一種水稻超幹種子的生產方法

2023-06-14 06:47:36

專利名稱：一種水稻超幹種子的生產方法
技術領域：
本發明涉及一種水稻超幹種子的生產方法，屬於農作物種子生產及儲存領域。
背景技術：
水稻種子具有一定的壽命限制，收穫後經自然曬乾或人工加熱烘乾的水稻種子 [含水量約為13% (秈稻)或14. 5% (粳稻)，(以下均以秈稻為例)]在室溫常規貯藏條件下， 隨著貯藏時間的增加，稻種的生活力便逐漸下降，發芽率逐漸降低。通常在常規條件下貯 藏1年以上，發芽率就將低於80%[胡晉等，雜交水稻及其三系種子的貯藏特性和生理生化 變化，I.不同水分種子貯藏期間含水量和活力的變化，種子，1988，(1) 11 - 18]，並且種 子萌發不整齊，而不再適合用於農業種植生產。所以水稻種子不宜長時間在室溫下常規貯 藏。農民在種植常規稻時留種時間一般不超過1年，而種植雜交水稻時，則需要每年購買新 生產的雜交稻種子。組織生產和銷售水稻種子的企業需要年年制種，而陳舊種子只能轉為 商品糧。這就加大了水稻種子的生產、銷售和使用成本。當制種生產遭受農業災害時，就可 能影響次年的種子供應，從而對糧食安全造成威脅。因此，如果可以在農業生產上對水稻種 子進行較長時期的貯藏並保持種子的生活力，將具有非常重要的經濟和社會意義。水稻超幹種子是將成熟水稻種子的含水量降低到通常的安全含水量下限以下 的超低含水量(5 - 7%)種子，以達到在常溫條件下密閉貯藏，長期保持種子生活力的 目的。根據Harrington經驗法則，種子水分在5% — 14%範圍內，含水量每降低1個百 7Jt ,禾中子白勺壽命便會延長 一 HarringtonJE. BiochemicalBasisofSeedLongevity. SeedSci&Technol, 1973，1 453-461 )。使用含水量為6%左右的超幹種子進行貯藏，與使用 含水量為12%左右的種子相比，理論上可延長貯藏時間達數十倍(26 = 32)。在種子保存 研究領域，目前已經對超幹種子在室溫條件下貯藏時可以明顯延長種子壽命的效果取得共 識，超幹種子也成為種質保存機構長期貯藏種子的方法之一。但是，由於水稻種子屬澱粉類種子，其主要成份澱粉是一種親水性物質，用常規的 曬乾或43°C左右的加溫烘乾等方法很難將它的含水量降到足夠低以得到超幹種子。如果為 了提高烘乾效率而提高烘乾溫度，將使種子受熱損傷，嚴重影響其生活力，所以一般認為不 具可行性。因此到目前為止，水稻超幹種子只能通過公知的冷凍乾燥或使用矽膠、生石灰等 乾燥劑乾燥的方法獲得。但是，公知的冷凍乾燥法和乾燥劑乾燥法的成本均相當高，只能處 理少量種子，而且操作費時煩瑣，根本無法大規模地用於水稻超幹種子的生產實踐，只有種 質資源保存機構和一些相關實驗室在保存少量種子時使用。因此，雖然水稻超幹種子可以 大幅地延長貯藏時間而具有重要意義，但是目前在農業生產上，仍未有水稻超幹種子的生 產方法出現和應用。

發明內容
針對現有公知技術均無法現實地用於大批量生產水稻超幹種子的問題，本發明提供了一種水稻超幹種子生產方法，成本較低且貯藏時間較長，可以在農業生產上大規模應用。本發明的目的是通過以下技術方案來實現
