化配方及其制备方法。
背景技术
油菜是世界和我国最重要的油料作物之一，长江流域是我国水稻和油菜种植的主要产区，该区域以“稻-稻-油”或“稻-再-油”三熟轮作种植制度和直播冬油菜种植模式为主，但油菜因为播期推迟，出苗期温度较低，导致直播油菜田间出苗难，出苗后苗弱、整齐度差等问题，最终导致油菜籽粒产量低而不稳，生产效益低。具体地说，一方面随着双季稻、再生稻等水稻生产的多元化发展模式，轮作作物茬口矛盾问题日益加剧，油菜播期面临着更严重的滞后，低温、雨雪等极端环境将使直播油菜种子的出苗和成苗大受影响。另一方面，随着现代农业技术的发展和机械化装备的普及，无人机飞播技术在直播油菜生产中扮演者越来越重要的角色，油菜种子小而轻导致的飞播飘种、播种不匀等问题仍然亟待解决。
种子播前处理是为了加快种子内部生理代谢进程，从而促进萌发出芽、提供幼苗素质而对种子在播种之前进行的各种处理措施。种子处理可以在一定程度上恢复种子活力，减少在种子繁育、贮藏过程中造成的种子活力的下降，同时也可以防治幼苗期病虫害、增加幼苗营养，从而促进作物生长发育，提高产量。种子处理的方法按属性分为物理法、化学法、生物农药法、种子引发、浸种、包膜及丸粒化等。种子丸粒化技术是在种子薄膜包衣技术基础上，添加惰性填充剂和特定的外源活性成分，从而增加种子质量，增加种子机械强度，提高种子抗逆性的新型种子处理技术。它将特制的粘合剂、惰性填充剂按一定的比例均匀地包裹在种子表面。同时，添入外源活性物质的丸粒化包衣种子可有效提高种子活力、萌发速度、萌发出苗率，提高抗逆能力；另外，对于颗粒较小的作物种子，包衣不仅可使其体积增加，大小均匀，且包衣层中填充物也能给种子萌发时提供一定的养分，提高幼苗发芽势和幼苗基本素质，有助于实现一播全苗、壮苗，进而大大提高机械化直播的生产效益。
目前，国内种子丸粒化技术工艺和机器设备的研究尚处于起步阶段，对于油菜种子丸粒化的研究更是有限。现有技术仍存在迟播晚播条件下直播油菜种子萌发出苗期间气温低导致的出苗难、出苗不齐、出苗羸弱等生产难题。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种耐低温萌发出苗的油菜种子丸粒化配方及其制备方法，解决现有技术中低温等不利条件下油菜萌发出苗难、幼苗素质不高的生产难题。
一种耐低温萌发出苗的油菜种子丸粒化配方，包括：粘合剂、惰性填充材料、外源活性物质的混合物，所述惰性填充材料包括质量比为2:2:3-6的硅藻土、滑石粉、凹凸棒土；所述外源活性物质包括生物炭、海藻糖。
优选地，所述生物炭的质量为所述惰性填充材料的5％-20％，所述海藻糖的质量与丸粒化所用种子质量之比为1：50-200。
优选地，所述粘合剂为羧甲基纤维素钠的水溶液。
优选地，所述羧甲基纤维素钠的水溶液的浓度为1-3％。
优选地，所述羧甲基纤维素钠的水溶液的浓度为2％。
优选地，所述硅藻土、滑石粉、凹凸棒土的质量比为2:2:5。
一种耐低温萌发出苗的油菜种子丸粒化的制备方法，包括以下步骤：
S1.将待处理种子进行精选、消毒、回干，得到目标种子T0；
S2.将生物炭、海藻糖与惰性填充材料混合均匀，得到混合粉；
S3.将粘合剂的水溶液喷洒于目标种子T0表面使其粘连但不聚团，得到目标种子T1；
S4.将一部分所述混合粉与所述目标种子T1置于包衣机中进行丸粒化，得到目标种子T2；
S5.将粘合剂的水溶液喷洒于目标种子T2表面，得到目标种子T3；并将所述混合粉与所述目标种子T3置于包衣机中进行丸粒化，得到目标种子T4；
S6.重复S3，S4，S5步骤两次得到目标种子T5，然后继续在包衣机中旋转以供种子和混合粉包裹充分；
S7.将经上述处理得到的丸粒化油菜种子在室温下静置晾干或低温烘干、密封干燥保存。
优选地，所述丸粒化的转速为45r/min，转动时间为2-5min。
优选地，步骤S4中进行丸粒化的转速为45r/min，转动时间为2min；步骤S5中进行丸粒化的转速为45r/min，转动时间为2min；步骤S6中所述包衣机中旋转的转速为45r/min，转动时间为5min。
