秦皇島市蔬菜種子包衣貯藏策略

摘 要 利用自調(diào)節(jié)的包衣材料能有效降低種子水分活性，提升種子對(duì)病原菌的防御力，穩(wěn)定貯藏環(huán)境，并維持種子的遺傳穩(wěn)定性。為解決蔬菜種子在溫度、濕度波動(dòng)及微生物侵染等因素影響下的貯藏難題，以河北省秦皇島市的蔬菜種子貯藏現(xiàn)狀為例，介紹了基于包衣技術(shù)的水分調(diào)控、抗菌防霉、環(huán)境溫濕度穩(wěn)定控制及種子遺傳品質(zhì)維護(hù)的蔬菜種子包衣貯藏策略。

關(guān)鍵詞 包衣技術(shù)；種子貯藏；水分調(diào)控；河北省秦皇島市

中圖分類號(hào)：S325.1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2024.12.053

近年來(lái)，我國(guó)蔬菜產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，但隨著氣候變化和環(huán)境污染的加劇，蔬菜種子的貯藏面臨水分吸附釋放、微生物感染、溫濕度波動(dòng)等多方面威脅，縮短了種子的貯藏期和活力期。筆者根據(jù)河北省秦皇島市環(huán)境條件，系統(tǒng)性地研究包衣技術(shù)在水分調(diào)控、抗菌防霉、溫濕度控制和遺傳品質(zhì)維護(hù)等多個(gè)方面的作用，以期為當(dāng)?shù)厥卟朔N子的科學(xué)貯藏提供理論支撐。

1 秦皇島市主要蔬菜種類及種子特性

秦皇島市位于河北省東北部沿海地區(qū)，屬暖溫帶季風(fēng)氣候，四季分明，雨熱同期。該地區(qū)主要種植的蔬菜種類包括白菜、青菜、萵筍、菠菜、旱芹等葉菜類，茄、辣椒、黃瓜等茄果類，以及蒜、洋蔥、韭等蔥蒜類。這些蔬菜種子的特性各不相同，但普遍存在吸濕性強(qiáng)、壽命短、遺傳不穩(wěn)定等問(wèn)題。綜合來(lái)看，秦皇島市蔬菜種子普遍存在對(duì)貯藏環(huán)境適應(yīng)性差、對(duì)病原微生物抵抗力弱的特點(diǎn)，急需采取有針對(duì)性的保護(hù)措施，如包衣處理等，以維持種子的生命力和遺傳品質(zhì)，延長(zhǎng)貨架期，促進(jìn)當(dāng)?shù)厥卟水a(chǎn)業(yè)健康發(fā)展。

2 蔬菜種子貯藏問(wèn)題

2.1 種子水分吸附與釋放問(wèn)題

秦皇島市氣候溫暖濕潤(rùn)，氣溫和濕度變化大，這給蔬菜種子的貯藏帶來(lái)了巨大的困難。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，當(dāng)?shù)爻Ｒ娛卟朔N子每吸濕10%，其發(fā)芽率就會(huì)下降15%[1]。吸濕會(huì)導(dǎo)致種子細(xì)胞代謝旺盛，呼吸作用強(qiáng)烈，營(yíng)養(yǎng)成分大量流失，從而加速衰老。同時(shí)，吸濕會(huì)增加種子真菌感染的概率。以萵苣種子為例，其含水率高達(dá)45%，極易吸濕，吸濕后會(huì)釋放一定熱量，細(xì)胞代謝旺盛，幾日內(nèi)就會(huì)衰老，因此控制萵苣種子的吸濕性，對(duì)延長(zhǎng)其貯藏期至關(guān)重要[2]。此外，秦皇島市蔬菜種子在貯藏前的含水率參差不齊，缺乏標(biāo)準(zhǔn)化處理。我國(guó)對(duì)蔬菜種子含水率的監(jiān)管也較為松散，這給蔬菜種子密封貯藏帶來(lái)了較大難度。因?yàn)椴煌实姆N子，其耐貯性能差異顯著，技術(shù)人員很難對(duì)混合狀態(tài)下的種子進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理。綜上所述，秦皇島市蔬菜種子貯藏面臨的主要問(wèn)題有兩大類：1）種子本身吸濕性強(qiáng)，導(dǎo)致呼吸代謝旺盛，加速衰老；2）缺乏對(duì)混合狀態(tài)種子的標(biāo)準(zhǔn)化預(yù)處理，增加了貯藏難度。

