長(zhǎng)期以來傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的種子處理方法一直采用殺蟲劑或殺菌劑浸種、拌種或土壤消毒等方法對(duì)種子進(jìn)行預(yù)處理,雖取得了一定的效果,但也有其局限性。如對(duì)種子的粘著性不強(qiáng),藥劑附著不均勻,經(jīng)過搬運(yùn)、摩擦脫落散失嚴(yán)重,有效期短,且費(fèi)工、費(fèi)時(shí),不能適用現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的要求。同時(shí),播種前進(jìn)行土壤消毒,不僅用藥量大、費(fèi)時(shí)費(fèi)事,且對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重。種子包衣是目前國(guó)際上種子處理的一項(xiàng)重要技術(shù),是作物物化栽培的重要手段,具有用藥量小、防治效果好等優(yōu)點(diǎn),是在傳統(tǒng)的浸種、拌種基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一項(xiàng)農(nóng)業(yè)高新技術(shù),克服了傳統(tǒng)方法的不足,帶肥下田、帶藥下田,有效地防治了苗期病蟲害。而且,種子產(chǎn)業(yè)化工程是我國(guó)20世紀(jì)末、21世紀(jì)初農(nóng)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略的重大舉措。種子產(chǎn)業(yè)化工程包括種子選育、繁殖、加工、銷售等環(huán)節(jié), 其中種子包衣及丸化技術(shù)是一個(gè)重要環(huán)節(jié),其較好的苗期病蟲害防治效果以及作為有效的穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)措施,已被越來越多的農(nóng)民所接受。另外,隨著農(nóng)業(yè)機(jī)械化程度的提高,對(duì)精細(xì)播種的要求也將越來越高,而種子包衣及丸化技術(shù)的研究和應(yīng)用現(xiàn)狀與種子產(chǎn)業(yè)化的要求差距還較大,成為種子加工的一個(gè)限制因素和關(guān)鍵環(huán)節(jié),因此,加速研究與推廣種子包衣及丸化技術(shù)勢(shì)在必行。
1 種子包衣、丸化技術(shù)概念、類型及特點(diǎn)
1.1 種衣劑概念、類型及特點(diǎn)
1.1.1 種衣劑概念、類型
種衣劑是根據(jù)不同作物或其它植物種子、種苗的生理生化特性,以農(nóng)藥、肥料、激素、生物制劑等為活性成分,成膜劑、乳化劑為非活性成分加工而成的種子處理劑,包括兩部分組成:一部分是以成膜劑為主的配套助劑,其作用是形成以水為載體的膠體分散體系,種子包衣后有較好的成膜性、穩(wěn)定性、緩施性;二是按作物營(yíng)養(yǎng)配方要求加入的微肥、植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑、生物制劑等有效成分,改善種子發(fā)芽所需營(yíng)養(yǎng)條件,提高發(fā)芽率和成苗率,達(dá)到齊苗、全苗的目的,滿足高產(chǎn)栽培的要求。
國(guó)際上種子包衣的劑型大致包括3類:(1)藥膜型種子包衣劑;(2)丸衣造粒型種子包衣劑;(3)粉塵型種子包衣劑。
1.1.2 種衣劑的特點(diǎn)
種衣劑是專為種子包衣用的化工產(chǎn)品,無論哪種型號(hào)的種衣劑都具有如下特點(diǎn):
(1)成膜性。經(jīng)包衣的種子不需要晾曬和烘干,包衣后可立即裝袋備用。
(2)緩釋性。種衣劑在土壤中就像一個(gè)“小藥庫(kù)”,緩慢釋放,持效期一般40～60天,比一般藥劑浸種和藥劑拌種藥效長(zhǎng)2～4倍。
