專利名稱：凝膠包衣種子的制作方法
背景技術(shù)：
(1)發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及一種凝膠包衣種子。
(2)相關(guān)技術(shù)的描述凝膠包衣種子技術(shù)(即用凝膠將種子包衣的技術(shù))改善了常規(guī)的勞動(dòng)密集型農(nóng)業(yè)，常規(guī)的勞動(dòng)密集型農(nóng)業(yè)包括考慮到種子的低發(fā)芽率而在田間過(guò)量播種，和出芽后間苗，但凝膠包衣的種子存在發(fā)芽后芽幾乎不能或很難從包被的凝膠層中長(zhǎng)出來(lái)的問(wèn)題。
該技術(shù)是劃時(shí)代的技術(shù)，通過(guò)此技術(shù)借助于包衣的凝膠層中所含的水或其他成分可以從一粒種子安全地得到一株幼苗，并進(jìn)一步獲得作物。該技術(shù)能使用性能極好且非常昂貴的F1種子，從而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)量和質(zhì)量的顯著提高。該技術(shù)對(duì)日本農(nóng)業(yè)來(lái)說(shuō)實(shí)在是好消息，使其能在從鄰近的亞洲國(guó)家進(jìn)口高質(zhì)低價(jià)的蔬菜和花卉的狀況下幸存。
起初凝膠包衣種子的包衣凝膠層僅僅是由藻酸基含水凝膠組成。然而由于藻酸基含水凝膠比較硬，所以這樣的凝膠包衣種子存在“出苗(standing-up of seedling)”(下面解釋)的問(wèn)題。換言之，由于藻酸基含水凝膠比較硬，包衣植物的芽可能難以生長(zhǎng)或可能不能從包衣凝膠層中長(zhǎng)出來(lái)以致死亡。因此現(xiàn)已采用了一項(xiàng)措施即將由親水聚合物和水組成的顆粒分布于包衣凝膠層中。
在本說(shuō)明書中，“出苗”解釋為這樣一種情況，即播種于田間的凝膠包衣種子發(fā)芽，芽從包衣凝膠層中長(zhǎng)出并進(jìn)一步從田間的土壤中長(zhǎng)出來(lái)，成為初生葉完全長(zhǎng)出(即完全伸展)的無(wú)缺陷植物體。在本說(shuō)明書中，具有良好的上述“出苗”性能的種子相對(duì)于全部播種種子的比例被稱為“出苗率”。
將含水親水聚合物組成的顆粒分布于藻酸基含水凝膠構(gòu)成的包衣凝膠層中的凝膠包衣種子可通過(guò)例如下列方法制造。
稱重使藻酸鈉的濃度為0.9重量％，粉狀淀粉聚丙烯酸酯基親水聚合物(即淀粉-丙烯酸接枝共聚物)的終濃度為0.2重量％，然后向其中加水以充分溶解藻酸鈉。此時(shí)親水聚合物吸收水形成顆粒狀，通過(guò)攪拌使其分散。使用此液體分散體(即其中分散了由含水親水聚合物組成的顆粒的成膠液體)，在中空管的下端形成小滴，將種子從中空管內(nèi)部插入小滴內(nèi)，然后將得到的小滴滴在濃度為12-14重量％的氯化鈣水溶液(硬化液)中，從而得到包含不溶于水的包衣凝膠層的凝膠包衣種子。
由于如此制造的包衣凝膠層的強(qiáng)度很高，為了獲得較好的出苗性能，現(xiàn)已制造出含低濃度藻酸鹽的凝膠包衣種子，這樣就削弱了由于包衣凝膠層內(nèi)的藻酸而形成的阻礙種子生長(zhǎng)的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
