全 文 ：2005年 内　蒙　古　林　业　科　技 2005
第1期 Inner Mongolia Forestry Science &Technology No.1
文章编号:1007 4066(2005)01 01 03
改性淀粉胶黏剂对沙拐枣种子丸粒化研究
张　琨 ,刘瑞凤 ,王爱勤
(中国科学院兰州化学物理研究所 , 甘肃　兰州　730000)
摘要:本文对淀粉进行了改性研究 ,并选择沙拐枣为研究对象 ,用改性的淀粉胶黏剂对沙拐枣种子进行了丸粒
化研究。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。该配方有效地解决了丸粒化与发
芽的矛盾。
关　键　词:淀粉胶黏剂;沙拐枣;丸粒化
中图分类号:S725.72　　文献标识码:A
　　据统计沙尘暴 20世纪 50年代平均发生 5次 ,
到90年代达到了 23次 ,进入 21 世纪以来 ,沙尘暴
亦频频发生 。强沙尘暴灾害性天气的增多与加重 ,
不仅对西北地区造成极大影响 ,而且波及我国东部
经济发达地区甚至北半球大气环境 。在我国四大沙
尘暴源区 ,其中河西走廊及阿拉善高原地区是最强
的沙尘暴发源区。为了治理沙漠化 ,减少沙尘暴的
发生 ,内蒙古阿拉善盟对其境内的沙漠化土地进行
了飞播种草和造林[ 1] 。经过近 20年的工作 ,到目前
已累计飞播林草 13.07万hm2 ,使飞播区的植被覆盖
率由不足 10%,提高到了 40%,形成了一条宽 10 ～
15 km 、长 137 km的绿色屏障 ,挡住了腾格里沙漠的
东移 ,取得了明显的成效 。
飞播是一种投入少 、速度快和效益高的治理沙漠
模式 ,但是目前只能对低矮沙丘进行飞播造林 ,这是
因为飞播的种子较轻 ,种子随风飘移的现象非常严
重。因此 ,如何解决飞播时种子随风飘移和有限降雨
条件下种子的有效发芽 ,是扩大飞播宜播面积的关键
所在。为此 ,发展飞播种子丸粒化技术势在必行。
种子丸粒化技术是将小粒种子或表面性状不规
则的种子 ,通过制丸机使包衣剂包敷在种子表面 ,在
不改变原种子的生物学特性的基础上 ,形成具有一
定尺寸 、一定强度的球形颗粒 , 达到小粒种子大粒
化 、不规则种子成形化的要求 。目前飞播用丸粒化
技术主要是增加种子的重量 ,防止飞播后种子的随
风漂移 ,但仍没有解决大粒化后破损与发芽的矛盾 ,
同时包衣成分相对单一 ,不能给飞播后的植物提供
生长微环境 ,存在飞播后植物发芽率和成活率低等
问题。为此 ,针对目前沙漠飞播用种子存在的不足 ,
在已有工作的基础上[ 2] ,本文又针对性地做了持续
改进 ,研制了对环境友好的淀粉类胶黏剂 ,并对沙拐
枣种子进行了丸粒化研究。
1　实验研究
1.1　改性淀粉胶黏剂的制备
称取 11 g 淀粉放入 250mL水 ,升温至90 ℃,边
搅拌边加热 30 min ,待糊化好后倒入专用反应器中 ,
然后向反应器中依次加入聚乙烯醇和磷酸 ,搅拌一
段时间后加入氢氧化钾 ,冷却至室温即得改性的淀
粉胶黏剂。
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
改性淀粉胶黏剂溶液 ,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
按文献[ 2]的方法进行评价。
1.4　保水实验
取腾格里沙漠的原沙 ,放入纸杯中于 4/5处 ,将
丸粒化的沙拐枣种子埋入沙中 1 cm 左右 ,按文献
[ 2]的方法进行评价 。在实验的时间段内 ,平均室温
1
收稿日期:2004 12 08基金项目:中国科学院兰州分院和内蒙古阿拉善盟院地合作项目(2002 YD 02)和中国科学院“西部行动计划”项目(KGCXZ SW 502)作者简介:张琨(1981 ),女 ,甘肃会宁县人 ,中国科学院兰州物理研究所研究实习员 ,从事功能生态环境材料的研究.
