一种油菜种子包衣剂及其制备方法
阅读说明：本技术 一种油菜种子包衣剂及其制备方法 (Rape seed coating agent and preparation method thereof ) 是由 胡婕 汪波 蒯婕 王晶 周广生 于 2021-10-21 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种油菜种子包衣剂及其制备方法,所述包衣剂中包括以下质量百分数的原料：成膜剂：阿拉伯树胶0.2％～0.4％、海藻糖0.2％～0.4％；粘着剂：聚谷氨酸0.05％～0.08％、聚丙烯酰胺0.05％～0.15％、羧甲基纤维素0.2％～0.4％；渗透剂：仲烷基磺酸钠0.01％～0.08％；乳化剂：十二烷基磺酸钠0.01％～0.08％；糊化剂：马铃薯淀粉0.1％～0.2％；消泡剂：磷酸三丁酯5％；余量为水。本发明通过对包衣剂的多种组分和用量进行优选,使其发挥协同作用,并利用表面活性剂提前对油菜种子进行处理,从而使包衣剂对油菜种子的包裹更加均匀,易成膜不易脱落,达到更好包衣效果的同时还可在一定程度上提高油菜种子的发芽率、成苗率以及多项农艺指标,可作为基础配方发挥种子包衣作用,具有较高的生产应用价值。(The invention discloses a rape seed coating agent and a preparation method thereof, wherein the coating agent comprises the following raw materials in percentage by mass: film-forming agent: 0.2 to 0.4 percent of Arabic gum and 0.2 to 0.4 percent of trehalose; adhesive agent: 0.05 to 0.08 percent of polyglutamic acid, 0.05 to 0.15 percent of polyacrylamide and 0.2 to 0.4 percent of carboxymethyl cellulose; penetrant: 0.01 to 0.08 percent of secondary alkyl sodium sulfonate; emulsifier: 0.01 to 0.08 percent of sodium dodecyl sulfate; pasting agent: 0.1 to 0.2 percent of potato starch; defoaming agent: 5% of tributyl phosphate; the balance being water. According to the invention, through optimizing various components and dosage of the coating agent, the coating agent can play a synergistic role, and the surface active agent is utilized to treat the rape seeds in advance, so that the coating agent can coat the rape seeds more uniformly, the film is easy to form, the rape seeds are not easy to fall off, the germination rate, the seedling rate and multiple agronomic indexes of the rape seeds can be improved to a certain extent while a better coating effect is achieved, the coating agent can be used as a basic formula to play a role in seed coating, and the coating agent has higher production and application values.)
