甜菜种子丸粒化加工技术初探

王维成，王荣华，高有军，艾依肯，刘珣（.新疆石河子农业科学研究院甜菜研究所，石河子83000；.甘肃武威春飞作物科技有限公司，武威733000）

甜菜种子丸粒化加工技术初探

王维成1，王荣华1，高有军2，艾依肯1，刘珣1
（1.新疆石河子农业科学研究院甜菜研究所，石河子832000；2.甘肃武威春飞作物科技有限公司，武威733000）

简单阐述了国内外种子丸粒化的发展和现状，详细介绍了甜菜种子丸粒化加工技术和工艺流程，并结合两年试验结果分析，提出甜菜种子丸粒化加工技术存在的问题与建议。

甜菜种子；丸粒化；加工技术

随着我国农业生产技术水平的提高，特别是滴灌技术的推广普及成熟，为甜菜播种一播全苗奠定了坚实的技术支撑。甜农对提高劳动生产率和降低劳动强度的技术需求愈来愈强烈。“十二五”期间，甜菜丸粒化播种技术的应用呈现迅猛发展之势，新疆由过去10%的丸粒种播种面积发展到目前的85%左右，发展迅速。未来5年，甜菜丸粒化单胚种将全面取代多胚种。为适应生产发展需求，在农业部甜菜产业体系项目资助下，我团队从2011年起开展了甜菜单胚种繁育、种子包衣及丸粒化加工技术研究，购进甜菜丸粒加工机械两台，开展丸衣配方和丸粒加工技术研究，并取得初步进展；为进一步提升我国国产甜菜种子丸粒化加工技术，本文结合其他作物种子丸粒加工经验，对过去5年甜菜种子丸粒化加工试验及示范工作进行了总结，供探讨。

1　种子丸粒化的发展

1.1国外种子丸粒化的发展和现状

为实现农作物播种机械化作业，上世纪40年代，美国开始对农作物种子进行丸粒化加工技术试验研究；60年代该技术引入欧洲国家，到80年代末，欧美等发达国家在大田作物和蔬菜、花卉上普遍使用丸粒化种子；经多年的研究，其配方技术和丸粒化包衣等技术都已相当成熟和完善，并且已形成了较规范的丸粒化加工标准，在大田作物和甜菜、蔬菜、花卉等特种经济作物上均已取得良好效果，甜菜、蔬菜种子丸粒化加工处理已在90%以上，如美欧甜菜、莴苣已经全部实现丸粒化加工。其种子加工设备已实现了专业化、自动化、标准化、系列化，并且将引发技术应用于种子前处理，如美国、德国SPE和SUET公司已经成功研制集丸粒、干燥、筛选分级、包装系列化成套丸粒化专用设备，种子加工质量明显提高，发芽率、生长势、抗病性显著提高。1.2我国种子丸粒化的发展

20世纪80年代我国开始对植物种子丸粒化技术进行研究试验，试验期主要对蔬菜、烟草、牧草、油菜种子进行了研究，后来发展到棉花、玉米、甜菜作物等；1988年江苏烟草研究所对烟草种子的丸粒化技术研究已取得突破性进展，其丸粒化种子的单粒率、有籽率、抗压强度、裂解度等技术指标及田间出苗率、壮苗达到美国同类研究水平；1990年安徽农科院开展油菜丸粒化加工试验，已获得成功，并应用于生产；1998年原甘肃甜菜研究所开展了甜菜丸粒配方研究，立枯病防效达到70.1%，根产量增加14.9%，含糖率提高0.2度；国内其他研究单位也相继在玉米、棉花、蔬菜等多种作物上开展了种子丸粒化研究。近年来，一些科研机构和企业对甜菜、番茄、花卉丸粒化辅料配方和加工工艺进行了一定研究，并且取得了一定成绩，但需要攻克的技术问题还很多，其技术性能及加工质量和国外设备相比还有较大差距。

2　种子丸粒化加工技术

2.1种子丸粒化概念及分类

所谓丸粒化种子就是将配方的活物质和非活性物质附着在千粒重≤10g的种子表面（若种子表面不规则或扁平或带刺，应先通过碾磨加工成近似球形），保有种子生物学特性不变，形成具有一定大小、一定强度、表面光滑的球形颗粒状种子。根据丸化程度和用途不同丸粒化种子可以分为以下4种类型。