本发明提供的耐低温萌发出苗的油菜种子丸粒化配方，基于生物炭和海藻糖及惰性填充材料的混合物物作为外层结构包覆原始油菜种子以形成丸粒化种子，粘合剂羧甲基纤维素钠协同硅藻土、凹凸棒土在保证丸粒化成型的同时可提高种子质量和机械强度，滑石粉有利于丸粒化种子更光滑。其中的海藻糖是一种典型应激代谢物，能够在高寒、高温、高渗透压及干燥失水等恶劣环境条件下在细胞表面形成独特的保护膜，有效地保护生物分子结构不被破坏，从而维持生命体的生命过程和生物特征。本发明将海藻糖与生物炭结合，验证结果得出将海藻糖、生物炭、硅藻土、凹凸棒土协同可提高种子耐寒性的同时，更能够协同提高种子的抗逆性，促进其低温萌发出苗。显著了提高了播期推迟后油菜在低温等不利条件下萌发出苗率，并可显著提高幼苗素质，可有效解决“稻-稻-油”或“稻-再-油”三熟制种植模式下，直播油菜出苗难、出苗慢、出苗不齐、生长缓慢的难题，对利用迟直播油菜开发利用冬闲田具有重要意义。
本发明提供的耐低温萌发出苗的油菜种子丸粒化的制备方法，获得的丸粒化油菜种子，可在常温、低温等逆境条件下显著提高油菜发芽率，提高幼苗素质，促进油菜幼苗根系发育；本方案适用于丸粒化包衣机进行加工，便于形成外观良好、大小均一、机械强度大的丸粒化油菜种子，达到机械化播种、精量播种的技术要求；本发明具有操作使用方便、成本可控、效益明显、适应现代农业发展需求等特点。
附图说明
图1为本方案的丸粒化种子(实施例3)在15℃/10℃(16h/8h)的低温培养箱中萌发培养第14天的油菜幼苗表现，以不经过任何处理的干种子为对照；
图2为不同配比的混合物丸粒化油菜种子的发芽率；
图3为不同配比的混合物丸粒化油菜种子的发芽时间。
具体实施方式
下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。
实施例1
一种耐低温萌发出苗的油菜种子丸粒化配方，包括粘合剂、惰性填充材料、外源活性物质的混合物，所述惰性填充材料包括质量比为2:2:5的硅藻土、滑石粉、凹凸棒土。所述外源活性物质包括生物炭、海藻糖。生物炭的质量为所述惰性填充材料的5％，所述海藻糖的质量与丸粒化所用种子质量之比为1：50。粘合剂为羧甲基纤维素钠的水溶液，羧甲基纤维素钠的水溶液的浓度为1％。
实施例2
一种耐低温萌发出苗的油菜种子丸粒化配方，包括粘合剂、惰性填充材料、外源活性物质的混合物，所述惰性填充材料包括质量比为2:2:5的硅藻土、滑石粉、凹凸棒土。所述外源活性物质包括生物炭、海藻糖。生物炭的质量为所述惰性填充材料的20％，所述海藻糖的质量与丸粒化所用种子质量之比为1：50。粘合剂为羧甲基纤维素钠的水溶液，羧甲基纤维素钠的水溶液的浓度为3％。
实施例3
一种耐低温萌发出苗的油菜种子丸粒化配方，包括粘合剂、惰性填充材料、外源活性物质的混合物，所述惰性填充材料包括质量比为2:2:5的硅藻土、滑石粉、凹凸棒土。所述外源活性物质包括生物炭、海藻糖。生物炭的质量为所述惰性填充材料的10％，所述海藻糖的质量与丸粒化所用种子质量之比为1：50。粘合剂为羧甲基纤维素钠的水溶液，羧甲基纤维素钠的水溶液的浓度为2％。
上述实施例1-3均采用如下油菜种子丸粒化的制备方法进行制备：
S1.以油菜品种中双11号(中国农业科学院油料作物研究所选育)为待处理油菜种子，进行分选、使用1％的次氯酸钠对种子消毒15m分钟，然后蒸馏水冲洗3-5次，室温静置晾干，备用，得到目标种子T0。
S2.按2:2:5的重量比称量硅藻土、滑石粉、凹凸棒土，形成惰性填充材料，按照目标种子T0的质量，添加对应各实施例比例的生物炭、海藻糖，将生物炭、海藻糖与惰性填充材料混合，得到混合粉。
S3.将对应各实施例质量浓度的羧甲基纤维素钠的水溶液喷洒于目标种子T0表面使其粘连但不聚团，得到目标种子T1；
S4.将混合粉与目标种子T1放入BY-300荸荠式包衣机的造粒桶内包衣机中进行丸粒化，启动BY-300荸荠式包衣机，以45r/min转速转动2min，再筛掉多余的混合粉，得到目标种子T2；
