不同填充物料對大蔥種子丸粒化效果的影響

摘 要：種子丸粒化是實現工廠化育苗機械化精量播種的有力措施。大蔥是主要調味蔬菜之一，但其種子粒徑較小，且不規則，從而制約大蔥育苗集約化高效生產。以大蔥種子為試驗材料，對使用不同填充物料制備的大蔥丸粒化種子進行丸化指標和發芽指標的測定與分析，并對部分指標進行隸屬函數綜合評價。結果表明，與凹凸棒土相比，膨潤土是大蔥種子丸粒化的理想填充物料之一，所制備的丸粒化種子近球形、質量較好，且發芽指標顯著優于凹凸棒土。填充物料中添加珍珠巖能夠促進大蔥丸粒化種子萌發。以珍珠巖、膨潤土、滑石粉質量比為4∶26∶70制備的丸粒化種子，符合種子丸粒化的要求，且各項發芽指標均顯著優于以膨潤土和滑石粉質量比為30∶70制備的丸粒化種子。該研究明確了蒸餾水作為黏合劑時，珍珠巖、膨潤土、滑石粉質量比4∶26∶70作為填充物料制備大蔥丸粒化種子的效果最好，可為種子丸粒化技術在大蔥工廠化育苗的機械化、精量化播種中的應用提供參考。

關鍵詞：大蔥；丸粒化；填充物料；丸化和發芽指標；綜合評價

中圖分類號：S633.1 文獻標志碼：A 文章編號：1673-2871（2025）02-142-08

Effects of different fillers on the seed pelleting of green onion

XU Youquan， NIU Xuxu， WU Guoxiu， CUI Dandan， WANG Fan， LI Yang， LI Yanman， LI Shengli

（College of Horticulture， Henan Agricultural University， Zhengzhou 450046， Henan， China）

Abstract： Green seed pelleting is a powerful measure to realize the mechanized precision sowing in industrial seed culture. Green onion is one of the main season vegetables， but its seeds are small and irregular， which cannot meet the requirements of intensive production. In this study， the pelletization and germination parameters of seed pelleting of green onion with different fillers were measured and analyzed， and comprehensively evaluation using membership function method for partial indexes. The results showed that compared with attapulgite， bentonite was one of the ideal fillers for seed pelleting of green onion which shaped closed to circular， and germination indexes were significantly better than that of attapulgite. Perlite could promote germination of pelleted green onion seeds in pelleted fillers. The pelleted seeds prepared by mass ratio of perlite， bentonite， talcum powder were 4∶26∶70 conformed to the requirements for seed pelleting， and each germination parameter was superior to those prepared by bentonit∶talcum powder（30∶70）. This study clarified the favourable effect of pelleted green onion seeds prepared by bentonite∶ talcum powder（30∶ 70）and perlite∶ bentonite∶talcum powder（4∶26∶70）with distilled water used as binder， providing reference for mechanized precision sowing of green onion seed pelleting in industrial seed culture.

Key words： Green onion; Pelleting; Fillers; Pelletization and germination indicator; Comprehensive evaluation

種子丸粒化是一種新型的種子處理加工技術[1]。該技術是種子包衣的一種特殊形式，通過丸粒化機械，利用各種丸粒化材料使質量較輕或表面不規則的種子具有一定強度、形狀和質量，從而達到小種子大粒化、輕種子重粒化、不規則種子規則化的效果[2]。

種子丸粒化技術的研究起源于美國，目前在發達國家普遍應用，包括丸粒化技術、丸粒化加工設備、丸粒化與生物制劑結合技術等；國內對種子丸粒化的研究經歷了仿制、追趕階段，現在達到新高度，預計在國內仍將保持快速發展的勢頭[3]。小粒種子丸粒化，通常是利用填充物料包裹裸種，將種子質量增加2～50倍，以提高種子成活率，利于機械播種[4]。目前，種子丸粒化在牧草[5-6]、花卉[7]、中藥材[8-9]等方面已廣泛應用，并取得一定的經濟效益。