2.1.1重型丸粒种为加大种子重量，在包衣剂助剂中增加重量（增加的重量可为种子重量的2至50倍），可抗风吹、耐干旱，提高成活率、便于机械播种。适用于如白菜、萝卜、芹菜等蔬菜类及花卉小粒种子。

2.1.2速生丸粒种为了促进种子提前出苗和争取一次保全苗，在播种前对种子进行催芽处理后，再进行丸粒化，处理后10～15d内播种。如需要大规模育苗的蔬菜种子、沙漠化改造的牧草、林木种子，以此来提高播种效率、出苗整齐一致性和抗病虫害能力。

2.1.3扁平丸粒种为防止种子被风吹走，提高飞机播种时的准确性和落地后的稳定性，保证播种质量，即把细小的种子制成较大、较重的扁平丸粒，如牧草、林木种子等。

2.1.4结壳丸粒种是介于包衣和重型丸粒包衣之间的一种丸化方式，包衣剂和添加剂不超过为种子质量的2倍。将粗糙的种子经加工形成表面光滑、形状一致性，使得种子更适合于气动播种机的精确播种，且种子增加质量少，助剂配料用的少。

根据甜菜丸粒加工特点，甜菜丸粒属于结壳丸粒型，目前国外公司已由过去的丸粒种子吸水松散型，改进为裂解型，吸水后一分钟内结壳开裂，并且与引发技术结合起来，加快种子出苗速度。

2.2种子丸粒化物料配方

不同作物种子丸粒化，加入的物料成分根据需要而定，包括：粉状惰性物质（粉剂、粘合剂）、活性物质。其中最主要的是粉剂和粘合剂，这两种物质决定了种子丸粒后的硬度、崩解性及对种子发芽出苗的影响。

2.2.1活性物质活性物质是指对种子生理活性、生长发育有促进、保护等作用的物质成分，主要包括杀虫剂、杀菌、除草剂（福美双、多菌灵、克百威、甲基异柳磷，及苦参碱、苦皮藤和茶皂素等植物源农药）、激素等生长调节物质（生长素、赤霉素、细胞分裂素等）、肥料等营养物质（微肥、生物肥、菌肥等）、微生物等。

2.2.2非活性物质是指具有填充作用的粉剂、粘合剂、成膜剂、乳化剂、分散剂等，根据不同的需要可进行改良、添加其他物质，如活性剂、防冻剂、抗旱剂、防水剂等。非活性物质可起到成型固化作用，与活性物质能够形成网状结构，当吸收外界水分时活性物质释放出来，以此提高种子对不良环境的缓冲力和抵抗力。

⑴非活性物质具备的6种基本属性：非活性粉料（剂）要具备安全性、粉碎性、吸湿性、粘合性、分散性、缓释性6种基本属性。①安全性：对植物种子生理活性、生长发育和环境友好无不良影响；②粉碎性：可随意粉碎达到200目以下的细度；③吸湿性：遇水或在潮湿的环境条件下能迅速吸水软化碎裂；④粘合性：包裹在种子表面的辅料具有一定的强度；⑤分散性：能使辅料均匀混合并具有透气性；⑥缓释性：使微肥等养分、杀虫杀菌剂等缓慢释放持续持久供应。

⑵常用的粉剂类：①铝硅酸盐粘土类，具有可塑性、膨胀性、分散性、凝聚性、粘性等性质，如伊利石、绿泥石、海绿石、埃洛石、长石、蒙脱石、高岭土、白陶土、膨润土等。②海泡石类，是一种具链层状结构的含水富镁铝硅酸盐粘土矿物，具强吸附性，遇水膨胀且有高可塑性、良好的分散性、热稳定性；并具有大的比表面积以及去污、去毒、脱色和抗凝性。③木质纤维等有机物类，如甘蔗渣、甜菜渣、木炭、锯屑、泥炭、纤维素等。④岩石等硬物类，如花岗岩、红砂岩、珍珠岩，硅石、蛭石、沸石、硅藻土、碳酸钙、滑石粉、石膏等。

⑶粘合剂类：①纤维衍生物，如甲级纤维素、羟乙基纤维素、微晶纤维素、羟丙甲基纤维素、硝化纤维素、羧甲基纤维素钠。②聚乙烯衍生物，如聚乙酸乙烯酯、聚异丁烯、过氯乙烯、硅胶、聚乙烯酸、聚乙烯醇、聚醋酸乙烯、环氧树脂胶。③卡拉胶、明胶、黄原胶、阿拉伯胶、凝胶、葡萄糖、淀粉等。