技术领域
本发明属于种子包衣技术领域，具体涉及一种油菜种子包衣剂及其制备方法。
背景技术
世界上超过一半以上的作物生产都是采取直播栽培模式，种子萌发率以及成苗率是直播栽培最重要的指标。然而，并不是所有的地区都能够获得土地资源良好、雨量充沛、阳光充足等较好的外部环境，也不是所有地区的作物从营养生长到生殖生长阶段都能够免受病虫草的危害以及获得充足的营养条件，导致直播栽培模式条件下种子萌发以及成苗率不稳定，从而影响作物生产。大量研究及生产实践表明，通过适宜的种子处理技术手段可提高不良环境条件下种子的萌发率以及成苗率。种子处理技术包括物理方法、化学方法和生物农药方法，其中物理方法指使用磁场、超声波、射线、等离子体等对种子进行处理，化学方法指使用杀菌剂、杀虫剂、植物生长调节剂等进行拌种、包衣、浸种，生物农药方法指使用生物源制剂进行拌种、浸种包衣等处理方式，这三种种子处理方法的最终目的都是使种子发芽更好、苗期不受病虫草害的干扰、抗逆性更好，从而进一步增加作物的品质与产量。
油菜(Brassica napus L.)是白花菜目十字花科芸薹属一年生或越年生草本植物，主要包括白菜型油菜、芥菜型油菜和甘蓝型油菜，主要作用为食用、观赏和药用价值。因此在油菜上常采用种子处理的方法使其获得高产，常见的有种子包衣、种子丸粒化等。种子包衣主要由基础性成分和功能性成分两部分组成，基础性成分包括成膜剂、粘结剂、高分子材料等物质，主要目的是使种子能够被种衣液包裹，形成包衣种子；功能性成分包括抗逆境物质、杀虫剂、杀菌剂、除草剂等，主要目的是使种子不被外界环境所危害，生长得更好。但是油菜种子包衣试存在一些共性问题，如采用当前的多种包衣试基础配方，油菜种子发芽率均明显降低，且油菜种子较小，种皮比较光滑，很难使种子表面均匀的包裹种衣液等等。因此，必须优化油菜种子包衣的基础配方，使其发芽率不受影响，且包裹均匀。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种油菜种子包衣剂，通过对包衣剂中各组分用量进行优选，使其发挥协同作用，并提前使用表面活性剂对种子进行处理，从而使包衣剂对油菜种子的包裹更加均匀，易成膜不易脱落，达到更好包衣效果的同时，不影响油菜种子的发芽率，且能使侧根数目增加。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
本发明提供了一种油菜种子包衣剂，所述包衣剂中包括以下质量百分数的原料：
成膜剂：阿拉伯树胶0.2％～0.4％、海藻糖0.2％～0.4％；
粘着剂：聚谷氨酸0.05％～0.08％、聚丙烯酰胺0.05％～0.15％、羧甲基纤维素0.2％～0.4％；
渗透剂：仲烷基磺酸钠0.01％～0.08％；
乳化剂：十二烷基磺酸钠0.01％～0.08％；
糊化剂：马铃薯淀粉0.1％～0.2％；
消泡剂：磷酸三丁酯5％；
余量为水。
进一步地，所述包衣剂中包括以下质量百分数的原料：
成膜剂：阿拉伯树胶0.303％、海藻糖0.379％；
粘着剂：聚谷氨酸0.75％、聚丙烯酰胺0.075％、羧甲基纤维素0.379％；
渗透剂：仲烷基磺酸钠0.075％；
乳化剂：十二烷基磺酸钠0.075％；
糊化剂：马铃薯淀粉0.15％；
消泡剂：磷酸三丁酯5％；
余量为水。
进一步地，所述包衣剂中包括以下质量百分数的原料：
成膜剂：阿拉伯树胶0.27％、海藻糖0.34％；
粘着剂：聚谷氨酸0.07％、聚丙烯酰胺0.11％、羧甲基纤维素0.34％；
渗透剂：仲烷基磺酸钠0.014％；
乳化剂：十二烷基磺酸钠0.014％；