然而在這種情況下，由于包衣凝膠層的強(qiáng)度降低，當(dāng)使用種子箱操作凝膠包衣種子如機(jī)械播種時(shí)，凝膠包衣種子被壓碎和變形，導(dǎo)致種子箱被堵塞和另外凝膠包衣種子的表層脫落導(dǎo)致不能實(shí)施機(jī)械播種，就是說(shuō)其操作性能惡化，不能實(shí)現(xiàn)最初預(yù)期的凝膠包衣種子效果。
因此，為了在藻酸鹽用量降低的條件下獲得具有足夠強(qiáng)度的包衣凝膠涂層，需顯著增加親水性聚合物的用量。
通過(guò)這項(xiàng)措施可獲得在常規(guī)使用中具有足夠強(qiáng)度的包衣凝膠層。然而當(dāng)為了儲(chǔ)存凝膠包衣種子的目的干燥包衣凝膠層，和其后為播種凝膠包衣種子給包衣凝膠層提供水時(shí)，包衣凝膠層不能充分地復(fù)原，就是說(shuō)包衣凝膠層變成海綿狀，使其強(qiáng)度顯著降低，如此獲得的凝膠包衣種子難以操作。
發(fā)明概述因此本發(fā)明的目的是解決上述問(wèn)題并提供一種凝膠包衣種子，所述凝膠包衣種子在生產(chǎn)之后和干燥條件下儲(chǔ)藏后再?gòu)?fù)原之后具有操作所需足夠的強(qiáng)度，并且具有良好的出苗性能。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明人對(duì)通常使用的淀粉聚丙烯酸酯基親水聚合物進(jìn)行了研究。結(jié)果本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)當(dāng)一旦含水親水性聚合物被干燥并通過(guò)吸水復(fù)原后，與鈣離子接觸的親水性聚合物難以吸水并且難以復(fù)原，就是說(shuō)在凝膠包衣種子的包衣凝膠層吸水和復(fù)原后，只有因藻酸形成的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)被復(fù)原，導(dǎo)致包衣凝膠層成為海綿狀，因此不能得到必需強(qiáng)度的包衣凝膠層。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種凝膠包衣種子，包括植物的種子；由藻酸基含水凝膠組成的包衣凝膠層，該層包被種子；和分散于包衣凝膠層中由含水親水性聚合物組成的顆粒，其中的凝膠包衣種子是通過(guò)使用分散有顆粒的成膠液體制造的，所述顆粒均具有等于或大于0.3mm的直徑并由含水親水性聚合物組成。
與在例如日本專利申請(qǐng)公開H5-56707中提出的常規(guī)凝膠包衣種子相比，具有上述結(jié)構(gòu)的本發(fā)明凝膠包衣種子能在干燥條件下儲(chǔ)藏后通過(guò)吸收水分很好地復(fù)原，甚至是在增加親水性聚合物用量的情況下亦如此。此外，在生產(chǎn)后和干燥條件下儲(chǔ)藏后再?gòu)?fù)原之后，本發(fā)明的凝膠包衣種子具有足夠的強(qiáng)度用于操作并且具有良好的出苗性能。
優(yōu)選實(shí)施方案的描述在本發(fā)明的凝膠包衣種子中，可使用通常用于凝膠包衣種子的親水性聚合物如聚丙烯酸酯、聚乙烯醇和異丁烯-馬來(lái)酸作為親水性聚合物。首先，就高吸水速度和大吸水量來(lái)說(shuō)，淀粉聚丙烯酸酯基親水性聚合物是優(yōu)選的。
為將由含水親水性聚合物組成的顆粒調(diào)整成直徑等于或大于0.3mm，必須使用比用于常規(guī)凝膠包衣種子的親水聚合物粉末更大粒徑的親水性聚合物。