2.3丸粒化种子质量标准

国外对丸粒化种子研究已有50年、生产应用已有40多年的历史，逐步建立了规范的丸粒化标准。目前我国已有包衣种子质量标准，但丸粒化种子还没有统一的标准，在一些应用面积较大作物上，有关资料也制定了一些标准，一般对丸粒化种子质量及技术标准要求为：1）丸粒近圆形，大小适中，表面光滑；2）单粒抗压强度50g以上；3）单籽率96%以上；4）有籽率98%以上；5）种子含水率≤8%；6）裂解度98%以上（丸粒化种子在水中一分钟的崩解能力）；7）整齐度98%以上；8）不改变农艺性状，幼苗生长健壮，无畸形等；9）在种子加工过程中，应达到国际安全卫生环保标准（甜菜国标19176-2010规定单粒率、发芽率≥95%，净度＞99%，水分＜12%，粒径3.5～4.75mm）。

2.4种子丸粒化加工工艺流程

种子丸粒化加工工艺流程（图1）要求严格，根据物料功能可分层包裹，也有物料配方一次包裹丸粒成型。丸粒化种子加工根据加工方法主要有旋转法和漂浮法。旋转法又称滚动造粒法，利用种子表面特征与旋转釜体内表面间的吸附性能，种子随釜身旋转而不断转动，同时逐渐按序定量交替加入粉剂和胶悬液，在种子表面形成球形衣壳。漂浮法又称流动造粒法，利用风力使种子在釜内边流动边翻滚，呈悬浮状态，同时向种子流按序定量交替加入粉料和胶悬液，使种子表面因悬浮翻滚粘结上物料而形成一定厚度的衣壳。悬浮法丸化效果更好。

图1　种子丸粒化加工工艺流程

3　甜菜种子丸粒化加工试验

3.1加工试验的实施与经过

根据甜菜产业体系工作需要，我所和甘肃武威春飞科技有限公司开展技术合作，2015—2016年对自育两个甜菜品种std0903和stm0915，从甜菜种子繁育、精选加工、丸衣配方、加工工艺等方面开展研究。

3.1.1种子繁育种子繁育是丸粒化加工的基础，重点要求是基础种子色泽鲜黄，种子饱满，千粒重≥10g，发芽率≥85%，收获时按地块分收，分别挂牌保藏，对发芽率高的种子分别加工。

3.1.2种子碾磨分级对发芽率达到85%的基础种子利用现有设备进行碾磨、风选、分级处理。国标19176-2010标准规定丸粒化种子粒径在3.5～4.75mm，因此，在分级过程中基础种子粒径控制在2.5～3.0mm，可以分为两个级别：2.5～2.75mm和2.75～3.0m，分别进行丸粒化加工，对3.5mm以上的基础种子进行二次碾磨，直至达到要求。种子精选、碾磨分级后再进行发芽率测定，对发芽率达到95%的种子方可进行丸衣加工。

3.1.3丸衣加工根据丸衣物料配方，我们目前加工的程序第一步内层物料，主要由杀菌剂、微量元素等组成，种子与内层粉比为1∶0.20；中层粉主要由非活性填充物组成，种子与物料比为1∶1.5～2，可以根据种子的光滑程度加工成球形为止；外层物料为警戒色（主要是种衣剂），按种子与种衣剂1∶0.2比例，上色摇匀。

3.1.4分级包装加工后由于粒径增大，需进行二次分级，粒径分级为3.5～4.0mm、4.0～4.75mm两个级别，分别上色、干燥、包装。由于每粒种子丸衣厚度不一致，对小于3.5mm、不规则的可进行二次丸衣直至达到标准，大于4.75mm的种子可淘汰。

表1　甜菜种子丸粒化发芽率(%)

3.2试验结果

两年来，累计加工甜菜丸粒化种子300单位，发芽率在90%左右，达到了预期效果。通过以表1分析，基础种子通过风选、比重选、种子分级，发芽率达到91.6%～93.2%，提高9.1～16.8个百分点；丸粒后发芽率基本达到对照（Beta356丸粒种）水平，略有降低1～2个百分点；比精选种降低0.9～2.6个百分点；田间出苗时间，2015年试验比国外种子略晚1～2d，出苗整齐度低于国外品种，2015年在131团试验示范20亩（1.3hm2），收获株数5500株/667m2，5个国外品种平均收获株数7039株/667m2，减少1539株/667m2；2016年加工种子，在温室播种观察第七天出苗率达到90%，出苗率和整齐度与国外品种（出苗率95%，本身种子发芽率98%）相当。

