CN111316788A - 一种水生植物人工种子及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种水生植物人工种子，包括造粒材料以及包衣材料，按所述的造粒材料的原料总质量为100％计，所述的造粒材料的原料配方包括：20～30％的辛烯基琥珀酸淀粉酯、10～20％的生物质炭粉、20～30％的泥、10～20％的沸石粉、10～20％的水生植物种子或石芽以及5～10％的水；所述的包衣材料包括质量百分浓度为5～20％的聚维酮、海藻酸钠、硬脂酸水溶液以及质量百分浓度为5～10％的氯化钙水溶液。本发明不仅可以将种子或石芽均匀固定，而且将人工种子直接抛洒于水中后，可以利用种子产品的自重沉入河、湖底，施工非常方便快捷，运输方便，而且人工劳动强度大大降低，植物死亡率低，综合成本低。
Description
技术领域
本发明属于水体生态修复领域，具体涉及一种水生植物人工种子及其制备方法和应用。
背景技术
水体富营养化是一种氮、磷等植物营养物质含量过多所引起的水质污染现象，一般认为湖水中总磷(TP)浓度大于0.02mg/L，总氮(TN)浓度大于0.2mg/L，是湖泊富营养化的发生浓度。由于人类的活动，将大量工业废水和生活污水以及农田径流中的植物营养物质排入湖泊、水库、河口、海湾等缓流水体后，水生生物，特别是藻类将大量繁殖，使生物种群的种类、数量发生改变，破坏了水体的生态平衡。
随着环境问题不断凸显和人们对环境问题的日益重视，目前对富营养化湖泊的治理工作正在世界范围内全面开展。水体富营养化治理措施主要包括外源性污染控制和内源性污染控制两个方面。目前很多湖泊的外源性污染已经得到很好的控制或缓解，而内源性污染的控制方法仍在积极的探索之中。控制水质内源性污染的技术按其性质可划分为化学法、物理法、生物法等。其中在富营养化水体中种植水生植物是一种常用的生态修复方法。将水生植物种植于富营养化水体中，通过植物的吸收、吸附作用和物种竞争相克机理，将水中氮、磷等污染物质转化成植物所需的能量储存于植物体中，实现水环境的改善，因其具有众多优点而备受关注。
挺水和沉水植物的根生长在水下环境，现阶段一般采用人工扦插和抛洒种植，人工扦插：水生植物幼苗的繁育过程周期长，操作繁琐，湖泊生态修复中，因为水位的影响，施工操作不便，并且水生植物种子着床困难。抛洒种植：因为水体浮力种子无法正常着床。
人工种子是指将植物离体培养中产生的体细胞胚或能发育成完整植株的分生组织(芽、愈伤组织、胚状体等)包埋在含有营养物质和具有保护功能的外壳内，形成的在适宜条件下能够发芽出苗的颗粒体。CN103947547B公开了一种沉水植物人工胚乳的改良制作方法，其首先需要采用植物的不定芽，而不定芽的获得以及保存不便，不利于工业化生产；其次，其需要用人工胚乳来包被不定芽，即需要将不定芽包被在中间，这造成其制备复杂；最后，其需要用滴管将包含植物的凝胶滴入氯化钙中进行固化反应，不便于工业化生产；因此，该专利公开的方法制备复杂，不利于工业化生产。此外，该专利制得的人工种子在自然水体环境中萌发率有待提高。
发明内容
本发明针对上述问题，提出了一种在自然水体中萌发率高且可以工业化生产的水生植物人工种子及其制备方法和应用。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
本发明一方面提供一种水生植物人工种子，包括造粒材料以及包衣材料，按所述的造粒材料的原料总质量为100％计，所述的造粒材料的原料配方包括：20～30％的辛烯基琥珀酸淀粉酯、10～20％的生物质炭粉、20～30％的泥、10～20％的沸石粉、10～20％的水生植物种子或石芽以及5～10％的水；所述的包衣材料包括质量百分浓度为5～20％的聚维酮水溶液、质量百分浓度为5～20％的海藻酸钠水溶液、质量百分浓度为5～20％的硬脂酸水溶液以及质量百分浓度为5～10％的氯化钙水溶液。