大蔥是國民生活中最常見的調味蔬菜之一，在中國飲食文化中具有重要地位。因此，大蔥產業的規模化發展對促進地區經濟具有重大意義[10-11]。目前大蔥產業正處于由傳統大田育苗模式向工廠化集約育苗模式轉變的重要階段[12]，而大蔥種子為不規則盾形小粒種子，千粒重僅2～3 g，這一特性使其難以適應工廠化集約育苗的生產需求，成為機械化、高效精量播種的限制因素。利用丸粒化技術改良大蔥種子不規則且質量較輕的特性，能夠提高大蔥種子適播性，是實現大蔥育苗產業規模化快速發展的有利技術手段。

丸粒化填充物料和黏合劑是種子形成丸粒化的基礎，如鋁硅酸鹽礦物、海泡石類、有機物類、珍珠巖等填充物料，纖維素衍生物、聚乙烯衍生物、阿拉伯膠等黏合劑[13]，而過多的黏合劑容易導致丸粒化外殼過硬，裂解性能變差，限制小粒種子萌發出芽[14]。基于此，筆者以蒸餾水為黏合劑，添加育苗基質，探討不同填充物料對大蔥種子丸粒化效果的影響，并對發芽情況進行綜合評價，以期為大蔥種子丸粒化填充物料的選擇提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

大蔥種子（普威長廈）由無錫普威農業科技有限公司提供。填充物料包括草炭（200目）、蛭石（200目）、珍珠巖（200目）、膨潤土（325目）、凹凸棒土（325目）、滑石粉（1250目），購買于當地農資市場；商品粉（主要成分包括黏合劑、崩解劑、添加劑、防腐劑、顏料和有效成分）由河南月云農業科技有限公司生產。

1.2 不同填充物料設計

采用育苗基質、黏結性填充物料和抗粘連性填充物料作為設計材料，育苗基質（草炭、蛭石、珍珠巖）視為第一類材料，黏結性填充物料（膨潤土、凹凸棒土）視為第二類材料；抗粘連性填充物料滑石粉視為基礎材料（含量為70%），與第一和第二類材料按照不同質量配比分別混合（表1），得到不同的丸粒化填料。

1.3 大蔥種子丸粒化操作工藝

將大小均勻、無雜質霉變的大蔥種子倒入丸粒筒（轉速為1260 r·min-1）中，5 s后在霧化盤（恒定轉速2800 r·min-1）加入蒸餾水（種子表面濕潤且無流動明水）后，加入混勻的填充物料（以不覆蓋滾動種子為宜），每3～7 s重復交替添加蒸餾水和填充物料；待大蔥丸粒化種子直徑接近2 mm時，丸粒筒轉速降至900 r·min-1，適量加大蒸餾水流量使丸粒化種子整體接近濕潤狀態時，增加填充物料下料量；待大蔥丸粒化種子直徑接近4 mm時停止添加填充物料，持續加入少量蒸餾水使丸粒化種子表層保持濕潤，丸粒化設備繼續運行1 min，待丸粒化種子符合要求后停止運行。利用網篩將不符合要求的丸粒化種子及殘留粉料去除，符合要求的丸粒化種子利用搖床（34 ℃、60 r·min-1）干燥至種子安全含水量后留存，待用。裸種直接由商品粉經以上操作工藝制備得到CK1。

1.4 大蔥丸粒化種子丸化指標測定

隨機選取50粒丸粒化種子，將丸化種子外殼碾碎，分別統計有籽率與單籽率，3次重復。有籽率為含目標種子的丸籽數占受檢總數的百分率；單籽率為含單粒種子的丸粒數占受檢總數的百分率[15]。

選取均勻一致的丸粒化種子50粒稱質量，碾碎稱取裸種質量，重復3次，計算增重倍數。增重倍數=（丸粒化種子質量-裸種質量）/裸種質量。

隨機選取10粒大蔥丸粒化種子，使用游標卡尺測量丸粒化種子直徑，3次重復；取最長直徑和最短直徑計算長寬比。

丸粒化種子裂解指標：每次隨機選取丸粒化大蔥種子50粒，置于加滿水的培養皿內，統計裂解種子數和裂解時間，3次重復，1 min內溶解或裂解種子數稱為裂解數；試驗初始時間至最后一粒丸粒化種子開裂的時間稱為裂解時間；1 min內溶解或裂解種子數占受檢總數的百分率稱為裂解率。