3.3存在问题

丸粒化种子加工两年的实践取得一些收获，但还存在以下一些问题有待今后研究解决。

⑴种子精选、碾磨、分级设备不够专业化、系列化。对于发芽率低的种子通过加工难以达到发芽率95%以上；碾磨通过摩擦、挤压方式，对于果盖口松的单胚种易造成果盖脱落，造成出籽率降低。

⑵丸衣物料在吸湿性、裂解度方面和国外相比还有差距，造成出苗延迟、不整齐。

⑶丸衣加工设备缺乏系列化、自动化。物料与种子加工比例不稳定，丸粒后丸粒种子粒径不均匀，大于4.75mm及小于3.5mm不合格种子占10%的比例，降低了种子加工商品率。

4　甜菜种子丸粒化技术展望及建议

随着农业现代化的发展，特别是机械化与精密播种技术的不断完善，加快国内甜菜种子丸粒化加工技术研发与应用步伐，势在必行。新疆全面开展甜菜丸粒化精量播种技术，预计2016年丸粒化甜菜面积占全疆甜菜播种面积的85%，内蒙全面开展甜菜育苗移栽技术。未来3年，我国甜菜丸粒化种子将全面取代多胚种子。

4.1利用已有的研发基础，借鉴国外甜菜、其他农作物技术与自主创新相结合，装备研发与工艺研究有机结合，重点围绕提高作业效率、自动化程度和成品质量等，加快研发经济、实用、高效的丸粒化加工设备步伐。

4.2加强丸粒化粉料、粘合剂、辅助材料性能的研究，改善丸粒化包衣对种子活力的不良影响。

4.3进行种子萌发与丸粒化加工融合技术的研究，通过预发芽处理及提高出苗整齐度、幼苗生长势，并以无公害绿色丸粒化辅料研发作为重点，加大生物制剂的应用效果，提高丸粒化种子的活性组分含量。

4.4研究适宜不同区域，并能实现防病、治虫、除草为一体的综合性、特异性丸粒化种子。

4.5加强国产单胚杂交种的选育示范推广进程，在全国三大区域开展单胚品种鉴定筛选工作，选育适宜不同区域的单胚种，为今后开展大规模国产单胚种加工提供技术支撑。目前国内一些育种单位已经选育出一批产质量和国外品种相当的优良单胚品种，通过丸粒化加工，种子质量达到国外品种标准，国产单胚品种在国内种子市场占有一定份额，对甜菜产业技术进步将起到重要推动作用。

［1］张会娟，胡志超，王海鸥，等.种子丸粒化加工技术发展探析［J］.江苏农业科学，2011，39（4）：506-507

［2］张彦才，刘明分，李若楠.种子丸粒化技术及其研究进展［J］.作物研究，2007（3）：173-175

［3］李明，姚东伟，陈利明.我国种子丸粒化加工技术现状［J］.上海农业学报，2004，20（3）：73-77

Exploration on Processing Technology of Sugar Beet Seed Pelleting

WANG Wei-cheng1，WANG Rong-hua1，GAO You-jun2，AI Yi-ken1，LIU Xun1
（1.Research Institute of Sugarbeet，Xinjiang Shihezi Academy of Agricultural Sciences，Shihezi 832000；2.Wuwei Chunfei Crop Science and Technology Co.Ltd，Wuwei Gansu 733000）

The development and Status of crop seed pelleting both at home and abroad were described.The pelleting processing technologyand process flow were introduced.Problems and suggestion on pelleting processing technology of sugarbeet seed were put forward through test results for two years.

sugarbeet seed；pelleting；processing technology

S566.3

A

1007－2624（2016）05－0046－03

10.13570/j.cnki.scc.2016.05.017

2016-04-12

国家甜菜产业技术体系——种子繁育与生产（CARS-210106）。

王维成（1960-），男，甘肃省庄浪县人，高级农艺师，所长，体系岗位专家，主要从事甜菜遗传育种和栽培技术研究。Email：wwc60310@126.com