糊化剂：马铃薯淀粉0.105％；
消泡剂：磷酸三丁酯5％；
余量为水。
进一步地，所述包衣剂中包括以下质量百分数的原料：
成膜剂：阿拉伯树胶0.25％、海藻糖0.3125％；
粘着剂：聚谷氨酸0.0625％、聚丙烯酰胺0.0625％、羧甲基纤维素0.3125％；
渗透剂：仲烷基磺酸钠0.0625％；
乳化剂：十二烷基磺酸钠0.0625％；
糊化剂：马铃薯淀粉0.125％；
消泡剂：磷酸三丁酯5％；
余量为水。
进一步地，所述包衣剂中包括以下质量百分数的原料：
成膜剂：阿拉伯树胶0.23％、海藻糖0.2875％；
粘着剂：聚谷氨酸0.0575％、聚丙烯酰胺0.0575％、羧甲基纤维素0.2875％；
渗透剂：仲烷基磺酸钠0.0575％；
乳化剂：十二烷基磺酸钠0.0575％；
糊化剂：马铃薯淀粉0.115％；
消泡剂：磷酸三丁酯5％；
余量为水。
本发明还提供了上述包衣剂的制备方法，包括：
步骤1、依次称取所述阿拉伯树胶、海藻糖、聚谷氨酸、聚丙烯酰胺、羧甲基纤维素、仲烷基磺酸钠、十二烷基磺酸钠和马铃薯淀粉，放入烧杯中；
步骤2、向烧杯中加入部分水，搅拌均匀至看不见粉末；
步骤3、搅拌均匀后加热至沸腾后取出，再加入余量水搅拌均匀，再次加热至看不见固体颗粒且溶液呈白色透明状，漂浮有大量泡沫；
步骤4、趁热加入消泡剂磷酸三丁酯，冷却后即得到所述包衣剂。
本发明还提供了上述包衣剂在提高油菜种子发芽率和/或成苗率中的应用。
本发明还提供了一种提高发芽率的油菜种子包衣方法，包括：将油菜种子经处理后与上述包衣剂混合，搅拌20-30min后，放置30-60min，然后将种子放置于含有滤纸的培养皿中，恒温干燥，观察到种子表面形成白色的膜后即可取出，于封袋中密封保存。
进一步地，将油菜种子用表面活性剂进行处理，然后再与包衣剂混合。
进一步地，所述表面活性剂为聚乙二醇。
进一步地，将油菜种子与包衣剂按照质量比10～13:1的比例混合。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明针对现有的包衣剂存在影响油菜种子发芽率，包衣液包裹不均匀易脱落等问题，提供了一种油菜种子包衣剂，通过对包衣剂的多种组分和用量进行优选，使其发挥协同作用，并利用表面活性剂提前对油菜种子进行处理，从而使包衣剂对油菜种子的包裹更加均匀，易成膜不易脱落，达到更好包衣效果的同时，本发明所述包衣剂还可在一定程度上提高油菜种子的发芽率、成苗率以及多项农艺指标，可作为基础配方发挥种子包衣作用，具有较高的生产应用价值。
具体实施方式
下面将结合本发明中的实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动条件下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本实施例提供了一种油菜种子包衣剂以及对油菜种子进行包衣的方法，具体如下：
1、包衣剂配方：
所述包衣剂中包括以下质量百分数的原料：
成膜剂：阿拉伯树胶0.303％、海藻糖0.379％；
粘着剂：聚谷氨酸0.075％、聚丙烯酰胺0.075％、羧甲基纤维素0.379％；
渗透剂：仲烷基磺酸钠0.075％；
乳化剂：十二烷基磺酸钠0.075％；
糊化剂：马铃薯淀粉0.15％；
消泡剂：磷酸三丁酯5％；
以及20mL水。
2、油菜种子及处理：准备足够的庆油3号油菜种子(种子均来自于华中农业大学油菜轻简栽培实验室)
①称量好种子；
②加入适量自来水，浸泡1min，取出种子并将种子表面的水分吸干；
③加入3ml聚乙二醇和7ml自来水，上下摇晃5min；
④吸出烧杯中的液体，用自来水清洗2-3次，吸干水分即为处理好的种子。
3、对油菜种子进行包衣：
①取好烧杯、培养皿、铁勺，器皿上不残留水分；
②称量上述包衣剂中的八种组分(阿拉伯树胶、海藻糖、聚谷氨酸、聚丙烯酰胺、羧甲基纤维素、仲烷基磺酸钠、十二烷基磺酸钠、马铃薯淀粉)，按照顺序单独称量，依次放进烧杯中；
