薰衣草种子包衣丸化试验研究

田年坪，缪天琳，张跃华，任国莉*，王长宝*

(1.佳木斯大学理学院，黑龙江 佳木斯 154007；2.佳木斯大学生命科学学院，黑龙江 佳木斯 154007)

薰衣草(LavandulaangustifoliaMill.)是唇形科薰衣草属多年生的亚灌木植物，其叶形花色优美典雅，香味浓郁而柔和，无刺激感、无毒副作用，经济价值很高，是适合大面积种植的芳香型景观植物，具有广阔的发展前景[1-2]。在农业供给侧改革的推动下，农业创新已经成为必然选择，地区引入薰衣草有利于实现农产品在市场上的供需平衡，可以帮助农业生产者优化调整农业产业结构，提高农业生产水平[3-4]。目前新疆伊犁地区被誉为“中国薰衣草之乡”，也是亚洲最大的薰衣草产地，其熏衣草繁殖方式主要是扦插繁殖和种子繁殖，而扦插繁殖植株容易衰老，而且成本高，耗时长；种子繁殖发芽率与成苗率低，且种植过程中需要较大的人力和物力[5-6]。包衣丸化作为一种新型种子处理方式，是将种子作为载体，粘合剂和填充物质附着在种子的表面，形成不易脱落的涂层；播种后会对种子形成一个具有保护作用的屏障，并吸水后膨胀，保证有效成分被种子吸收，从而促进种子发芽，增加作物产量[7]。薰衣草的种子椭圆形，体积微小，仅2.25 mm×0.72 mm，千粒重约1 g，不利于机械化精量播种；而且薰衣草种子存在休眠现象，即使拥有适宜的发芽条件，种子仍不正常萌发，未经处理的薰衣草种子在田间播种的发芽率仅有5%～10%[8]，这些问题在一定程度上限制了薰衣草产业的大规模推广和发展。本研究将包衣丸化技术应用到薰衣草种子上，根据薰衣草种子的生物学特性，配制出的包衣剂能够增大种子体积，提高种子发芽率，并将种子形状由椭圆形丸化处理成近圆形，使其在规格上满足机械化精量播种要求，为大规模种植提供技术支持。

1 材料和方法

1.1 材料

薰衣草种子(购自上海桔梗进出口贸易有限公司)、聚乙二醇-6000、壳聚糖、羧甲基纤维素钠、蛭石、膨润土和赤霉素。

1.2 方法

1.2.1 试验材料说明。参考相关文献[9-10]，可将薰衣草种子包衣剂分成两类物质：填充物质和粘合剂。填充物质主要作用是增大种子体积，使薰衣草种子的规格满足机器播种的需要；粘合剂可以将包衣剂各成分与薰衣草种子粘合在一起，在其中添加赤霉素是为了促进薰衣草种子萌发，提高发芽率。而蛭石和膨润土作为填充剂具有良好的吸水性，化学性质温和，有利于包衣丸化后的薰衣草种子吸水裂解，增加土壤肥力等；聚乙二醇-6000、羧甲基纤维素和壳聚糖作为粘合剂有吸附、成膜和吸水等作用，有利于填充物质附着在种子表面。本研究中包衣剂材料采取交叉搭配，设置对照CK(不经过包衣丸化处理)，改变填充物质的种类和赤霉素的浓度，2种填充物质分别搭配5组不同浓度的赤霉素，共10组搭配方式(表1)。

表1 包衣剂各组分材料

1.2.2 粘合剂配制。配制0、100、200、300、400 mg/L赤霉素各100 mL；将配制好的赤霉素分别倒入5个100 mL烧杯，每个烧杯中添加8 g聚乙二醇-6000、1 g壳聚糖和3 g羧甲基纤维素钠，置于电热套中加热溶解，待粘合剂冷却至40～50 ℃时即可用于试验。

1.2.3 种子处理。取大小均一、籽粒饱满的薰衣草种子，浸泡在40 ℃蒸馏水中，冷却后继续浸泡24 h，最后用吸水纸吸干种子表面水分。

1.2.4 种子包衣丸化处理。将填充物质均匀的铺于制冰盒中，厚度约20 mm；将处理后的薰衣草种子放入制冰盒中，30粒为1组，共10组；用滴管吸取粘合剂滴于种子上，每粒种子1滴；摇晃制冰盒，直至填充物质均匀的附着在种子表面上；将包衣丸化后的种子及时晾干，次日即可播种。