24 ℃,平均湿度 42%。
2　结果与讨论
种子丸粒化中胶黏剂的选择非常重要 ,它直接关
系到种子丸粒化的成败。原则上讲凡是水溶性大高
分子都可以用来进行种子的丸粒化 ,但许多合成高分
子对环境不友好。为此 ,可降解的天然高分子胶黏剂
是较为理想的选择。淀粉是一种天然高分子 ,它不溶
于冷水 ,与水共热到50 ℃以上则可变成胶体溶液 ,它
有一定的粘性 ,但其粘结强度满足不了种子丸粒化的
要求。因此 ,对淀粉进行改性可提高其粘结强度。
2.1　不同条件改性淀粉胶黏剂对崩解时间的影响
目前改性淀粉的类型有氧化淀粉 、酯化淀粉 、交
联淀粉 、接枝淀粉和复合改性淀粉等[3] ,综合考虑各
种因素 ,我们选择制备了磷酸酯淀粉。在磷酸酯淀粉
的制备中 ,磷酸的用量和反应体系的溶液量对产物的
粘结强度有直观重要的影响。图 1给出了磷酸用量
对丸粒化种子崩解时间的影响 ,可以看出 ,随着反应
体系磷酸含量的增加 ,崩解时间先是增大后又变小。
不加磷酸产品的崩解时间在 50 ～ 60 s之间 ,但是不加
磷酸得到的改性淀粉胶黏剂稳定性不好 ,黏度容易降
低 ,强度也不能满足要求。磷酸酯淀粉不仅增加胶液
的稳定性 ,而且在发泡之后加入适量氢氧化钾中和后
变成一种钾盐 ,有利于植物的生长。
图 1　磷酸含量对崩解时间的影响 图 2　胶液体积对崩解时间的影响
　　图2给出了胶液体积与崩解时间的关系。在淀
粉量一定时 ,随胶液体积的增加 ,即随发泡胶液浓度
的减小 ,崩解时间呈减小趋势 ,特别是在 150 mL 之
前崩解时间下降比较明显 ,而 150 mL之后基本保持
不变 ,从黏度大小及原料成本方面考虑 ,应该选择浓
度较小的胶液 ,综合各种情况 ,本实验选择发泡胶液
的体积为 250 mL。
2.2　不同沙土比对崩解时间的影响
沙具有比重大和吸水快的优点 ,有利于增加丸粒
化种子的重量和吸水后种子的崩解发芽 ,但完全用沙
丸粒化种子容易破碎 ,图3给出了不同沙土比对丸粒
化种子崩解时间的影响。从图 3可以看出 ,沙的比例
越小 ,崩解时间越长。考虑到丸粒化种子在运输过程
中难免会受到挤压 ,本实验选择沙土比为70/30。
图 3　沙土比对崩解时间的影响 图 4　保水剂含量对崩解时间的影响
2.3　吸水保水树脂对崩解时间的影响
丸粒化种子配方中加入吸水保水树脂 ,可以使
丸粒化种子在遇到少量降雨时充分吸水 ,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 。在丸粒化种子配方中 ,保水
剂含量太少 ,不能给植物生长提供足够的水分 ,丸粒
化种子的强度较大;保水剂含量太大 ,可以提供给植
物足够的水分 ,但不易进行种子的丸粒化。由图 4
可以看出 ,吸水保水树脂的含量越大 ,丸粒化种子的
崩解时间越短 ,但它们之间没有显著差别 。保水剂
颗粒的大小对种子丸粒化也有影响。由图 5可以看
出 ,随着保水剂目数的增大 ,丸粒化种子的崩解时间
逐渐减小 ,但是目数大于 60 目后 ,崩解时间没有明
显区别 ,所以保水剂选择目数大于60目即可。
2
值得指出的是 ,用磷酸酯淀粉做胶黏剂可以将
保水剂的量加到 15%也可以丸粒化 ,而用聚乙烯醇
类胶黏剂最多只能加到 7.5%[ 2] ,由于对保水剂量
的选择是丸粒化种子能否成功的关键所在 ,故综合
考虑许多因素 ,本实验最终选择加入 7%的保水剂。
图 5　保水剂粒度对崩解时间的影响 图 6　凹凸棒含量对崩解时间的影响
2.4　凹凸棒含量对崩解时间的影响
凹凸棒是一种天然非金属黏土矿物 ,含有铁 、铜
和锌等元素 ,具有优良的胶体 、吸附和黏结性 ,已经
成为各类复 、混肥专用黏结剂和造粒剂的材料[ 4] 。
研究还表明 ,凹凸棒在治沙过程中也具有良好的效
果 ,可增加沙土的粘性和保水能力 ,固定沙土中的
氮 、钾 、有机物 ,提供植物营养元素 。从图 6可以看
出 ,凹凸棒量越大 ,崩解时间越长。可见凹凸棒的加
入有助于增强大粒化种子的强度 ,增加丸粒化种子
的储存稳定性。
2.5　保水实验
丸粒化种子由于加入了保水剂 ,所以有一定的
保水能力 。为了对丸粒化种子有多大的保水作用做
进一步了解 ,我们将丸粒化的沙拐枣种子置于装满
原沙的烧杯中 ,模拟降雨 10 mm 后 ,每 24 h称重一
次并计算蒸发速率 。由图 7可以看出 ,随着配方中
保水剂含量的增加 ,相对失水率越来越小 ,但保水剂
含量为 7%和 10%时没有明显的区别 。从天数来
说 ,第 2 、3和 4 d以后的相对失水率比较明显 ,尤其
是 3 d以后对照效果非常明显 ,这说明在配方中加
入保水剂 ,有较好的保水能力。图 8给出了保水剂
含量为 3%时 ,加入腐殖酸和复合材料的相对失水
率 ,可以发现含有腐殖酸的配方比复合材料配方的
保水效果略好 。但从种子萌发所必需的条件考虑 ,
复合材料中含有对种子萌发与植物生长具有促进作
用的成分。因此 ,选用复合材料配方应更合理。
图 7　不同保水剂含量随时间的失水率　　　　　　　　　　　　图 8　不同材料随时间的失水率
　　综上所述 ,通过以上系统的实验工作 ,我们研制
了对环境友好的淀粉改性胶黏剂 ,在种子丸粒化干
燥后强度高 ,而在遇水后崩解速度快 ,更进一步解决
了种子黏结强度与破损的矛盾 。该丸粒化种子
2004年在内蒙古阿拉善盟腾格里沙漠进行了 66.67
hm2的飞播 ,有关植物的成活率及其稳定性将另文
报道 。
参考文献:
