木地肤去翅种子包衣材料的筛选

麻冬，艾比布拉·伊马木，马海龙

(1.新疆农业大学草业与环境科学学院，新疆草地资源与生态重点实验室，新疆 乌鲁木齐 830052；2．西南林业大学，云南 昆明 650224)

木地肤(Kochiaprostrata)具有抗旱、耐盐碱、耐热、耐寒、耐沙埋等特性，还有很高的饲用价值和生态恢复价值.在人工栽培、改良天然草场、生态修复中是具有前途的植物[1-2]，但因其种子质量轻，在大面积的飞播，种子规模化生产，生态恢复，以及荒山绿化等方面，种子成活率低，不能发挥其应有的价值，所以提高小粒径种子重量和增加种子维度等包衣措施，是解决问题的关键[3-4].在木地肤包衣材料中添加粘结剂，可润湿种子，提高种子表面的粘结外围包衣材料能力、抗压强度等[5]；添加高分子吸水材料，使种子周边吸附更多的自由水，提高包衣种子的抗旱性，提高种子萌发率及发芽整齐度[6].添加填充材料，增加种子粒径，保护种子，改善种子播种的微环境.合适的包衣材料，不仅能促进木地肤种子的萌发，还可以在结构上保证包衣去翅种子的强度和裂解度[7-10].种子经过包衣处理，可以提高其抗性，增加种子维度.本文拟通过筛选木地肤种子表现较好的粘结材料、吸水材料和填充材料以及合理添加水平和配比，以期为木地肤种子包衣在实际生产中的应用提供理论依据和技术支持.

1 材料与方法

1.1 研究材料

木地肤种源位于新疆天博草业有限公司木地肤种植基地，该基地隶属新疆呼图壁县石梯子乡(N 43°58′48″，E 86°46′8″，海拔817 m).该地属温带大陆性干旱气候，年降水量100～220 mm，无霜期150～180 d左右，7月份平均气温24～26 ℃.采回的木地肤种子在-18 ℃黑暗条件储藏8个月，种子纯净度51.46%.

1.2 方法

1.2.1 去翅种子处理 木地肤种子于2018年10月收获，选取饱满完整的木地肤去翅种子，用物理方式去除种翅，采用10%的H2O2消毒，蒸馏水多次冲洗，自然晾干.

1.2.2 试验设计 对木地肤种子进行2个处理，去翅种(no bract seed)和有翅种(with bract seed).去翅种，卵圆形，黑色，千粒质量0.89～0.18 g；有翅种具5翅，深褐色，千粒质量1.32～1.38 g.将2种形态种子进行种子萌发试验，选择更适合包衣的种子类型，并记录发芽率.

粘结材料的筛选.选用羧甲基纤维素钠(CMC-Na)、阿拉伯胶(AG)、聚乙烯醇(PVA)、壳聚糖(Chitosan)4种粘结材料，其中CMC-Na、AG、PVA设计8个浓度(0.1%、0.2%、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、4.0%、6.0%)；Chitosan设计6个浓度(0.1%、0.2%、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%)，以蒸馏水为对照(CK)，把配置好的各浓度的粘结材料溶液与处理好的去翅种子，分别放置在培养皿中，浸种30 min，自然晾干.

高分子吸水树脂(吸水剂，SAP)用量的筛选.将SAP粉碎后，过100目筛，使其吸水充分.称取6份质量均为1 g的已消毒的晾干去翅种子(未经粘结材料处理)，再分别称取去翅种子重量的2.0%、5.0%、8.0%、11.0%、14.0%、17.0%的吸水剂，与去翅种子混合，加入少量水搅拌均匀，确保去翅种子表面附着吸水剂，自然风干.对照采用空白处理(CK)，进行发芽试验，分别测试吸水材料对木地肤去翅种子萌发特性的影响.本试验采用的高分子吸水材料的吸水质量倍数为原干燥材料的400倍.

填充材料的筛选.选择硅藻土(D)、高岭土(K)、蛭石(V)、硅藻土+高岭土(D+K，1∶1)、硅藻土+蛭石(D+V，1∶1)、高岭土+蛭石(K+V，1∶1)、硅藻土+高岭土+蛭石(D+K+V，1∶1∶1)7种填充材料作为扩大去翅种子体积的外围包衣填充材料.

