專利名稱：庫區消落帶草本植物種子丸衣化種衣劑和丸衣化技術的制作方法
技術領域：
本專利屬于庫區消落帶植被重建工程技術領域，涉及到庫區消落帶草本植物的 種植技術，特別是庫區消落帶草本植物種子丸衣化種衣劑和丸衣化技術。
背景技術：
庫區消落帶是指由于季節性水位漲落而使水庫周邊的土地隨之被水淹沒或露出 水面的一段特殊區域。我國內地的水庫有成千上萬座，為了保證水庫在汛期時的集 水和訊期后的蓄水功能，多數水庫每年都必須進行"蓄清排濁"的運行。在運行期間
(5月底至9月底)將露出大面積的庫區消落帶。例如在我國的長江三峽水庫，蓄水 運行后，在5月底至9月底間露出一垂直落差達30米、面積達437 446平方千米 的消落帶。在水位周期性漲落的水動力作用下，消落帶區的泥土流失嚴重，導致河 岸地層穩定性差，容易誘發滑坡、崩塌、泥石流等多種地質災害,尤其是三峽水庫這 樣兩岸溝壑縱橫、地勢陡峻(坡度15度以上面積占土地總面積的74%)的河道型水庫， 消落帶相對高差大，水位消漲對土壤的重力侵蝕和沖刷作用更為嚴重。在這種情況 下，整個消落帶的植物種類較以前的陸生環境大為減少，導致植物多樣性喪失，生 態系統損害嚴重，也極大地降低了庫區開展旅游的景觀價值，所以亟待開展三峽庫 區消落帶生態環境的保護與植被的重建，以及地質災害的預防等方面的工作。專家 們提出了許多防治對策(任雪梅，楊達源，徐永輝，周彬，三峽庫區消落帶的植被 生態工程，水土保持通報，2006,26,42;田興勇，三峽庫區消落帶生態分析與對策研 究，沿海企業與科技，2006,11,34;蘇維詞，三峽庫區消落帶的生態環境問題及其調 控，長江科學院院報，2004,21 (2) ,32)，其中包括利用在5月底至9月底這段光 熱雨資源相對集中的時間內，在消落帶開辟季節性牧草等一年生的草本植物種植區。 但在消落帶開辟季節性牧草等一年生的草本植物種植區，卻面臨以下的難題l.消落 帶地勢陡峻，草本植物種子微小，重量極輕，播種的植物種子不易附著地面上，易 隨風飄去，或者滑落到水庫水中；2.消落帶坡度較大的地段一般土壤瘠薄，自身保水 性很差，在遇到干旱時，不能像平地那樣進行有效的灌溉，種子很難發芽，或者發 芽后難以成活，或者因生長緩慢而失去經濟價值，同時也達不到消落帶植被重建的 目的；3.消落帶露出水面的時間較短暫，因此草本植物生長期較短，效果差等。種子 包衣技術也許能夠解決上述問題，但決大多數種子包衣技術都是圍繞農作物種子開 展的，而農作物種子與草種比較具有種子顆粒大的優勢，此外農作物的種植目的也和草的種植目的、種植環境以及要解決的問題不一樣，所以農作物種衣劑配方和包 衣技術與草種的種衣劑配方以及包衣方法截然不同。 一般農作物種子包衣主要是用 殺蟲劑、殺菌劑、激素、微量元素以及包膜劑對種子進行表面包裹，包衣后種子的 體積和重量變化不大。而草本植物種子主要是應用丸衣化技術，除了加入殺蟲劑、 殺菌劑、激素、微量元素和包膜劑外，還需要加入粘土、滑石粉、硅藻土、泥炭、
礦灰等惰性物質以增加草本植物種子的重量和體積。很多專利(CN1070799， CN1080471， CN1108878， CN1145172， CN1246283， CN1426685， CN1669424等)