1.3 相关指标的测定

对种子进行包衣丸化处理后，次日将各处理组种子与CK同时进行发芽试验，在20 ℃培养箱中进行培养。试验重复3次，均同时进行。每天观察并统计薰衣草种子的发芽情况，在第14天统计根长，计算发芽率、发芽指数和活力指数等[11]。

(1)

(2)

(3)

式中：Gt为在t日内的发芽数；T为种子总数；Dt为发芽日数；S为平均根长(mm)。

1.4 数据分析

所有数据均在Excel 2016和SPSS 20.0统计软件中进行相关指标的差异性比较和分析，用Duncan方法进行显著性分析，数值为平均值±标准差。

2 结果与分析

2.1 包衣丸化前后种子大小及质量变化

经包衣丸化处理后，A组(蛭石)薰衣草种子平均大小和形状变为大小为6.05 mm×6.05 mm的圆球形，千粒重变为CK的160倍；B组(膨润土)薰衣草种子平均大小和形状变为5.65 mm×5.65 mm的圆球形，千粒重变为CK的130倍。无论是形状、大小还是千粒重都发生了很大变化，更加有利于机械化播种(表2)

表2 包衣丸化后种子变化

2.2 不同填充物质对包衣丸化后薰衣草种子发芽及幼苗早期生长比较

试验结果表明(图1)，CK的发芽率、发芽指数和活力指数分别为8.89%、2.18和2.85。在仅有填充物质对薰衣草种子进行包衣丸化处理的情况下，A组的发芽率、发芽指数和活力指数分别为CK的1.50倍、1.47倍、0.98倍；B组的发芽率、发芽指数和活力指数分别为CK的3.25倍、3.21倍、2.60倍。A、B和CK之间填充物质作为单一变量，为比较填充物质在对薰衣草种子包衣丸化处理的优劣情况，对A、B和CK的发芽率、发芽势、发芽指数进行Duncan显著性检验比较，B组3个指标与其它组别均具有显著性差异(P<0.05)，故膨润土作为填充物质表现更佳。

图1 填充物质对各组生理指标的比较

2.3 赤霉素浓度对包衣丸化后薰衣草种子发芽情况的比较

粘合剂配制阶段，在粘合剂中加入赤霉素，对A、B两组分别制定5个相同的赤霉素浓度梯度，而组内不同序号仅代表赤霉素浓度不同。比较相同的填充物质搭配不同浓度的赤霉素对包衣丸化后薰衣草种子发芽率的影响，选出用于薰衣草种子包衣丸化最适的赤霉素浓度，试验结果表明(图2)，不同浓度的赤霉素对薰衣草种子萌发的作用不同，随着赤霉素浓度增加，浓度在0～300 mg/L时，A组和B组的发芽率均比没有添加赤霉素有所提高，在赤霉素浓度为300 mg/L时达到峰值，而浓度在300～400 mg/L时呈下降趋势。A组发芽率在赤霉素浓度为300 mg/L时达到峰值32.22%，其次是赤霉素浓度为200 mg/L和100 mg/L时，发芽率分别为30.00%和24.44%。B组发芽率在赤霉素浓度为300 mg/L时达到峰值71.11%，其次是赤霉素浓度为200 mg/L和100 mg/L时，发芽率分别为61.11%和54.44%。赤霉素浓度在薰衣草种子发芽率方面的大小顺序均为：300 mg/L>200 mg/L>100 mg/L>400 mg/L>0 mg/L。在5个浓度梯度中，赤霉素浓度为300 mg/L时，对薰衣草种子进行包衣丸化处理，促进种子发芽的效果最佳。

图2 赤霉素浓度对薰衣草种子发芽率的比较

2.4 不同包衣丸化处理对薰衣草种子发芽及幼苗早期生长比较

对各组3个指标进行Duncan显著性检验比较(表3)，各组间仅B2与B3和B5发芽率无显著性差异(P>0.05)，其他各组3个指标间均有显著性差异(P<0.05)。各处理组中B4的发芽率最高，达到了71.11%，是CK的8.00倍，发芽指数和活力指数为16.58和28.34是CK的7.60倍和9.94倍；其次是B3，发芽率为61.11%，是CK的6.87倍，发芽指数和活力指数为13.32和23.88为CK的6.10倍和7.68倍。A1的发芽率最低为13.33%，是CK的1.50倍，发芽指数和活力指数分别为CK的1.47倍和0.98倍。对薰衣草种子进行经包衣丸化处理后，各处理组的发芽率均高于CK。

