中药材种子包衣的研究概况及发展建议

孙佳琳，李 晖，张艳红，孙文松*，温 健，王新雅，吴运田

（1.辽宁省农业科学院药用植物研究所，辽宁辽阳 111000；2.辽宁省经济作物研究所，辽宁辽阳 111000；3.东部战区疾病预防控制中心，江苏南京 210002；4.长春职业技术学院现代农学院，吉林长春 130000；5.桓仁满族自治县农业发展服务中心，辽宁本溪 117200）

在我国传统农业中，经常通过浸种和拌种的方式对种子进行加工处理。近年来，随着我国中药产业的高速发展，中药材种植面积逐年扩大，中药材种子的需求量也在不断增加。由于大多数中药材种子普遍存在休眠及后熟现象，无法适时播种，或播种后出苗率较低，严重制约了中药材种植产业的发展。种子包衣主要以浸种、拌种为基础，通过胶体稳定性等原理制备出具有良好的生物活性、通透性、溶释性的种衣剂附在种子表面，进而实现不同的种植需要[1]。通过种子包衣，不但能够扩大种子粒径，解决机械化精确播种的问题，又能够打破种子休眠期，改善种子后熟现象，以提高种子的发芽率和出苗率等[2]。该文系统整理了当前中药材种子包衣的研究现状及主要问题，同时提出相应解决对策和发展建议，旨在为今后中药材种子包衣的深入研究提供参考。

1 种子包衣的概念及分类

种子包衣是将带有一定“功能”的种衣剂包裹在种子的外表面。种衣剂是一类良好的包衣材料，既可以保护种子，又可以使良种标准化[3]。根据实际种植的需要、包衣材料中不同的非活性物质以及包衣后种子体积的变化等，可将种子包衣分为膜状包衣、丸粒化包衣及结壳包衣3种类型，其中膜状包衣和丸粒化包衣较为常用。

1.1 种子膜状包衣

膜状包衣是指包衣材料包裹在种子表面后形成一层很薄的药膜。这种包衣方式不会极大地改变种子的重量和形态，包衣后种子的质量一般会增加约20%。在传统农业中，膜状包衣常被应用在蔬菜及大田作物中，近几年其在中药材种子中的应用也较为广泛[4]。

1.1.1包衣材料。膜状包衣的材料主要包括活性物质和非活性物质，其中活性物质是指具有实际药效的部分，包括农药原药（杀虫剂、杀菌剂等）、肥料、生长调节剂等，例如：呋喃丹、多菌灵、福美双等农药原药，微量元素和微生物肥料，赤霉素类、细胞分裂素类、植物生长素类等生长调节剂；非活性物质是指无药效的部分，主要起到成膜及支撑的作用，包括成膜剂、助剂等。其中，成膜剂指的是一切可以形成连续薄膜的聚合物，在种衣剂中主要起到保护种子的作用，其分解的速度决定了种衣剂中营养物质被植物吸收的程度[5]。

1.1.2膜状包衣原理。研究发现，膜状包衣种子的种衣在遇水后只吸胀不溶解，在种子周围形成保护性屏障，对种子消毒的同时防止了土传病菌和土壤中害虫的危害[6]。同时活性物质会随着种子的萌发而缓慢释放，可被植物内吸而传递到未给药的地上部分，进而继续发挥药效。

1.2 种子丸粒化

丸粒化是另一种包衣方式，它会根据播种机的尺寸和要求，把种子包衣改造成标准的形状和大小，以完全适合播种机的播种需求。事实上，种子在经过丸粒化后，其质量和体积往往会增大数倍或数百倍；另外，还会根据种子的生产和贮藏要求，把不同种类的农药及肥料分层均匀分布在丸粒中，进而起到定期释放活性物质的目的。丸粒化的技术要求较高，但误差却较低，经常用于价值较高、形态不规则籽粒等的精确播种中。

1.2.1包衣材料。丸粒化材料也包括活性和非活性物质2种，其中活性物质与膜状包衣大体相同，而非活性物质则略有不同，主要包括惰性物质粉剂和粘合剂，这2 种物质决定了种子丸粒化后的崩解性、硬度，以及对种子日后发芽率和出苗率的影响[7]。惰性物质粉剂主要包括铝硅酸盐粘土类、海泡石类矿物及有机物类物质等。而粘合剂主要包括纤维素及聚乙烯衍生物等。

1.2.2种子丸粒化原理。丸粒化种子的种衣主要借助毛细管作用吸水膨胀而产生裂缝，活性物质通过裂缝和种子及临近的土壤相互接触，进而参与作物生长发育的过程[8]。例如，活性物质中的农药原药能够和种子表面及其内部接触，杀死种传病菌和害虫，并在种子周围形成保护屏障，有效防止空气传、土传等病虫害。