以含水量< 15%的水稻種子為材料，進行高溫加溫乾燥，得到水稻超幹種子，最後包裝 於完全密閉的包裝罐或包裝袋中，於室溫條件下貯存；所述水稻超幹種子含水量為5% - 7% 及以下；所述的高溫加溫乾燥為45°C -80°C條件下恆溫加熱或連續的在45°C至80°C溫度 範圍內逐漸升高的變溫加熱乾燥過程或者採用兩個階段不同溫度的加溫乾燥；所述兩個階 段不同溫度分別為45°C -6060°C -80°C。所述加溫乾燥後立即進行密閉包裝，種子包裝 工作可以使用自動、半自動的裝填設備，也可以手工裝填；包裝材料可以使用密閉的金屬或 非金屬容器，也可以使用一定厚度的各種塑料薄膜或鋁箔-塑料薄膜複合材料製成的包裝 袋。其中所述水稻種子為近期採收並按常規加工的幹種子或是剛收穫經處理的鮮種 子；所述幹種子，其發芽率達到85%以上，貯藏時間不超過6個月；所述鮮種子則按常規方 法乾燥至含水量< 15%，並進行必要的清選去雜處理。所述兩個階段不同溫度的的加溫乾燥，經第一階段加溫乾燥後，使水稻種子的含 水量降低到8. 5% - 10. 0%及以下，再進入第二階段的乾燥步驟。所述兩個階段不同溫度的加溫乾燥，其中第一階段和第二階段均為恆溫加熱，或 分別在45°C -6060°C -80°C溫度範圍內先從較低溫度開始，然後在烘乾過程中逐漸提高 溫度的變溫加熱乾燥。為了實現以上技術方案，本發明以經過常規曬乾或較低溫度(如43 V )烘乾的，含 水量為13%左右15%)，種子活力良好的水稻種子，依次進行兩個不同溫度範圍的加溫幹 燥步驟(可以只在45 - 600C的溫度範圍內進行一次性乾燥，也可以在高於60°C的溫度進行 一次性乾燥)，得到含水量為5% - 7%及以下、發芽率符合國家標準的耐貯藏水稻超幹種子， 最後包裝於完全密閉的包裝罐或包裝袋中，於室溫條件下貯存。具體過程如下
種子材料及檢驗
本發明所用的水稻種子可以是近期採收並經常規加工的普通水稻幹種子，也可以是剛 收穫未經處理的鮮種子。普通水稻幹種子是指種子收穫後經日曬或43°C烘乾等常規乾燥處 理後的含水量< 15%，一般< 13%的水稻種子，並經過必要的清選去雜處理，除含水量之外 的其他指標，如純度、淨度等應符合國家標準或其他相關標準。在進行本發明提供的方案處 理前，種子活力良好，發芽率應能達到85%以上，貯藏時間一般應小於3個月，最好不超過6 個月(較長的儲存時間，要求更低一點的含水量，如< 12%)。對於剛收穫的鮮種子則按常規 方法乾燥至含水量< 15%，並進行必要的清選去雜處理和發芽試驗，使種子除了含水量之外 的其他指標符合國家標準或其他相關標準，種子活力良好。由於水稻制種多作中稻栽培生產，收穫期在8 — 9月，將生產所用的幹種子短期保 存，可方便將超幹生產工作安排在環境空氣溼度較低的秋冬季進行，有利於生產工作的靈 活安排，同時也有利於設備的充分利用和節能生產。高溫加溫乾燥
高溫加溫乾燥的目的是在不損傷水稻種子的前提下，使幹種子的含水量進一步降低到 5 — 7%及以下。使用的乾燥溫度範圍高於常規的種子乾燥溫度，為45 — 80°C。可以直接將幹種子用單一的乾燥溫度，如直接用45 - 80°C的熱風進行乾燥處理。但是這種單一溫度的加熱乾燥方法不夠理想，如果所用的溫度較低則能耗成本較高；如果所用的溫度較高，則 可能傷害種子。將乾燥過程分成兩個不同溫度範圍的乾燥階段的方法更為理想。第一個加溫乾燥階段的目的在於進一步降低水稻種子的含水量，從而大幅提高種 子對高溫的耐受能力，以便在第二階段使用更高的乾燥溫度以得到超幹種子。這一階段的 加溫乾燥生產使用的熱空氣溫度控制在60°C以下。可以是恆溫加熱，也可以是先從較低溫 度開始然後在烘乾過程中逐漸提高溫度的變溫加熱乾燥，可以是加溫乾燥，也可以結合使 用日曬等其他乾燥方法。乾燥時可以使用分層乾燥設備，或分批乾燥設備，或連續流動式幹 燥設備等各種已有的種子乾燥生產設備。可能需要對已有設備稍加改造，以提高其工作的 溫度範圍。