正交试验设计，通过单因素试验，筛选出萌发表现较好的粘结材料，高分子吸水材料以及填充材料和用量，再采用正交试验法进行木地肤包衣去翅种子试验配合比设计，选用三因素四水平的正交设计表，最后一列设置为空列，分别考虑了粘结材料、吸水材料、填充材料3个因素的3种变化水平，得出最优的包衣配比.

发芽试验，将2层滤纸铺入消毒过的培养皿(Φ=90 mm)中，加蒸馏水使其充分润湿，每一个处理设置3个重复，每个重复放置30粒包衣处理过的去翅种子，再放入25 ℃恒温光照培养箱内发芽培养，每天光照/黑暗(16 h/8 h)，从置床起第2天同一时间观察，以胚根突破种皮达到去翅种子长度的1/2为标准，统计去翅种子萌发数，连续观测14 d，以去翅种子连续4 d不再萌发视为萌发结束.

2 结果与分析

2.1 2种形态种子的发芽率

木地肤种子2种形态种子发芽率存在显著差异(P<0.05)，二者发芽率、发芽势、发芽率达50%需要的时间(TG50)，均具有显著性差异(P<0.05).其中木地肤去翅种的发芽率、发芽势、发芽指数都要高于有翅种的萌发指标，去翅种TG50小于有翅种(表1),所以包衣试验选用木地肤去翅种子进行.

2.2 不同粘结材料对木地肤去翅种子发芽率的影响

由表2得出，随CMC-Na浓度的增加，去翅种子发芽率呈先上升后降低的变化趋势，在0.2%浓度时，种子发芽率在所有处理中表现最好为80.00%，与对照差异不显著(P>0.05).随着AG浓度的升高，去翅种子发芽率出现由高至低的变化趋势.在0.2%浓度时，发芽率最高，与对照相比差异显著(P<0.05).随着PVA浓度升高，木地肤去翅种子发芽率表现由高变低.在浓度0.5%时，种子发芽率表现最好，但与对照差异不显著(P>0.05).不同浓度Chitosan对木地肤去翅种子的影响，随浓度的增加，发芽率先升高后下.6个处理中，0.2%浓度发芽表现最好78.67%，与对照差异不显著(P>0.05).

表1 种翅对木地肤种子萌发指标的影响

表2 不同粘结材料对木地肤去翅种子发芽率的影响

2.3 高分子吸水材料对去翅种子发芽率的影响

由表3可以看出，随着吸水树脂用量的增加，木地肤去翅种子的发芽率由低变高再变低，发芽率在药种比8%用量时，发芽率达最好为76.00%，与对照相比差异不显著(P<0.05).

表3 高分子吸水材料对木地肤去翅种子发芽率的影响

2.4 不同填充材料对去翅种子发芽率的影响

从表4可以看出，以蛭石、硅藻土+高岭土、高岭土+蛭石为填充材料时，木地肤去翅种子的累计发芽率表现良好，分别为78.49%、77.39%、74.36%.填充材料优选顺序为蛭石>硅藻土+高岭土>高岭土+蛭石.

表4 不同填充材料对木地肤去翅种子发芽率的影响

2.5 包衣材料组合优化筛选

通过以上木地肤的去翅种子包衣各因素、各浓度筛选可以得出，粘结材料优选顺序为0.2%阿拉伯胶、0.5%聚乙烯醇、0.2%羧甲基纤维素钠、0.2%壳聚糖；吸水材料优选顺序为种药比8.0%、11.0%、14.0%；填充材料优选顺序为蛭石、硅藻土+高岭土、高岭土+蛭石.在4种粘结材料中，壳聚糖较其他3种粘结材料价格高，对去翅种子萌发特性改善不显著，因此在粘结材料的3个水平选择为，0.2%阿拉伯胶、0.5%聚乙烯醇、0.2%羧甲基纤维素钠.B因素，C因素也选择能提高萌发能力较高的3个水平(表5).

表5 木地肤去翅种子包衣正交试验设计

木地肤去翅种子包衣正交试验结果见表6，可以得出试验处理3号(A1B3C3)发芽率最高.去翅种子包衣正交试验方差分析见表7.A因素(P=0.081>0.05)，B因素(P=0.039<0.05)，C因素(P=0.028<0.05)，影响木地肤去翅种子包衣发芽率的影响因素从大到小排列为C>B>A，说明填充材料对木地肤去翅种子包衣影响最大，其次是吸水材料，而粘结材料影响最小.