③加入10ml水至烧杯中，于室温下用玻璃棒搅拌均匀，直至看不见固体粉末漂浮在水面上(约3-4min)；
④将含有10ml液体的烧杯置于微波炉中加热，当液体快要沸腾溢出烧杯的平面时，从微波炉中取出搅拌，然后再放置微波炉中加热；
⑤将烧杯从微波炉中取出，加入剩余的10ml自来水，室温搅拌1-2min，然后放入微波炉中加热，直至看不见固体颗粒，包衣液体呈现透明至白色状，此时上面漂浮大量泡沫，趁热加入1ml磷酸三丁酯，倒入培养皿中，直至培养皿中的液体冷却得到所述包衣剂；
⑥向所述包衣剂中加入处理好的种子，药种质量比为1:10，其中种子3g，包衣剂0.3g；用玻璃棒将包衣剂和种子按照相同方向搅拌20-30min，放置30min-1h，放置的时候不时地搅拌；
⑦培养皿中铺上一层称量纸，将种子摆在含有滤纸的培养皿上面，注意种子与种子之间一定要有间隔，恒温下干燥，直至种子表面有白色的膜出现即可取出，自封袋密封保存。
实施例2
本实施例与实施例1的不同之处在于：
(1)所述包衣剂中包括以下质量百分数的原料：
成膜剂：阿拉伯树胶0.27％、海藻糖0.34％；
粘着剂：聚谷氨酸0.07％、聚丙烯酰胺0.11％、羧甲基纤维素0.34％；
渗透剂：仲烷基磺酸钠0.014％；
乳化剂：十二烷基磺酸钠0.014％；
糊化剂：马铃薯淀粉0.105％；
消泡剂：磷酸三丁酯5％；
以及20mL水。
(2)向所述包衣剂中加入处理好的种子时，药种质量比为1:11，其中种子3g，包衣剂0.27g。
实施例3
本实施例与实施例1的不同之处在于：
(1)所述包衣剂中包括以下质量百分数的原料：
成膜剂：阿拉伯树胶0.25％、海藻糖0.3125％；
粘着剂：聚谷氨酸0.0625％、聚丙烯酰胺0.0625％、羧甲基纤维素0.3125％；
渗透剂：仲烷基磺酸钠0.0625％；
乳化剂：十二烷基磺酸钠0.0625％；
糊化剂：马铃薯淀粉0.125％；
消泡剂：磷酸三丁酯5％；
以及20mL水。
(2)向所述包衣剂中加入处理好的种子时，药种质量比为1:12，其中种子3g，包衣剂0.25g。
实施例4
本实施例与实施例1的不同之处在于：
(1)所述包衣剂中包括以下质量百分数的原料：
成膜剂：阿拉伯树胶0.23％、海藻糖0.2875％；
粘着剂：聚谷氨酸0.0575％、聚丙烯酰胺0.0575％、羧甲基纤维素0.2875％；
渗透剂：仲烷基磺酸钠0.0575％；
乳化剂：十二烷基磺酸钠0.0575％；
糊化剂：马铃薯淀粉0.115％；
消泡剂：磷酸三丁酯5％；
以及20mL水。
(2)向所述包衣剂中加入处理好的种子时，药种质量比为1:13，其中种子3g，包衣剂0.23g。
对比例1
本对比例与实施例1的不同之处在于：
(1)所述包衣剂中包括以下质量百分数的原料：
成膜剂：壳聚糖1％、聚乙烯醇2％、阿拉伯树胶8％；
防冻剂：乙二醇；
渗透剂：丙酮6％；
胶体保护剂：苯酚1％；
消泡剂：磷酸三丁酯1％；
以及20mL水。
(2)采用表面活性剂聚乙二醇辛苯基醚对油菜种子进行处理。
对比例2
本对比例与实施例1的不同之处在于：
(1)所述包衣剂中包括以下质量百分数的原料：
成膜剂：甲壳素3％、海藻糖6％、阿拉伯树胶5％；
分散剂：硫化剂S-80 0.5％；
湿润剂：茶皂素1.5％
胶体保护剂：苯酚1％；
消泡剂：磷酸三丁酯1％
(2)采用表面活性剂吐温-20对油菜种子进行处理。
评价方案
1、种子包衣质量评价
取实施例1-4和对比例1-2包衣后的种子，分别测定包衣种子的质量，包括：
(1)种子包衣脱落率：在包衣种子干燥后进行装袋，在袋中摩擦会使部分包衣的种皮脱落，统计种皮脱落的种子数量，计算种子的脱落率；
(2)包衣种子的附着力：种子包衣后经过一段时间的贮藏，直接测量种子表面有效成分的残留量，种子表面的包衣膜覆盖的面积为标准，以包衣膜覆盖面积占整颗种子面积的80％以上为强附着力，以包衣膜覆盖面积占整颗种子面积的50％-80％为中等附着力，以包衣膜覆盖面积占整颗种子面积的50％以下为弱附着力；
