蔬菜種子丸粒化包衣技術(shù)規(guī)程

陳 凱,張端喜,徐華晨,陶建平,陸岱鵬,唐玉新*

(1.江蘇省農(nóng)業(yè)科學院 農(nóng)業(yè)設施與裝備研究所,江蘇 南京 210014;2.農(nóng)業(yè)部 長江中下游設施農(nóng)業(yè)工程重點實驗室,江蘇 南京 210014;3.江蘇省南京靚綠農(nóng)副產(chǎn)品開發(fā)有限公司,江蘇 南京 210014)

蔬菜種子丸粒化包衣是指通過丸粒化包衣機和包衣技術(shù),將小粒蔬菜種子或表面不規(guī)則(如呈扁形、有芒、帶刺等)的蔬菜種子表面包被一層較厚的包衣填充材料(包括化肥、農(nóng)藥、植物促生長因子等),在不改變原種子生物學特性的基礎上形成一定大小和強度的種子顆粒,以增加種子質(zhì)量和體積,便于機械播種。丸粒化包衣填充材料一般為種子質(zhì)量的一倍到數(shù)倍[1-3]。蔬菜種子(如甘藍、油菜、青菜等粒徑較小的種子,辣椒、茄子等外形扁平的種子)經(jīng)丸粒化包衣以后,都能被加工成粒徑3～4 mm的橢球體,為種子精量播種降低難度,創(chuàng)造條件,從而達到大量節(jié)約用種的目的;同時種子能在發(fā)芽和幼苗期獲得生長需要的充足養(yǎng)分,種子表皮外的病菌也可以被殺死,有效防范病蟲害侵襲,從而實現(xiàn)播前植保、帶肥下田,達到保苗、壯苗、增產(chǎn)、增收的目的。種子丸粒化包衣是實現(xiàn)蔬菜種子精量播種的必要條件。據(jù)統(tǒng)計,蔬菜種子經(jīng)丸粒化包衣加工處理后可節(jié)約用種30%以上,可增產(chǎn)8%～20%[4]。

在歐美等發(fā)達國家,蔬菜種子丸粒化包衣技術(shù)成熟，應用廣泛。Simone Pedrini[5]對目前的種子丸粒化包衣技術(shù)進行了總結(jié),認為研究熱點主要集中在以下幾個方面：(1)防護劑。包括殺菌劑、殺蟲劑、捕食者威懾物、除草劑;(2)營養(yǎng)劑。包括促種子發(fā)芽、促幼苗生長、作物增產(chǎn)等營養(yǎng)物質(zhì);(3)共生有機體。常見的有用根瘤菌對豆科植物、小麥等進行接種[6];(4)土壤改良劑。國外學者也對一些非常規(guī)經(jīng)濟作物種子的丸粒化包衣技術(shù)進行了研究,如Paul L. Sanchez對銀膠菊丸粒化包衣后的種子的出芽、幼苗生長進行了探究[7]。國內(nèi)關于丸粒化包衣技術(shù)的研究主要集中在兩個方面:(1)種子丸粒化包衣機的研制,例如胡志超等研制了轉(zhuǎn)釜式(亦稱荸薺式)丸粒化包衣機[8],孫正等研制了甩盤式丸粒化包衣機[9]；(2)對常規(guī)經(jīng)濟作物種子丸粒化包衣材料的研究,如牧草、煙草、胡麻、甜菜等[10-12]。目前國內(nèi)尚缺少對蔬菜種子丸粒化包衣工藝的探討,不能實現(xiàn)丸粒化包衣后種子與精量播種機械有機結(jié)合。據(jù)統(tǒng)計，在2016年底,我國設施農(nóng)業(yè)包括設施蔬菜在內(nèi)的綜合機械化水平只有31.5%[13]。由于我國蔬菜產(chǎn)業(yè)全程機械化程度較低，生產(chǎn)、管理水平落后,所以需要消耗大量的人工；近年來我國勞動力短缺加劇,導致生產(chǎn)成本急劇增加的問題日益突出,如何使蔬菜產(chǎn)業(yè)各環(huán)節(jié)有效地節(jié)本增效,亟待解決[14-17]。做好蔬菜種子的加工處理工作能有效地降低蔬菜生產(chǎn)的勞動用量和生產(chǎn)成本。本規(guī)范的目的是促進蔬菜種子丸粒化包衣加工工藝的標準化,促進成品丸粒種子品控的標準化,提高丸粒化種子的商品性,為種子精量播種做好前期工作。

