種子引發(fā)與催芽包衣丸化技術(shù)在我國(guó)煙葉生產(chǎn)中的應(yīng)用

馬文廣，鄭昀曄，2，李永平

(1.云南省煙草農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，云南 玉溪 653100;2.玉溪中煙種子有限責(zé)任公司，云南 玉溪 653100)

種子引發(fā) (seed priming)也稱種子滲透調(diào)節(jié)(seed osmotic conditioning)，是采用不同程度的物理、化學(xué)以及生物等處理方法，在控制條件下使種子緩慢吸水，為萌發(fā)提前進(jìn)行生理準(zhǔn)備的一種播前種子處理技術(shù)。引發(fā)最早由 Heydecker等［1］首次提出，并認(rèn)為引發(fā)就是控制種子的吸水作用至一定水平，即允許預(yù)發(fā)芽的代謝作用進(jìn)行，但防止胚根的伸出，控制種子緩慢吸水使其停留在萌發(fā)吸脹的第2階段，使其處在細(xì)胞膜、細(xì)胞器、DNA的修復(fù)，酶活化準(zhǔn)備發(fā)芽的代謝狀態(tài)。引發(fā)技術(shù)在很多植物種類上已有研究與應(yīng)用，如蔬菜作物的辣椒、甘藍(lán)等［2-3］、糧食作物的玉米等［4］。引發(fā)后的種子可以回干貯藏或直接用于播種。引發(fā)處理能提高種子迅速、整齊的出苗能力和幼苗的抗逆性［5-6］，從而間接節(jié)約種子，降低成本，提高效益。種子催芽，是在引發(fā)原理的基礎(chǔ)上，根據(jù)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)際需要，控制種子的溫度、濕度、氧氣、光照以及處理時(shí)間等條件，促使種子萌發(fā)的一項(xiàng)種子處理技術(shù)［7］。

由于煙草種子十分微小，1 g裸種約有12000粒種子。在生產(chǎn)上存在播種量大，苗期水肥管理難度高，間苗費(fèi)工，煙草幼苗素質(zhì)差等問(wèn)題。生產(chǎn)上為便于播種與后期管理，將經(jīng)過(guò)催芽或者引發(fā)技術(shù)處理后的煙草種子，通過(guò)加入滑石粉、膨潤(rùn)土等輔料，將種子包衣加工至直徑一般為1.6～1.8 mm的丸化種子，這樣的種子稱為煙草催芽或引發(fā)包衣丸化種子。

掌握引發(fā)或催芽的主要原理及方法，認(rèn)識(shí)引發(fā)和催芽的條件及效應(yīng)，采用特定的引發(fā)和催芽處理?xiàng)l件，結(jié)合新型的種子包衣丸化技術(shù)和設(shè)備工藝，研制和開(kāi)發(fā)優(yōu)質(zhì)、高效的煙草引發(fā)和催芽包衣丸化種子，在煙葉生產(chǎn)上廣泛應(yīng)用，尤其在我國(guó)冷濕煙區(qū)和高海拔煙區(qū)具有重要作用，對(duì)我國(guó)煙草產(chǎn)業(yè)可持續(xù)健康發(fā)展和種子技術(shù)進(jìn)步具有實(shí)質(zhì)性的意義。

1 發(fā)展及現(xiàn)狀

引發(fā)及催芽技術(shù)在作物種子中的研究應(yīng)用較早。煙草種子的引發(fā)和催芽技術(shù)研究與應(yīng)用起步雖較晚，但發(fā)展和應(yīng)用較為迅速和廣泛。20世紀(jì)90年代以前，煙草種子引發(fā)及催芽技術(shù)的研究和應(yīng)用還鮮為人知，僅僅停留在實(shí)驗(yàn)室開(kāi)展初步的嘗試性研究工作，有關(guān)煙草種子引發(fā)及催芽技術(shù)的研究少有報(bào)道，煙草種子的包衣丸化研究則未見(jiàn)報(bào)道。

20世紀(jì)90年代中后期，伴隨我國(guó)煙草產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，煙草種植面積逐年增加，煙草種子的技術(shù)研發(fā)發(fā)展較快。煙草種子的催芽技術(shù)開(kāi)始應(yīng)用于煙葉生產(chǎn)［8-9］。90年代末，煙草種子的催芽和引發(fā)技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展。該時(shí)期，雖有研究人員從事煙草種子的催芽和引發(fā)技術(shù)研究，但方法較常規(guī)，一般采用單純的水引發(fā)技術(shù)，在生產(chǎn)中的應(yīng)用和成效不明顯，將種子催芽、引發(fā)技術(shù)與包衣加工相結(jié)合的應(yīng)用研究未見(jiàn)報(bào)道。