[ 1] 　陈广庭.沙害防治技术[M] .北京:化学工业出版社, 2004.
[ 2] 　刘瑞凤 ,张琨 ,宗莉 ,等.沙漠地区飞播沙拐枣种子丸粒化研究
[ J] .内蒙古林业科技 , 2004 ,(3):3 6.
[ 3] 　张玉龙 ,李长德 , 张振英 ,等.淀粉胶黏剂[ M] .北京:化学工业
出版社 , 2003.
[ 4] 　杨利营 ,盛京.凹凸棒粘土的研究开发与应用[ J] .江苏化工 ,
2001 , 29(6):33 37.
(下转第13页)
3
利于沙柳的生长。随着沙埋深度的增加 ,大部分植
株灌丛的平均高度 、枝条直径 、枝条分枝数 、枝条的
分级数以及冠幅周长都有不同程度的增长。
参考文献:
[ 1] 　中国科学院黄土高原综合科学考察队.内蒙古伊金霍洛旗自然
资源开发利用与土地沙漠化防治(第一版)[M] .北京:科学出
版社 , 1991.143 147.
[ 2] 　张奎壁 ,邹受益 ,等.治沙原理与技术(第一版)[M] .北京:中国
林业出版社 , 1990.20 23.
[ 3] 　冯道.防沙治沙与生态环境建设务实全书———扬尘 、扬沙、沙尘
暴防治指南[ M] .长春:吉林科学技术出版社 ,2002.518 521.
[ 4] 　治沙造林学编委会.治沙造林学[ M] .北京:中国林业出版社 ,
1984.93 94.
[ 6] 　刘中长.治沙研究第五号[M] .北京:科学出版社 , 1987.54 58.
Influence of Wind Erosion and Sand Bury on the Morphological
Characteristics of Salix psammophila C.Wang et Ch.Y.Yang
MI Zhi ying1 , ZHOU Dan dan2 ,WU Ya dong2
(1.Technological Academy of Forestry Employee , Inner Mongolia , Huhhot 010019 , China;2.College of Eco environment , Inner Mongolia
Agricultural University , Huhhot 010019 , China)
Abstract:As an important kind of tree species to control sand , Salix psammophila C.Wang et Ch.Y.Yang grows in
desert and sandy land in a large area.By summing up the experience of controlling sand , we can see that wind erosion
and sand bury are two main reasons on influencing sandy plants.By sampling and researching of Salix psammophila in
the mining area of Yijinhuoluo county , this paper mainly analyze the influence of wind erosion and sand bury on the mor-
phological characteristics of Salix psammophila .
Key words:Salix psammophi la ;wind erosion and sand bury;morphological characteristics;influence
(上接第 3页)
Studies on Pelleting of Calligonum mongolicum Turcz.
with Modified Starch Adhesive
ZHANG Kun , LIU Rui feng , WANG Ai qin
(Lanzhou Institute of Chemical Physics , Chinese Academy of Sciences , Lanzhou 730000 , China)
Abstract:In this paper , the modified starch adhesive was prepared and used for pelleting of Calligonum mongolicum
Turcz.seed.The effects of different raw material ratio on disintegration time of pelleted seed were studied.The results
show that the seed weight increased 3 ～ 5 times after the pelleted processing.The problem that seeds pelleted and germi-
nation rate were successfully solved.
Key words:modified starch adhesive;Calligonum mongolicum Turcz.;pelleted
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