報道了具有抗旱功能的包衣劑，它們都是使用了高分子吸水劑，或者高分子吸水劑 加腐植酸。中國專利CN1345535曾報道了牧草種子丸衣化種衣劑及包衣工藝的技 術，該技術是用20—60%吸水樹脂，5 —30%啤酒廢渣，20_40%凹凸棒土， 10 — 60 %滑石粉和含有植物生長激素及種子萌發所需的養分，并公開了制備丸衣化牧草種 子的方法。種子丸衣化技術解決了草本植物種子隨風飄移的問題，植物生長激素改 善了種子的發芽狀況。但專利CN1345535得到的丸衣化種子外部光滑，體積和重量 增大，只適于在平坦的草原上播種，而在庫區消落帶由于坡度較大，石塊較多，丸 衣化的種子撒到上面會因為彈跳而很容易滾落到水中。所以草原的牧草丸衣化技術 不適合于種植于庫區消落帶的草本植物種子的丸衣化。此外，在上述具有抗旱功能 的包衣劑或丸衣化劑配方中，均只使用高分子吸水劑，或者高分子吸水劑加腐植酸。 盡管高分子吸水劑和腐植酸可以在種子的周圍形成數個微小的水庫，具有儲水和緩 慢放水的功能，但在庫區消落帶的區域里，土壤含量少，坡度較大，雨水流失快， 這些潛在的微小水庫有可能得不到足量的水，所以單一的依靠吸水劑不能從根本上 解決草本植物種子發芽和生長的問題。此外，和一般草原牧場比較，庫區消落帶成 陸期有限(在5月底至9月底間)，植物生長期較短，已有的丸衣劑很難滿足草本 植物種子在這樣短的時間內盡快發芽并完成生長周期的需要。在以往和庫區消落帶 草本植被恢復有關的專利中僅涉及到單一草種的選擇(CN1990959)和庫區消落帶 護坡構件(CN1837508， CN2887959)，其中單一草種的選擇不可能解決庫區消落帶 生物多樣性喪失和提高庫區消落帶種植的經濟效益等問題，而庫區消落帶護坡構件 的建造需要大量的投資，這對我國龐大的庫區消落帶區域是不現實的。所以最實用 的辦法就是通過研究得到適合庫區消落帶種植的草本植物種子丸衣化種衣劑和丸衣 化技術。
發明內容
為了使庫區消落帶草本植被能夠在水位下降后及時得到重建，本發明專利的目 的是提供一種適合庫區消落帶植被快速恢復的草本植物種子丸衣化種衣劑和丸衣化技術。
影響種子發芽的因素有種子休眠期、種子含水量和土壤的濕度、以及病原真菌 和昆蟲的傷害。此外，在干旱的情況下，植物的防御反應是強烈的水分保障代謝， 使得正常的新陳代謝受阻，極大地降低或者損害自己的生長，其中包括有機物質的 合成，組織和光合器官的破壞，根生長受阻。因此，為使本專利發明的丸衣化種衣 劑兼有能夠提高草本植物種子發芽的速度和出芽率，又能提高植物本身的抗旱能力 和保存旺盛的生長的能力，同時又無毒或者低毒的優點，需要選擇合適的活性組分。 但目前的發芽促進劑、或者植物生長調節劑的作用都比較單一，有的價格比較高。 如赤霉素是促進植物生長發育的重要激素之一，屬于低毒的植物生長調節劑，早在
1989年由農業部農藥檢定所主編農業出版社出版的《新編農藥手冊》已經記載了50 300ppm的赤霉素具有促進觀賞植物鳳仙花和雞冠花等發芽的能力作用。