S5.将适量粘合剂的水溶液喷洒于目标种子T2表面，得到目标种子T3；并将所述混合粉与所述目标种子T3置于包衣机中进行丸粒化，以45r/min转速转动2min，得到目标种子T4；
S6.重复S3，S4，S5步骤两次得到目标种子T5，然后将继续以45r/min转速转动5min，供种子和混合粉包裹充分、完全；
S7.将经上述处理得到的丸粒化油菜种子在室温下静置晾干或42℃烘干、密封干燥保存。
对比例1
与实施例1相比，对比例1仅丸粒化配方与实施例1略有不同，对比例1中硅藻土、滑石粉、凹凸棒土为1:3:5，其他均同实施例1。
对比例2
与实施例1相比，对比例2仅丸粒化配方与实施例1略有不同，对比例2中硅藻土、滑石粉、凹凸棒土为2:2:2，其他均同实施例1。
对比例3
与实施例2相比，对比例3仅丸粒化配方与实施例2略有不同，对比例3中，所述海藻糖的质量与丸粒化所用种子质量之比为1：500。
对比例4
与实施例3相比，对比例4仅丸粒化配方与实施例3略有不同，对比例4中，所述海藻糖的质量与丸粒化所用种子质量之比为1：500。
对比例5
与实施例3相比，对比例5仅丸粒化配方与实施例3略有不同，对比例5中，未添加生物炭。
对比例6
与实施例3相比，对比例6仅丸粒化配方与实施例3略有不同，对比例6中，未添加海藻糖。
表1不同丸粒化种子原料配比
测试例
(1)测试材料：以中双11号(国审油2008030)未做处理的干种子为对照组，中双11号种子经实施例3制得的丸粒化油菜种子为处理组。
(2)测试条件：将10毫升蒸馏水加入铺有两层发芽纸的发芽盒(12cm×12cm×6cm)内，每盒以摆放100粒种子。将发芽盒均置于培养箱中进行发芽，昼/夜光照设置为13000/0lx，温度设置为常温25℃/20℃(16h/8h)、低温15℃/10℃(16h/8h)，每个处理设3次生物学重复；每天添加1毫升水以保持发芽盒内湿润。
(3)调查记录：每天统计发芽、出苗数，以芽长＞1mm为发芽标准，以幼茎直立、子叶平展、叶色由嫩黄转为淡绿为出苗标准。常温对照组播种后连续调查7天，低温处理组播种后连续调查14天，后取样测量根长、茎长，放入85℃的烘箱中48h后称重。统计并计算发芽率、出苗率、平均发芽时间、幼苗活力指数等，具体的计算方式如下：
发芽率＝发芽种子的个数/供试种子总数×100％；
出苗率＝正常幼苗的个数/供试种子总数×100％；
发芽势＝第三天发芽种子的个数/供试种子总数×100％；
平均发芽时间＝∑(Gt×Dt)/∑Gt，(Gt指第t天发芽的种子数，Dt指播种后的第几天)；
幼苗活力指数(W)＝发芽率×总干重。
(4)结果统计：表2、3、4，图2采用Image J软件、SPSS 26.0软件和GraphPad Prism9软件进行数据分析和作图，结果以mean±SD表示。实验数据进行方差分析，并与邓肯氏的多重极差检验进行均值比较，所有试验的统计显著性均设为p<0.05。
观察低温培养箱(15/10℃)下第14天幼苗表现如图1所示，发芽情况如表2所示，幼苗状况如表3所示。
表2不同种子发芽情况
表3不同种子的幼苗状况
实验结果表明，本发明制备得到的油菜丸粒化种子，在低温萌发14天后，发芽率、出苗率、发芽势、幼苗干重、根长、苗长、幼苗活力指数(W)均显著增加，较对照增幅分别达到11.9％、17.4％、243.5％、45.9％、121.2％、56.3％、63.1％；平均发芽时间较对照有所缩短，减幅为4.3％。
将实施例及对比例处理得到的丸粒化种子发芽率、平均发芽时间对比，结果见表4，更直观地，对应的丸粒化种子发芽率、平均发芽时间对比图如图2、3所示。
表4丸粒化种子发芽情况对比数据
