黄瓜种子山杏壳木醋液包衣剂的研制

徐岩岩，马 闯2，李 壮，李 洁

(1.河北民族师范学院生物与食品科学系，河北 承德 067000；2.河北民族师范学院化学与化工系，河北 承德 067000 )

种子包衣技术是一项国际上应用较为普遍的种子处理技术，起源于传统的浸种、拌种等技术，是种子的加工现代化、质量标准化与苗期田间害物综合治理的有机结合[1]。

木醋液是将木材和木材加工剩余物碳化或者干馏过程中产生的烟气，经过冷凝回收分离获得的有机混合物。含有酚、醇、酸、酯、呋喃类及羰基类等约500种有机成分[2]。试验证明(细胞毒性试验，遗传毒性试验，经口急慢毒性试验)，木醋液可在农业生产上安全使用。由于原料种类、采集温度等的不同各组分的量和比例关系有一定差异[14]；经过简单或精细加工之后可用于农牧业、林渔业、环境保护、工业、医疗卫生及食品加工保鲜等很多领域。农业生产上可作为植物生长促进剂、土壤改良剂、杀虫剂、抗菌剂、消臭剂、驱避剂、有机肥发酵剂、饲料添加剂等来使用；可单独也可混合木炭粉、叶面肥、农药、添加剂等进行使用[14-15]。

壳聚糖是甲壳素脱乙酰化后的产物，其化学名是聚β-(1，4)-2-氨基-2-脱氧-D-葡萄糖[3]。甲壳素又名甲壳质或几丁质，在微生物、酵母、食用菌细胞壁、昆虫外骨骼，以及乌贼、贝类等软体动物的骨骼内存在广泛。甲壳素是地球上第二大再生资源，在自然界中的合成量仅次于纤维素，每年其生物合成量约为100亿吨。由于壳聚糖本身成膜性、附着性和吸湿性良好[4]，作为农业生产中的种子包衣材料，有很大的开发和应用价值[5-7]。

传统种衣剂配方一般为各研究单位或研究者的专利，具体成分很少在文献中被提及，但其中活性成分大多主要包括杀虫剂、杀菌剂、激素、肥料或有益微生物等，其中部分杀虫剂、杀菌剂和激素等成分对人体有害，人们在运送该包衣种子或在播种时，如不采取相应措施，有害成分难免会进入并积累于人体，对人体造成伤害。且因其成分包含ZnSO4、CuSO4、MnSO4等盐类物质，长期使用会造成土壤的盐碱化。

针对这些问题，韦强等[7]用梯度浓度的竹醋液对黄瓜种子进行灌根，证实了适当浓度的竹醋液对黄瓜的出芽率及地上部分的生长和根系伸长是有促进作用的。董娟等[8]用生物质炭和木醋液制作玉米种子包衣剂，结果显示，包衣种子的活力指数显著高于未包衣种子，幼苗株高、叶面积和叶鲜重相对常规包衣有不同程度的增加。申凤善等[9]研究木醋液对水稻种子生长发育的作用，结果表明，适宜浓度的木醋液对水稻种子的发育和幼苗的生长有促进作用。刘鹏飞等[10]用壳聚糖溶液制作种子包衣剂的成膜剂，结果显示，适宜浓度的壳聚糖具有较好的成膜性。竹醋液与木醋液制作方法及成分相似，但其中各组分的含量并不相同，且用灌根的方法与制作成包衣对植物体的影响有很大的不同。而在董娟的试验中所使用木醋液浓度的选取没有相关依据，且因农作物与蔬菜生长对木醋液的需求有所不同，需要进一步试验为制作生物型、无污染的种子新型包衣剂提供相关依据。

本研究通过使用不同梯度浓度的山杏壳木醋液、壳聚糖溶液对黄瓜种子进行培养皿室内试验，筛选出促进黄瓜种子萌发的山杏壳木醋液和壳聚糖溶液浓度，再将该浓度的山杏壳木醋液、壳聚糖溶液和活性炭、硅藻土、海藻酸钠溶液等进行一定比例的组合，对黄瓜种子进行包裹，室外盆栽试验测定黄瓜幼苗生长及生理生化指标进行验证。山杏壳木醋液黄瓜种衣剂的研制为研制绿色、无污染的新型种子包衣，减少传统含农药包衣剂使用，建立生态友好型种植模式提供相关依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试黄瓜品种中农37号，购自中蔬种业科技(北京)有限公司。