(3)內(nèi)吸傳導(dǎo)。種衣劑成分中的殺蟲劑和殺菌劑主要是呋喃丹、多菌靈、甲霜靈等農(nóng)藥,具有高效、內(nèi)吸、傳導(dǎo)的作用。它們被種子吸收后,隨種子發(fā)芽、出苗內(nèi)吸傳導(dǎo)到植株地上部位,繼續(xù)起著防病、治蟲作用。
(4)穩(wěn)定性。種衣劑冬季不結(jié)冰,夏季不分解,具有較好的穩(wěn)定性,一般可貯存3年。
(5)高效安全性。種衣劑由殺蟲劑、殺菌劑、復(fù)合肥料、微量元素和植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑多元復(fù)配而成,所以種衣劑具有高效性,同時(shí),種衣劑應(yīng)對(duì)人無毒,具有安全性。
(6)高生物活性。要求有效成分達(dá)到標(biāo)準(zhǔn),在植物體內(nèi)有良好的傳導(dǎo)性,對(duì)防治對(duì)象有很好的防治效果。
1.1.3 種衣劑的優(yōu)點(diǎn)
種衣劑與用于浸種和拌種所用藥肥不同,當(dāng)它被包在種子表面即固化成膜。種衣在土壤中遇水只能吸脹而幾乎不會(huì)被溶解。包衣透水、透氣,能保證種子正常發(fā)芽時(shí)生長(zhǎng)和藥肥緩慢釋放,它的優(yōu)點(diǎn)有:
(1)節(jié)省種子,降低成本;
(2)藥劑有效期長(zhǎng),防止苗期病蟲害;
(3)提高出芽率,促進(jìn)齊苗、全苗,促進(jìn)農(nóng)作物生長(zhǎng)發(fā)育;
(4)可將生物防治劑成功地加工在其中;
(5)減少環(huán)境污染,保護(hù)天敵;
(6)被加工種子在條播機(jī)中易于流動(dòng)。
1.2 種子包衣概念及類型
種子包衣(seedcoating):是將種子與特制的種衣藥劑即種衣劑按一定比例混合均勻,在種子表面涂上一層均勻的藥膜,形成包衣種子。種子包衣可分為單衣、復(fù)衣和多衣,可根據(jù)不同的生產(chǎn)需要生產(chǎn)不同類型的包衣種子,如抗旱蓄水型、微肥型、農(nóng)藥包衣型(專治某種病蟲的侵襲)等。
種子包衣的主要特點(diǎn):
(1)防蟲保苗,一是可有效防治苗期病蟲危害,二是有效防治系統(tǒng)侵染性病害,如玉米絲黑穗病、小麥散黑穗、腥黑穗及谷子白發(fā)病,使后期發(fā)病率大大降低。
(2)節(jié)省農(nóng)藥,包衣種子的持效期長(zhǎng),可減少苗期防病治蟲用藥次數(shù)及用藥量,并由開放式噴灑用藥改為種子隱蔽式用藥,有利于保護(hù)環(huán)境。
(3)增加產(chǎn)量,包衣種子集優(yōu)良品種、優(yōu)質(zhì)種子、農(nóng)藥、微量元素和肥料于一體,保苗全、苗齊、苗壯,并且防病,—般包衣后,玉米增產(chǎn)5%～l5%,棉花增產(chǎn)4%～l2%,小麥地增產(chǎn)3.5%～10%,花生增產(chǎn)6.5%～50%,相當(dāng)于一次品種更新的增產(chǎn)幅度,充分挖掘了新育成品種的增產(chǎn)潛力。
(4)節(jié)約成本,雖然種子包衣增加了單位重量種子成本,但由于種子經(jīng)過精選,品位提高,包衣后可防治地下害蟲及苗期病蟲危害,保苗效果好,生產(chǎn)中可降低播種量節(jié)約種子,并且可省去種子處理及苗期用藥等各種費(fèi)用,因此單位面積成本不增加而是略有降低。
1.3 種子丸衣化概念及類型
種子丸化(seedpelleting):是在種子包衣技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一項(xiàng)適應(yīng)精細(xì)播種需要的農(nóng)業(yè)高新技術(shù),是用特制的丸化材料通過機(jī)械加工,制成表面光滑、大小均勻、顆粒增大的丸(粒)化種子。
種子丸粒類型有:
(1)普通型,即包膜種子,用于形狀、大小均勻的作物種子,如玉米、棉花、小麥等;
(2)特殊型,用于形狀不規(guī)則、重量輕、粒小的作物種子類型,如紫云英、煙草、萵苣、番茄等;
(3)速生型,在播種前進(jìn)行處理加工、催芽,能保證提前出苗和全苗,如進(jìn)行沙漠綠化改造播種時(shí),可采取該技術(shù),以提高播種效率;