使用質構儀P/50探頭測定丸粒化種子抗壓強度，丸粒化種子形變參數設定為30%，重復測定10粒。

1.5 大蔥丸粒化種子發芽指標測定

選取制備好的各處理丸粒化種子、商品丸粒化種子CK1及裸種CK2，播種于200孔穴盤中，各處理分別播種160穴，重復3次。發芽試驗在試驗室進行，條件包括：光照培養架室溫培養，丸粒化種子播后前3 d少量澆水，基質含水量保持在60%左右，然后正常管理。大蔥裸種播后采用常規水分管理方式澆水，每天觀察種子的發芽數（以種子露出基質作為發芽標準），第7天統計發芽勢，第14天統計發芽率，計算公式如下：發芽勢/%=7 d發芽種子數/供試種子總數×100；發芽率/%=14 d總發芽數/供試種子數×100；發芽指數（GI）=∑（Gt/Dt）；式中，Gt為第t天的發芽種子數；Dt為發芽天數。

1.6 數據分析

采用Microsoft Excel軟件處理基本數據，采用SPSS 26軟件進行差異顯著性分析和相關性分析，采用Graphpad prism 軟件和TBtools軟件作圖。采用模糊數學隸屬函數法[16]綜合評價不同填充物料對大蔥種子丸粒化效果的影響。

2 結果與分析

2.1 不同填充物料對大蔥丸粒化種子丸化指標的影響

2.1.1 不同填充物料對大蔥丸粒化種子包籽效果的影響 有籽率和單籽率是衡量包衣技術工藝的可行性和合理性的重要指標[17]。由表2可知，不同填充物料制備的丸粒化種子有籽率在93.33%～98.67%，只有添加草炭（T1、T6）制備的丸粒化種子的有籽率低于95%；而各處理的單籽率均高于90%，說明蒸餾水作為黏合劑時，各處理的丸粒化種子有籽率和單籽率相對理想。重型丸粒化種子的質量一般是裸種質量的2～50倍，本文中不同填充物料制備的丸粒化種子增重倍數均能達到重型丸粒化種子的要求，但不添加育苗常用基質（T4、T5）的丸粒化種子增重倍數顯著高于其他處理。形狀規整、大小適中、近球形的丸粒化種子符合工廠化育苗要求，不添加育苗基質（T4、T5）的丸粒化種子的長寬比與CK1差異不顯著，更接近球形，并且添加膨潤土（T1、T2、T3和T4）的丸粒化種子長寬比整體比添加凹凸棒土（T5、T6、T7和T8）的種子更接近球形（圖1）。

2.1.2 不同填充物料對大蔥丸粒化種子裂解效果的影響 由表3可知，添加膨潤土與添加凹凸棒土制備的丸粒化種子在裂解率上表現出顯著差異。與CK1相比，在1 min內，由育苗基質、膨潤土和滑石粉作為填充物料（T1、T2和T3）制備的丸粒化種子完全裂解，但僅含有膨潤土和滑石粉（T4）的丸粒化種子裂解率為22.67%；而由育苗基質、凹凸棒土和滑石粉作為主要填充物料（T5、T6、T7和T8）制備的丸粒化種子的裂解率與CK1差異不顯著，幾乎未出現裂解現象。由此可知，添加膨潤土制備的丸粒化種子能夠在短時間內迅速溶解，尤其再添加育苗基質后溶解的速度更快。

添加膨潤土作為主要填充物料制備的丸粒化種子在3 min內均完成裂解，但添加凹凸棒土制備的丸粒化種子則需要充分的時間完成裂解。其中，含有育苗基質（T6、T7和T8）的丸粒化種子在2 h左右可完成裂解，而不含育苗基質（T5）的丸粒化種子所需裂解時間是前者的2.4倍，同時是CK1的1.5倍。凹凸棒土制備的丸粒化種子，無論是否添加育苗基質，短時間內均未達到裂解效果，通常是在一段時間后發生崩解。添加膨潤土作為填充物料的丸粒化種子中，添加草炭（T1）的裂解時間最短（30.67 s），但裂解后易形成堆積（圖2），從而影響種子萌發。