2.2 種子微生物病害防治難題

秦皇島市溫濕度環(huán)境適宜多種真菌病原體的滋生與擴(kuò)散，常見的病害包括白粉病、疫病等，可嚴(yán)重影響蔬菜種子品質(zhì)。白粉病菌可侵入豌豆、菜豆種子，嚴(yán)重影響種子活力與發(fā)芽率；疫病可由疫霉菌引發(fā)，病原菌侵入種皮后產(chǎn)生毒素，導(dǎo)致種子死亡。此外，矮牽牛、蘑菇等寄主植物對(duì)部分真菌病原體具有誘導(dǎo)和促生作用，增加病原體對(duì)蔬菜種子二次感染的可能。由此可見，秦皇島市蔬菜種子病原菌種類繁多，防治面臨巨大困難。目前，國(guó)內(nèi)外常用的生物菌劑、藥劑種子保護(hù)技術(shù)在秦皇島市的適應(yīng)性較差，甚至部分藥劑對(duì)蔬菜種子萌發(fā)與生長(zhǎng)具有一定的抑制作用。生物防控過(guò)程復(fù)雜，防御強(qiáng)度不足，防效不穩(wěn)定，加之蔬菜種子本身抗性弱，因此種間防護(hù)空缺較大。綜上，秦皇島市亟待開發(fā)高效、低毒、穩(wěn)定性強(qiáng)的抑菌保護(hù)技術(shù)，以解決蔬菜種子微生物病原防治困難的問(wèn)題。

2.3 環(huán)境溫度濕度變化對(duì)種子壽命的影響

秦皇島市氣候溫暖濕潤(rùn)，環(huán)境溫度濕度日變化大，這給蔬菜種子的貯藏帶來(lái)了極大難度。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，貯藏環(huán)境溫度每升高5 ℃，或相對(duì)濕度每提高10%，常見蔬菜種子的平均壽命會(huì)下降20%[2]。部分種類如萵苣種子更為敏感，溫度上升3 ℃，其活力損失可達(dá)40%[3]。這是因?yàn)榉N子代謝活性隨溫度升高而加快，儲(chǔ)備營(yíng)養(yǎng)消耗增多；濕度升高則會(huì)促進(jìn)種子吸濕、加速呼吸。此外，秦皇島市夏季高溫多雨、冬季干燥寒冷的特點(diǎn)，給蔬菜種子貯藏帶來(lái)了雙重困難：夏季的氣溫條件會(huì)使種子快速老化，冬季過(guò)于干燥又易導(dǎo)致種子萎縮、開裂、死亡，這使蔬菜種子極難長(zhǎng)期安全貯藏。因此，溫濕度的波動(dòng)是當(dāng)前影響秦皇島市蔬菜種子壽命的主要環(huán)境因素，如何利用包衣技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)貯藏環(huán)境溫濕度的穩(wěn)定控制，是該地區(qū)蔬菜種子科學(xué)貯藏技術(shù)亟待突破的關(guān)鍵所在。

2.4 種子遺傳穩(wěn)定性維持難點(diǎn)