(4)扁平型,如飛播牧草種子時(shí),對(duì)種子進(jìn)行特殊加工,形成較大、較重的扁平狀丸粒,防止被風(fēng)吹走,提高播種的準(zhǔn)確性和落地后的穩(wěn)定性,保證播種質(zhì)量;
(5)快裂型,播種后經(jīng)一段時(shí)間后能自行裂開,有利出芽、生長(zhǎng)。丸衣用的材料包括粘合劑及填料兩類,有時(shí)還可摻入農(nóng)藥及其他化學(xué)品。常用的粘合劑有聚乙烯衍生物,如聚乙烯酸、聚醋酸乙烯、聚乙烯吡咯烷***;纖維素衍生物,如甲基纖維素,羧甲基纖維素,羥丙基纖維素,羥丙基甲基纖維素;還有阿拉伯膠、葡聚糖、聚氧乙烯、淀粉、凝膠、石膏、酪蛋白酸鹽等。填料有:粘土、纖維素、木粉、甘***、長(zhǎng)石、石灰石、蛭石、硅澡土、珍珠巖、碳酸鈣、過氧化鈣、高嶺土、膨脹土、沙子、石英粉、滑石、泥炭等。
2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展概況
2.1 種子包衣的研究進(jìn)展
20世紀(jì)30年代,英國(guó)Get2mains種子公司在禾谷類作物種子上首次成功研制出種子包衣技術(shù),然后很快傳入美國(guó)。真正把包衣與苗期病蟲害防治有機(jī)結(jié)合起來的是在20世紀(jì)70年代,美國(guó)得克薩斯試驗(yàn)站研究種子包衣新品種,用山梨糖和粘著劑等配制成薄膜的種子消毒法,研制出高分子聚合物粘著劑——生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑A2l和三***酚***,復(fù)配成膠衣劑處理棉種、向日葵、玉米、甜菜及豆類種子,不僅起到了殺菌和提高田間種子發(fā)芽率的作用,且能提高作物產(chǎn)量。1982年蘇聯(lián)科學(xué)家又利用三***酚***、聚乙烯醇、羥甲基纖維素鈉鹽進(jìn)行了研究,同年,美國(guó)農(nóng)業(yè)部研究中心用高分子聚合物農(nóng)約復(fù)合配方,研制成大豆種衣劑,大大改善了大豆發(fā)芽狀況,極大地改善和發(fā)展了種子包衣技術(shù)。1983年美國(guó)FMC公司研制開發(fā)成功呋喃丹種子處理劑,1984年日本住友株式會(huì)社對(duì)蔬菜種子進(jìn)行工廠化包衣,使小粒種子大?；⑼枇；?既方便播種、又節(jié)省用種量。此外,又研制開發(fā)了對(duì)防治網(wǎng)腥黑粉病和小麥穎枯病效果顯著的種子處理殺菌包衣劑。與此同時(shí),新西蘭、澳大利亞、加拿大、荷蘭和德國(guó)等許多國(guó)家,都廣泛采用了種子包衣技術(shù)。
我國(guó)在種子包衣技術(shù)研究與應(yīng)用上起步較晚,但發(fā)展較快。20世紀(jì)80年代初,輕工部甜菜糖業(yè)研究所對(duì)甜菜種子包衣進(jìn)行了研究探討,1981年中國(guó)農(nóng)科院土肥所對(duì)牧草種子丸?；M(jìn)行了飛播試驗(yàn),同年,北京農(nóng)業(yè)大學(xué)李金玉教授等在國(guó)外種子包衣技術(shù)研究的基礎(chǔ)上研制成功并開發(fā)出十幾種活性組分不同,適用不同作物良種包衣需要的系列化種衣劑,并獲得專利。1986年吉林四平地區(qū)農(nóng)科所與江蘇省銅山農(nóng)藥廠合作研制出了玉米專用種衣劑,有效地解決了多年來難以解決的病蟲兼治的繁雜工序,克服了“白種下地”的現(xiàn)象。1987年江蘇省沿江地區(qū)農(nóng)科所研制出以拌種靈和福美雙為主要活性成分,加入助劑經(jīng)超微粉碎制成棉種包衣劑——靈福合劑,有效地防治了棉花炭疽病、立枯病等苗期病害,控制了因地下害蟲危害造成的死苗。1988年,山西省忻州市種子公司在江蘇銅山農(nóng)藥廠的協(xié)助下,開發(fā)研制了旱糧種衣劑1～2號(hào)、高粱種衣劑和西瓜種衣劑。此外,吉林農(nóng)科院原子能所以過氧化鈣為主要成分,以石膏為凝固劑,以微量元素為附加成分進(jìn)行水稻種子包衣,促進(jìn)了水稻對(duì)土壤和肥料中氮的吸收。1990年,吉林省農(nóng)科院植保所又研制成功了兼治水稻惡苗病、立枯病的水稻種衣劑1號(hào)。
