中藥材種子包衣的研究概況及發(fā)展建議

孫佳琳，李 暉，張艷紅，孫文松*，溫 健，王新雅，吳運(yùn)田

（1.遼寧省農(nóng)業(yè)科學(xué)院藥用植物研究所，遼寧遼陽 111000；2.遼寧省經(jīng)濟(jì)作物研究所，遼寧遼陽 111000；3.東部戰(zhàn)區(qū)疾病預(yù)防控制中心，江蘇南京 210002；4.長春職業(yè)技術(shù)學(xué)院現(xiàn)代農(nóng)學(xué)院，吉林長春 130000；5.桓仁滿族自治縣農(nóng)業(yè)發(fā)展服務(wù)中心，遼寧本溪 117200）

在我國傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)中，經(jīng)常通過浸種和拌種的方式對種子進(jìn)行加工處理。近年來，隨著我國中藥產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，中藥材種植面積逐年擴(kuò)大，中藥材種子的需求量也在不斷增加。由于大多數(shù)中藥材種子普遍存在休眠及后熟現(xiàn)象，無法適時播種，或播種后出苗率較低，嚴(yán)重制約了中藥材種植產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。種子包衣主要以浸種、拌種為基礎(chǔ)，通過膠體穩(wěn)定性等原理制備出具有良好的生物活性、通透性、溶釋性的種衣劑附在種子表面，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)不同的種植需要[1]。通過種子包衣，不但能夠擴(kuò)大種子粒徑，解決機(jī)械化精確播種的問題，又能夠打破種子休眠期，改善種子后熟現(xiàn)象，以提高種子的發(fā)芽率和出苗率等[2]。該文系統(tǒng)整理了當(dāng)前中藥材種子包衣的研究現(xiàn)狀及主要問題，同時提出相應(yīng)解決對策和發(fā)展建議，旨在為今后中藥材種子包衣的深入研究提供參考。

1 種子包衣的概念及分類

種子包衣是將帶有一定“功能”的種衣劑包裹在種子的外表面。種衣劑是一類良好的包衣材料，既可以保護(hù)種子，又可以使良種標(biāo)準(zhǔn)化[3]。根據(jù)實(shí)際種植的需要、包衣材料中不同的非活性物質(zhì)以及包衣后種子體積的變化等，可將種子包衣分為膜狀包衣、丸?；录敖Y(jié)殼包衣3種類型，其中膜狀包衣和丸?；螺^為常用。

1.1 種子膜狀包衣

膜狀包衣是指包衣材料包裹在種子表面后形成一層很薄的藥膜。這種包衣方式不會極大地改變種子的重量和形態(tài)，包衣后種子的質(zhì)量一般會增加約20%。在傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)中，膜狀包衣常被應(yīng)用在蔬菜及大田作物中，近幾年其在中藥材種子中的應(yīng)用也較為廣泛[4]。

1.1.1包衣材料。膜狀包衣的材料主要包括活性物質(zhì)和非活性物質(zhì)，其中活性物質(zhì)是指具有實(shí)際藥效的部分，包括農(nóng)藥原藥（殺蟲劑、殺菌劑等）、肥料、生長調(diào)節(jié)劑等，例如：呋喃丹、多菌靈、福美雙等農(nóng)藥原藥，微量元素和微生物肥料，赤霉素類、細(xì)胞分裂素類、植物生長素類等生長調(diào)節(jié)劑；非活性物質(zhì)是指無藥效的部分，主要起到成膜及支撐的作用，包括成膜劑、助劑等。其中，成膜劑指的是一切可以形成連續(xù)薄膜的聚合物，在種衣劑中主要起到保護(hù)種子的作用，其分解的速度決定了種衣劑中營養(yǎng)物質(zhì)被植物吸收的程度[5]。

1.1.2膜狀包衣原理。研究發(fā)現(xiàn)，膜狀包衣種子的種衣在遇水后只吸脹不溶解，在種子周圍形成保護(hù)性屏障，對種子消毒的同時防止了土傳病菌和土壤中害蟲的危害[6]。同時活性物質(zhì)會隨著種子的萌發(fā)而緩慢釋放，可被植物內(nèi)吸而傳遞到未給藥的地上部分，進(jìn)而繼續(xù)發(fā)揮藥效。

