全 文 ：2004年 内　蒙　古　林　业　科　技 2004
第3期 Inner Mongolia Forestry Science &Technology No.3
文章编号:1007 4066(2004)03 0003 04
沙漠地区飞播沙拐枣种子丸粒化研究
刘瑞凤 ,张　琨 ,宗　莉 ,王爱勤
(中国科学院兰州化学物理研究所 , 甘肃　兰州　730000)
摘要:针对飞播种子丸粒化存在的不足 ,本文选择沙拐枣为研究对象 ,通过各种原料配比对崩解时间的影响 ,
确定了种子丸粒化的配方。该配方使种子重量增加了 4 ～ 6 倍 , 不仅解决了种子随风漂移的问题 ,而且也解决
了种子崩解 、营养 、供水的问题 , 从而提高了种子的发芽率和成活率。
关键词:丸粒化;沙拐枣;飞播
中图分类号:S725.72　　文献标识码:A

　　我国是世界上沙质荒漠化危害严重的国家之
一 ,全国沙漠 、沙漠化土地面积约153.3万 km2 ,占国
土面积的 16%,超过全国耕地面积的总和。沙漠化
给生态环境和社会带来极大危害 ,严重制约我国社
会经济的持续发展。
沙漠地区地广人稀 ,劳力不足 ,交通不便 ,加之
受水分条件的制约 ,人工造林难度大 ,成本高 。为了
加快治理步伐 ,改变脆弱生态环境的恶性循环 ,国内
开展了飞播造林工作 。飞机播种造林种植具有投入
少 、速度快 、效益高和适用范围广的特点 ,但是 ,对飞
播造林成活率极为关键的种子 ,目前在丸粒化方面
还存在许多不足 。一是飞播的种子按农用包衣的方
法进行处理 ,种子处理后较轻 ,随风漂移的问题仍无
法解决;二是采用丸粒化技术增加了种子的重量 ,但
没有解决破损与发芽的矛盾 ,要么粘结强度不够 ,在
运输和飞播过程中 ,丸粒化种子的破损率很高 ,要么
粘结强度太大 ,种子无法发芽 。因此 ,如何解决飞播
时种子的漂移已成为飞播能否成功的关键所在。
为此 ,开发种子丸粒化新技术 ,解决在飞播种草
造林过程中 ,种子的随风漂移问题 ,具有重要的现实
意义 。
1　实验研究
1.1　丸粒化种子的选择
结合国内西北地区多年来飞播树种的实际情况
与治沙草种选择原则 ,选择了沙拐枣种子为研究对
象 。沙拐枣(Calligonum alaschanicum)为蓼科沙拐枣
属沙生灌木 ,属荒漠区重要沙生灌木 ,是我国重要的
沙生灌木树种之一 ,亦是珍贵的固沙先锋物种。另
外沙拐枣具有根瘤菌 ,且极耐寒 ,在冬季极端最低气
温-32℃以下能安全越冬[ 1] 。
1.2　种子丸粒化
称取一定质量的种子 ,加入种子质量 3 ～ 6倍的
粘合剂溶液 ,搅拌均匀后 ,再加入 2倍粘胶料质量的
配方粉料 ,经加工成丸 ,自然晾干后保存待用。
1.3　崩解时间
种子丸粒化后还没有现成的评价方法 ,我们采
用崩解时间来考察丸粒化后的有关性能指标。将各
种丸粒化后的种子放入装有大量水的容器中 ,用秒
表计时 ,待观察到种衣剂膨胀变得非常疏松时(一触
即碎),即为崩解时间。
1.4　保水实验
在烧杯中称取一定量沙土 ,每个容器中放入总
质量相等的丸粒化的种子 ,模拟降雨 10 mm ,然后称
量得到总重量 ,在室温条件下 ,每隔 24 h 称量一次 ,
计算相对失水率 。在实验的时间段内 , 平均温度
17℃,平均湿度 38%。
2　结果与讨论
理想的种子丸粒化配方既要考虑丸粒化后种子
的重量和粘结强度 ,又要考虑在有限降雨条件下种
子的发芽率和成活率。因此 ,必然要涉及到许多材
3
基金项目:中国科学院“西部行动计划”资助项目(KGCXZ-SW-502)收稿日期:2004 07 28作者简介:刘瑞凤(1978 ),女 ,内蒙古五原县人 ,中国科学院兰州化学物理研究所在读硕士.