(3)种子包衣的成膜性：将成膜剂包裹在种子表面，观察是否能快速成膜；其中8h内成膜为合格，8h以上成膜为良；
(4)结块程度：种子包衣后立即放入烧杯中，倒置24h，取出种子，观察其结块程度。
测定结果如表1所示：
表1不同包衣剂配方的质量指标测定
脱落率
附着力
成膜性
结块程度
实施例1
97％
强
合格
无
实施例2
98％
强
合格
无
实施例3
96％
中等
良
无
实施例4
95％
强
合格
无
对比例1
94％
中等
良
无
对比例2
95％
强
合格
小部分结块
结果显示，实施例1-4的种子包衣的包衣剂成膜性能较好、表皮不容易脱落、包裹较均匀且附着较强，放置一段时间无结块现象出现，但是对比例1-2的种子包衣的包衣剂则质量相对较差，其中对比例1的表皮易脱落，附着力中等，并且对比例1-2的均匀度都相对较差，且对比例2在放置一段时间后会出现部分结块现象。
2、室内发芽试验和农艺指标评价
取实施例1-4和对比例1-2包衣后的种子，分别进行室内发芽试验，具体为：将透明发芽盒中整齐放入3层发芽纸，播种当天加入10-15ml水，使发芽纸底部无气泡。静置5-10min使发芽纸完全浸湿，然后将种子均匀的摆放在发芽纸上。每个发芽盒播种40-50粒，设置三次重复。最后，密封发芽盒，水平放置于台面上，每天统计发芽数并观察其生长动态，至第七天取出测量相关农艺指标，测定结果如表2所示。
表2不同包衣剂配方的室内发芽试验农艺指标评价
苗高(cm)
根长(cm)
鲜重(g)
干重(g)
发芽率
发芽势
裸种子
4.43
9.75
1.25
0.22
95％
96％
实施例1
4.53
9.93
1.25
0.25
97％
96％
实施例2
4.48
9.98
1.28
0.26
98％
97％
实施例3
4.50
9.85
1.27
0.24
98％
97％
实施例4
4.46
9.89
1.24
0.25
96％
96％
对比例1
3.40
5.68
0.65
0.16
80％
75％
对比例2
2.46
6.77
0.72
0.18
83％
76％
结果显示，其中实施例1-4的发芽情况较好，发芽率和发芽势相对较高，并且株高、苗长、干重鲜重等农艺指标均表现较好，，然而对比例1-2的发芽情况相对较弱，且株高、苗长、干重、鲜重等农艺指标表现相对较差。上述结果说明，本发明通过对包衣剂的基础配方进行优化，有效改善了传统包衣剂存在的影响种子发芽生长的劣势。
3、2019-2020年度大田试验以及农艺指标评价
于2019-2020年在湖北省武汉市华中农业大学试验基地和湖北省荆州市农业科学院同时进行大田试验，验证不同包衣剂的效果。选用庆油3号种子(均来自于华中农业大学油菜轻简栽培实验室)，分别用实施例1-4和对比例1-2的包衣剂进行种子包衣，使用未包衣种子作为对照，处理组包括实施例1-4和对比1-2共六组，每组播种2行，共14行。于2019年9月26日进行划行，行距设为24cm，行长2.5m。于2019年9月30日施用N、P、K(15％-15％-15％)复合肥900kg/hm–2、硼沙7.5kg/hm–2，越冬期施用尿素135kg/hm–2。于2019年10月5日进行播种，每行均匀的进行播种，并标注清楚。每天观察其发芽动态并拍照记录，直至种子完全出苗，统计其出苗情况与长势，以及各项农艺指标，测定结果如表3和表4所示。
表3大田试验的农艺指标评价(武汉，2019-2020年度)
苗高(cm)
根长(cm)
鲜重(g)
干重(g)
出苗率
成苗率
裸种子
3.43
7.63
1.07
0.16
92％
93％
实施例1
3.53
7.95
1.08
0.18
96％
95％
实施例2
3.48
8.01
1.13
0.19
95％
95％
实施例3
3.50
7.84
1.07
0.19
97％
96％
实施例4
3.46
7.71
1.05
0.17
96％
94％
对比例1
2.40
6.50
0.85
0.09
75％
85％
对比例2
2.47
6.55
0.90
0.10
74％
82％