進(jìn)入21世紀(jì)后，煙草生產(chǎn)的發(fā)展得到了全面推進(jìn)，對(duì)煙草產(chǎn)業(yè)的研究已延伸至細(xì)胞、分子等領(lǐng)域和水平。從事煙草種子研發(fā)的技術(shù)隊(duì)伍也日益壯大、成熟，研究投入較以往大大增加，引發(fā)物的篩選與應(yīng)用研究日趨廣泛，煙草種子引發(fā)及催芽技術(shù)進(jìn)一步提升和成熟，各煙葉主產(chǎn)區(qū)自主研發(fā)的煙草包衣丸化種子及其配套技術(shù)，開(kāi)始在煙葉生產(chǎn)中大面積推廣應(yīng)用。2001-2009年各省 (市)煙區(qū)的煙草種子研究人員開(kāi)展了較多的關(guān)于煙草種子引發(fā)和催芽研究:如孫渭等研究了滲透引發(fā)對(duì)煙草丸化種芽活力的影響［10］;張利軍等［11］對(duì)煙草種子萌發(fā)過(guò)程中引發(fā)回干的效應(yīng)進(jìn)行了分析;盧秀萍等［12］研究了催芽型包衣種子對(duì)漂浮育苗中煙苗生長(zhǎng)的影響;馬文廣等［13］使用赤霉素溶液引發(fā)提高了煙草丸化種子的抗寒性及幼苗的素質(zhì)。從以上研究報(bào)道可以看出，我國(guó)在煙草種子的引發(fā)和催芽技術(shù)方面，做了大量的研究工作，取得了良好的科技成果，同時(shí)也培養(yǎng)了大批的煙草種子技術(shù)人才。2004-2010年在中國(guó)煙葉公司的支持和幫助下，由云南省煙草農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院提供技術(shù)依托、玉溪中煙種子有限責(zé)任公司承擔(dān)生產(chǎn)加工，共同研制和開(kāi)發(fā)出煙草催芽包衣丸化種子 (以催芽工藝為主)和烤煙漂浮育苗專用包衣種子 (以赤霉素、增氧引發(fā)工藝為主)，并成功的在全國(guó)煙區(qū)大面積推廣。推廣種植的品種以MS云煙85、MS云煙 87、MSK326、云煙97等 6個(gè)全國(guó)主栽品種為主。經(jīng)玉溪中煙種子有限責(zé)任公司統(tǒng)計(jì)，2004年6個(gè)主栽品種的引發(fā)和催芽包衣丸化種子全國(guó)推廣面積為5.91萬(wàn) hm2，2010年推廣面積30.57萬(wàn)hm2，7年累計(jì)推廣種植119.33萬(wàn)hm2(表 1)。

表1 全國(guó)煙草主栽品種引發(fā)及催芽包衣丸化種子的推廣應(yīng)用情況

2 技術(shù)特點(diǎn)和應(yīng)用推廣優(yōu)勢(shì)

2.1 技術(shù)特點(diǎn)及異同

種子催芽是在單純的水環(huán)境中，通過(guò)控制溫度、氧氣、光照以及催芽時(shí)間等參數(shù)指標(biāo)，促使種子萌發(fā)的過(guò)程，整個(gè)催芽過(guò)程除了水分條件外，一般不添加其他引發(fā)物。

催芽可根據(jù)煙葉生產(chǎn)上播種期實(shí)際需要而決定種子的萌發(fā)程度［12］。種子催芽技術(shù)在我國(guó)研究應(yīng)用時(shí)間較早，從20世紀(jì)90年代開(kāi)始已在煙葉生產(chǎn)上廣泛應(yīng)用。

種子引發(fā)是通過(guò)引發(fā)物在控制溫度、濕度、氧氣、光照以及引發(fā)時(shí)間等參數(shù)條件下進(jìn)行種子預(yù)萌發(fā)的過(guò)程。種子一般是“引而不發(fā)”，通過(guò)引發(fā)處理得到的種子稱為引發(fā)種子。在煙葉生產(chǎn)上，種子的引發(fā)綜合技術(shù)比催芽技術(shù)研究應(yīng)用較晚，其技術(shù)工藝較催芽復(fù)雜，技術(shù)含量較催芽技術(shù)要高。21世紀(jì)初期至今，種子引發(fā)技術(shù)在煙草種子上得到廣泛的研究與應(yīng)用，也是當(dāng)前及今后一段時(shí)期煙草種子處理技術(shù)研究的方向和重點(diǎn)。