假如分散在成膠液體中的由含水親水性聚合物組成的顆粒的粒徑等于或大于0.3mm，采用制造凝膠包衣種子的常規(guī)方法，例如使用日本專利申請(qǐng)公開號(hào)S63-313505中所述裝置的方法，可充分地獲得本發(fā)明的效果。然而，特別是當(dāng)包含由含水親水性聚合物組成的顆粒的成膠液體在使用前被長(zhǎng)期放置的情況下，由含水親水性聚合物組成的顆粒直徑優(yōu)選大于0.3mm。一般來(lái)說(shuō)，含顆粒的成膠液體優(yōu)選在制成后不久就使用。
由含水親水性聚合物組成的顆粒的直徑等于或大于0.3mm意味著該顆粒的平均粒徑等于或大于0.3mm。優(yōu)選粒徑分布是盡可能的尖銳。
通常向其中添加的親水性聚合物濃度等于或高于0.2重量％。然而為了獲得較好的出苗性能，其濃度優(yōu)選0.6-0.8重量％。至于本發(fā)明的凝膠包衣種子，即使當(dāng)親水性聚合物的用量增加到后一情況時(shí)，凝膠包衣種子也在形成包衣凝膠層后就具有高強(qiáng)度和極好的操作性能，并且所述高強(qiáng)度和極好的操作性能可以在干燥條件下儲(chǔ)藏后通過(guò)吸收水分完全地復(fù)原。
此外，當(dāng)親水性聚合物的用量設(shè)為0.6-0.8重量％時(shí)，作為硬化液的氯化鈣水溶液濃度的容限擴(kuò)大了。
迄今為止，嚴(yán)格控制用于制造常規(guī)的凝膠包衣種子(包括由含水親水性聚合物組成的顆粒被分散于由藻酸基含水凝膠構(gòu)成的包衣凝膠層中形成的凝膠包衣種子)的氯化鈣水溶液的濃度是必須的。
就是說(shuō)，如果氯化鈣水溶液的濃度低于12重量％，則凝膠包衣層的強(qiáng)度變得太弱以致不能操作，導(dǎo)致不能實(shí)施機(jī)械播種的問(wèn)題。另一方面，如果氯化鈣水溶液的濃度高于14重量％，則凝膠包衣種子不能充分地復(fù)原，在凝膠包衣種子發(fā)芽后，芽難以從包衣凝膠層中長(zhǎng)出。這是為什么必須將氯化鈣水溶液的濃度控制在12-14重量％的窄范圍內(nèi)的原因。此濃度隨著凝膠包衣種子的制造量增加而逐漸降低。此外，此濃度隨著水的蒸發(fā)而改變。因此，由于此濃度的可用范圍非常窄，必須嚴(yán)格控制此濃度，甚至通過(guò)溶液密度控制此濃度。
然而，如果在形成含水成膠溶液時(shí)將親水性聚合物(其顆粒直徑等于或大于0.3mm)的用量設(shè)為0.6-0.8重量％，當(dāng)作為硬化液的氯化鈣水溶液的濃度是10-20重量％，則可獲得具有適宜強(qiáng)度的包衣凝膠層。因此可用的氯化鈣水溶液的濃度范圍變寬，特別是在高濃度一邊，結(jié)果對(duì)濃度的控制變得容易，由此使質(zhì)量控制變得更容易。
成膠溶液中藻酸鈉的濃度設(shè)為0.9-1.3重量％，該溶液中分散有由含水親水性聚合物組成的顆粒。
當(dāng)親水性聚合物(其中由含水親水性聚合物組成的顆粒的直徑等于或大于0.3mm)的用量設(shè)為0.6-0.8重量％時(shí)，藻酸鈉的濃度可降低，可設(shè)為成膠溶液的0.5-0.6重量％，這樣獲得的凝膠包衣種子在形成凝膠層之后和在干燥條件下儲(chǔ)藏后通過(guò)吸水復(fù)原之后具有極好的出苗性能，和極好的強(qiáng)度以及操作性能。
本發(fā)明的凝膠包衣種子可以與常規(guī)凝膠包衣種子相似的方法制造，只是有一點(diǎn)即成膠水溶液中(含水親水性聚合物組成的顆粒分散于其中)由含水親水性聚合物組成的顆粒的尺寸(即直徑)與常規(guī)的凝膠包衣種子不同。
如此制得的凝膠包衣種子可通過(guò)干燥長(zhǎng)期儲(chǔ)藏以便其在必要的時(shí)間、必要的地點(diǎn)播種。