但赤霉素的 價格較高，如果能和其他組分相配，以達到既能減少其在丸衣化種衣劑中的用量， 又能發揮其作用，將有利于赤霉素的應用；腐殖酸鈉是大家熟知的植物生長促進劑 (英文名稱Sodium Humate，國家標準ZBG 21005-87)，具有調節植物抗旱和促進 植物生長的能力，它是由風化煤和氫氧化鈉作用得到的，價格低廉，和其他的植物 生長調節劑與肥料一起被廣泛用于抗旱型種衣劑中；糠醛衍生物，其中包括l， 3 — 丙二醇、1， 2 —丙二醇、乙二醇和二甲醇縮糠酵，早期在歐洲主要用于刺激櫻桃種 子的發芽和生長，后來俄國科學家(RU2042326)發現糠醛衍生物還有較強的提高 農作物和果樹的抗旱、抗鹽堿、抗病毒和生長能力。糠醛衍生物本身屬于無毒化合 物，在白鼠胃中注射的半致死量為626±34毫克/千克，在有機體內可以分解，無變 態反應原、皮膚過敏和吸收活性，對眼粘膜無刺激作用。成人每日容許劑量為15毫 克，是一種環保型的植物生長促進劑。此外，糠醛衍生物合成方法簡單，合成成本 低。但糠醛衍生物還沒有用于草種的發芽和促生長的研究中，此外糠醛衍生物和其 他縮醛一樣在酸性條件下容易分解。本專利發現糠醛衍生物本身具有提高草本植 物種子發芽的能力，以及提高草本植物的抗旱和保存旺盛的生長的能力。本專利還 發現將糠醛衍生物、赤霉素和腐殖酸鈉復配得到的丸衣化種衣劑的活性混合物， 不僅能夠克服單一組分自身的缺點，還能發揮它們之間的協同效應，能夠同時較大 的提高草本植物種子的發芽能力、抗旱能力以及生長能力。
本專利發現褐土作為丸衣化種衣劑的惰性組分具有很多的優點，因為褐土中除 礦物質、有機質積累較多，腐殖質層較厚，肥力較高，能夠補充庫區消落帶土壤的 缺點外，褐土還具有淋溶程度低并有少量碳酸鈣淀積，土壤呈中性、微堿性反應， 因而對丸衣化種衣劑的活性成分糠醛衍生物的穩定起到了重要的作用。此外，本專.利發現還可以用泥碳土和氧化鈣的混合物作為丸衣化種衣劑的惰性組分，因為泥碳
土富含有氮(N)磷(P)鉀(K)鈉(Na)鈣(Ca)等多種無機鹽和草本植物生長 所需的養料，能夠補充庫區消落帶土壤貧瘠的缺點。由于泥碳土具有弱酸性，pH在 6-7之間，所以需要加入少量的氧化鈣粉末將泥碳土中和到pH二7 7.5。氧化鈣的加 入不僅使泥碳土保持中性和微堿性，還能遇水分解釋放氧氣，可促進種子萌發，提 高出苗率和建苗率。
庫區消落帶草本植物種植時間短，對保水劑使用壽命要求不高，所以選擇可逆 吸水倍率高、吸水速度快、價格低的吸水樹脂比較合適。本專利發現將吸水倍率達 到150以上的淀粉接枝丙烯酸鹽樹脂、聚丙烯酸鹽樹脂、聚丙烯酰胺樹脂，以及丙 烯酸和腐殖酸鈉共聚的樹脂作為庫區消落帶丸衣化種衣劑中的保水劑都能取得很好 的效果。
本專利中粘著劑選用水溶液粘度較高的(300—600 m Pa.s)纖維素衍生物包括 羧甲基纖維素鈉(CMC)，羥丙基甲基纖維素，羥丙基纖維素，乙基甲基纖維素。 其中種子和種衣劑的粘著可以選用水溶液粘度較低(20 — 50 m Pa.s)的淀粉類衍生 物包括羧甲基淀粉鈉、可溶性淀粉、磷酸化淀粉、氧化淀粉醋酸酯替代上述纖維素 衍生物粘著劑。因為淀粉類衍生物生物降解速度快，能夠迅速轉化為有助于植物生 長的肥料。