經第一階段加溫乾燥後，使水稻種子的含水量降低到8. 5% — 10%的耐高溫臨界 點及以下，進入第二個更高溫度範圍的加溫乾燥步驟。經過第一階段加溫乾燥，種子的含水量降低到耐高溫臨界點以下，對高溫的耐受 力大幅提高，因而可以在第二階段使用更高的乾燥溫度，從而可以高效、節能地獲得水稻超 幹種子。使用的乾燥設備同第一階段，使用的熱空氣溫度範圍控制在60°C — 80°C內，可以 是恆溫加熱，也可以是先使用較低溫度再逐漸提高溫度的變溫加熱乾燥。經過第二次加溫 乾燥，可以使水稻種子的含水量降到7%以下，得到含水量為5% - 7%及以下、發芽率符合國 家標準的耐貯藏水稻超幹種子。經實驗證實耐乾性好的水稻品種，如一些秈稻、秈型雜交稻 等，可以乾燥至含水量低於5%，但不能低於其超幹含水量下限(通常約為4. 3-4. 5%)，以免 對種子造成超幹損傷而影響其發芽率。上述加溫乾燥的兩個階段也可以合併成一個連續的溫度逐漸升高的變溫加熱幹 燥過程。種子包裝
經過上述高溫烘乾處理得到的水稻超幹種子應立即進行密閉包裝，以免超幹種子從空 氣中吸潮返溼而使含水量增加。種子包裝工作可以使用自動、半自動的裝填設備，也可以手 工裝填。包裝材料可以使用密閉的金屬或非金屬容器，也可以使用一定厚度的各種塑料薄 膜或鋁箔/塑料薄膜複合材料製成的包裝袋，以有效隔離水氣。然後在室溫條件下長期貯 藏。超幹水稻種子在播種時，提前3 — 7天打開包裝袋，將種子攤開暴露於空氣中，在自然 條件下回溼後再進行浸種等萌發處理，即可有效避免超幹種子在浸種時因快速吸水造成的 傷害。在加工及貯藏過程中可根據需要，定時檢驗種子質量，監測種子是否符合國家標準或 其他相關標準規定。本發明的原理是基於不同含水量的水稻種子耐高溫特性不同的規律。新收穫未經 乾燥的水稻種子含水量常常高於20%，甚至高於25%，在乾燥溫度> 43°C時，容易受熱損傷 而導致生活力和發芽率降低，所以現有的水稻烘乾技術一般使用不超過43°C的熱空氣進行 加溫乾燥。當種子含水量降低到13%左右時，稻種耐高溫能力有所提高，可以短時間忍受 70 - 80°C的高溫而不明顯影響其發芽率。因此本發明用經初步乾燥的水稻種子為材料，可 以使用高於常規的43°C的乾燥溫度，範圍為45 — 80°C，對已經經過曬乾或43°C烘乾的水稻 幹種子進行進一步乾燥而不傷害種子，從而獲得含水量為5 - 7%的超幹水稻種子。從乾燥 的成本以及節能角度來看，烘乾溫度越高，則乾燥氣流攜帶水蒸汽的能力越強，烘乾成本越 低，越節能，提高烘乾時的熱風溫度，就可以減少烘乾生產的能耗。但是，使用單一的烘乾溫度，如果溫度較低，如45 - 60則烘乾的效率不夠高，而如果用直接用更高的乾燥溫度，例如60°C以上，則仍然存在對水稻種子造成傷害的風險，特別是造成潛在的傷害，最終影響 種子的儲存壽命。因此，本發明又依據另一個原理，也是本發明的關鍵原理當水稻種子含 水量進一步降低時，特別是降低到8. 5% — 10% (因不同水稻品種而異)及以下時，水稻種子 耐高溫能力將有大幅的提高，可以忍受80°C高溫達12小時以上而發芽率、發芽勢等均無明 顯變化。因此可以先將含水量為13%左右的水稻幹種子材料在45 - 60°C的熱風溫度下幹 燥，使種子含水量降至8. 5% - 10%的耐高溫臨界點以下，然後就可以採用遠高於常規的溫 度(60 - 80°C)對水稻種子進行即安全又高效的乾燥處理，獲得符合國家標準及其他相關 標準的水稻超幹種子。本發明的顯著優點為