干燥在較低溫度，優(yōu)選常溫下進(jìn)行，以便種子不被破壞。然而，如果干燥要花費(fèi)很長(zhǎng)時(shí)間，凝膠包衣種子內(nèi)的種子可能會(huì)發(fā)生不希望的萌芽。因此優(yōu)選通過(guò)使用通風(fēng)縮短干燥時(shí)間。如此干燥后的凝膠包衣種子在常溫或低溫儲(chǔ)藏。
在播種前通過(guò)將凝膠包衣種子浸入水中或通過(guò)其他方法使包衣凝膠層復(fù)原。根據(jù)溫度和包衣凝膠層的厚度，復(fù)原通常需要3-16小時(shí)。
在復(fù)原過(guò)程中，凝膠包衣種子的直徑基本上變得一致并且其形狀恢復(fù)成其球形。如果相對(duì)于干燥前直徑為100的凝膠包衣種子，復(fù)原后的凝膠包衣種子是直徑70-170的球形，且凝膠包衣種子的直徑的均勻性良好，則可通過(guò)替換播種機(jī)的柵格(grafting)機(jī)械播種該凝膠包衣種子。通常如果復(fù)原后的凝膠包衣種子的直徑太小，因?yàn)槟z包衣層硬，芽不能從包衣凝膠層中長(zhǎng)出，另一方面，如果凝膠包衣種子的直徑太大，凝膠包衣種子是軟的，不具有必需的強(qiáng)度，因此不能用種子箱操作。
實(shí)施例下文中用實(shí)施例和比較實(shí)施例詳細(xì)解釋了本發(fā)明的凝膠包衣種子。
(比較實(shí)施例1)稱重藻酸鈉和粉末狀淀粉聚丙烯酸酯基親水性聚合物(下文稱為聚合物A)，使溶液中各成分的濃度分別為0.9重量％和0.2重量％，加水充分?jǐn)嚢琛Ｓ蔑@微鏡觀察分散于成膠溶液中的含水親水性聚合物顆粒發(fā)現(xiàn)顆粒的直徑是0.1-0.2mm，平均直徑是0.15mm。
使用此分散溶液，在中空管下端形成其小滴，然后從中空管內(nèi)部將長(zhǎng)蔥(long oinon)的種子引入小滴內(nèi)，然后將小滴滴在氯化鈣濃度為10、12、14和16重量％的氯化鈣水溶液(硬化液)中，由此制得凝膠包衣種子(每種溶液189粒種子)，其中含水親水性聚合物組成的顆粒被分布在藻酸基水溶液構(gòu)成的包衣凝膠層中。制得的凝膠包衣種子大致是球形的，直徑約1cm(下文相同)。
對(duì)于使用10重量％氯化鈣濃度的硬化液制得的凝膠包衣種子顯然具有軟包衣凝膠層，不能用種子箱操作。另一方面，對(duì)于用16重量％氯化鈣濃度的硬化液制得的凝膠包衣種子，其包衣凝膠層太硬，因此認(rèn)為芽不能從包衣凝膠層中長(zhǎng)出來(lái)。
因此，對(duì)于使用10和16重量％氯化鈣濃度的硬化液制得的凝膠包衣種子未進(jìn)行進(jìn)一步的研究。
使用12和14重量％氯化鈣濃度的硬化液制得的凝膠包衣種子曾經(jīng)用通風(fēng)干燥，之后在室溫下浸入水中7小時(shí)以便復(fù)原包衣凝膠層。
此時(shí)，相對(duì)于干燥前重100的凝膠包衣種子，每個(gè)復(fù)原后的凝膠包衣種子是球形的，重120-148，并且凝膠包衣種子的均勻度很好。復(fù)原后的凝膠包衣種子未出現(xiàn)表面剝落和破裂，其直徑至多只增加了約10％(在下文中如上所述的復(fù)原水平定義為“滿意的”)。
此外，測(cè)量開裂應(yīng)力(破裂應(yīng)力)，結(jié)果顯示復(fù)原后的凝膠包衣種子適于用種子箱操作，顯然芽能從包衣凝膠層中長(zhǎng)出來(lái)。因此，調(diào)查了出苗率。