供试药剂：山杏壳木醋液(原液)，活性炭购自河北绿天生物科技有限公司；冰乙酸、硅藻土、海藻酸钠均为分析纯，购自天津恒兴化学试剂制造有限公司。

1.2 试验设计

1.2.1室内培养皿试验

在培养皿中放置一张直径略小于其内径的滤纸，再各放入15粒进行催芽且已长出胚根的黄瓜种子，各培养皿中分别加入3 mL浓度为0.167%、0.125%、0.1%、0.083%的山杏壳木醋液(pH用1 mol·L-1的NaOH调节为7.0)或用0.05%冰乙酸溶解的浓度分别为0.02%、0.05%、0.1%、0.5%和1.0%的壳聚糖溶液(pH用1 mol·L-1的NaOH调节为7.0)，ck组加入自来水3 mL，每组处理进行3个培养皿平行对照试验。每天中午对每个培养皿进行保湿，并对各培养皿中黄瓜种子发芽数记录并拍照。3 d后根据各组培养皿中黄瓜种子的发芽数及生长状况计算出各组黄瓜种子的发芽势，7 d后根据各组培养皿中黄瓜种子的发芽数及生长状况计算出各组黄瓜种子的发芽率[17]，为后期制作包衣提供理论及试验基础。

1.2.2包衣的配方及制作

用4 mL 0.125%和0.1%的山杏壳木醋液分别浸泡1 g活性炭，24 h后放入烘干箱内60 ℃烘干1 h。各处理包衣制作配方如下：

1) 50颗种子+1 mL 0.5%海藻酸钠溶液+(0.225 g硅藻土、0.075 g 0.125%山杏壳木醋液浸泡过的活性炭粉)。

2) 50颗种子+1 mL 0.5%海藻酸钠溶液+(0.225 g硅藻土0.075 g 0.1%山杏壳木醋液浸泡过的活性炭粉)。

3) 50颗种子+0.5 mL 0.5%海藻酸钠溶液+1 mL 0.125%的山杏壳木醋液+0.4 g硅藻土。

4) 50颗种子+0.5 mL 0.5%海藻酸钠溶液+1 mL 0.1%的山杏壳木醋液+0.4 g硅藻土。

5) 50颗种子+1 mL 0.05%冰乙酸溶液(1 mol·L-1的NaOH调pH为7.0)+0.5 mL 0.5%海藻酸钠溶液+0.4 g硅藻土。

6) 50颗种子+1 mL壳聚糖0.1%+0.5 mL 0.5%海藻酸钠溶液+0.4 g硅藻土。

7) 50颗种子+1 mL 0.05%冰乙酸溶液(1 mol·L-1的NaOH调pH为7.0)。

8) 50颗种子+0.5 mL 0.5%海藻酸钠溶液+0.4 g硅藻土。

9) 50颗种子(无包衣对照组，即ck)。

包衣完成后将各组种子放在通风避光处阴干5 d备用。

1.2.3室外盆栽试验

每栽培钵加入1 kg自然土，播种4颗相同处理的种子，每处理12钵重复，2016年7月4日盆栽于河北民族师范学院第一实验楼后北侧动物学实验室窗下，对每个花盆及每颗种子进行编号。

每日用自来水浇灌各钵(阴雨天依实际情况浇水)，2 d后开始记录出苗数及所有株高(取土表到子叶下高度，用直尺测量，精确到0.1 cm)，6 d后已有植株长出真叶，记录结束，开始进一步进行破坏性试验测量植株内各生理生化指标。

1.2.4生理指标含量测定

测定黄瓜幼苗中可溶性糖、可溶性蛋白的含量，参照王文平等[11]的方法稍作调整；维生素C含量参照姚广龙等[13]的方法进行测定；叶绿素含量参照张志良等[14]的植物生理学实验指导(第4版)进行测定。