經過研究和試驗，本專利發現了適合庫區消落帶植被重建的草本植物種子丸衣 化種衣劑和丸衣化技術。本專利發明的丸衣化種衣劑活性組分為糠醛衍生物、赤霉 素和腐殖酸鈉的復配物，其中腐殖酸鈉、糠醛衍生物和赤霉素的質量份數比為89 95: 5 10: 0.1 0.25。丸衣化種衣劑惰性組分為褐土、泥碳土/氧化鈣，其中褐土和 泥碳土/氧化鈣可以混合使用也可以單獨使用，它們在丸衣化種衣劑(干)重中的質 量份數為70 90;丸衣化種衣劑的保水劑為淀粉接枝丙烯酸鹽樹脂、聚丙烯酸鹽樹 脂、聚丙烯酰胺樹脂，以及丙烯酸和腐殖酸鈉共聚的樹脂，吸水倍率都達到150以 上，它們可以混合使用也可以單獨使用。上述吸水樹脂、復配活性組分和惰性組分 的質量份數依次分別為5-20、 5-10、 70-90。按活性組分總量為丸衣化種衣劑(干) 重量的10%配制的種衣劑計算，赤霉素在丸衣化種衣劑(干)中的含量是0.01 0.025 %，本專利選用的保水劑的吸水倍率都達到150以上，所以赤霉素在草種衣丸中的 使用濃度為0.6 1.5ppm以下，該濃度遠小于赤霉素單獨使用的濃度(50 300ppm)， 這是赤霉素和糠醛衍生物以及腐殖酸鈉復配的協同效應，該協同效應使得復配活性 組分具有很高的促發芽、提高抗旱和促生長的能力。
傳統的抗流失包衣技術采用水軟粘著劑，種子遇水時便可與周圍的土壤粘合在一起，從而限制種子的移動。但是如果在草種衣丸的外層全采用粘合劑材料將會影 響種子的呼吸和發芽，此外庫區消落帶水流動速度很快，需要吸水功能很強的吸水
劑和粘合劑材料配合使用。本專利通過試驗發現采用20% 50%吸水樹脂和粘合劑 羧甲基纖維素鈉(CMC)粉末混合，得到的種子衣丸外層包衣材料具有遇水吸水和 粘連的功能，不僅使種子遇水時便可與周圍的土壤粘合在一起，而且可以迅速吸水， 體積變大，有利于種子的呼吸和發芽。
本專利發明的丸衣化技術包括四個步驟，分別為l.丸衣化種衣劑的配制；2. 具有水軟粘著性能和吸水性能的種子衣丸外層包衣材料的配制；3.種子和種衣劑的粘 接；和4.種子衣丸的外層包衣步驟。其中丸衣化種衣劑的粘合劑為羧甲基淀粉鈉、
可溶性淀粉、磷酸化淀粉、氧化淀粉醋酸酯和羧甲基纖維素鈉，它們可以混合使用 也可以單獨使用。
該丸衣化種衣劑和丸衣化技術除了使被丸衣化的草本植物種子具有一般的丸衣 化種子那種體積和重量增大、種子周圍有保水功能的小水庫外，還具有以下的優點 1使草本植物種子提高了發芽的速度和出芽率；2使草本植物種子本身提高了抗旱能 力，從而保證其旺盛生長的能力；3.丸衣化后的草本植物種子在播種時遇到濕潤的 土壤和石塊能夠粘在上面，這種特性尤其適用于水位下降后消落帶的土壤和石塊還 處于濕潤狀態下馬上進行播種的處理方式；4.環境友好，這種特性能夠保持水庫水資 源的純凈，從而避免了對水源的人為污染。
具體實施例方式
本發明結合以下實施例分別對丸衣化種衣劑和丸衣化技術作進一步詳細描述 實施例1
將從田野中取回的褐土干燥、研碎和過60目的篩后，稱取70克的細褐土，與 20克經過研碎和過篩的保水劑淀粉接枝丙烯酸鹽樹脂充分混合。然后，邊攪拌邊向 得到的細褐土和保水劑的混合物上面噴灑由8.99克腐殖酸鈉、1.0克乙二醇縮糠醛、 0.01克的赤霉素和10克的水組合的乳液，乳液噴灑完后，得到110克濕潤松散的種 衣劑粉末，即丸衣化種衣劑l。
釆用與上面丸衣化種衣劑1同樣的制備方法以及下面的配方細褐土 82克/保 水劑聚丙烯酸鹽樹脂10克/腐殖酸鈉7.2克/二甲醇縮糠醛0.78克/赤霉素0.02;細褐 土 87克/保水劑聚丙烯酰胺樹脂6克/腐殖酸鈉6.64克/1， 2 —丙二醇縮糠醛0.35/赤 霉素0.01克；細褐土 90克/保水劑丙烯酸和腐殖酸鈉共聚物5克/腐殖酸鈉4.5克/1， 3 —丙二醇縮糠醛0.44克/赤霉素0.01克分別得到丸衣化種衣劑2、丸衣化種衣劑3 和丸衣化種衣劑4。實施例2