1.2 種子丸?；?/h3>

丸粒化是另一種包衣方式，它會根據(jù)播種機(jī)的尺寸和要求，把種子包衣改造成標(biāo)準(zhǔn)的形狀和大小，以完全適合播種機(jī)的播種需求。事實(shí)上，種子在經(jīng)過丸?；?，其質(zhì)量和體積往往會增大數(shù)倍或數(shù)百倍；另外，還會根據(jù)種子的生產(chǎn)和貯藏要求，把不同種類的農(nóng)藥及肥料分層均勻分布在丸粒中，進(jìn)而起到定期釋放活性物質(zhì)的目的。丸粒化的技術(shù)要求較高，但誤差卻較低，經(jīng)常用于價值較高、形態(tài)不規(guī)則籽粒等的精確播種中。

1.2.1包衣材料。丸粒化材料也包括活性和非活性物質(zhì)2種，其中活性物質(zhì)與膜狀包衣大體相同，而非活性物質(zhì)則略有不同，主要包括惰性物質(zhì)粉劑和粘合劑，這2 種物質(zhì)決定了種子丸粒化后的崩解性、硬度，以及對種子日后發(fā)芽率和出苗率的影響[7]。惰性物質(zhì)粉劑主要包括鋁硅酸鹽粘土類、海泡石類礦物及有機(jī)物類物質(zhì)等。而粘合劑主要包括纖維素及聚乙烯衍生物等。

1.2.2種子丸粒化原理。丸?；N子的種衣主要借助毛細(xì)管作用吸水膨脹而產(chǎn)生裂縫，活性物質(zhì)通過裂縫和種子及臨近的土壤相互接觸，進(jìn)而參與作物生長發(fā)育的過程[8]。例如，活性物質(zhì)中的農(nóng)藥原藥能夠和種子表面及其內(nèi)部接觸，殺死種傳病菌和害蟲，并在種子周圍形成保護(hù)屏障，有效防止空氣傳、土傳等病蟲害。

1.2.3丸?；N子的分類。根據(jù)實(shí)際需要，可將丸?；N子分為以下4 類。

（1）重型丸?；Ｊ侵感×７N子的大?；?，在種衣劑中添加一定量的非活性物質(zhì)，種子包衣后的重量達(dá)到包衣前的3～50 倍。以白菜種子為例[9]，丸?；睆綍黾?～4 倍，這樣可以解決直播或穴播難操作等問題，減少間苗次數(shù)。

（2）速生型丸?；Ｔ谡讲シN前需要催芽，然后進(jìn)行丸粒化包衣，且需要在包衣后的10～15 d 內(nèi)播種，這樣有助于作物提前出苗和全苗。例如大規(guī)模育苗、林木種子播種等都會采用這種丸粒化技術(shù)[10]，不但提高工作效率，還能保證出苗整齊度和抗病性等。

（3）扁平型丸粒化。通過飛機(jī)進(jìn)行播種的種子會將其做成過大過重的扁平狀丸粒，這樣有利于削弱風(fēng)速的影響。通過控制飛機(jī)播種過程中的準(zhǔn)確度和落地后種子的穩(wěn)定性，能夠確保播種工作的質(zhì)量和效率[11]。

（4）集束型丸?；?。是指一個丸粒化種子中含有多種或多個種子，可以包裹更多的營養(yǎng)成分，容易使種子更多地接觸土壤，利于發(fā)芽生根，進(jìn)而提高丸粒化種子出苗率及肥料利用率，起到節(jié)約農(nóng)藥、種子的目的[12]。

2 中藥材種子包衣的優(yōu)勢

2.1 降低土壤和環(huán)境的污染，實(shí)現(xiàn)生態(tài)效益的良性循環(huán)

種子經(jīng)過包衣后變成隱蔽式的施藥方式，能夠大大降低化肥、農(nóng)藥的使用量，省工省藥，既促進(jìn)了生態(tài)平衡，減少生物農(nóng)藥中毒現(xiàn)象，又保護(hù)了環(huán)境，促進(jìn)土地的長期利用[1]。

2.2 有利于提高種子的萌發(fā)率，調(diào)控植株的生長，增產(chǎn)增收

種衣劑中的非活性物質(zhì)，以持水性材料為例，可以使種子在干旱的環(huán)境下仍保持一定的水分，而活性成分藥劑對外部蟲卵和細(xì)菌等有害微生物產(chǎn)生有效的防治和殺害作用，而生長調(diào)節(jié)劑則有利于種子的萌發(fā)，刺激種子生根發(fā)芽，進(jìn)而持續(xù)為幼苗提供營養(yǎng)，促進(jìn)植株在苗期的生長，提高幼苗的質(zhì)量，進(jìn)而增加產(chǎn)量[13]。