本发明中水生植物优选为挺水或沉水植物，该人工种子可直接抛洒种植，利用自身重力下沉水底，种子可正常着床，施工方便，并且，通过对造粒材料以及包衣材料的改进，包衣材料在种子正常着床前不会溶解在水中，使得萌发率和转株率高。本发明的人工种子不受季节和运输距离限制，适合大规模销售。
本发明中的泥可以采用任何形式的泥，但为了与水体环境更为匹配，以防止引入新的污染，所述的泥优选采用池塘泥。
优选地，所述的水生植物种子或石芽为经过灭菌诱导处理后的种子或石芽。
进一步优选地，采用乙醇和次氯酸钠的水溶液进行所述的灭菌处理，其中，所述的乙醇的质量百分浓度为50～75％，所述的次氯酸钠的质量百分浓度为1～3％。
进一步优选地，采用100～400mg/L的赤霉素(GA3)、5～50mg/L的6-苄基腺嘌呤(6-BA)和50～400mg/L的萘乙酸(NAA)的氢氧化钠溶液进行所述的诱导处理，其中，所述的氢氧化钠的浓度为0.05～0.15mol/L。
优选地，每个所述的人工种子上所述的聚维酮水溶液的体积为0.1～1mL，所述的硬脂酸水溶液的体积为0.1～1mL，所述的海藻酸钠水溶液的体积为0.5～1.5mL，所述的氯化钙水溶液的体积为0.5～1.5mL。
优选地，本发明中造粒材料制得的丸粒的平均粒径为10～15mm。
本发明另一方面提供一种所述的水生植物人工种子的制备方法，包括如下步骤：
(1)对水生植物种子或石芽进行灭菌、诱导处理；
(2)将所述的辛烯基琥珀酸淀粉酯、所述的生物质炭粉、所述的泥、所述的沸石粉、所述的步骤(1)处理后的水生植物种子或石芽以及所述的水混合后，放入造粒机造粒，烘干；
(3)在步骤(2)烘干后的丸粒上依次喷涂所述的聚维酮水溶液、所述的海藻酸钠水溶液、所述的硬脂酸水溶液以及所述的氯化钙水溶液，制得所述的水生植物人工种子。
优选地，步骤(1)的具体方法为：采用乙醇和次氯酸钠的水溶液浸泡所述的水生植物种子或石芽12～24h，然后采用赤霉素、6-苄基腺嘌呤和萘乙酸的氢氧化钠溶液浸泡2～4天。
优选地，步骤(3)中，将所述的丸粒放入包衣机的滚筒内使丸粒旋转，然后用喷雾器喷涂所述的包衣材料。其中，包衣机可以是手动包衣机，也可以是自动包衣机。
优选地，步骤(3)中，若喷涂完所述的包衣材料后，人工种子表面包衣不理想，则可以重复喷涂所述的海藻酸钠水溶液和所述的氯化钙水溶液2～3次。
优选地，所述的包衣材料的浓度以使丸粒不会因过湿而散掉即可。优选地，步骤(2)中的烘干温度为35～40℃。
本发明的第三方面是提供一种所述的水生植物人工种子在水体生态修复中的应用。
本发明的整体构思为：首先对水生植物种子(或石芽)进行灭菌诱导，提高种子(或石芽)的萌发率；然后使用不同材料对种子(或石芽)进行混合、包覆，达到以下目的：(1)可通过直接抛洒的方法种植水生植物，施工操作方便；(2)种子产品可利用自身重力下沉至水底，并且包衣材料在种子正常着床前不会溶解在水中，植物成活率高；(3)通过材料整体优化，进一步提高萌发率和成活率；(4)通过对制备方法的改进，使得操作方便，可以工业化生产。
由于以上技术方案的实施，本发明与现有技术相比具有如下优点：
本发明的种子或石芽、造粒材料和包衣材料混合制成种子产品，不仅可以将种子或石芽均匀固定，而且将本发明的人工种子放入水中后，可以利用种子产品的自重，沉入河、湖底，施工非常方便、快捷。本发明的人工种子可直接抛洒种植，不仅运输方便，而且人工劳动强度大大降低，植物死亡率低，综合成本低。本发明的人工种子材料在水中自然降解，与环境友好，既不影响水生植物的生长，又对环境不会造成污染。
附图说明
图1为实施例1制得的人工种子的照片。
具体实施方式
下面的实施例为用来说明本发明的几个具体实施方式，但并不将本发明局限于这些具体实施方式。本领域技术人员应该认识到，本发明涵盖了权利要求书范围内所可能包括的所有备选方案、改进方案和等效方案。
实施例1
(1)采用50％的乙醇和1％的次氯酸钠水溶液将苦草种子浸泡12h；
(2)采用150mg/L的GA3、10mg/L的6-BA、150mg/L的NAA的氢氧化钠溶液将步骤(1)处理后的苦草种子浸泡4天后，自然晾干；其中，氢氧化钠的含量为0.1mol/L；