秦皇島市部分蔬菜種子易發(fā)生遺傳變異和品質(zhì)退化。例如，萵苣種子在常溫貯藏60 d后，DNA甲基化水平顯著提高，基因表達(dá)模式發(fā)生改變，后代個(gè)體出現(xiàn)遺傳畸變；青椒種子貯藏一定時(shí)間后，果實(shí)維生素C含量下降，抗氧化能力降低。這是由貯藏條件下種子營(yíng)養(yǎng)成分運(yùn)輸與消耗失衡，染色體結(jié)構(gòu)和基因序列發(fā)生損傷，酶活性下降等綜合原因?qū)е?。此外，秦皇島市夏季高溫多雨，會(huì)導(dǎo)致種子中蛋白質(zhì)水解旺盛，脂肪酸過(guò)氧化嚴(yán)重；冬季氣溫低且干燥，種子細(xì)胞脫水、結(jié)構(gòu)被破壞，這些都會(huì)加重蔬菜種子的遺傳變異。因此，如何利用包衣技術(shù)形成恒定的“微環(huán)境”，減緩代謝，阻隔外界條件對(duì)蔬菜種子的侵蝕，實(shí)現(xiàn)蔬菜種子遺傳和生理特性的有效保護(hù)，是當(dāng)前亟待解決的難題。

3 蔬菜種子包衣貯藏策略

3.1 水分調(diào)控型包衣材料研發(fā)與應(yīng)用

針對(duì)氣候溫濕、種子極易吸濕導(dǎo)致加速衰老的問(wèn)題，秦皇島市需要開展智能水分調(diào)控型包衣材料的篩選優(yōu)化和應(yīng)用。1）研發(fā)植物源生物降解膜材料包衣技術(shù)。選擇安全無(wú)公害、分解產(chǎn)生有機(jī)誘導(dǎo)物的天然高分子材料，如殼聚糖、木質(zhì)素等作為包衣基材，采用溶膠-凝膠工藝制備種子保護(hù)膜，實(shí)現(xiàn)對(duì)秦皇島市主要蔬菜種子的包裹。這類包衣材料在包被種子表面后，可在一定時(shí)期內(nèi)減緩種子與外界空氣中水分的交換，降低蔬菜種子代謝強(qiáng)度，并延長(zhǎng)其貯藏期。2）開發(fā)吸濕釋濕自我調(diào)節(jié)型包衣材料[4]。選用具有一定吸濕性的超吸水材料、智能水凝膠等，制備混合型組分包被種子。這類包衣材料可根據(jù)相對(duì)濕度和種子釋放的水分，實(shí)現(xiàn)主動(dòng)吸濕或釋濕，從而有效調(diào)節(jié)種子的水分活動(dòng)，使其穩(wěn)定在一個(gè)相對(duì)低水的狀態(tài)下，進(jìn)一步延長(zhǎng)種子的質(zhì)量保證期。3）評(píng)價(jià)不同包被處理對(duì)當(dāng)?shù)氐湫褪卟朔N子的保護(hù)效果。選擇當(dāng)?shù)胤N植面積大、吸濕性強(qiáng)的芥菜種子、萵筍種子等作為試驗(yàn)材料，研究其在不同貯藏條件下的發(fā)芽率、活力、膜損傷率等生理指標(biāo)，篩選出保護(hù)效果更優(yōu)越的包衣方案，最終建立完善的秦皇島市蔬菜種子包衣貯藏技術(shù)規(guī)程。

3.2 抗菌、防霉包衣劑的研發(fā)與種子保護(hù)