表6 木地肤去翅种子包衣正交试验结果

表7 木地肤去翅种子包衣正交试验方差分析

根据图1，木地肤去翅种子包衣正交试验各因素各水平K值变化趋势可以得出，A粘结材料的最优水平为A2；B吸水材料的最优水平为B3；C填充材料的最优水平为C3.所以通过以上正交试验结果和分析，木地肤去翅种子包衣试验最优组合为A2B3C3.

同一试验因素下，不同小写字母表示差异显著(P<0.05).Under the same test factor,different small letters indicate significant difference (P<0.05).图1 木地肤去翅种子包衣正交试验各水平均值Figure 1 The average value of each level in the orthogonal experiment of no bract seed coating

3 讨论

4种粘结材料都能促进去翅种子萌发，随着浓度的增加，木地肤包衣去翅种子萌发指标呈现了下降的趋势，这可能与高浓度抑制生长有关.李成云等[11]试验证明，阿拉伯胶、聚乙烯醇能提高红三叶的发芽速度和发芽率，与本试验结果相似，可能原因是阿拉伯胶、聚乙烯醇溶液属中性，对去翅种子没有胁迫作用，或为去翅种子萌发提供所需养分，使得去翅种子发芽率提高.但是针对不同的物种，不同浓度下，粘结材料对去翅种子萌发能力的提升不同.张金香等[12]研究表明油松去翅种子包衣选用壳聚糖和羧甲基纤维素钠做粘结材料最好，能提高去翅种子萌发能力；姚香平[13]的研究表明0.2%的羧甲基纤维素钠可以提高美女樱的萌发能力，出现这种结果可能是0.2%羧甲基纤维素钠包衣去翅种子降低种皮硬度，使去翅种子更容易萌发，与本试验结果相似.王洋[14]通过对4种荒漠植物进行包衣试验，表明0.2%壳聚糖能有效改善泡果白刺去翅种子的发芽率并达到最大值，这与本试验结果类似，壳聚糖可能通过影响去翅种子中各种酶的活性及含量，从而影响去翅种子萌发.

在干旱半干旱地区，因降水较少等自然条件的限制，土壤含水量成为影响植被成活的重要因素之一[15].在西北地区，为了使植被成活率提高，初冬进行木地肤去翅种子的播撒，目的是依靠第2年春季的冰雪融水，为去翅种子萌发提供水源，提高木地肤的成活率.而高分子吸水材料可以改善去翅种子周围土壤含水量，形成一个小型的水库，提供给种子萌发和生长的需要[16].研究表明，合适的吸水材料用量能提高木地肤去翅种子发芽特性，木地肤去翅种子随着吸水材料的增加，明显提升的其发芽率，表明吸水材料可以将水分保持在去翅种子周围，为去翅种子萌发提供充足的水分，吸水材料对去翅种子活力有促进作用；吸水材料用量药种比为8.0%时发芽率达到了最大值，这与梁猛等[17]、刘瑞凤等[18]、李积兰等[19]的研究结果相似.

适宜的填充材料，相当在去翅种子表面形成一个微土壤环境，满足去翅种子萌发和生长的需求，进而改善去翅种子的生活力.针对粒径较小的去翅种子，在去翅种子外用填充材料进行包裹，增加去翅种子粒径和维度.而对于蛭石、硅藻土+高岭土、高岭土+蛭石作为去翅种子包衣填充涂层都能明显改善木地肤去翅种子的发芽效果.王治等[20]，姚东伟等[21]，也表明硅藻土能促进去翅种子的萌发；李成云等[11]研究发现，高岭土，蛭石能提高红三叶和高羊茅去翅种子萌发特性；陈双燕[22]也报道了蛭石能提高结缕草发芽率，缩短出苗时间，这与本试验结果相同.

4 结论

去翅种子包衣粘结材料优选顺序为0.2%阿拉伯胶、0.5%聚乙烯醇、0.2%羧甲基纤维素钠、0.2%壳聚糖；吸水材料优选顺序为药种比8.0%、11.0%、14.0%；填充材料优选顺序为蛭石、硅藻土+高岭土、高岭土+蛭石.木地肤去翅种子包衣发芽率的影响因素从大到小排列为填充材料>吸水材料>粘结材料，最优组合为0.2%羧甲基纤维素钠×14.0%吸水剂×高岭土+蛭石.