1.3 数据处理

所有试验数据用IBM SPSS statistics 20.0软件进行ANOVA一元方差分析。

2 结果分析

2.1 不同处理对黄瓜种子发芽势与发芽率的影响

室内培养皿实验3 d后根据公式计算各处理种子发芽势，7 d后计算发芽率。0.125%和0.1%的山杏壳木醋液及浓度为0.02%的壳聚糖溶液处理发芽势与发芽率较高，最高可达100%(表1)，显著高于对照。浓度为0.083%山杏壳木醋液和0.10%的壳聚糖处理黄瓜种子发芽率与发芽势长势较差(表1)。故在制作包衣试验中选取0.125%和0.1%的山杏壳木醋液及浓度为0.02%的壳聚糖溶液。山杏壳木醋液或者壳聚糖处理对黄瓜种子的萌发并无毒副作用，也不会阻止种子的正常萌发。

图1 不同处理对黄瓜种子发芽的影响

表2 不同包衣处理对黄瓜幼苗生理特征的影响

2.2 不同包衣剂处理对黄瓜幼苗生理特征的影响

黄瓜幼苗出苗6 d，山杏壳木醋液或壳聚糖的包衣剂可以不同程度的提高黄瓜幼苗的可溶性糖及叶绿素含量，但对可溶性蛋白质和维生素C含量的影响不显著(表2)。其中，0.1%的山杏壳木醋液制成的包衣剂对各生理指标的促进作用最为显著，其叶片中可溶性糖、叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素、可溶性蛋白质和维生素C含量分别比对照组提高43.10%、120.05%、120.05%、120.06%、7.96%和8.33%。0.125%山杏壳木醋液制成的包衣剂效果次之，用0.1%和0.125%山杏壳木醋液浸泡过的活性炭制成的包衣剂也有一定效果，其他处理对黄瓜生长的生理促进效果不显著。

表1 不同处理黄瓜种子发芽率及发芽势

图2 黄瓜种子山杏壳木醋液包衣剂成品

3 结论与讨论

0.1%与0.125%浓度的山杏壳木醋液和0.02%壳聚糖可显著提高黄瓜种子的发芽率与发芽势。所研制的包衣剂中，0.1%山杏壳木醋液、0.125%山杏壳木醋液、0.1%山杏壳木醋液活性炭和0.125%山杏壳木醋液活性炭制成的包衣对黄瓜幼苗的生长有显著的促进作用。其中，0.1%山杏壳木醋液制成的包衣对黄瓜幼苗生长促进作用最为显著，出苗6 d后，其叶片中可溶性糖、叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素、可溶性蛋白质和维生素C含量分别比对照组提高了43.10%、120.05%、120.05%、120.06%、7.96%和8.33%。可溶性糖是一种很强的亲水物质，可缓解植物细胞在水分胁迫下的损伤。

韦强等[8]用竹醋液灌根对黄瓜的影响试验中，稀释200倍时对黄瓜的生长促进最显著，稀释100倍和300倍的竹醋液也有促进作用，但效果不如稀释200倍明显。本实验结果与之有差异，一方面由于山杏壳木醋液与竹醋液成分有差异，山杏壳木醋液成分浓度较高，用量较少即可达到同等促进生长作用；另一方面灌根与包衣处理方式的不同也会造成不同。董娟等用生物质炭和木醋液制作玉米种子包衣剂，结果表明，包衣种子的活力指数显著高于未包衣种子，幼苗株高、叶面积和叶鲜重相对常规包衣有不同程度的增加[9]。本实验结果表明，未加入活性炭包衣剂相较加入活性炭对黄瓜种子的生长促进效果更显著。山杏壳木醋液组分浓度较高，所以制作种衣剂过程中浓度过高或过低，促进作用均会减弱，过高的浓度甚至抑制黄瓜的生长，说明浓度是山杏壳木醋液应用效果的一个重要因素。山杏壳木醋液应用于农业病害防治及促生剂，可部分取代化学农药，提高植物自身的防御酶活性，减少化学农药对环境的污染。