(比較實(shí)施例2)為提高出苗率，聚合物A的用量比比較實(shí)施例1增加。就是說(shuō)，稱重藻酸鈉和聚合物A使溶液中各成分的濃度分別是0.9重量％和0.8重量％，并加水充分?jǐn)嚢琛Ｓ蔑@微鏡觀察分散于成膠溶液中的含水親水性聚合物顆粒發(fā)現(xiàn)顆粒的直徑是0.1-0.2mm，平均直徑是0.15mm。
與比較實(shí)施例1相似，使用此分散體溶液在中空管下端形成其小滴，然后從中空管內(nèi)部將長(zhǎng)蔥(long oinon)的種子引入小滴內(nèi)，然后將小滴滴在氯化鈣濃度為10、12、14和16重量％的氯化鈣水溶液(硬化液)中，由此制得凝膠包衣種子(每種溶液189粒種子)，其中含水親水性聚合物組成的顆粒被分布在藻酸基水溶液構(gòu)成的包衣凝膠層中。
與比較實(shí)施例1相似，使用10和16重量％氯化鈣濃度的硬化液制得的凝膠包衣種子顯然不適合使用，因此未對(duì)這些凝膠包衣種子進(jìn)行進(jìn)一步的研究。
使用12和14重量％氯化鈣濃度的硬化液制得的凝膠包衣種子曾經(jīng)用通風(fēng)干燥，之后在室溫下浸入水中7小時(shí)以便復(fù)原包衣凝膠層。
然而，復(fù)原后的包衣凝膠層是海綿狀的，因此該凝膠包衣種子不具有用種子箱操作或使用自動(dòng)播種機(jī)播種所需足夠的強(qiáng)度。因此，未對(duì)這些凝膠包衣種子進(jìn)行進(jìn)一步調(diào)查。
(實(shí)施例1)使用如比實(shí)施例1相同的方法進(jìn)行研究，只是一點(diǎn)除外，即使用比聚合物A具有更大直徑的粉狀淀粉聚丙烯酸酯基親水性聚合物(下文稱為聚合物B)代替聚合物A。即稱重藻酸鈉和聚合物B，使溶液中各成分的濃度分別為0.9重量％和0.2重量％，加水充分?jǐn)嚢?。用顯微鏡觀察分散于成膠溶液中的含水親水性聚合物顆粒發(fā)現(xiàn)顆粒的直徑是0.3-0.4mm，平均直徑是0.32mm。
使用此分散溶液，在中空管下端形成其小滴，然后從中空管內(nèi)部將長(zhǎng)蔥(long oinon)的種子引入小滴內(nèi)，然后將小滴滴在氯化鈣濃度為10、12、14和16重量％的氯化鈣水溶液(硬化液)中，由此制得凝膠包衣種子(每種溶液189粒種子)，其中含水親水性聚合物組成的顆粒被分布在由藻酸基水溶液構(gòu)成的包衣凝膠層中。
對(duì)于如此制得的各凝膠包衣種子，其包衣凝膠層具有操作所需足夠大的強(qiáng)度，看來(lái)芽能從包衣凝膠層中長(zhǎng)出來(lái)。因此，同樣地制備另外的凝膠包衣種子，其中氯化鈣濃度是8和20重量％。結(jié)果，8重量％氯化鈣濃度的凝膠包衣種子不適合操作，因此未進(jìn)行進(jìn)一步的研究。另一方面，20重量％氯化鈣濃度的凝膠包衣種子看來(lái)具有操作所需足夠的強(qiáng)度，盡管其硬度有點(diǎn)高，并且其在干燥后通過(guò)吸水復(fù)原狀況看來(lái)很充分，因此調(diào)查了其出苗率。
(實(shí)施例2)
除了使用聚合物B代替聚合物A和使用8、10、12、14、16和20重量％濃度的氯化鈣以外，使用與比較實(shí)施例2中相同的方法進(jìn)行研究。制備凝膠包衣種子(每種溶液189粒種子)。用顯微鏡觀察分散于成膠溶液中的含水親水性聚合物顆粒發(fā)現(xiàn)顆粒的直徑是0.3-0.4mm，平均直徑是0.33mm。
8重量％氯化鈣濃度的凝膠包衣種子顯然不適合操作。因此，通過(guò)干燥后吸水對(duì)除此之外的其他凝膠包衣種子進(jìn)行復(fù)原。結(jié)果，各種種子的復(fù)原狀況看來(lái)很充分，因此調(diào)查了各出苗率。