本發明的水稻超幹種子的生產方法，生產的水稻超幹種子含水量最低可以低至5%以 下而不明顯影響其生活力，並且生產成本遠低於只能適用於小批量處理的冷凍乾燥法和幹 燥劑乾燥法，可以使水稻種子在室溫條件下密閉貯藏較長時間而發芽率無明顯降低。並且 由於超幹種子採用完全密閉的貯藏包裝，還可以減少倉庫清倉、消毒、通風、治蟲、防黴等整 治及維護工作和貯藏成本，使種子的貯藏工作事半功倍。生產工作可以在水稻收收穫季節 進行，也可以在收穫後一段時間後進行，有利於靈活安排生產，充分利用生產設備，並有利 於降低能耗。
具體實施例方式實施例1 水稻超幹種子的生產方法，依次包括以下步驟
1)種子檢驗水稻種子含水量為12. 8%。已經過必要的清選去雜處理，貯藏的時間2個 月，經檢驗，發芽率為96%。2)加溫乾燥使用種子加溫乾燥生產設備。乾燥生產使用的熱空氣溫度控制為 55°C，使水稻含水量降低到6. 8%。經檢驗，所得的超幹種子發芽率為95%。3)包裝乾燥完成後，立即進行包裝並密封。包裝袋為鋁箔/薄膜複合材料，也可 以使用密閉容器。4)貯藏室溫貯藏。實施例2 水稻超幹種子的生產方法，依次包括以下步驟
1)種子檢驗水稻種子含水量為12. 8%。已經過必要的清選去雜處理，貯藏的時間2個 月。經檢驗，發芽率為96%。2)第一次加溫乾燥使用種子加溫乾燥生產設備。乾燥生產使用的熱空氣溫度控 制為53°C，經第一次加溫乾燥，使水稻種子的含水量降低到9. 5%以下；
3)第二次加溫乾燥第一次加溫乾燥完成後立即進行第二次加溫乾燥，也可以在保證 第一次乾燥後的種子含水量不因吸潮而高於9. 5%的前提下，間隔一段時間(數小時至數 十小時)後再進行。第二次乾燥生產使用的熱空氣溫度控制為60°C，使水稻含水量降低到 6.5%。經檢驗，所得的超幹種子發芽率為96%。4)包裝第二次乾燥完成後，立即進行包裝並密封。包裝袋為鋁箔/薄膜複合材 料，也可以使用密閉容器。5)貯藏室溫貯藏。
實施例3 水稻超幹種子的生產方法，依次包括以下步驟 1)種子材料剛收穫的水稻種子，含水量> 20%。2)預處理自然曬乾或43°C加溫乾燥，至含水量彡15%，並進行必要的清選去雜處 理，經檢驗發芽率為94%。3)第一次加溫乾燥使用種子加溫乾燥生產設備。乾燥生產使用的熱空氣溫度控 制為55°C。經第一次加溫乾燥，使水稻種子的含水量降低到9. 5%以下。4)第二次加溫乾燥第一次加溫乾燥完成後立即進行第二次加溫乾燥，也可以在 保證第一次乾燥後的種子含水量不因吸潮而高於9. 5%的前提下，間隔一段時間(數小時至 數十小時)後再進行。第二次乾燥生產使用的熱空氣溫度控制為68°C，使水稻含水量降低 到6. 0%。經檢驗，所得的超幹種子發芽率為94%。5)包裝第二次乾燥完成後，立即進行包裝並密封。包裝袋為鋁箔/薄膜複合材 料，也可以使用密閉容器等。6)貯藏室溫貯藏。
實施例4 水稻超幹種子的生產方法，依次包括以下步驟
1)種子材料檢驗水稻種子含水量為11.8%。已經過必要的清選去雜處理，收穫後貯藏 的時間為4個月。發芽率為97%
2)第一次加溫乾燥使用種子加溫乾燥生產設備。乾燥生產使用的熱空氣溫度最初為 48°C，然後每小時升高2°C，最後用55°C恆溫乾燥至水稻種子的含水量降低到9. 5%以下。3)第二次加溫乾燥第一次加溫乾燥完成後立即進行第二次加溫乾燥，也可以在 保證第一次乾燥後的種子不吸潮的前提下，間隔一段時間(數小時至數十小時)後再進行。 第二次乾燥生產使用的熱空氣溫度最初為55°C，然後每小時升高;TC，最後用73°C恆溫幹 燥，直到種子含水量降低到5. 0%。經檢驗，所得的超幹種子發芽率為95%。4)包裝第二次乾燥完成後，立即進行包裝並密封。包裝袋為鋁箔/薄膜複合材 料。5)貯藏室溫貯藏。實施例5 水稻超幹種子的生產方法，依次包括以下步驟