2.1.3 不同填充物料對大蔥丸粒化種子抗壓強度的影響 由圖3可以看出，不同填充物料制備的丸粒化種子在抗壓強度上表現出一定差異。添加膨潤土的填充物料（T1、T2、T3和T4）制備的丸粒化種子的抗壓強度與添加凹凸棒土的填充物料（T6、T7、T8和T5）制備的丸粒化種子的抗壓強度趨勢一致，即含有不同育苗基質的填充物料制備的丸粒化種子抗壓強度表現為草炭gt;蛭石gt;珍珠巖。

未添加育苗基質的丸粒化種子的抗壓強度顯著高于添加育苗基質的丸粒化種子。在添加膨潤土的處理中，未添加育苗基質（T4）的丸粒化種子的抗壓強度約是添加珍珠巖（T3，抗壓強度最小）的1.88倍；在添加凹凸棒土的處理中，未添加育苗基質（T5）的丸粒化種子的抗壓強度約是添加珍珠巖（T8，抗壓強度最小）的1.85倍。而T4與CK1的抗壓強度差異不顯著。然而本研究制備的丸粒化種子的抗壓強度均達到了丸粒化種子質量及技術指標要求的單粒抗壓強度 N≥150g[17]，說明試驗采用的填充物料配比可進行后續研究。

2.2 不同填充物料對大蔥丸粒化種子發芽指標的影響

對不同填充物料制備的丸粒化種子進行發芽試驗，從圖4可以看出，隨著時間的推移，各處理的種子從第4 天開始逐漸發芽，添加膨潤土的填充物料（T1、T2、T3和T4）制備的丸粒化種子的累積發芽率始終高于添加凹凸棒土的填充物料（T6、T7、T8和T5）制備的丸粒化種子，且T3的累積發芽率軌跡幾乎與對照CK1和CK2重合。在添加膨潤土填充物料的處理組中，在第7天時，丸粒化種子的累積發芽率在43.54%～80.42%，到14 d時，達到70.83%～93.75%，其中T1處理在7～9 d表現出發芽放緩的趨勢，可能與丸粒化種子裂解時填充材料的堆積有關；而添加凹凸棒土填充物料的處理組中，截至第14天，各處理的累積發芽率均未超過50%，這可能意味著凹凸棒土阻礙了水分運輸，導致種子萌發過程中吸水不暢和供氧不足，最終發芽率受到影響。

對各處理的發芽勢、發芽率和發芽指數進行統計分析，結果表明，添加膨潤土的填充物料（T1、T2、T3和T4）制備的丸粒化種子的發芽勢、發芽率和發芽指數均與添加凹凸棒土的填充物料（T6、T7、T8和T5）制備的丸粒化種子差異顯著，含有珍珠巖（T3）的處理無論發芽勢、發芽率，還是發芽指數，均與CK1和CK2差異不顯著（圖5-A～C）。通過相關性分析發現，發芽勢、發芽率和發芽指數具有高度的相關性（圖5-D），相關系數均大于0.970 0。

2.3 不同填充物料對大蔥種子丸粒化效果影響的綜合評價

通過模糊數學隸屬函數法綜合評價（表4）可以看出，添加膨潤土和滑石粉作為填充材料（T4）制備種子的丸粒化效果最優，CK1次之，添加珍珠巖、膨潤土和滑石粉（T3）評價排名第3；添加凹凸棒土和滑石粉（T5）及添加草炭、凹凸棒土和滑石粉（T6）制備種子的丸粒化效果最差。

將T1、T2、T3和T4看作整體A1，T5、T6、T7和T8看作整體A2，隸屬函數得分合計分別為29、14，說明以膨潤土作為填充物料制備的丸粒化種子，丸粒化效果比凹凸棒土更好。種子直徑、增重倍數和抗壓強度是評價丸粒化種子質量的重要指標，但3種指標與丸粒化效果并非呈絕對的線性相關，如丸粒化種子增重倍數為2～50倍、抗壓強度N≥150g等，即可表明種子丸粒化效果較好，因此未將這3個指標納入不同填充物料對大蔥種子丸粒化效果影響的綜合評價指標中。

