種子引發與催芽包衣丸化技術在我國煙葉生產中的應用

馬文廣，鄭昀曄，2，李永平

(1.云南省煙草農業科學研究院，云南 玉溪 653100;2.玉溪中煙種子有限責任公司，云南 玉溪 653100)

種子引發 (seed priming)也稱種子滲透調節(seed osmotic conditioning)，是采用不同程度的物理、化學以及生物等處理方法，在控制條件下使種子緩慢吸水，為萌發提前進行生理準備的一種播前種子處理技術。引發最早由 Heydecker等［1］首次提出，并認為引發就是控制種子的吸水作用至一定水平，即允許預發芽的代謝作用進行，但防止胚根的伸出，控制種子緩慢吸水使其停留在萌發吸脹的第2階段，使其處在細胞膜、細胞器、DNA的修復，酶活化準備發芽的代謝狀態。引發技術在很多植物種類上已有研究與應用，如蔬菜作物的辣椒、甘藍等［2-3］、糧食作物的玉米等［4］。引發后的種子可以回干貯藏或直接用于播種。引發處理能提高種子迅速、整齊的出苗能力和幼苗的抗逆性［5-6］，從而間接節約種子，降低成本，提高效益。種子催芽，是在引發原理的基礎上，根據農業生產實際需要，控制種子的溫度、濕度、氧氣、光照以及處理時間等條件，促使種子萌發的一項種子處理技術［7］。

由于煙草種子十分微小，1 g裸種約有12000粒種子。在生產上存在播種量大，苗期水肥管理難度高，間苗費工，煙草幼苗素質差等問題。生產上為便于播種與后期管理，將經過催芽或者引發技術處理后的煙草種子，通過加入滑石粉、膨潤土等輔料，將種子包衣加工至直徑一般為1.6～1.8 mm的丸化種子，這樣的種子稱為煙草催芽或引發包衣丸化種子。

掌握引發或催芽的主要原理及方法，認識引發和催芽的條件及效應，采用特定的引發和催芽處理條件，結合新型的種子包衣丸化技術和設備工藝，研制和開發優質、高效的煙草引發和催芽包衣丸化種子，在煙葉生產上廣泛應用，尤其在我國冷濕煙區和高海拔煙區具有重要作用，對我國煙草產業可持續健康發展和種子技術進步具有實質性的意義。

1 發展及現狀

引發及催芽技術在作物種子中的研究應用較早。煙草種子的引發和催芽技術研究與應用起步雖較晚，但發展和應用較為迅速和廣泛。20世紀90年代以前，煙草種子引發及催芽技術的研究和應用還鮮為人知，僅僅停留在實驗室開展初步的嘗試性研究工作，有關煙草種子引發及催芽技術的研究少有報道，煙草種子的包衣丸化研究則未見報道。

20世紀90年代中后期，伴隨我國煙草產業的迅速發展，煙草種植面積逐年增加，煙草種子的技術研發發展較快。煙草種子的催芽技術開始應用于煙葉生產［8-9］。90年代末，煙草種子的催芽和引發技術進一步發展。該時期，雖有研究人員從事煙草種子的催芽和引發技術研究，但方法較常規，一般采用單純的水引發技術，在生產中的應用和成效不明顯，將種子催芽、引發技術與包衣加工相結合的應用研究未見報道。

進入21世紀后，煙草生產的發展得到了全面推進，對煙草產業的研究已延伸至細胞、分子等領域和水平。從事煙草種子研發的技術隊伍也日益壯大、成熟，研究投入較以往大大增加，引發物的篩選與應用研究日趨廣泛，煙草種子引發及催芽技術進一步提升和成熟，各煙葉主產區自主研發的煙草包衣丸化種子及其配套技術，開始在煙葉生產中大面積推廣應用。2001-2009年各省 (市)煙區的煙草種子研究人員開展了較多的關于煙草種子引發和催芽研究:如孫渭等研究了滲透引發對煙草丸化種芽活力的影響［10］;張利軍等［11］對煙草種子萌發過程中引發回干的效應進行了分析;盧秀萍等［12］研究了催芽型包衣種子對漂浮育苗中煙苗生長的影響;馬文廣等［13］使用赤霉素溶液引發提高了煙草丸化種子的抗寒性及幼苗的素質。從以上研究報道可以看出，我國在煙草種子的引發和催芽技術方面，做了大量的研究工作，取得了良好的科技成果，同時也培養了大批的煙草種子技術人才。2004-2010年在中國煙葉公司的支持和幫助下，由云南省煙草農業科學研究院提供技術依托、玉溪中煙種子有限責任公司承擔生產加工，共同研制和開發出煙草催芽包衣丸化種子 (以催芽工藝為主)和烤煙漂浮育苗專用包衣種子 (以赤霉素、增氧引發工藝為主)，并成功的在全國煙區大面積推廣。推廣種植的品種以MS云煙85、MS云煙 87、MSK326、云煙97等 6個全國主栽品種為主。經玉溪中煙種子有限責任公司統計，2004年6個主栽品種的引發和催芽包衣丸化種子全國推廣面積為5.91萬 hm2，2010年推廣面積30.57萬hm2，7年累計推廣種植119.33萬hm2(表 1)。