針對(duì)蔬菜種子存在的病原體侵害嚴(yán)重的現(xiàn)狀，秦皇島市可采用高效低毒的抗菌防霉包衣技術(shù)，以有效解決微生物污染問(wèn)題。1）篩選安全高效的天然植物提取物，配制抑菌包衣溶液。選擇秦皇島市分布廣泛的藜蘆、蕺菜、黃樟等植物的葉片、根莖作為原材料，系統(tǒng)評(píng)價(jià)它們對(duì)地區(qū)主要蔬菜種子攜帶的病原菌的活力抑制效果。優(yōu)化提取工藝參數(shù)，采用乙醇浸提、乙酸乙酯萃取等技術(shù)，分離富集具有廣譜抗真菌活性的有效成分，測(cè)定其對(duì)白粉病致病菌、稻瘟病致病菌、灰霉病致病菌等的最小抑菌濃度和半數(shù)致死濃度。根據(jù)活性強(qiáng)度及協(xié)同效應(yīng)，篩選配比混合多個(gè)提取組分，配制成抑菌包衣溶液，并將其應(yīng)用于蔬菜種子貯藏，以延長(zhǎng)蔬菜種子貯藏期。2）研發(fā)智能釋放型抗菌包衣材料。選擇殼聚糖和抑菌提取組分，采用溶劑轉(zhuǎn)移法制備含抑菌劑的儲(chǔ)釋型復(fù)合材料薄膜。該材料中的抑菌成分以可控釋放的方式持續(xù)遷移到種子表面，發(fā)揮持續(xù)防護(hù)抑菌作用，從而延長(zhǎng)處理過(guò)種子的貨架期。3）評(píng)價(jià)不同包衣處理對(duì)種子的抗菌效果。選擇秦皇島市主要蔬菜品種種子，制備成不同防霉包衣系列樣品進(jìn)行貯藏試驗(yàn)研究。在對(duì)蔬菜種子貯藏不同時(shí)間后，接種多種典型致病菌，檢測(cè)包被處理種子的發(fā)病率、病情指數(shù)等，篩選抑菌效果更優(yōu)越的包衣方案。最終確立標(biāo)準(zhǔn)的防霉包衣技術(shù)保護(hù)模式，使當(dāng)?shù)刂匾卟朔N子得到有效的病原體防治[5]。該研究的開展，可高效解決當(dāng)?shù)胤N子病害問(wèn)題，保證蔬菜種子品質(zhì)，推動(dòng)當(dāng)?shù)胤N業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展。

3.3 適應(yīng)溫濕度變化的智能包衣技術(shù)與種子活力維護(hù)

針對(duì)秦皇島市氣候溫濕條件多變導(dǎo)致蔬菜種子活力降低的問(wèn)題，開展智能調(diào)溫調(diào)濕包衣技術(shù)研究尤為必要，以維持種子在穩(wěn)定狀態(tài)下的長(zhǎng)期貨架壽命。1）溫度調(diào)控包衣技術(shù)。開發(fā)具有“呼吸式”溫控功能的種子包衣材料，選擇P（NIPAAm-co-DMAEMA）溫敏型高分子作為包衣基材，采用相分離法制備納米多孔薄膜。該材料通過(guò)智能調(diào)節(jié)細(xì)孔的開閉，實(shí)現(xiàn)種子與外界氣體分子交換通量的主動(dòng)調(diào)控。當(dāng)溫度升高時(shí)，膜材料孔道收縮，減緩氣體流動(dòng)，起到種子“減呼吸”的效果；溫度降低時(shí)，膜材料擴(kuò)張孔道打開，加快氣體流動(dòng)，起到“保呼吸”效果，從而有效緩解溫度劇烈波動(dòng)所導(dǎo)致的呼吸作用失衡。同時(shí)，要優(yōu)化包衣材料的溫敏特性，利用紅外熱儀測(cè)試不同組分的包衣材料在5～40 ℃的溫度-通氣性曲線規(guī)律，計(jì)算溫度響應(yīng)系數(shù)值，篩選出溫敏性能匹配當(dāng)?shù)貧夂蛱卣鞯淖罴雅浞?。將?yōu)選材料制成標(biāo)準(zhǔn)化溫控包衣進(jìn)行表征，確定其在模擬夏季高溫和冬季低溫貯藏條件下的響應(yīng)規(guī)律及調(diào)節(jié)種子呼吸效果。2）濕度調(diào)控包衣技術(shù)。開發(fā)“止渴”型濕敏包衣材料，選擇聚乙烯醇、殼聚糖等材料，利用其顯著的保水保濕性能，制成混合型吸濕膨脹薄膜。該膜材可快速吸收包被種子吸濕釋放的水分，起到“止渴”效果，減緩種子與外界水分活動(dòng)的交換動(dòng)力，避免其過(guò)度吸濕。3）評(píng)價(jià)濕敏包被材料的調(diào)濕效果。使用濕敏薄膜包覆處理不同蔬菜種子，在模擬冬夏兩季氣候環(huán)境的條件下貯藏和發(fā)芽，檢測(cè)包被處理對(duì)其抑制過(guò)度吸濕的效果。監(jiān)測(cè)種子在不同處理下的水分吸收量、代謝活性等，篩選出保濕效果更優(yōu)越的技術(shù)方案。