將從自然中取回的泥碳土干燥、研碎和過100目的篩后，測定其pH值，如果 pH值小于7，用少許研碎和過篩的氧化鈣粉末中和到pH 7~7.5。除用中和過的泥碳 土替代實施例1中的細褐土外，其他組分、比例和制作方法都不變，分別得到丸衣 化種衣劑5，丸衣化種衣劑6，丸衣化種衣劑7和丸衣化種衣劑8。
實施例3
在攪拌下，加入 30。C的溫水到粘合劑羧甲基纖維素鈉(CMC)中，直到粘合 劑羧甲基纖維素鈉使成為糊狀物，然后加入50%的水，攪拌均勻和直到肉眼看不到 成團的絲狀物后，邊攪拌邊加熱，直到溶液均勻透明。放置至室溫后，加水稀釋成l 1.5%的羧甲基纖維素鈉水溶液，將該羧甲基纖維素鈉水溶液粘合劑均勻地噴灑在滾 動的種子上，然后將涂有粘合劑的種子置在上面制備好的丸衣化種衣劑的粉末上滾 動，當涂有粘合劑的種子全部粘滿一層丸衣化種衣劑粉末后，將其和丸衣化種衣劑 粉末分離，然后在上面噴灑粘合劑，以及隨后在丸衣化種衣劑粉末上滾動，上面的 步驟重復進行直到種衣丸的重量約為種子的12倍后，用事先經過研碎和過篩，含有 20 50%的保水劑淀粉接枝丙烯酸鹽樹脂和粘合劑羧甲基纖維素鈉(CMC)粉末制 備的種衣丸外層的包衣材料替代丸衣化種衣劑粉末，直到種子完全被種衣丸外層包 衣材料包圍為止。
可以用等量的羥丙基甲基纖維素、羥丙基纖維素、乙基甲基纖維素替代羧甲基 纖維素鈉(CMC)，以及它們的混合物替代羧甲基纖維素鈉(CMC)配制1 1.5% 濃度的粘合劑；可以用等量的羥丙基甲基纖維素、羥丙基纖維素、乙基甲基纖維素 替代羧甲基纖維素鈉(CMC)，以及它們的混合物替代羧甲基纖維素鈉(CMC)和 保水劑淀粉接枝丙烯酸鹽樹脂、聚丙烯酸鹽樹脂、聚丙烯酰胺樹脂、丙烯酸和腐殖 酸鈉共聚的樹脂配制草種衣丸外層包衣材料用于草種丸衣化制備中；可以用羧甲基 淀粉鈉、可溶性淀粉、磷酸化淀粉和氧化淀粉醋酸酯，采用上述的方法配制成濃度 為2 5%水溶液來替代1 1.5%濃度羧甲基纖維素鈉(CMC)粘合劑用于草種丸衣 化制備中。
用本專利發明草本種子丸衣化種衣劑和丸衣化技術對植物千金子的種子進行丸 衣化制備，得到的千金子種子衣丸和沒有進行丸衣化的千金子種子在剛露出的坡度 為30度的庫區消落帶同一區域，面積各為IO平方米的試驗區，進行種植比較試驗。 試驗表明丸衣化的千金子種子全部能粘在濕潤的消落帶的土壤和小石塊上，并且在24小時后能從濕潤的消落帶的土壤中吸水使千金子種子衣丸的體積增大了 3倍以 上，而非丸衣化的草種能停留在庫區消落帶區域的數量非常少，大部分滾落到了下 面的水中或者集中在下面的石縫中，而且停留在試驗區的千金子種子，由于一天的 日光照射，隨著土壤的干燥，種子表面仍然處于干燥狀態。播種48小時后，兩個試 驗區各取1平米用于耐雨水沖刷試驗，在經過10分鐘模擬暴雨條件的試驗后，發現 在非丸衣化的試驗區90%的遺留在庫區消落帶的千金子種子被沖走，而在丸衣化的 試驗區有60%種子衣丸吸滿水粘連在庫區消落帶的土壤上。