表3 不同处理组的薰衣草种子生长指标

注：同一列不同字母表示显著性差异(p<0.05，n=3)。

3 讨论与结论

3.1 不同填充物质对薰衣草种子发芽及幼苗早期生长影响

通过特定的填充物质进行加工处理，制作成形状规则、大小均匀、粒径增大的包衣丸化种子，在种子的表面会包裹着一层吸水性强的填充物质，可将土壤中的水分聚拢在种子周围，有助于种子萌发[12-13]。朱凤武等[14]在玉米种子的丸粒化研究中，对4种填充物质(膨润土、硅藻土、大白粉和粉煤灰)进行了筛选试验，综合强度、崩解度指标选择了膨润土为最优填充物。李成云等[15]在对牧草种子包衣物质的筛选试验中，以红三叶和高羊茅种子作为研究对象，研究了不同的包衣材料对两种牧草种子发芽特性的影响，结果表明蛭石作为填充物质时对种子萌发及幼苗活力表现出较好的促进作用。由于薰衣草在生长过程中喜疏松、排水良好的中性偏碱土壤，不耐潮湿环境，所以本试验选用蛭石和膨润土作为填充物质，比较单一填充物质对薰衣草种子发芽情况的影响。

种子萌发及幼苗阶段的活力水平和特性可以用种子活力表示，发芽指数能可靠的表示种子活力，其数值越高，表示种子活力越高[16-17]，种子的发芽率可以反映出苗率，是确定种子质量和实用价值的主要依据[18]，所以本试验用发芽率、发芽指数和活力指数等3个生长指标来反映不同处理组对薰衣草种子发芽及其幼苗早期生长的影响。试验结果表明不同的填充物质对薰衣草种子的各项生长指标均有不同的影响，在发芽率和发芽指数方面，膨润土和蛭石显著高于CK(P<0.05)；活力指数方面，膨润土显著高于CK和蛭石(P<0.05)，CK和蛭石之间无显著差异(P>0.05)，可见膨润土增大薰衣草种子活力的效果优于蛭石。

3.2 赤霉素浓度对薰衣草种子发芽情况的影响

赤霉素是一种重要的植物激素，其作用机理是通过提高种子中部分酶的活性，将种子中贮藏的营养物质大量分解，以调控植物的生长和发育等过程，例如打破种子休眠、促进种子萌发、叶片生长、茎的伸长、植物花和种子的发育等。在促进种子萌发的方面，李雪萍等[19]研究了温度及赤霉素对薰衣草种子发芽的影响，结果表明，赤霉素的浓度对薰衣草种子的萌发有显著影响，种子的发芽率及发芽势会随赤霉素浓度的增高，呈现出先增高后降低的趋势。本研究也符合这一规律，赤霉素浓度的不同，会对包衣丸化后的薰衣草种子发芽率造成显著影响，结果表明赤霉素浓度在0～300 mg/L范围内，赤霉素浓度越高，薰衣草种子的发芽率就越高，赤霉素浓度为300～400 mg/L时，薰衣草种子的发芽率会有所降低。谭云飞等[20]对大丁草种子的萌发特性进行了研究，结果表明，赤霉素在低浓度时对种子萌发具有显著的促进作用，而随着赤霉素浓度增高到一定范围，种子的萌发会受到显著的抑制作用。而在本试验中，A、B两组添加了赤霉素的处理组发芽率均高于未添加赤霉素的处理组，并未见赤霉素对薰衣草种子萌发产生抑制作用，原因应在于本试验所用赤霉素的最高浓度为400 mg/L，还未达到薰衣草种子萌发产生抑制作用的浓度范围。

3.3 包衣丸化处理对薰衣草种子发芽及幼苗早期生长影响

根据材料选择以及试验验证，试验所用的包衣剂对薰衣草种子有保护种子、降低成本、增加缓释性和提高发芽率等作用。不同的包衣丸化方式对薰衣草种子的萌发及幼苗生长的影响存在较大差异(表3)，但是各处理组的发芽率、发芽指数和活力指数均高于CK，且差异均达到显著水平(P<0.05)，说明试验中的包衣剂配方对于薰衣种子的萌发及幼苗早期生长有促进作用。B4组对薰衣草发芽及幼苗早期生长的促进效果最佳，其发芽率、发芽指数和种子指数分别为CK组的8.00倍、7.60倍和9.94倍(表3)，包衣丸化处理后的种子比CK组种子千粒重增大至130 g，粒径约增大3.77倍达到了5.65 mm×5.65 mm，且形状规则化(表2)，至于效果更好的包衣剂配方仍需进一步研究。但在农业生产中对薰衣草种子进行包衣丸化处理时，处理工艺仍需改进，以便于对薰衣草种子进行大批量包衣丸化处理。