80年代后期,我國(guó)國(guó)產(chǎn)種子包衣技術(shù)主要以田間實(shí)驗(yàn)示范為主,重點(diǎn)在玉米、棉花、小麥等作物,90年代種子包衣技術(shù)進(jìn)入推廣應(yīng)用階段,據(jù)統(tǒng)計(jì)(山西、黑龍江、江蘇、山東、河南等14個(gè)省市),1994～1995年累計(jì)推廣種子包衣面積達(dá)800萬hm2,增產(chǎn)糧食24億kg,油料1.7億kg,皮棉6800kg,其中玉米包衣種子應(yīng)用面積446萬hm2,棉花約167萬hm2,小麥73萬hm2,大豆60萬hm2。
我國(guó)種子包衣研制應(yīng)用雖取得了很大進(jìn)展,但還存在一些問題:(1)劑型單一,現(xiàn)有的種衣劑劑型基本上是廣譜、通用型的種衣劑,缺乏針對(duì)性;(2)成膜時(shí)間長(zhǎng),包衣不全,包衣易脫落;(3)研究應(yīng)用發(fā)展不平衡,省區(qū)間發(fā)展不平衡;(4)管理混亂,國(guó)家尚無統(tǒng)一的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),生產(chǎn)不規(guī)范,檢驗(yàn)無依據(jù),致使產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定、質(zhì)量差,造成市場(chǎng)混亂,質(zhì)量事故時(shí)有發(fā)生。
2.2 種子丸粒化的研究進(jìn)展
種子丸?；鞘鼓承┳魑锏姆N子形狀和大小由不規(guī)則、微小轉(zhuǎn)為大小均一、規(guī)則的小球體,可以實(shí)施機(jī)械化精量播種,以便植物群落達(dá)到最佳狀態(tài)。該技術(shù)于20世紀(jì)40年代在美國(guó)開始采用,大約20年后傳入歐洲。目前美國(guó)、英國(guó)的萵筍種子,西北歐地區(qū)的甜菜種子基本上都已實(shí)現(xiàn)丸?；?其他蔬菜種子和花卉種子大部分也實(shí)施了丸粒化。
我國(guó)丸?；夹g(shù)發(fā)展比較緩慢,原因很多,主要有兩個(gè)原因:一是價(jià)格高,二是我國(guó)丸?；N子的發(fā)芽率無法保證。這兩點(diǎn)主要與丸衣的材料和工藝有關(guān)。丸?；N子的外層丸衣是水、氧氣向種子擴(kuò)散的物理屏障,也是種子發(fā)芽的機(jī)械障礙。丸衣的組成直接影響種子的發(fā)芽情況,特別在惡劣的環(huán)境條件下。Dur2rantMJ等證明,在濕潤(rùn)的土壤環(huán)境中,用粘土丸衣甜菜會(huì)降低發(fā)芽率,而用多孔隙的填料丸衣發(fā)芽率要比粘土丸衣提高5%～10%。在干燥的土壤環(huán)境中,兩種形式的丸衣發(fā)芽率相同。根據(jù)不同條件選擇適當(dāng)?shù)耐枰虏牧虾凸に?保證種子正常發(fā)芽,是我國(guó)丸?；夹g(shù)的突破口。而丸?；N子價(jià)格高的主要原因是丸衣用的設(shè)備昂貴,不能形成規(guī)模。
3 種子包衣、丸化技術(shù)與種子產(chǎn)業(yè)化
種子是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的基本生產(chǎn)資料,是農(nóng)業(yè)科技的載體,是農(nóng)業(yè)單產(chǎn)提高的根本內(nèi)涵,種子產(chǎn)業(yè)化就是以科技為先導(dǎo),以品種為基礎(chǔ),以市場(chǎng)為導(dǎo)向,以效益為中心,通過對(duì)種子生產(chǎn)實(shí)行區(qū)域化布局,專業(yè)化規(guī)模生產(chǎn),企業(yè)化管理,集約化經(jīng)營(yíng)和社會(huì)化服務(wù),形成新品種選育、推廣、種子生產(chǎn)、加工、儲(chǔ)藏、運(yùn)輸、銷售一體化的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)體系,而我國(guó)現(xiàn)階段的種業(yè)從嚴(yán)格意義上說還只是一個(gè)行業(yè),未形成真正的產(chǎn)業(yè)。