1.2.3丸粒化种子的分类。根据实际需要，可将丸粒化种子分为以下4 类。

（1）重型丸粒化。是指小粒种子的大粒化，在种衣剂中添加一定量的非活性物质，种子包衣后的重量达到包衣前的3～50 倍。以白菜种子为例[9]，丸粒化直径会增加3～4 倍，这样可以解决直播或穴播难操作等问题，减少间苗次数。

（2）速生型丸粒化。在正式播种前需要催芽，然后进行丸粒化包衣，且需要在包衣后的10～15 d 内播种，这样有助于作物提前出苗和全苗。例如大规模育苗、林木种子播种等都会采用这种丸粒化技术[10]，不但提高工作效率，还能保证出苗整齐度和抗病性等。

（3）扁平型丸粒化。通过飞机进行播种的种子会将其做成过大过重的扁平状丸粒，这样有利于削弱风速的影响。通过控制飞机播种过程中的准确度和落地后种子的稳定性，能够确保播种工作的质量和效率[11]。

（4）集束型丸粒化。是指一个丸粒化种子中含有多种或多个种子，可以包裹更多的营养成分，容易使种子更多地接触土壤，利于发芽生根，进而提高丸粒化种子出苗率及肥料利用率，起到节约农药、种子的目的[12]。

2 中药材种子包衣的优势

2.1 降低土壤和环境的污染，实现生态效益的良性循环

种子经过包衣后变成隐蔽式的施药方式，能够大大降低化肥、农药的使用量，省工省药，既促进了生态平衡，减少生物农药中毒现象，又保护了环境，促进土地的长期利用[1]。

2.2 有利于提高种子的萌发率，调控植株的生长，增产增收

种衣剂中的非活性物质，以持水性材料为例，可以使种子在干旱的环境下仍保持一定的水分，而活性成分药剂对外部虫卵和细菌等有害微生物产生有效的防治和杀害作用，而生长调节剂则有利于种子的萌发，刺激种子生根发芽，进而持续为幼苗提供营养，促进植株在苗期的生长，提高幼苗的质量，进而增加产量[13]。

2.3 有利于提高播种性能，实现精密机械化播种

种子经过丸粒化后，其体积随之增加，可以确保播种的均衡性及一致性，保证播种过程中不会重叠，进而达到精密机械化播种[14]。

3 中药材种子包衣的研究现状

3.1 对中药材种子的发芽率及出苗率的影响

孙紫铭等[15]通过调节种衣剂中填充剂的比例来考察桔梗种子丸粒化后的出苗率和苗素质，结果发现，当填充剂处在适当比例时，丸粒化后的桔梗种子均表现出较佳的出苗率和苗素质；孔祥军等[16]用自主研制的种衣剂对黄芪种子进行包衣，研究发现，黄芪种子经过包衣处理后，不仅可以提高黄芪种子的萌发率，还能够提高种子的平均发芽势及发芽率。

3.2 对中药材植株生理指标及产量的影响

张浩等[17]在研究甘草种衣剂对甘草生理指标影响时发现，甘草种子经种衣剂处理后，可以显著提高甘草植株的根系活力、硝态氮含量、叶绿素含量、蛋白质含量及可溶性糖含量，说明甘草种子经过包衣后可以显著提高某些生理性指标；姚东伟等[18]通过自主研制的种衣剂配方对矮牵牛种子进行丸粒化处理，发现矮牵牛种子的发芽率及出苗率并没有明显的影响，但其中添加的活性物质枯草芽孢杆菌可以显著提高矮牵牛幼苗的鲜质量；黄文静等[19]通过自制的浓度为35%的吡多福悬浮种衣剂对紫苏种子进行包衣，能显著提高种子的发芽率，有利于幼苗的生长发育，同时明显提高植株的抗氧化酶活性及叶绿素含量，另外，包衣可促进紫苏的生育期提前，提高单株生物的产量，增强植株对田间病虫害的抗性。

3.3 对中药材植株抗性的影响

沈奇等[20]研究发现，使用艾科顿种衣剂对紫苏种子包衣后，与对照组对比，能够有效降低根腐病、白粉病及锈病的发病率，提高植株的抗病率；陈红刚等[21]研究发现，经过丸粒化处理后的党参种子，其萌发时间相对滞后，且发芽势及发芽率均降低，但其发芽的持续期延长，幼苗长势健壮，同时提高了植株的抗逆性；黄文静等[22]通过自制的种衣剂对丹参种子包衣，探讨包衣对种子萌发和幼苗抗旱性的影响，研究发现，包衣后丹参幼苗中的游离脯氨酸、类胡萝卜素的含量均显著升高，而其抗氧化保护酶SOD、POD 及CAT 的活性显著增加，幼苗抗旱性也同时得到增强。