(3)将辛烯基琥珀酸淀粉酯25％、生物质炭粉20％、池塘泥20％、沸石粉20％，和步骤2后的种子10％，加5％的水，混合后放入造粒机，滚圆造粒至平均粒径12mm，38℃烘干；
(4)将造粒后的混合物放入通常用于种子包衣的手动包衣机的滚筒使混合丸粒旋转。依此用喷雾器将5％的聚维酮水溶液、5％的海藻酸钠水溶液、5％的硬脂酸水溶液和5％的CaCl2水溶液喷至混合丸粒上，以使聚维酮水溶液和硬脂酸水溶液的平均喷涂量为0.5mL/个，海藻酸钠水溶液和CaCl2水溶液的平均喷涂量为1mL/个，从而使包衣材料附着在混合丸粒表面，制得的人工种子的照片见图1。
将形成的人工种子放入透明度为0.5m，水深为1.2m的湖水中，湖水TP＝0.69mg/L，TN＝3.3mg/L，Chl.a＝78mg/m3，最终人工种子达到28％的萌发率及15％的转株率。
本发明包括但不限于以上实施例，本领域熟练技术人员可在本发明权利要求内变换得到更多实施例。
Claims (10)
1.一种水生植物人工种子，其特征在于：包括造粒材料以及包衣材料，按所述的造粒材料的原料总质量为100％计，所述的造粒材料的原料配方包括：20～30％的辛烯基琥珀酸淀粉酯、10～20％的生物质炭粉、20～30％的泥、10～20％的沸石粉、10～20％的水生植物种子或石芽以及5～10％的水；所述的包衣材料包括质量百分浓度为5～20％的聚维酮水溶液、质量百分浓度为5～20％的海藻酸钠水溶液、质量百分浓度为5～20％的硬脂酸水溶液以及质量百分浓度为5～10％的氯化钙水溶液。
2.根据权利要求1所述的水生植物人工种子，其特征在于：所述的泥为池塘泥。
3.根据权利要求1所述的水生植物人工种子，其特征在于：所述的水生植物种子或石芽为经过灭菌诱导处理后的种子或石芽。
4.根据权利要求3所述的水生植物人工种子，其特征在于：采用乙醇和次氯酸钠的水溶液进行所述的灭菌处理，其中，所述的乙醇的质量百分浓度为50～75％，所述的次氯酸钠的质量百分浓度为1～3％。
5.根据权利要求3所述的水生植物人工种子，其特征在于：采用100～400mg/L的赤霉素、5～50mg/L的6-苄基腺嘌呤和50～400mg/L的萘乙酸的氢氧化钠溶液进行所述的诱导处理，其中，所述的氢氧化钠的浓度为0.05～0.15mol/L。
6.根据权利要求1所述的水生植物人工种子，其特征在于：每个所述的人工种子上所述的聚维酮水溶液的体积为0.1～1mL，所述的硬脂酸水溶液的体积为0.1～1mL，所述的海藻酸钠水溶液的体积为0.5～1.5mL，所述的氯化钙水溶液的体积为0.5～1.5mL。
7.一种如权利要求1至6中任一项所述的水生植物人工种子的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)对水生植物种子或石芽进行灭菌、诱导处理；
(2)将所述的辛烯基琥珀酸淀粉酯、所述的生物质炭粉、所述的泥、所述的沸石粉、所述的步骤(1)处理后的水生植物种子或石芽以及所述的水混合后，放入造粒机造粒，烘干；
(3)在步骤(2)烘干后的丸粒上依次喷涂所述的聚维酮水溶液、所述的海藻酸钠水溶液、所述的硬脂酸水溶液以及所述的氯化钙水溶液，制得所述的水生植物人工种子。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)的具体方法为：采用乙醇和次氯酸钠的水溶液浸泡所述的水生植物种子或石芽12～24h，然后采用赤霉素、6-苄基腺嘌呤和萘乙酸的氢氧化钠溶液浸泡2～4天。
9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于：步骤(3)中，将所述的丸粒放入包衣机的滚筒内使丸粒旋转，然后用喷雾器喷涂所述的包衣材料。
10.一种如权利要求1至6中任一项所述的水生植物人工种子在水体生态修复中的应用。
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