表4大田试验的农艺指标评价(荆州，2019-2020年度)
苗高(cm)
根长(cm)
鲜重(g)
干重(g)
出苗率
成苗率
裸种子
3.57
7.96
1.04
0.19
92％
91％
实施例1
3.66
8.06
1.06
0.18
96％
94％
实施例2
3.68
8.19
1.15
0.24
98％
95％
实施例3
3.59
8.07
1.01
0.20
96％
96％
实施例4
3.55
7.89
1.05
0.16
97％
95％
对比例1
2.73
6.85
0.95
0.12
78％
86％
对比例2
2.87
6.78
0.93
0.10
73％
84％
综合表3与表4的评价结果，结果显示，实施例1-4例之间的出苗率和成苗率没有太大的差异变化；然而实施例1-4的出苗情况以及成苗率均优于对比例1-2，在荆州地区表现地更为明显，即说明本发明所述包衣剂更利于种子发芽出苗。至于两地区之间的出苗情况存在差异，则主要是由自然环境或者土壤情况造成的。
4、2020-2021年度大田试验以及农艺指标评价
试验于2020-2021年在湖北省武汉市华中农业大学试验基地和湖北省荆州市农业科学院进行。选用庆油3号种子(均来自于华中农业大学油菜轻简栽培实验室)，实施例1-4和对比例1-2的包衣剂进行种子包衣，使用未包衣种子作为对照，处理组包括实施例1-4和对比1-2共六组，每组播种2行，共14行。于2020年10月5日进行划行，行距设为24cm，行长2.5m。于2020年10月10日施用复合肥(氮磷钾各15％)，复合肥900kg/hm-2、硼沙7.5kg/hm–2，越冬期施用尿素135kg/hm–2。于2020年10月16日进行播种，每行均匀的进行播种，并标注清楚。每天观察其发芽动态并拍照记录，直至种子完全出苗，统计其出苗情况与长势，以及各项农艺指标，测定结果如表5和表6所示。
表5大田试验的农艺指标评价(武汉，2020-2021年度)
苗高(cm)
根长(cm)
鲜重(g)
干重(g)
出苗率
成苗率
裸种子
3.69
8.68
1.08
0.17
93％
92％
实施例1
3.77
9.13
1.12
0.19
96％
95％
实施例2
3.81
8.97
1.18
0.21
96％
95％
实施例3
3.70
9.05
1.06
0.21
97％
96％
实施例4
3.66
8.60
1.05
0.17
96％
94％
对比例1
2.43
6.81
0.94
0.10
75％
72％
对比例2
1.98
7.73
0.98
0.12
82％
80％
表6大田试验的农艺指标评价(荆州，2020-2021年度)
苗高(cm)
根长(cm)
鲜重(g)
干重(g)
出苗率
成苗率
裸种子
3.87
9.89
1.19
0.19
92％
90％
实施例1
3.91
9.78
1.23
0.21
97％
96％
实施例2
4.03
10.15
1.28
0.24
98％
98％
实施例3
3.96
9.97
1.19
0.18
98％
97％
实施例4
3.99
9.73
1.15
0.17
96％
95％
对比例1
2.95
8.90
1.05
0.12
72％
70％
对比例2
2.88
8.95
1.06
0.10
81％
75％
综合表5与表6的评价结果，结果显示，相较于裸种子，实施例1-4的出苗情况和成苗率均有所升高，在荆州地区表现的更为明显，而实施例1-4例之间的出苗率和成苗率没有太大的差异变化；然而相比于实施例1-4，对比例1-2的出苗率和成苗率均有一定程度的降低，在荆州地区的出苗率与裸种子几乎没区别，上述结果说明，本发明所述的包衣剂可更好地保护种子并提高油菜种子的发芽出苗情况，因此具有广阔的应用前景。
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。
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