1)種子材料檢驗水稻種子含水量為12.2%。已經過清選去雜處理，收穫後貯藏的時間 為3個月。經檢驗發芽率為96%
2)連續變溫乾燥乾燥生產使用的熱空氣初始溫度為48°C，按2°C/小時的升溫速率 進行變溫乾燥，最高溫度不超過80°C，乾燥至水稻種子的含水量降低到5. 0%。經檢驗，所得 的超幹種子發芽率為95%
3)包裝乾燥完成後，立即進行包裝並密封。包裝袋為鋁箔/薄膜複合材料。4)貯藏室溫貯藏。以上列舉的僅是本發明的5個具體實施例。顯然，本發明不限於以上實施例，還可 以有許多變形和參數組合。本領域的普通技術人員可以從本發明公開的內容直接導出或聯 想到其他的變形形式。
權利要求
一種水稻超幹種子的生產方法，其特徵在於以含水量≤15%的水稻種子為材料，進行高溫加溫乾燥，得到水稻超幹種子，最後包裝於完全密閉的包裝罐或包裝袋中，於室溫條件下貯存；所述的高溫加溫乾燥為45℃-80℃條件下恆溫加熱或連續的在45℃至80℃溫度範圍內逐漸升高的變溫加熱乾燥過程或者採用兩個階段不同溫度的加溫乾燥；所述兩個階段不同溫度分別為45℃-60℃，60℃-80℃。
2.根據權利要求1所述的水稻超幹種子的生產方法，其特徵在於所述水稻種子為近 期採收並按常規加工的幹種子或是剛收穫經處理的鮮種子。
3.根據權利要求2所述的水稻超幹種子的生產方法，其特徵在於所述幹種子，其發芽 率達到85%以上，貯藏時間不超過6個月；所述鮮種子則按常規方法乾燥至含水量< 15%， 並進行必要的清選去雜處理。
4.根據權利要求1所述的水稻超幹種子的生產方法，其特徵在於所述水稻超幹種子 含水量為5% — 7%及以下。
5.根據權利要求1所述的水稻超幹種子的生產方法，其特徵在於所述加溫乾燥後立 即進行密閉包裝，種子包裝工作可以使用自動、半自動的裝填設備，也可以手工裝填；包裝 材料可以使用密閉的金屬或非金屬容器，也可以使用一定厚度的各種塑料薄膜或鋁箔-塑 料薄膜複合材料製成的包裝袋。
6.根據權利要求1所述的水稻超幹種子的生產方法，其特徵在於所述兩個階段不同 溫度的的加溫乾燥，經第一階段加溫乾燥後，使水稻種子的含水量降低到8. 5% - 10. 0%及 以下，再進入第二階段的乾燥步驟。
7.根據權利要求1或6所述的水稻超幹種子的生產方法，其特徵在於所述兩個階 段不同溫度的加溫乾燥，其中第一階段和第二階段均為恆溫加熱，或分別在45°C -6060°C -80°C溫度範圍內先從較低溫度開始，然後在烘乾過程中逐漸提高溫度的變溫加熱幹
全文摘要
本發明提供了一種水稻超幹種子生產方法，以含水量≤15%的水稻種子為材料，進行高溫加溫乾燥，得到水稻超幹種子；所述水稻超幹種子含水量為5%－7%及以下；所述的高溫加溫乾燥為45℃-80℃條件下恆溫加熱或連續的在45℃至80℃溫度範圍內逐漸升高的變溫加熱乾燥過程或者採用兩個階段不同溫度的加溫乾燥。本發明的水稻超幹種子的生產方法，生產的水稻超幹種子含水量最低可以低至5%以下而不明顯影響其生活力，且生產成本低，可以使水稻種子在室溫條件下密閉貯藏較長時間而發芽率無明顯降低。還可以減少倉庫清倉、消毒、通風、治蟲、防黴等整治及維護工作和貯藏成本，使種子的貯藏工作事半功倍。
文檔編號A01C1/00GK101816230SQ20101018798
公開日2010年9月1日 申請日期2010年6月1日 優先權日2010年6月1日
發明者盧麗君, 林娜英, 林文雄, 林瑞餘, 王經源, 陳菜金, 陳鴻飛 申請人:福建農林大學