料 ,而每种材料的特性和不同的加入量直接或间接
地影响丸粒化的效果 。为此 ,我们进行了系统的筛
选工作。
2.1　粘合剂浓度对崩解时间的影响
作为种衣剂中的粘合剂 ,应该具有良好粘结性
和水溶性 ,在运输过程中丸粒化种子应该有一定强
度 ,而有少量水的条件下又能溶解 ,为种子提供疏松
的正常发芽环境。因此 ,在其他材料配比不变的条
件下 ,设计用不同浓度的粘合剂溶液进行实验 ,其结
果如图1所示。由图 1可知 ,粘合剂浓度越大 ,种衣
剂崩解时间越长 ,种衣剂的破损率也越小 ,但粘合剂
浓度太大 ,种子无法发芽 ,综合考虑相关因素 ,实验
确定了 0.1%的粘合剂溶液 。在实验中尝试用多种
水溶性高分子材料作粘合剂 ,但发现大多粘合剂所
需的崩解时间太长 ,影响种子顶芽 ,而用改性的聚乙
烯醇做粘合剂效果最好。
图 1　粘合剂浓度对崩解时间的影响
2.2　不同沙土比对崩解时间的影响
菜园土或普通壤土与沙在物理性质上有较大的
区别 ,沙具有比重大和吸水快的优点 ,有利于增加种
子的重量和吸水后种子的崩解发芽 ,图 2给出了不
同沙土比时丸粒化种子的崩解时间。可以看出 ,随
着壤土比例的增加 ,崩解时间也随之增大;沙的比例
越大 ,崩解时间越短。考虑到丸粒化的种子在运输
过程中难免会受到挤压 ,如果沙的比例太大 ,种衣剂
容易碎裂 ,不易运输 。所以 ,综合考虑有关因素 ,选
择沙土比为60 40的粉料比较适宜。
2.3　保水剂对崩解时间的影响
丸粒化材料中加入保水剂可以使丸粒化种子在
遇到少量降雨时充分吸水 ,种衣剂膨胀成“蓄水球
囊” ,然后在一段时间内逐步释放树脂中的水分 ,为
种子正常萌发提供良好的水分条件。另外 ,研究表
明保水剂在种衣剂中还具有协调种衣剂强度与崩解
性矛盾的作用[ 2] 。由图 3 可以看出 ,保水剂的含量
图 2　沙土比对崩解时间的影响
越大 ,种丸崩解时间越短。保水剂含量少 ,在有限降
雨条件下 ,不能够给植物生长提供足够的水分 ,但保
水剂含量太大 ,可以提供给植物足够的水分 ,同时丸
粒化的强度却有所下降。所以 ,对保水剂量的选择
是本配方中丸粒化能否成功的关键所在。
图 3　保水剂量对崩解时间的影响
图 4　不同类型保水剂对崩解时间的影响
本研究还选用不同类型保水剂进行了丸粒化实
验 。目前商品化的保水剂有聚丙烯酸 、聚丙烯酰胺 、
淀粉和纤维素等不同类型的保水剂 。由图 4 可看
出 ,选定的 4种不同类型保水剂丸粒化后 ,种子崩解
的先后顺序为 D>C>B>A。A型树脂丸粒化后所
4
需崩解时间最长 , D型树脂丸粒化后所需崩解时间
最短 ,但强度差 , C 型树脂崩解时间短 , 强度也好 。
由此说明不同类型 、不同吸水速率和吸水倍数的保
水剂对种子丸粒化有很大影响。通过比较 ,最终选
用了 C型保水剂 。
2.4　凹凸棒粘土量对种衣剂的影响
图 5　凹凸棒粘土含量对种衣剂的影响
凹凸棒粘土是一种水合镁铝硅酸盐矿物 , 含有
铁 、 铜 、 锌 、钴 、硒 、铬 、锰 、氟 、锶 、钛 、钒等
元素 , 我国是世界最大的产地之一 。凹凸棒粘土本
身具有独特的层链状结构 , 优良的胶体 、吸附 、 可
塑和粘结性 , 已经成为各类复 、混肥专用粘结剂和
造粒剂的材料。它不仅可以提高种衣剂的成粒率和
造粒强度 , 而且具有良好的固氮作用 , 可以减少肥
料流失 , 延缓养分释放期 , 提高肥料利用率[ 3] 。本
实验结果表明:凹凸棒粘土量越大 , 崩解时间越长
(图 5)。可见凹凸棒粘土的加入有助于增强丸粒化
种子的强度 , 避免运输和装机过程中复合材料的脱
落 , 并在促进种子萌发的同时 , 起到粘结沙土和固
定营养元素的作用。
2.5　有机肥添加量对崩解时间的影响
有机肥不仅可以在改善沙荒地土壤结构 、土壤