在特殊年份遭遇凍害、干旱等逆境的條件下，往往會(huì)造成煙草種子發(fā)芽慢，不整齊，嚴(yán)重時(shí)甚至不出苗。遇到這種情況時(shí)可采取應(yīng)急和補(bǔ)救措施，即采用種子深度催芽技術(shù)，使種子“露嘴”甚至伸出胚根，再將其加工成包衣丸化種子用以播種。這樣的種子播后可立即發(fā)芽，出苗快、整齊，盡量減少了因自然災(zāi)害延誤育苗帶來(lái)的損失。

另外，也可以根據(jù)不同產(chǎn)區(qū)煙葉生產(chǎn)實(shí)際需要，通過(guò)對(duì)種子引發(fā)物質(zhì)及包衣輔料添加物的選擇，生產(chǎn)加工不同類型的引發(fā)或催芽包衣丸化種子。如抗寒型、抗旱型、增氧型、抗病蟲型、生物型、多重抗逆型等類型的包衣種子。

2.2 推廣應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

2.2.1 常規(guī)煙草包衣種子存在的問(wèn)題

早期的煙草包衣丸化種子，一般都不經(jīng)過(guò)引發(fā)或催芽處理，僅僅是將煙草種子用種衣劑通過(guò)包衣丸化加工而成，統(tǒng)稱煙草常規(guī)包衣種丸化種子。常規(guī)煙草包衣種子是針對(duì)常規(guī)育苗技術(shù)開(kāi)發(fā)生產(chǎn)的，生產(chǎn)加工工藝比較粗放，包衣種子的均勻度和裂解度差，裂解時(shí)間長(zhǎng)。常規(guī)煙草包衣種子的外觀質(zhì)量影響到了機(jī)械化精準(zhǔn)播種，無(wú)法滿足集約化、專業(yè)化、工廠化育苗的要求。同時(shí)，由于傳統(tǒng)旱地育苗向漂浮育苗的轉(zhuǎn)變，飽含水分的漂浮育苗基質(zhì)透氣性差，包衣種子長(zhǎng)時(shí)間浸泡在水中，給種子的發(fā)芽和幼苗生長(zhǎng)造成了低氧脅迫，影響了漂浮育苗質(zhì)量。另外，常規(guī)包衣種子的發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率低，田間出苗慢、整齊度差，出苗率不高，而且對(duì)低溫等逆境的耐抗力差。

伴隨我國(guó)現(xiàn)代煙草產(chǎn)業(yè)的快速推進(jìn)，在煙葉生產(chǎn)上使用常規(guī)包衣種子將無(wú)法適應(yīng)面臨著幾個(gè)方面的問(wèn)題:一是漂浮育苗等育苗新技術(shù)的普及推廣對(duì)煙草種子質(zhì)量及技術(shù)含量的高要求;二是精準(zhǔn)播種、機(jī)械化播種，煙苗生產(chǎn)的集約化、專業(yè)化、工廠化對(duì)煙草種子質(zhì)量及活力提出的高要求;三是不同生態(tài)區(qū)、不同逆境條件 (低溫、缺氧、病蟲害等)對(duì)煙草種子抗逆能力的要求。

2.2.2 煙草引發(fā)及催芽包衣丸化種子的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

針對(duì)常規(guī)包衣種子存在和面臨的問(wèn)題，研制發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽率高、裂解度好、規(guī)格均勻、發(fā)芽快、田間出苗率高、整齊一致、長(zhǎng)勢(shì)健壯，尤其適合早春冷濕環(huán)境播種的煙草引發(fā)或催芽包衣丸化種子應(yīng)用于大面積煙葉生產(chǎn)，這對(duì)積極推動(dòng)我國(guó)煙草種子產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程和技術(shù)進(jìn)步，提高煙葉生產(chǎn)的整體水平具有實(shí)質(zhì)性意義。