2.3 有利于提高播種性能，實(shí)現(xiàn)精密機(jī)械化播種

種子經(jīng)過丸粒化后，其體積隨之增加，可以確保播種的均衡性及一致性，保證播種過程中不會重疊，進(jìn)而達(dá)到精密機(jī)械化播種[14]。

3 中藥材種子包衣的研究現(xiàn)狀

3.1 對中藥材種子的發(fā)芽率及出苗率的影響

孫紫銘等[15]通過調(diào)節(jié)種衣劑中填充劑的比例來考察桔梗種子丸?；蟮某雒缏屎兔缢刭|(zhì)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當(dāng)填充劑處在適當(dāng)比例時，丸?；蟮慕酃７N子均表現(xiàn)出較佳的出苗率和苗素質(zhì)；孔祥軍等[16]用自主研制的種衣劑對黃芪種子進(jìn)行包衣，研究發(fā)現(xiàn)，黃芪種子經(jīng)過包衣處理后，不僅可以提高黃芪種子的萌發(fā)率，還能夠提高種子的平均發(fā)芽勢及發(fā)芽率。

3.2 對中藥材植株生理指標(biāo)及產(chǎn)量的影響

張浩等[17]在研究甘草種衣劑對甘草生理指標(biāo)影響時發(fā)現(xiàn)，甘草種子經(jīng)種衣劑處理后，可以顯著提高甘草植株的根系活力、硝態(tài)氮含量、葉綠素含量、蛋白質(zhì)含量及可溶性糖含量，說明甘草種子經(jīng)過包衣后可以顯著提高某些生理性指標(biāo)；姚東偉等[18]通過自主研制的種衣劑配方對矮牽牛種子進(jìn)行丸?；幚?，發(fā)現(xiàn)矮牽牛種子的發(fā)芽率及出苗率并沒有明顯的影響，但其中添加的活性物質(zhì)枯草芽孢桿菌可以顯著提高矮牽牛幼苗的鮮質(zhì)量；黃文靜等[19]通過自制的濃度為35%的吡多福懸浮種衣劑對紫蘇種子進(jìn)行包衣，能顯著提高種子的發(fā)芽率，有利于幼苗的生長發(fā)育，同時明顯提高植株的抗氧化酶活性及葉綠素含量，另外，包衣可促進(jìn)紫蘇的生育期提前，提高單株生物的產(chǎn)量，增強(qiáng)植株對田間病蟲害的抗性。

3.3 對中藥材植株抗性的影響

沈奇等[20]研究發(fā)現(xiàn)，使用艾科頓種衣劑對紫蘇種子包衣后，與對照組對比，能夠有效降低根腐病、白粉病及銹病的發(fā)病率，提高植株的抗病率；陳紅剛等[21]研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過丸粒化處理后的黨參種子，其萌發(fā)時間相對滯后，且發(fā)芽勢及發(fā)芽率均降低，但其發(fā)芽的持續(xù)期延長，幼苗長勢健壯，同時提高了植株的抗逆性；黃文靜等[22]通過自制的種衣劑對丹參種子包衣，探討包衣對種子萌發(fā)和幼苗抗旱性的影響，研究發(fā)現(xiàn)，包衣后丹參幼苗中的游離脯氨酸、類胡蘿卜素的含量均顯著升高，而其抗氧化保護(hù)酶SOD、POD 及CAT 的活性顯著增加，幼苗抗旱性也同時得到增強(qiáng)。

3.4 對中藥材質(zhì)量和品質(zhì)的影響

馬威等[23]使用AM 種衣劑對黃芪種子進(jìn)行包衣，經(jīng)過包衣處理后二年生的黃芪跟未包衣的相比，其根粗、根體積及根干重均有明顯的增加，且在總生物產(chǎn)量方面也有顯著的提高，其主要成份黃芪甲苷及黃芪皂苷類成分也有明顯增加。

4 中藥材種子包衣面臨的問題

中藥材種子包衣在其輕簡化生產(chǎn)和病蟲害防治等方面發(fā)揮了重要的作用，它使傳統(tǒng)的“面源施藥”變?yōu)椤岸c(diǎn)施藥”，不僅降低了日常農(nóng)藥的使用量，而且還降低了農(nóng)藥和環(huán)境有益生物的接觸機(jī)會[24]。但由于我國現(xiàn)階段使用的種衣劑大部分屬于化學(xué)農(nóng)藥型，在實(shí)際的應(yīng)用當(dāng)中，種衣劑中的農(nóng)藥成分在土壤中會不斷積累，不但污染環(huán)境，而且還嚴(yán)重威脅人類和牲畜的健康；另外，中藥材種子包衣缺乏質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及中藥材種衣劑登記等問題也嚴(yán)重制約了中藥材種子包衣在實(shí)際種植應(yīng)用中的推廣。