表1 全國煙草主栽品種引發及催芽包衣丸化種子的推廣應用情況

2 技術特點和應用推廣優勢

2.1 技術特點及異同

種子催芽是在單純的水環境中，通過控制溫度、氧氣、光照以及催芽時間等參數指標，促使種子萌發的過程，整個催芽過程除了水分條件外，一般不添加其他引發物。

催芽可根據煙葉生產上播種期實際需要而決定種子的萌發程度［12］。種子催芽技術在我國研究應用時間較早，從20世紀90年代開始已在煙葉生產上廣泛應用。

種子引發是通過引發物在控制溫度、濕度、氧氣、光照以及引發時間等參數條件下進行種子預萌發的過程。種子一般是“引而不發”，通過引發處理得到的種子稱為引發種子。在煙葉生產上，種子的引發綜合技術比催芽技術研究應用較晚，其技術工藝較催芽復雜，技術含量較催芽技術要高。21世紀初期至今，種子引發技術在煙草種子上得到廣泛的研究與應用，也是當前及今后一段時期煙草種子處理技術研究的方向和重點。

在特殊年份遭遇凍害、干旱等逆境的條件下，往往會造成煙草種子發芽慢，不整齊，嚴重時甚至不出苗。遇到這種情況時可采取應急和補救措施，即采用種子深度催芽技術，使種子“露嘴”甚至伸出胚根，再將其加工成包衣丸化種子用以播種。這樣的種子播后可立即發芽，出苗快、整齊，盡量減少了因自然災害延誤育苗帶來的損失。

另外，也可以根據不同產區煙葉生產實際需要，通過對種子引發物質及包衣輔料添加物的選擇，生產加工不同類型的引發或催芽包衣丸化種子。如抗寒型、抗旱型、增氧型、抗病蟲型、生物型、多重抗逆型等類型的包衣種子。

2.2 推廣應用優勢

2.2.1 常規煙草包衣種子存在的問題

早期的煙草包衣丸化種子，一般都不經過引發或催芽處理，僅僅是將煙草種子用種衣劑通過包衣丸化加工而成，統稱煙草常規包衣種丸化種子。常規煙草包衣種子是針對常規育苗技術開發生產的，生產加工工藝比較粗放，包衣種子的均勻度和裂解度差，裂解時間長。常規煙草包衣種子的外觀質量影響到了機械化精準播種，無法滿足集約化、專業化、工廠化育苗的要求。同時，由于傳統旱地育苗向漂浮育苗的轉變，飽含水分的漂浮育苗基質透氣性差，包衣種子長時間浸泡在水中，給種子的發芽和幼苗生長造成了低氧脅迫，影響了漂浮育苗質量。另外，常規包衣種子的發芽勢、發芽率低，田間出苗慢、整齊度差，出苗率不高，而且對低溫等逆境的耐抗力差。

伴隨我國現代煙草產業的快速推進，在煙葉生產上使用常規包衣種子將無法適應面臨著幾個方面的問題:一是漂浮育苗等育苗新技術的普及推廣對煙草種子質量及技術含量的高要求;二是精準播種、機械化播種，煙苗生產的集約化、專業化、工廠化對煙草種子質量及活力提出的高要求;三是不同生態區、不同逆境條件 (低溫、缺氧、病蟲害等)對煙草種子抗逆能力的要求。

2.2.2 煙草引發及催芽包衣丸化種子的應用優勢

針對常規包衣種子存在和面臨的問題，研制發芽勢和發芽率高、裂解度好、規格均勻、發芽快、田間出苗率高、整齊一致、長勢健壯，尤其適合早春冷濕環境播種的煙草引發或催芽包衣丸化種子應用于大面積煙葉生產，這對積極推動我國煙草種子產業化進程和技術進步，提高煙葉生產的整體水平具有實質性意義。