结合表4可得出，与实施例3相比，对比例6仅丸粒化配方与实施例3略有不同，即对比例6中未添加海藻糖，对比例6的发芽率低于实施例3，且平均发芽时间要晚于实施例3，说明相比单独以生物炭作为外源活性物质，添加海藻糖后，在播期推迟后低温等不利条件下仍可提高其发芽、出苗情况以及幼苗素质。与实施例3相比，对比例5仅丸粒化配方与实施例3略有不同，即对比例5中未添加生物炭，说明相比单独以海藻糖作为外源活性物质，添加生物炭后，在播期推迟后低温等不利条件下也可提高其发芽、出苗情况以及幼苗素质。由此可见，结合实施例3、对比例5和对比例6，说明海藻糖、生物炭、硅藻土、滑石粉、凹凸棒土协同可提高种子耐寒性的同时，更能够协同提高种子的抗逆性，促进其低温萌发出苗。与实施例3相比，对比例4中海藻糖的质量与丸粒化所用种子质量之比为1：500，说明海藻糖添加过少会影响发芽率和发芽时间。相比实施例1，对比例1中硅藻土、滑石粉、凹凸棒土为1:3:5，对比例2中硅藻土、滑石粉、凹凸棒土为2:2:2，说明硅藻土、滑石粉、凹凸棒土为2:2:5时，能够提高其发芽、出苗情况以及幼苗素质。结合实施例1-3，说明生物炭的质量为所述惰性填充材料的20％，羧甲基纤维素钠的水溶液的浓度为3％时，其发芽、出苗情况以及幼苗素质最优。
综上，该耐低温萌发出苗的油菜种子丸粒化配方及方法处理的丸粒化油菜种子在播期推迟后低温等不利条件下可提高其发芽、出苗情况以及幼苗素质，综合表现最优。
本方案适用于播期推迟后在低温等不利条件下促进油菜萌发出苗、提高幼苗素质并促进幼苗生长发育的油菜种子丸粒化配方，可以显著提高油菜幼苗素质及低温环境下的出苗率，利于实现“稻-稻-油”或“稻-再-油”三熟制种植模式下直播油菜一播全苗、壮苗的生产目标，为推迟播期在低温的不利条件下油菜齐苗、全苗、壮苗提供了全新的技术方案。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种耐低温萌发出苗的油菜种子丸粒化配方，其特征在于，包括：粘合剂、惰性填充材料、外源活性物质的混合物，所述惰性填充材料包括质量比为2:2:3-6的硅藻土、滑石粉、凹凸棒土；所述外源活性物质包括生物炭、海藻糖。
2.根据权利要求1所述的油菜种子丸粒化配方，其特征在于，所述生物炭的质量为所述惰性填充材料的5％-20％，所述海藻糖的质量与丸粒化所用种子质量之比为1：50-200。
3.根据权利要求1所述的油菜种子丸粒化配方，其特征在于，所述粘合剂为羧甲基纤维素钠的水溶液。
4.根据权利要求3所述的油菜种子丸粒化配方，其特征在于，所述羧甲基纤维素钠的水溶液的浓度为1-3％。
5.根据权利要求4所述的油菜种子丸粒化配方，其特征在于，所述羧甲基纤维素钠的水溶液的浓度为2％。
6.根据权利要求1所述的油菜种子丸粒化配方，其特征在于，所述硅藻土、滑石粉、凹凸棒土的质量比为2:2:5。
7.一种如权利要求1-6任一项所述的耐低温萌发出苗的油菜种子丸粒化的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.将待处理种子进行精选、消毒、回干，得到目标种子T0；
S2.将生物炭、海藻糖与惰性填充材料混合均匀，得到混合粉；
S3.将粘合剂的水溶液喷洒于目标种子T0表面使其粘连但不聚团，得到目标种子T1；
S4.将一部分所述混合粉与所述目标种子T1置于包衣机中进行丸粒化，得到目标种子T2；
S5.将粘合剂的水溶液喷洒于目标种子T2表面，得到目标种子T3；并将所述混合粉与所述目标种子T3置于包衣机中进行丸粒化，得到目标种子T4；
S6.重复S3，S4，S5步骤两次得到目标种子T5，然后继续在包衣机中旋转以供种子和混合粉包裹充分；
S7.将经上述处理得到的丸粒化油菜种子在室温下静置晾干或低温烘干、密封干燥保存。
8.根据权利要求7所述的油菜种子丸粒化的制备方法，其特征在于，所述丸粒化的转速为45r/min，转动时间为2-5min。
9.根据权利要求8所述的油菜种子丸粒化的制备方法，其特征在于，步骤S4中进行丸粒化的转速为45r/min，转动时间为2min；步骤S5中进行丸粒化的转速为45r/min，转动时间为2min；步骤S6中所述包衣机中旋转的转速为45r/min，转动时间为5min。
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