5 發(fā)展與建議

5.1 推進(jìn)新型中藥材種衣劑的開發(fā)應(yīng)用

中藥材種衣劑的研發(fā)應(yīng)遵循低毒、低殘留、多劑型、高含量等要求，由于其自身的特殊性，在研發(fā)過程中不僅要注意提高中藥材的產(chǎn)量，降低對環(huán)境的污染率，更重要的是還要考量中藥種衣劑對藥材的抗逆性及主成分含量的影響。因此推進(jìn)新型種衣劑的開發(fā)應(yīng)用勢在必行。例如：將成膜劑納米化，能夠降低播種期間的粉塵脫落量，減少種衣劑對中藥材早期生長及傳粉昆蟲的危害。其中緩釋型的種衣劑可以有效延長種衣劑的使用期限，降低環(huán)境風(fēng)險以及提高種子運(yùn)輸過程中的安全性[25]；在種衣劑中加入驅(qū)避劑，可有效降低種衣劑殘留成分對生態(tài)環(huán)境的破壞，保護(hù)鳥類及其他有益的微生物[24]；另外，研究發(fā)現(xiàn)[22]，新型懸浮型種衣劑可以增強(qiáng)中藥材幼苗的抗旱性，加快種子萌發(fā)率，因此，建議政府、科研機(jī)構(gòu)及農(nóng)藥企業(yè)應(yīng)共同加快中藥材種衣劑研發(fā)隊伍建設(shè)，從中藥材種子入手，從源頭上切實(shí)保障中藥材的質(zhì)量與品質(zhì)。

5.2 推進(jìn)中藥材種子包衣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化的研究

2009 年，我國頒布并實(shí)施了薄膜包衣種子質(zhì)量檢測相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，即《農(nóng)作物薄膜包衣種子技術(shù)條件》[26]。標(biāo)準(zhǔn)中除了對普通種子必須的扦樣、水分、純度、凈度、發(fā)芽等進(jìn)行特殊規(guī)定外，還規(guī)定小麥等幾種作物種子包衣合格率的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)；此外，對薄膜包衣種子的標(biāo)志、包裝、運(yùn)輸及貯存等也進(jìn)行了規(guī)范說明，但對其他作物薄膜包衣種子并無明確說明。而丸?；N子，除了2010 年制定的《煙草包衣丸化種子質(zhì)量檢測標(biāo)準(zhǔn)》外[27]，至今尚無統(tǒng)一的質(zhì)量檢測標(biāo)準(zhǔn)。因此，政府和科研院所應(yīng)加大科研投入，推進(jìn)中藥材種子包衣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的研究制定。例如，對于丸粒化種子包衣標(biāo)準(zhǔn)，可以以其發(fā)芽率、單籽率、單?？箟簭?qiáng)度、有籽率、種子含水量、整齊度、裂解度等作為基礎(chǔ)，逐步完善和提高種子質(zhì)量的管理機(jī)制，不斷提高種子包衣產(chǎn)品的質(zhì)量。

5.3 推進(jìn)中藥材良種繁育及包衣體系建設(shè)

我國中藥資源品種已達(dá)12 807 種，在常用的600 多種藥材中，已有300 多種實(shí)現(xiàn)了人工種養(yǎng)，且目前栽培藥材產(chǎn)量已占全部供應(yīng)量的70%以上[28]。中藥材種子是藥材生產(chǎn)最基本、最重要的生產(chǎn)資料，種子質(zhì)量的優(yōu)劣決定了日后中藥材的產(chǎn)量和品質(zhì)，所以，推進(jìn)中藥材良種繁育及包衣體系的建設(shè)是中藥材健康發(fā)展的必由之路。遼寧省藥用植物研究所依托“十四五規(guī)劃”重點(diǎn)項目支撐，已經(jīng)率先在遼寧省三市六縣建立了人參、白鮮、蒼術(shù)、黃精等中藥材良種繁育基地，其中，白鮮基地已經(jīng)成為全省最大的良種繁育基地，良種覆蓋率達(dá)到50%。建立統(tǒng)一繁育、供種的中藥材栽種模式已成為當(dāng)前中藥材生產(chǎn)的大格局，也是后續(xù)幾年我國中藥材種植產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要方向之一；同時，推進(jìn)中藥材種子包衣技術(shù)的深入研究和應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)育、繁、加工及供種的一體化，既保證了種子標(biāo)準(zhǔn)化，又提高了種子商品化，阻止了假劣種子的流通，進(jìn)而加快了中藥材種子的產(chǎn)業(yè)進(jìn)程，為中藥材良種繁育及包衣體系的建設(shè)提供良好保證。