種子包衣、丸化技術(shù)是以種衣劑為原料、種子為載體、包衣技術(shù)為依托,集生物、化工、機(jī)械等多學(xué)科高新技術(shù)為一體的現(xiàn)代種子處理技術(shù),因此,種子包衣、丸化技術(shù)是實(shí)現(xiàn)種子工程中間突破的技術(shù)關(guān)鍵,是進(jìn)一步提高種子科技含量的核心環(huán)節(jié),也是衡量種子產(chǎn)業(yè)化水平的重要標(biāo)志之一。
種子包衣、丸化技術(shù)的研究與推廣對(duì)推動(dòng)種子產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程具有促進(jìn)作用:
(1)促進(jìn)種子產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程是包衣種子、丸化種子生產(chǎn)的內(nèi)在要求。包衣、丸化種子的生產(chǎn)要求品質(zhì)優(yōu)良的種子、高效安全的包衣技術(shù)、優(yōu)質(zhì)的配套服務(wù)體系;
(2)促進(jìn)種子質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)化。通過推廣包衣、丸化種子,可以使種子生產(chǎn)加工在嚴(yán)格的檢驗(yàn)下進(jìn)行,真正實(shí)行種子質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化;
(3)促進(jìn)生產(chǎn)要素的優(yōu)化組合,使科研、生產(chǎn)、加工、流通領(lǐng)域有機(jī)地結(jié)合起來,實(shí)現(xiàn)種子產(chǎn)業(yè)的有序組合,進(jìn)而使自然資源、勞動(dòng)力、技術(shù)、資金、市場(chǎng)等生產(chǎn)要素優(yōu)化組合,合理配置,提高經(jīng)濟(jì)運(yùn)作的質(zhì)量和效益;
(4)促進(jìn)種子銷售服務(wù)體系的建立;
(5)促進(jìn)現(xiàn)代企業(yè)觀念的形成。由于種子包衣、丸化技術(shù)中的良種標(biāo)準(zhǔn)化的觀念、防重于治的植保觀念、簡(jiǎn)化栽培、效益型農(nóng)業(yè)觀念和環(huán)境保護(hù)觀念在人們思想中的確立,促進(jìn)了種子產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展。
4 種子包衣、丸化技術(shù)展望
4.1 具有除草功能的多功能種子處理劑將被開發(fā)
高選擇性除草劑的開發(fā)和除草劑安全劑的研究為具有除草功能的種子處理劑的開發(fā)提供了基礎(chǔ)。Spiridonova2Yu2Ya報(bào)道了用福美雙和除草劑安全劑1,82NA和polymere2NaKMC進(jìn)行種子包衣,可以有效的控制根部病害和由殘留的除草劑對(duì)玉米、小麥等的影響:Loston2Rowe等證明CGA2154281明顯地增加了異丙甲草***的代謝速率,出現(xiàn)了較大量的代謝物,從而避免了異丙草***對(duì)玉米的傷害,同樣劑量對(duì)所處理的狗尾草、藜、稗草等不起保護(hù)作用;Mabbayad,M.O.等用丙草***+fen2clorim混劑對(duì)水稻進(jìn)行種子處理,雖然在早期會(huì)出現(xiàn)水稻矮化,但作物的最初傷害將得到恢復(fù),對(duì)最終產(chǎn)量無影響。如用芐黃隆處理,較低劑量對(duì)水稻整個(gè)生育期無明顯影響,證明用丙草***+fen2clorim混劑和芐嘧黃隆等除草劑用作種子處理是可行的。