3.4 遺傳品質(zhì)保護(hù)型包衣技術(shù)的研發(fā)與種子品質(zhì)保持

針對(duì)部分蔬菜種子存在的遺傳變異和品質(zhì)下降問(wèn)題，秦皇島市可以開展品質(zhì)保護(hù)型包衣技術(shù)研究，有效維持種子的遺傳性和生理特性。1）研究抑制代謝、穩(wěn)定遺傳的材料。選擇天然高分子殼聚糖，利用其形成保水保濕的薄膜，可減緩種子與外界氣體分子的交換，抑制呼吸作用，減少營(yíng)養(yǎng)成分的消耗。此外，加入木質(zhì)素等抗氧化成分，可中和包被種子產(chǎn)生的自由基，抑制脂質(zhì)過(guò)氧化反應(yīng)，減輕氧化損傷對(duì)DNA和染色體結(jié)構(gòu)的破壞，進(jìn)一步提高種源的遺傳完整性。2）篩選配比，確定工藝。系統(tǒng)性地評(píng)估各種抗氧化劑與殼聚糖的不同質(zhì)量比例對(duì)包覆種子新陳代謝抑制效果的影響，并據(jù)此確定最優(yōu)的組分配比；優(yōu)化包衣工藝參數(shù)，獲得保水保濕性能高、滲透性能可控的智能保鮮薄膜；對(duì)主要蔬菜種子進(jìn)行包衣保藏，檢測(cè)其抗氧化酶活性、脂質(zhì)過(guò)氧化物含量等指標(biāo)，評(píng)價(jià)不同處理對(duì)種子新陳代謝的抑制效果和遺傳穩(wěn)定性的保持效果。3）產(chǎn)業(yè)化運(yùn)用。建立完善的品質(zhì)保護(hù)包衣技術(shù)規(guī)程，明確關(guān)鍵工藝條件；開展示范試驗(yàn)，促進(jìn)工藝優(yōu)化，為當(dāng)?shù)刂匾卟朔N業(yè)生產(chǎn)提供技術(shù)服務(wù)，拓展包衣產(chǎn)品的市場(chǎng)運(yùn)用前景。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)秦皇島市蔬菜種子貯藏問(wèn)題與需求的系統(tǒng)分析，筆者提出了利用包衣技術(shù)進(jìn)行蔬菜種子保護(hù)的總體思路，涵蓋智能吸濕控制、抗菌防霉、穩(wěn)定貯藏和遺傳品質(zhì)維護(hù)4個(gè)方面，從當(dāng)?shù)胤N植特色和氣候條件出發(fā)，細(xì)致闡述了可操作性技術(shù)策略。這為秦皇島市重要經(jīng)濟(jì)作物種子的科學(xué)貯藏提供了理論支撐，并可通過(guò)相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈的延伸，帶動(dòng)農(nóng)業(yè)科研、包材加工等相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。同時(shí)，種子包衣技術(shù)可推廣至其他作物的貯藏保鮮領(lǐng)域，拓展更廣闊的應(yīng)用前景，助力秦皇島市種業(yè)發(fā)展。

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（責(zé)任編輯：張春雨）