(實(shí)施例3)除了稱重藻酸鈉使其在溶液中的濃度為0.5重量％代替0.9重量％以外，使用與實(shí)施例2中相同的方法進(jìn)行調(diào)查。制備凝膠包衣種子(氯化鈣濃度為8、10、12、14、16和20重量％的每種溶液189粒種子)。用顯微鏡觀察分散于成膠溶液中的含水親水性聚合物顆粒發(fā)現(xiàn)顆粒的直徑是0.3-0.4mm，平均直徑是0.32mm。
8重量％氯化鈣濃度的凝膠包衣種子顯然不適合操作。因此，通過(guò)干燥后吸水對(duì)除此之外的其他凝膠包衣種子進(jìn)行復(fù)原。結(jié)果，各種種子的復(fù)原狀況看來(lái)很充分，因此調(diào)查了各出苗率。
(比較實(shí)施例3)此外，制備凝膠包衣種子(氯化鈣濃度為8、10、12、14、16和20重量％的每種溶液189粒種子)，制備方式是稱重藻酸鈉使其在溶液中的濃度為0.5重量％，分散于溶液中的聚合物A的濃度與比較實(shí)施例2相同(0.8重量％)。
結(jié)果，未得到具有操作所需足夠硬度的凝膠包衣種子。因此，未對(duì)這些凝膠包衣種子進(jìn)行進(jìn)一步的調(diào)查。
(對(duì)出苗率的調(diào)查)對(duì)凝膠包衣種子的出苗率進(jìn)行了調(diào)查，所述凝膠包衣種子中含水親水性聚合物組成的顆粒被分散于由藻酸基含水凝膠構(gòu)成的包衣凝膠層中。結(jié)果示于表1。
上述實(shí)施例和比較實(shí)施例揭示了對(duì)于本發(fā)明的凝膠包衣種子，即使當(dāng)親水性聚合物的用量增加，其包衣凝膠層也可在干燥條件下儲(chǔ)藏后完全復(fù)原，并且通過(guò)降低藻酸濃度可顯著增加出苗率。此外，本發(fā)明的凝膠包衣種子在控制凝膠包衣種子的生產(chǎn)方面特別有利，因?yàn)橛不簼舛鹊娜菰S范圍擴(kuò)大，而按照慣例需要嚴(yán)格控制該濃度。此外，本發(fā)明的凝膠包衣種子可通過(guò)機(jī)械播種精確地播種。
描述上述優(yōu)選實(shí)施方案是為了幫助理解本發(fā)明，在不背離本發(fā)明精神和范圍的情況下本領(lǐng)域技術(shù)人員可以作改變。
權(quán)利要求
1.一種凝膠包衣種子，包含植物的種子；由藻酸基含水凝膠組成的包衣凝膠層，該層包被種子；和分散于包衣凝膠層中由含水親水性聚合物組成的顆粒，其中的凝膠包衣種子是使用分散有顆粒的成膠液體制造的，所述顆粒均具有等于或大于0.3mm的直徑并由含水親水性聚合物組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的凝膠包衣種子，其中所述親水性聚合物是淀粉聚丙烯酸酯基親水性聚合物。
全文摘要
提供一種凝膠包衣種子，該凝膠包衣種子在生產(chǎn)之后和干燥條件下儲(chǔ)藏后再?gòu)?fù)原之后具有操作所需足夠的強(qiáng)度，并且具有良好的出苗性能。該凝膠包衣種子包括植物的種子；由藻酸基含水凝膠組成的包衣凝膠層，該層包被種子；和分散于包衣凝膠層中由含水親水性聚合物組成的顆粒，其中的凝膠包衣種子是使用分散有顆粒的成膠液體制造的，所述顆粒均具有等于或大于0.3mm的直徑并由含水親水性聚合物組成。
文檔編號(hào)C08J3/12GK1406459SQ0214158
公開日2003年4月2日 申請(qǐng)日期2002年9月3日 優(yōu)先權(quán)日2001年9月3日
發(fā)明者西山雄悟 申請(qǐng)人:農(nóng)業(yè)技術(shù)矢崎株式會(huì)社