與常規(guī)煙草包衣種子比較，引發(fā)或催芽包衣丸化種子具有幾個(gè)方面的優(yōu)勢(shì)。

對(duì)逆境脅迫的耐抗性好，針對(duì)性強(qiáng)。結(jié)合育苗過(guò)程中的低溫、缺氧 (一般發(fā)生在漂浮育苗過(guò)程或苗床土壤通透性差的情況)、病蟲害等逆境因素，通過(guò)不同程度的物理、化學(xué)以及生物等引發(fā)、催芽處理，經(jīng)過(guò)配套工藝包衣丸化加工，研制和開(kāi)發(fā)出相應(yīng)的抗寒型、增氧型、抗病蟲型、生物型、多重抗逆型等類型的包衣種子，可以較好的緩解逆境脅迫對(duì)種子造成的傷害。

利于精量化、機(jī)械化播種以及集約化、專業(yè)化、工廠化育苗，有利于煙草漂浮育苗技術(shù)的普及推廣。開(kāi)展煙草漂浮育苗時(shí)，漂浮盤的每個(gè)孔穴要求只播1粒種子，對(duì)包衣種子的裂解度、發(fā)芽率、出苗速度、整齊度等種子質(zhì)量及活力指標(biāo)要求很高。經(jīng)過(guò)引發(fā)或催芽處理的包衣種子可以大幅提升其質(zhì)量及活力，且出苗快、整齊、幼苗長(zhǎng)勢(shì)健壯，可以較好地滿足育苗條件要求。

3 生產(chǎn)加工技術(shù)工藝要點(diǎn)

煙草種子引發(fā)及催芽包衣丸化的生產(chǎn)加工技術(shù)工藝流程，主要包括2個(gè)部分:一是種子的引發(fā)或催芽處理;二是對(duì)引發(fā)或催芽后的種子進(jìn)行包衣丸化加工。

3.1 煙草種子的引發(fā)及催芽處理技術(shù)要點(diǎn)

煙草種子的引發(fā)及催芽處理主要包括取種、浸種消毒、引發(fā)或催芽、回干、貯藏幾個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

取種。根據(jù)預(yù)期種子生產(chǎn)加工及需求計(jì)劃，從良種庫(kù)取種，做好品種名稱、數(shù)量、重量、類型、產(chǎn)地及取種時(shí)間的記錄和標(biāo)識(shí)，建立種子檔案，以備各個(gè)時(shí)期對(duì)種子信息的追溯。

浸種消毒。將取出的種子放入配制好的種子消毒液 (一般使用1.0%的硫酸銅溶液或0.1%的硝酸銀溶液)中殺菌消毒20～30 min。

種子引發(fā)或催芽。根據(jù)煙葉生產(chǎn)實(shí)際需要，對(duì)消毒后的種子進(jìn)行催芽或引發(fā)處理，使種子達(dá)到預(yù)萌發(fā)或已萌發(fā)狀態(tài)。在引發(fā)過(guò)程中要控制好引發(fā)物的劑量，處理的時(shí)間及溫度。

種子回干。將完成引發(fā)或催芽的種子在自然溫度或特定控制溫度下干燥，使種子含水量達(dá)到工藝指標(biāo)。

貯藏。將回干后的種子放入貯藏庫(kù)貯藏。

3.2 引發(fā)或催芽后的種子包衣丸化加工技術(shù)要點(diǎn)

引發(fā)或催芽后的種子包衣丸化加工技術(shù)要點(diǎn)包括種子的包衣造粒 (成核)、丸化、篩選、拋光、上色及包衣種子的干燥、包裝、貯藏等環(huán)節(jié)。

種子的包衣造粒 (成核)。將完成引發(fā)或催芽的種子從種子庫(kù)取出，分量放入包衣機(jī)中，噴灑適量的粘合劑和種衣劑，在粘合劑的作用下，使種衣劑附著于種子外層。

種子的丸化加工。繼續(xù)在包衣機(jī)中添加粘合劑和種衣劑，當(dāng)丸化種子粒徑達(dá)到一定程度后停止加工。

丸化種子的篩選。將丸化后的種子在篩選機(jī)上過(guò)篩，選達(dá)到粒徑要求的合格丸化種子。

拋光。在包衣機(jī)中加入拋光粉，對(duì)合格的丸化種子進(jìn)行拋光處理，使其表面光滑圓潤(rùn)。

上色。選定相應(yīng)的色料，對(duì)包衣丸化種子進(jìn)行均勻染色。

干燥。將完成染色的包衣丸化種子置于干燥設(shè)備中，在一定溫濕度條件下干燥至工藝規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。