3.4 对中药材质量和品质的影响

马威等[23]使用AM 种衣剂对黄芪种子进行包衣，经过包衣处理后二年生的黄芪跟未包衣的相比，其根粗、根体积及根干重均有明显的增加，且在总生物产量方面也有显著的提高，其主要成份黄芪甲苷及黄芪皂苷类成分也有明显增加。

4 中药材种子包衣面临的问题

中药材种子包衣在其轻简化生产和病虫害防治等方面发挥了重要的作用，它使传统的“面源施药”变为“定点施药”，不仅降低了日常农药的使用量，而且还降低了农药和环境有益生物的接触机会[24]。但由于我国现阶段使用的种衣剂大部分属于化学农药型，在实际的应用当中，种衣剂中的农药成分在土壤中会不断积累，不但污染环境，而且还严重威胁人类和牲畜的健康；另外，中药材种子包衣缺乏质量标准及中药材种衣剂登记等问题也严重制约了中药材种子包衣在实际种植应用中的推广。

5 发展与建议

5.1 推进新型中药材种衣剂的开发应用

中药材种衣剂的研发应遵循低毒、低残留、多剂型、高含量等要求，由于其自身的特殊性，在研发过程中不仅要注意提高中药材的产量，降低对环境的污染率，更重要的是还要考量中药种衣剂对药材的抗逆性及主成分含量的影响。因此推进新型种衣剂的开发应用势在必行。例如：将成膜剂纳米化，能够降低播种期间的粉尘脱落量，减少种衣剂对中药材早期生长及传粉昆虫的危害。其中缓释型的种衣剂可以有效延长种衣剂的使用期限，降低环境风险以及提高种子运输过程中的安全性[25]；在种衣剂中加入驱避剂，可有效降低种衣剂残留成分对生态环境的破坏，保护鸟类及其他有益的微生物[24]；另外，研究发现[22]，新型悬浮型种衣剂可以增强中药材幼苗的抗旱性，加快种子萌发率，因此，建议政府、科研机构及农药企业应共同加快中药材种衣剂研发队伍建设，从中药材种子入手，从源头上切实保障中药材的质量与品质。

5.2 推进中药材种子包衣质量标准化的研究

2009 年，我国颁布并实施了薄膜包衣种子质量检测相关标准，即《农作物薄膜包衣种子技术条件》[26]。标准中除了对普通种子必须的扦样、水分、纯度、净度、发芽等进行特殊规定外，还规定小麦等几种作物种子包衣合格率的质量标准；此外，对薄膜包衣种子的标志、包装、运输及贮存等也进行了规范说明，但对其他作物薄膜包衣种子并无明确说明。而丸粒化种子，除了2010 年制定的《烟草包衣丸化种子质量检测标准》外[27]，至今尚无统一的质量检测标准。因此，政府和科研院所应加大科研投入，推进中药材种子包衣质量标准的研究制定。例如，对于丸粒化种子包衣标准，可以以其发芽率、单籽率、单粒抗压强度、有籽率、种子含水量、整齐度、裂解度等作为基础，逐步完善和提高种子质量的管理机制，不断提高种子包衣产品的质量。

5.3 推进中药材良种繁育及包衣体系建设

我国中药资源品种已达12 807 种，在常用的600 多种药材中，已有300 多种实现了人工种养，且目前栽培药材产量已占全部供应量的70%以上[28]。中药材种子是药材生产最基本、最重要的生产资料，种子质量的优劣决定了日后中药材的产量和品质，所以，推进中药材良种繁育及包衣体系的建设是中药材健康发展的必由之路。辽宁省药用植物研究所依托“十四五规划”重点项目支撑，已经率先在辽宁省三市六县建立了人参、白鲜、苍术、黄精等中药材良种繁育基地，其中，白鲜基地已经成为全省最大的良种繁育基地，良种覆盖率达到50%。建立统一繁育、供种的中药材栽种模式已成为当前中药材生产的大格局，也是后续几年我国中药材种植产业发展的主要方向之一；同时，推进中药材种子包衣技术的深入研究和应用，实现育、繁、加工及供种的一体化，既保证了种子标准化，又提高了种子商品化，阻止了假劣种子的流通，进而加快了中药材种子的产业进程，为中药材良种繁育及包衣体系的建设提供良好保证。