1 蔬菜種子丸粒化包衣加工流程分析

以蔬菜種子丸粒化包衣加工流程(圖1)為基礎,結(jié)合種子精量播種的實際情況,研究認為：產(chǎn)前階段對種子加工影響最大的是包衣材料的配制,包衣材料對成品種子的結(jié)構(gòu)特性起決定性作用;在加工中要嚴格控制每次惰性材料的添加量和黏合劑的噴液流量,既要避免出現(xiàn)黏鍋現(xiàn)象(當黏合劑過多時,種子會黏在轉(zhuǎn)釜的內(nèi)壁上),又要防止廢粉過多(當黏合劑不足時,包衣劑不能附著在種子表面而自我凝結(jié)或四處彌散);加工后,合格成品要真空密封保存，避免返潮。

圖1 蔬菜種子丸粒化包衣工藝流程

2 丸粒化包衣技術(shù)規(guī)范

2.1 作業(yè)要求

2.1.1 種子要求 蔬菜種子應符合GB/T 16715 瓜菜作物種子(所有部分)[18]的規(guī)定。

2.1.2 農(nóng)藥要求 蔬菜種子丸粒化包衣過程中所用到的農(nóng)藥應符合GB/T 8321農(nóng)藥合理使用準則(所有部分)[19]的規(guī)定。

2.1.3 黏合劑要求 蔬菜種子丸粒化包衣過程中所用到的黏合劑,如羧甲基纖維素鈉應符合GB 1886.232 食品添加劑 羧甲基纖維素鈉[20]的規(guī)定,明膠應符合GB 6783 食品添加劑 明膠[21]的規(guī)定,其他黏合劑也應符合對應標準的規(guī)定。配制的黏合劑溶液黏度范圍應為(4000±200)MPa·s(采用上海方瑞儀器有限公司生產(chǎn)的NDJ-5T型數(shù)字黏度儀測定黏合劑的黏度),目的是既要保證黏合劑有較好的黏合作用,又要保證黏合劑溶液有良好的流動性。

2.1.4 惰性填充材料 試驗中用到的包衣填充材料(滑石粉、膨潤土、硅藻土、凹凸棒土、炭泥等)必須為粉體顆粒,目數(shù)≥200。

2.1.5 機具性能 采用的蔬菜種子丸粒化包衣機的機具性能見表1。

表1 蔬菜種子丸粒化包衣機的性能指標

注：噴液的液體黏度為4000 MPa·s(在0.2 bar下)。

2.2 丸粒化包衣機的試運轉(zhuǎn)

按使用說明書要求,進行設備的水平調(diào)整,將丸化機與壓縮機、除塵機連接并調(diào)整機組。

調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)釜的高度至1.2 m,生產(chǎn)前預調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)釜傾角至40°,在生產(chǎn)過程中根據(jù)加工情況再進行微調(diào)。

試驗前將調(diào)制好的黏合劑(著色劑)或其他液體注入玻璃液體儲存器中。

移動裝載有壓縮空氣噴霧噴頭的支架,將噴頭移動至轉(zhuǎn)釜外,并在噴頭下放置廢液收集裝置(塑料盒，40 cm×30 cm×15 cm);打開壓縮空氣的閥門,預調(diào)節(jié)壓力至1 bar;打開控制黏合劑向下流動的閥門和黏合劑進入噴頭的閥門,調(diào)節(jié)噴頭上的旋轉(zhuǎn)開關使噴出的液體達到所需的流量和霧化效果。