包裝。干燥后的包衣丸化種子根據(jù)實(shí)際需要，進(jìn)行計(jì)量包裝，即得到成品引發(fā)或催芽煙草包衣丸化種子。

貯藏。將包裝后的包衣丸化種子放入種子庫(kù)貯藏。

4 需注意的幾個(gè)問(wèn)題

引發(fā)或催芽煙草包衣丸化種子是通過(guò)種子的引發(fā)或催芽處理技術(shù)，經(jīng)包衣丸化加工而成，在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中需要注意和把握好幾個(gè)方面的問(wèn)題:一是要有效解決好種子引發(fā)及催芽處理過(guò)程與種子包衣丸化加工銜接的技術(shù)關(guān)鍵，種子預(yù)處理與包衣加工要有機(jī)結(jié)合，生產(chǎn)加工出技術(shù)含量高、質(zhì)量好、多類型的包衣丸化種子，以滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的實(shí)際需要;二是要加大種子引發(fā)及催芽技術(shù)推廣應(yīng)用的培訓(xùn)和咨詢力度，讓煙葉產(chǎn)區(qū)和煙農(nóng)熟悉了解引發(fā)或催芽煙草包衣丸化種子產(chǎn)品的特點(diǎn)，掌握其技術(shù)關(guān)鍵和要點(diǎn)，加快技術(shù)成果在產(chǎn)區(qū)的快速轉(zhuǎn)化;三是技術(shù)人員在育苗過(guò)程中，要結(jié)合不同類型 (抗寒型、增氧型、生物型、多重抗逆型等)的引發(fā)或催芽包衣丸化種子的特點(diǎn)，把握好生產(chǎn)節(jié)令，輔之以相適應(yīng)的育苗配套技術(shù)，引發(fā)或催芽包衣丸化種子發(fā)芽率高、出苗快、整齊，育苗時(shí)要結(jié)合生產(chǎn)節(jié)令適時(shí)播種，不宜過(guò)早播種。

5 應(yīng)用推廣前景

種子是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)，是農(nóng)業(yè)科技的載體。在世界農(nóng)業(yè)飛速發(fā)展的今天，越來(lái)越體現(xiàn)出高質(zhì)量及高水平種子技術(shù)的重要作用。優(yōu)質(zhì)的種子不僅可以為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益，同樣也可以代表一個(gè)國(guó)家或地區(qū)農(nóng)業(yè)科研及生產(chǎn)技術(shù)的水平。伴隨農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，種子引發(fā)及催芽處理等技術(shù)的研究與應(yīng)用已成為當(dāng)前及今后種子科學(xué)的研究重點(diǎn)和方向?；仡櫸覈?guó)煙草的發(fā)展歷程，每一次煙草種子技術(shù)的革新和普及推廣，均給煙葉生產(chǎn)帶來(lái)了顯著的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，充分驗(yàn)證了“科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力”的真實(shí)內(nèi)涵。引發(fā)或催芽煙草包衣丸化種子在我國(guó)煙葉生產(chǎn)上大面積推廣應(yīng)用至今，其應(yīng)用面積逐年加大，推廣應(yīng)用的省 (市)也逐年增加。2004年，引發(fā)或催芽的煙草包衣丸化種子推廣應(yīng)用范圍僅為云南及江西2省，以云南省為主，面積合計(jì)5.91萬(wàn)hm2。至2010年，推廣應(yīng)用的煙區(qū)已涵蓋云南、貴州、四川、重慶、廣西、江西、安徽、山東、浙江、山西等17個(gè)省 (市、自治區(qū))和2個(gè)東南亞國(guó)家 (老撾、緬甸)，國(guó)內(nèi)推廣面積累計(jì)122.66萬(wàn)hm2(表2)。其中，引發(fā)或催芽種子在云南省的推廣面積已占全省烤煙種植面積的87.1%，占全國(guó)烤煙面積的30.6%。2011年，云南省將實(shí)現(xiàn)100%使用引發(fā)或催芽包衣丸化種子。煙草種子引發(fā)及催芽包衣丸化技術(shù)及成果在煙葉生產(chǎn)中大面積的推廣應(yīng)用和普及，為我國(guó)的煙葉生產(chǎn)創(chuàng)造了顯著的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，得到了全國(guó)煙區(qū)和廣大煙農(nóng)的認(rèn)可和好評(píng)，有著良好的應(yīng)用推廣前景。

表2 全國(guó)煙區(qū)年度煙草引發(fā)及催芽包衣丸化種子的推廣應(yīng)用面積

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