與常規煙草包衣種子比較，引發或催芽包衣丸化種子具有幾個方面的優勢。

對逆境脅迫的耐抗性好，針對性強。結合育苗過程中的低溫、缺氧 (一般發生在漂浮育苗過程或苗床土壤通透性差的情況)、病蟲害等逆境因素，通過不同程度的物理、化學以及生物等引發、催芽處理，經過配套工藝包衣丸化加工，研制和開發出相應的抗寒型、增氧型、抗病蟲型、生物型、多重抗逆型等類型的包衣種子，可以較好的緩解逆境脅迫對種子造成的傷害。

利于精量化、機械化播種以及集約化、專業化、工廠化育苗，有利于煙草漂浮育苗技術的普及推廣。開展煙草漂浮育苗時，漂浮盤的每個孔穴要求只播1粒種子，對包衣種子的裂解度、發芽率、出苗速度、整齊度等種子質量及活力指標要求很高。經過引發或催芽處理的包衣種子可以大幅提升其質量及活力，且出苗快、整齊、幼苗長勢健壯，可以較好地滿足育苗條件要求。

3 生產加工技術工藝要點

煙草種子引發及催芽包衣丸化的生產加工技術工藝流程，主要包括2個部分:一是種子的引發或催芽處理;二是對引發或催芽后的種子進行包衣丸化加工。

3.1 煙草種子的引發及催芽處理技術要點

煙草種子的引發及催芽處理主要包括取種、浸種消毒、引發或催芽、回干、貯藏幾個關鍵環節。

取種。根據預期種子生產加工及需求計劃，從良種庫取種，做好品種名稱、數量、重量、類型、產地及取種時間的記錄和標識，建立種子檔案，以備各個時期對種子信息的追溯。

浸種消毒。將取出的種子放入配制好的種子消毒液 (一般使用1.0%的硫酸銅溶液或0.1%的硝酸銀溶液)中殺菌消毒20～30 min。

種子引發或催芽。根據煙葉生產實際需要，對消毒后的種子進行催芽或引發處理，使種子達到預萌發或已萌發狀態。在引發過程中要控制好引發物的劑量，處理的時間及溫度。

種子回干。將完成引發或催芽的種子在自然溫度或特定控制溫度下干燥，使種子含水量達到工藝指標。

貯藏。將回干后的種子放入貯藏庫貯藏。

3.2 引發或催芽后的種子包衣丸化加工技術要點

引發或催芽后的種子包衣丸化加工技術要點包括種子的包衣造粒 (成核)、丸化、篩選、拋光、上色及包衣種子的干燥、包裝、貯藏等環節。

種子的包衣造粒 (成核)。將完成引發或催芽的種子從種子庫取出，分量放入包衣機中，噴灑適量的粘合劑和種衣劑，在粘合劑的作用下，使種衣劑附著于種子外層。

種子的丸化加工。繼續在包衣機中添加粘合劑和種衣劑，當丸化種子粒徑達到一定程度后停止加工。

丸化種子的篩選。將丸化后的種子在篩選機上過篩，選達到粒徑要求的合格丸化種子。

拋光。在包衣機中加入拋光粉，對合格的丸化種子進行拋光處理，使其表面光滑圓潤。

上色。選定相應的色料，對包衣丸化種子進行均勻染色。

干燥。將完成染色的包衣丸化種子置于干燥設備中，在一定溫濕度條件下干燥至工藝規定的標準。

包裝。干燥后的包衣丸化種子根據實際需要，進行計量包裝，即得到成品引發或催芽煙草包衣丸化種子。

貯藏。將包裝后的包衣丸化種子放入種子庫貯藏。

4 需注意的幾個問題

引發或催芽煙草包衣丸化種子是通過種子的引發或催芽處理技術，經包衣丸化加工而成，在實際生產應用中需要注意和把握好幾個方面的問題:一是要有效解決好種子引發及催芽處理過程與種子包衣丸化加工銜接的技術關鍵，種子預處理與包衣加工要有機結合，生產加工出技術含量高、質量好、多類型的包衣丸化種子，以滿足農業生產的實際需要;二是要加大種子引發及催芽技術推廣應用的培訓和咨詢力度，讓煙葉產區和煙農熟悉了解引發或催芽煙草包衣丸化種子產品的特點，掌握其技術關鍵和要點，加快技術成果在產區的快速轉化;三是技術人員在育苗過程中，要結合不同類型 (抗寒型、增氧型、生物型、多重抗逆型等)的引發或催芽包衣丸化種子的特點，把握好生產節令，輔之以相適應的育苗配套技術，引發或催芽包衣丸化種子發芽率高、出苗快、整齊，育苗時要結合生產節令適時播種，不宜過早播種。