經統計有90%以上的丸衣化千金子種子的出芽時間比沒有丸衣化的千金子種子 早48小時以上，在丸衣化的草種試驗區中丸衣化的千金子種子的出芽率比非丸衣化 的草種試驗區高86.5%，在丸衣化的草種試驗區丸衣化的千金子具有很強的抗旱能 力并保持旺盛的生長趨勢，在連續干旱20天的情況下，長勢很好。而在同樣的氣候 條件下，在非丸衣化的草種試驗區內，能生存下來的千金子植株很少。種植一個月 后，從丸衣化的種子試驗區和非丸衣化的種子試驗區各取10株千金子，用清水將根 部洗凈，晾干后，用型號為DELTA-T-SCAN的掃描儀對千金子草根部進行掃描，掃 描結果表面丸衣化的草種試驗區的千金子草根面積比非丸衣化的千金子草試驗區 的增加156%，根的直徑增加14.5%，根的長度增加130.8%。
權利要求
1、一種用于庫區消落帶草本植被重建的種子丸衣化種衣劑，由吸水樹脂、具有協同提高草本植物種子發芽率、增強草本植被抗旱和生長能力的復配活性組分、能夠補充庫區消落帶土壤缺陷和增強植物種子重量的惰性組分所組成；其中，吸水樹脂包括淀粉接枝丙烯酸鹽、聚丙烯酸鹽、聚丙烯酰胺、丙烯酸和腐殖酸鈉共聚物，以及它們的混合物；復配活性組分由糠醛衍生物、赤霉素和腐殖酸鈉組成；惰性組分為褐土和泥碳土/氧化鈣；所述復配活性組分中，所述糠醛衍生物、赤霉素和腐殖酸鈉的質量份數依次分別為5-10、0.1-0.25、89-95；所述吸水樹脂、復配活性組分和惰性組分的質量份數依次分別為5-20、5-10、70-90。
2、 根據權利要求1所述的用于庫區消落帶草本植被重建的種子丸衣化種衣劑， 其特征在于所述糠醛衍生物包括l， 2 —丙二醇、1， 3 —丙二醇、乙二醇和二甲醇縮 糠醛。
3、 一種用于庫區消落帶草本植被重建的種子丸衣化技術，是用1 5% (重量) 的粘合劑水溶液將權利要求1或2任一所述的庫區消落帶草本植物種子丸衣化種衣 劑，粘結到草本植物種子上，粘結種衣劑一層后，進行干燥，再重復進行粘結，直到 草種衣丸的干重為種子的12倍以上后，粘結上具有遇水吸水、保水和粘黏功能的丸 衣外層材料。
4、 根據權利要求3所述的用于庫區消落帶草本植被重建的種子丸衣化技術，其 特征在于所述丸衣外層材料是由經過研碎和過60-100目的篩的吸水樹脂和粘合劑羧 甲基纖維素鈉的粉末組成；其中，所述吸水樹脂占所述丸衣外層材料重量的20 50%。
全文摘要
本發明公開了一種用于庫區消落帶草本植被種植的草種丸衣化種衣劑，它包括吸水樹脂；具有協同促進草種發芽、增強草抗旱和生長能力的復配活性組分；能夠補充庫區消落帶土壤缺陷和增強草種重量的惰性組分。其中，復配活性組分由5～10(質量份數)的糠醛衍生物、0.1～0.25的赤霉素和89～95的腐殖酸鈉組成。吸水樹脂、復配活性組分和惰性組分的質量份數依次分別為5-20、5-10、70-90。還公開了丸衣化技術和具有遇水吸水和粘連功能的丸衣外層組分。本發明不僅克服了庫區消落帶草本植被種植面臨的地勢陡峻、土壤瘠薄、保水性差、播種的草種不易附著地面和很難發芽和長大的難題，還將糠醛衍生物應用到種子丸衣化種衣劑中，并將赤霉素的有效使用濃度降低到0.6～1.5ppm。
文檔編號A01N43/08GK101411328SQ20081022778
公開日2009年4月22日 申請日期2008年12月3日 優先權日2008年12月3日
發明者高賢明 申請人:中國科學院植物研究所