當噴頭霧化效果調(diào)整好后先關閉噴頭上的閥門,再關閉液體向下流動的閥門,最后關閉壓縮空氣開關,先停止供應液體,再停止壓縮空氣。

2.3 生產(chǎn)作業(yè)步驟

(1)按照設定,稱取精選后的種子600 g,置于轉(zhuǎn)釜中,調(diào)整轉(zhuǎn)釜轉(zhuǎn)速,使種子旋轉(zhuǎn)滾動，并無沿壁滑動。

(2)噴少量清水(或添加殺菌劑)將種子表面潤濕。

(3)添加惰性材料10 g,盡可能均勻覆蓋于種子上,轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)釜,使惰性材料附著于種子上。

(4)噴入黏合劑(噴液時間20 s),根據(jù)噴霧效果調(diào)整噴頭位置,盡可能使霧化的黏合劑均勻覆蓋于種子上；轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)釜約1 min,使種子隨轉(zhuǎn)釜轉(zhuǎn)動和相互摩擦，達到黏合劑分布均勻的效果。

(5)重復第3步和第4步,重復進行5次,每次重復時惰性材料添加量增加10 g,黏合劑噴液時間增加20 s,直至丸化后的種子達到設定尺寸。

(6)將丸化種子進行篩分,剔除過大尺寸的種子,保留達到設定尺寸的種子,然后將低于設定尺寸的種子重新置于轉(zhuǎn)釜中,繼續(xù)加工,直至達到設定的尺寸。

(7)當停止丸粒化的工作時,首先要停止液體的供應,然后關閉壓縮空氣的供應；停止轉(zhuǎn)釜時,按下控制箱上旋轉(zhuǎn)盤的停止按鈕。

(8)將加工完成的種子手工或使用真空裝置取出,再移至烘干設備中,在溫度40 ℃下烘干至安全水分,然后檢測丸粒化種子的品質(zhì),最后封裝保存。

2.4 蔬菜種子丸粒化包衣質(zhì)量要求

為了適應種子精量播種機械,蔬菜種子丸粒化包衣質(zhì)量要求見表2。

表2 蔬菜種子丸粒化包衣質(zhì)量要求

2.5 質(zhì)量檢驗方法

2.5.1 抽樣 按GB/T 3543.7 農(nóng)作物種子檢測規(guī)程 其他項目檢測[22]的規(guī)定執(zhí)行,取樣須在丸粒化包衣種子干燥后進行。樣品標簽內(nèi)容見圖2。

圖2 丸粒化包衣種子取樣標簽的內(nèi)容

2.5.2 檢驗方法

2.5.2.1 外觀檢測 外觀檢測采用目測法,取混合樣品3份,每份200粒,觀察包衣層是否完整均勻，顆粒尺寸是否整齊一致。

2.5.2.2 有籽率檢驗 從混合樣品中隨機取試樣3份,每份200粒,將包衣顆粒剝開,數(shù)出有種子的粒數(shù),按公式(1)計算有籽率,并統(tǒng)計其平均值。

Y=k/200×100%

(1)

式(1)中:Y為丸粒化包衣的有籽率(%);k為樣品中含有的種子粒數(shù)(粒)。

2.5.2.3 單籽率檢驗 從混合樣品中隨機取試樣3份,每份200粒,將包衣顆粒剝開,數(shù)出有單粒種子的粒數(shù),按公式(2)計算單籽率,并統(tǒng)計其平均值。

D=d/200×100%

(2)

式(2)中:D為丸粒化包衣的單籽率(%);d為樣品中有單粒種子的粒數(shù)(粒)。

2.5.2.4 丸粒抗壓強度 從混合樣品中隨機取試樣3份,每份50粒,利用顆粒強度測定儀(YHKC-3A型,泰州市銀河儀器廠)測定壓裂每個顆粒時的強度值,統(tǒng)計其平均值。

2.5.2.5 含水量檢驗 從混合樣品中隨機取試樣3份,每份丸粒種子100 g,在100～105 ℃下烘至絕干,測其水分含量。按公式(3)計算種子含水量。

W=(M0-M1)/M0×100%

(3)