5 應用推廣前景

種子是農業生產的基礎，是農業科技的載體。在世界農業飛速發展的今天，越來越體現出高質量及高水平種子技術的重要作用。優質的種子不僅可以為農業生產帶來巨大的經濟效益，同樣也可以代表一個國家或地區農業科研及生產技術的水平。伴隨農業生產的發展，種子引發及催芽處理等技術的研究與應用已成為當前及今后種子科學的研究重點和方向。回顧我國煙草的發展歷程，每一次煙草種子技術的革新和普及推廣，均給煙葉生產帶來了顯著的經濟和社會效益，充分驗證了“科學技術是第一生產力”的真實內涵。引發或催芽煙草包衣丸化種子在我國煙葉生產上大面積推廣應用至今，其應用面積逐年加大，推廣應用的省 (市)也逐年增加。2004年，引發或催芽的煙草包衣丸化種子推廣應用范圍僅為云南及江西2省，以云南省為主，面積合計5.91萬hm2。至2010年，推廣應用的煙區已涵蓋云南、貴州、四川、重慶、廣西、江西、安徽、山東、浙江、山西等17個省 (市、自治區)和2個東南亞國家 (老撾、緬甸)，國內推廣面積累計122.66萬hm2(表2)。其中，引發或催芽種子在云南省的推廣面積已占全省烤煙種植面積的87.1%，占全國烤煙面積的30.6%。2011年，云南省將實現100%使用引發或催芽包衣丸化種子。煙草種子引發及催芽包衣丸化技術及成果在煙葉生產中大面積的推廣應用和普及，為我國的煙葉生產創造了顯著的經濟和社會效益，得到了全國煙區和廣大煙農的認可和好評，有著良好的應用推廣前景。

表2 全國煙區年度煙草引發及催芽包衣丸化種子的推廣應用面積

［1］Heydecker W J，Higging Gulliver R L.Accelerated germination by osmotic seed treatment［J］.Nature，1973，246:42-44.

［2］張秉奎，高建軍，鞏振輝，等.PVA滲調對辣椒種子活力及芽期酶活性的影響 ［J］.西北農業學報，1999(2):80-83.

［3］吳道藩，宋明.提高甘藍種子活力的方法與機理研究［J］.園藝學報，2002，29(6):542-546.

［4］Ashraf M，Humera R.Inducing salt tolerance in maize(Zea mays L.)through seed priming with chloride salts:growth and ion transport at early growth stages［J］.Acta Physiologiae Plantarum，2001，23(4):407-414.

［5］Chen C C，Sung J M.Priming bitter gourd seeds with selenium solution enhancesgerminability and antioxidative responses under sub-optimal temperature ［J］.Physiologia Plantarum，2001，111(1):9-16.

［6］Duan H G，Yuan S，Huang Z X，et al.The effects of spermidine pretreatmenton antioxidative capacity in wheat seedlings under osmotic stress ［J］.Acta Agronomica Sinica，2006，32(7):1057-1062.

［7］盧秀萍，白永富，肖炳光，等.烤煙種子催芽時間與包衣后種子活力的關系 ［J］.煙草科技，2004(2):41-43.

［8］潘立輝.烤煙種子催芽新法 ［J］.吉林農業，1995(4):10-11.

［9］陳廷俊.煙草種子催芽新技術的研究 ［J］.煙草科技，1997(1):42-43.

［10］孫渭，馬英明，李斌，等.滲透引發對煙草丸化種芽活力的影響 ［J］.西北農業學報，2002，11(2):115-117.

［11］張利軍，楊鐵釗，王忠民，等.煙草種子萌發過程中引發回干的效應分析 ［J］.河南農業大學學報，2004(2):162-166.

［12］盧秀萍，白永富，肖炳光，等.催芽型包衣種對漂浮育苗中煙苗生長的影響 ［J］.中國煙草科學，2005(1):20-22.

［13］馬文廣，鄭昀曄，索文龍，等.赤霉素引發處理提高煙草丸化種子活力和幼苗素質 ［J］.浙江農業學報，2009，21(3):293-298.