3 討論與結論

種子丸粒化是工廠化育苗中解決小粒種子不易機械化精量播種問題的有效措施，研究丸粒化技術對提高大蔥工廠化集約高效育苗生產意義重大。通過對小粒種子進行丸粒化包裹，使其體積和質量增大，同時其形狀由不規則統一到呈大小均勻的近球形，能夠滿足生產中機械化精量播種的需求。填充物料是種子形成丸粒化的必要材料。姚東偉等[18]對桔梗種子丸粒化后發現，使用一種填充物料（海藻土）時種子活力最高，但硬度和裂解性較差，而混配物料（硅藻土、活性炭）則能夠表現出較佳的出苗率和幼苗素質，說明混配物料能夠綜合不同物料的性能，實現不同種子丸粒化的目標。崔紅艷等[19]以活性劑和凹凸棒土為填料丸粒化胡麻種子，提高了出苗率和種子活力，這與本研究中凹凸棒土制備丸粒化種子的發芽率結果不一致，可能是凹凸棒土與滑石粉混合后大蔥種子在萌發過程中吸水和呼吸受阻，導致萌發緩慢甚至影響發芽，也可能是凹凸棒土不適用于大蔥種子丸粒化。李睿等[20]研究認為，滑石粉、膨潤土質量比為85∶15是冰草種子丸粒化值得推廣應用的配方。馬英劍等[21]研究表明，在利用膨潤土制備丸粒化種子時，膨潤土遇水后使片層間隙增大，發生溶脹，干燥后黏結緊密成一個整體，導致丸粒化種子的抗壓強度大，從而對種子發芽產生一定的阻礙作用，而硬脂酸鎂與滑石粉質量比1∶2的混合填料對大蔥種子發芽的影響較小，因此較適合用于大蔥種子的丸粒化。對滑石粉、膨潤土及凹凸棒土作為丸粒化填充物料的研究較多，但利用育苗基質如草炭、蛭石等作為填充材料的研究相對較少，考慮到這些材料良好的保水和透氣性能，筆者將其作為丸粒化填充物料與育苗基質進行混配，探究其能否中和膨潤土或凹凸棒土的高黏結性，從而提高丸粒化種子的發芽率，研究結果與預期一致，并且在珍珠巖上表現突出。但是，本研究僅對單獨育苗基質與常用填充材料混配做了分析，未考慮組合混配效果，比如蛭石制備的丸粒化種子的抗壓強度高于珍珠巖，在單獨混配物料中進一步添加蛭石可能對種子抗壓強度有更好的效果。

作為提高種子商用價值的重要手段，丸粒化物料及配方一直被種子公司和相關技術服務企業視為“商業機密”[22]，前人研究也很少明確給出丸粒化的物料及其配比。謝錦等[3]認為種子丸粒化的關鍵成分黏合劑含有微塑料，在進入植物體內時還會隨著播種進入土壤，影響土壤微生物和其他作物，甚至通過食物鏈對人體造成傷害。針對現存問題，筆者打破常規黏合劑的傳統使用材料，以蒸餾水作為黏合劑將大蔥裸種與填充物料黏結丸粒化，從丸粒化的效果及發芽指標來看，研究采用的物料配方能夠達到種子丸粒化的要求。

綜上所述，通過對丸粒化填充物料進行篩選，發現蒸餾水可替代黏合劑實現種子丸粒化，在滑石粉中添加膨潤土（膨潤土、滑石粉質量比為30∶70）制備的大蔥種子丸粒化指標和發芽指標最優，減少膨潤土比例增加珍珠巖（珍珠巖、膨潤土、滑石粉質量比為4∶26∶70）后丸粒化種子的發芽指標進一步優化。未來研究方向將聚焦蛭石對丸粒化種子抗壓強度的優化，以及種衣劑、貯藏溫度和時間對丸粒化效果的影響等方面，以期為研發大蔥種子丸粒化配套技術提供參考，為實現大蔥工廠化育苗機械化精量播種提供依據。

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