肥力及促进土壤微生物生长等多方面起作用[ 4] , 而
且可以促进植物根系发育 , 提高根系活力 , 增强光
合作用 , 提高作物的抗病 、抗冻等抗逆能力[ 5] 。鉴
于有机肥的多种功能 , 本研究将其引入到种衣剂
中 , 并研究了不同量的有机肥对种衣剂崩解时间的
影响 。由图6可以看出 , 有机肥量对崩解时间几乎
没有影响 。
2.6　配方确定
通过系统实验和实验室的初步种植 ,基本了解
了各种组分对种子丸粒化的崩解效果和种子出苗情
况的影响因素。在此基础上 ,通过改变相对组分的
变化优化了配方 ,并进行了室外种植。各配方崩解
图 6　有机肥量对崩解时间的影响
时间均在 2 ～ 3.5 min(图 7),通过种植情况观察发
现 ,5类丸粒化种子配方均不影响种子正常出苗 ,其
中 3#配方无论发芽情况 ,还是植物的长势 ,都比其
他 4类配方有较好的效果 ,最终确定该配方为沙拐
枣的丸粒化配方。
图 7　不同配方崩解时间
2.7　保水实验
丸粒化种子不但具有一定的吸水能力 ,而且要
有一定的保水能力 ,这样才能在有限降雨条件下保
证种子的发芽与成活。该丸粒化种子配方持水量平
均为本身重量的 3 ～ 10倍 ,为了进一步考察在沙土
里的保水情况 ,本实验将丸粒化沙拐枣置于烧杯中 ,
模拟降雨 10 mm ,进行了土壤相对失水率的研究。
由图8可以看出 ,与未处理相比 ,经丸粒化配方处理
后种子具有明显的保水效果 。从种子萌发所必需的
条件考虑 ,保持水能力强可以持续不断向种子提供
发芽所需的水分 ,保证较长一段时间内种子水分供
应充足 。
综上所述 ,本研究所制备的丸粒化种子成本低
廉 ,解决了种子粘结强度与破损的矛盾 。在大规模
丸粒化时 ,可以进行机械化施工 ,在条件不成熟的地
5
图 8　模拟 10 mm降雨后失水情况
区 ,也可手工操作。只要准确把握配料比例 、保水剂
粒径大小以及滚实力量和时间等因素 ,就可以保证
丸粒化的成功。该丸粒化种子在腾格里沙漠进行了
134 hm
2 的飞播实践 ,经调查 ,种子在 10 m高的坡面
上位移很小 ,其成活率比对照组高 34%,平均株高
比对照组高出3倍以上 。
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Study on Pelletizing of Calligonum alaschanicum for Aerial Sowing in Desert
LIU Rui feng , ZHANG Kun , ZONG Li , WANG Ai qin
(Lanzhou Institute of Chemical Physics , CAF , Gansu Province , Lanzhou 730000 , China)
Abstract:The effects of different raw material ratio on disintegration time of Calligonum alaschanicum seeds for aerial
sowing in desert are studied.The results show that the weight of seeds increases 46 times after the palletizing processing.
The problem that seeds floating on the wind is successfully solved.
Key words:palletizing;Calligonum alaschanicum ;aerial sowing
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