式(3)中:W為種子含水量(%);M0為干燥前供檢種子的重量(g);M1為干燥后供檢種子的重量(g)。

2.5.2.6 粉塵脫落率 從混合樣品中隨機取試樣3份,每份100 g,將每份丸粒種子利用灰塵測量儀(德國Heubach公司生產(chǎn))測量粉塵脫落率,并計算其平均值。

2.5.2.7 丸粒種子的流動性 從混合樣品中隨機取試樣3份,每份100 g,利用粉體特性儀(成都精新企業(yè),JL-A3型)測量每份丸粒種子的流動性,計算試樣的平均值。

2.5.2.8 評定 在檢驗項目中有1項不符合規(guī)定的,需加倍抽樣、復檢；復檢仍有1項不合格的,則判定該批次產(chǎn)品不合格。

2.6 安全要求

生產(chǎn)作業(yè)應遵守GB/T 33000 企業(yè)安全生產(chǎn)標準化基本規(guī)范[23]的規(guī)定。丸化機開始工作時開啟除塵裝置。在作業(yè)過程中發(fā)現(xiàn)異常及故障時,應及時停機檢查排除。操作人員經(jīng)培訓合格后方可上機,上機操作應遵循使用說明書。作業(yè)時不應讓無關人員靠近機器。其他安全注意事項遵循說明書。

2.7 標志、貯存

2.7.1 標志 在丸粒化包衣種子的包裝物上使用標志,并且特殊注明包衣農(nóng)藥有效成分含量及包衣種子藥種比。

2.7.2 貯存 包衣種子一般要求隨包隨播,或短期存放。如需長時間存放則要專庫分批貯存,倉庫要求干燥,貯存期應與蔬菜種子的保存期一致,避免包衣層吸水返潮。

2.8 機具保養(yǎng)與存放

應做日常班前、班后保養(yǎng)。在每班工作完畢后、著手清潔和維護工作前,拔掉電源插頭。全面清理丸粒化包衣機,清理各個工作部件附著的灰塵和雜物。檢查易損件損壞、磨損情況,及時修理或更換。

在每季作業(yè)完畢后，要按照使用說明書的要求進行全面保養(yǎng)。整機在休閑季節(jié),應入庫存放,停放在平坦、通風、干燥處,對各工作部件和調(diào)節(jié)螺母螺栓涂油防銹,對各軸承等潤滑點加注潤滑脂,將各部位的彈簧放松,使之處于自由狀態(tài)；將機具入庫保管,檢查塑膠件是否老化。

2.9 建檔

應做好生產(chǎn)管理記錄檔案,檔案保存應不少于2年。

3 結(jié)語

本規(guī)范對蔬菜種子丸粒化包衣的加工作業(yè)、質(zhì)量評價等作出了明確的指導,目的是為了降低蔬菜丸粒化包衣種子的脫粉率,提高種子的抗壓強度,使種子更加適合種子精量播種機。過多的脫落粉塵會造成針孔型取種器堵塞；當抗壓強度過低時種子在播種過程中容易破損,影響播種質(zhì)量。本規(guī)范規(guī)定選用黏合劑的黏度范圍為(4000±200)MPa·s,蔬菜丸粒化包衣種子的脫粉率應≤0.005,抗壓強度≥3 N,有籽率≥95%,單籽率≥90%。按該規(guī)范加工的蔬菜丸粒化包衣種子能滿足精量播種機的要求,可以提高播種效率和播種質(zhì)量,減少人工使用,降低生產(chǎn)成本。

規(guī)范蔬菜種子丸粒化包衣技術(shù),有利于提升蔬菜種子的質(zhì)量、商品性和市場競爭力,推動蔬菜種子加工產(chǎn)業(yè)良性有序發(fā)展。伴隨“一帶一路”進程的推進,我國與沿線國家將會有更加密切的貿(mào)易往來,是我國蔬菜走出去難得的發(fā)展機遇,提高蔬菜種子品質(zhì),提高蔬菜產(chǎn)品的競爭力勢在必行[24-25]。本規(guī)程為蔬菜種子丸粒化包衣提供了技術(shù)支撐,為蔬菜種子精量播種提供了保障,有利于促進農(nóng)機與農(nóng)藝深度融合。