种子发芽过程中，会经历农业周期中最脆弱的阶段之一：它们需要持续的水分，同时还要应对…… 环境中存在的除草剂和其他化学物质在这种情况下，植物生命最初几天的失败会导致重新种植、额外成本和产量损失；这就是它的作用所在。 学习如何保护新发芽的种子.
为了应对这一挑战，弗劳恩霍夫网络内的几个研究所作为 SeedPlus 项目的一部分，开发了一种 多功能可生物降解种子包衣 它不仅可以起到保护屏障的作用，还能在幼苗早期阶段为其提供水分，减少除草剂的影响，且不会在土壤中留下塑料残留物。
SeedPlus可生物降解涂层是什么？它有何不同之处？
这一概念由弗劳恩霍夫化学技术研究所 (ICT) 与微工程与微系统研究所 (IMM) 以及分子生物学与应用生态学研究所 (IME) 共同提出，其基础是： 多层、完全可生物降解的种子包衣旨在确保即使在不利的环境条件下（例如偶尔的干旱或土壤中存在除草剂）也能更稳定地发芽。
这项技术的独特之处在于它将两个基本功能结合到一个系统中： 水分支持和对除草剂的选择性保护换句话说，种子被包裹在可以储存大量水分并逐渐释放水分的基质中，而特殊的膜可以减弱植物保护产品的作用，同时又不阻碍发芽。
据研究团队称，这种涂层由以下成分构成： 多层可调节厚度 它们能够适应种子类型和大小。这使得可以根据作物定制形状和成分，这对于欧洲农业尤为重要，因为欧洲农业中从甜菜等大宗作物到更敏感的物种都共存；了解这一点至关重要。 种子类型 调整这些自定义设置会有帮助。
SeedPlus 的方法也很节省资源。通过直接对每个种子进行操作， 只在需要的地方进行注水和防护。这为减少农药总量和提高田间投入品利用效率打开了大门。
工作原理：供水和除草剂防护
SeedPlus可生物降解包衣的关键特性之一是其 蓄水和管理功能种子周围的聚合物基质能够保留远大于其自身重量的水量，并逐渐将其释放给幼苗，这在降雨不规律或土壤保水性差的情况下尤其有用。
这种行为在欧洲等特定背景下尤其引人注目，因为 春季的月份越来越干燥。例如，近年来德国三月和四月降雨量极少，导致幼苗在根系发育成熟前就枯萎。使用能够精准供水的覆盖物，可以决定种植的成败，避免遭受重大损失。
与此同时，该系统还包含一个 选择性保护膜可抵抗除草剂该层含有吸附材料，例如活性炭，可以起到过滤作用：它们可以减少幼苗接触环境中存在的除草剂，而不会完全阻挡产品或干扰发芽。
结果表明，包衣种子对用于控制杂草的除草剂处理具有更强的抵抗力，这在作物生长中至关重要。 集约化农业和敏感作物这样既能保持除草效果，又能最大限度地减少对幼苗的附带损害。
水分供给和化学保护相结合，不仅提高了作物的初期存活率，而且还能 重新考虑杀虫剂的剂量和使用频率这与欧洲减少农业化学品用量的战略完全一致，包括以下方法： 无化学园艺.
可生物降解材料，且完全不含微塑料
这种涂层最有趣的方面之一是材料的选择。与依赖合成聚合物和其他最终会失效的成分的传统解决方案不同…… 土壤中持久存在的微塑料SeedPlus 的方法完全依赖于天然来源的配方。
研究人员用……取代了合成聚合物 多糖、蛋白质、天然橡胶和多孔无机材料的混合物这些成分包括活性炭。研究人员测试了这些成分的不同组合，以找到能够在保水能力、除草剂防护和良好发芽率之间取得最佳平衡的替代配方。
由于这些材料是可生物降解的，因此涂层 在土壤中以可控的方式分解 在完成其功能后，不会留下有害废物，也不会导致农业区塑料堆积，这也有助于…… 自然改善花园土壤.
为了确保这些新材料不会带来潜在风险，弗劳恩霍夫IME研究所启动了一项计划。 生态毒理学筛选平台在对种子进行包衣之前，先在水生和陆生生态系统的模式生物中分别对包衣成分进行评估，并进行特定的长期降解性测试。
这样就能验证这些材料不会对土壤动物或地表水造成不利影响，而许多传统涂料除了农艺性能参数外，几乎没有考虑过这一点。
工业化包埋工艺及其对不同作物的适应性
SeedPlus公司开发的技术并非仅限于单一的包衣方法。根据种子类型和大小的不同，会采用不同的方法。 不同的工业封装工艺 这样就可以调整层厚并扩大生产规模。
首先，将 流化床工艺 它适用于特别娇嫩的种子。在该系统中，种子在气流的作用下保持悬浮状态，同时将包衣材料喷涂在其表面。这使得包衣层厚度能够被非常精确地控制，这对于在保护性和发芽率之间寻求微妙的平衡至关重要。
对于产量大、需要大量处理种子的作物，采用以下方法： 滚筒涂层在此过程中，种子在旋转滚筒中搅拌，同时逐步添加包衣配方。最终形成均匀的包衣层，适用于大规模生产，便于该技术融入商业种子供应链。
在研究非常小的种子时，研究人员选择 湿化学表面法种子浸入液态包衣结构中，经过一段时间的浸泡后，使其沥干干燥，直至形成保护层。这种方法能够有效地包裹那些由于体积小而难以用其他方法处理的种子，并可与以下技术相结合： 受保护的苗床.
这些工艺的灵活性使得涂层能够进行调整 欧洲具有战略意义的作物例如甜菜，以及在向可再生原材料过渡过程中可以发挥重要作用的物种，例如用于天然橡胶生产相关研究的俄罗斯蒲公英。
温室和田间试验结果：发芽率提高高达 58%
为了验证这种可生物降解涂层的实际效果，弗劳恩霍夫研究所的研究团队开展了以下研究： 分别在温室和室外条件下进行试验以俄罗斯蒲公英和甜菜种子为模型，对包衣种子和未处理种子进行了比较。
所得数据表明，采用所选配方， 与传统种子相比，发芽率可提高高达 58%。实际上，这种增长意味着更少的补播需求、更均匀的出苗和更高的作物同质性——这些都是规划灌溉、施肥和除草措施的关键因素；它还有助于减少 种子发芽困难.
除了发芽之外，研究人员还分析了诸如以下方面的物流问题： 包衣种子的储存能力 以及它们与标准农业机械的兼容性。换句话说，已经证实，这些种子可以使用现有设备进行处理、计量和播种，无需对播种机或农民的工作方法进行根本性改变。
与此同时，上述生态毒理学评估平台使得识别兼具良好农艺性能和……的涂料配方成为可能。 经证实的环境安全性不包括那些虽然发芽良好，但对土壤或水生生物存在潜在风险的种子。
从材料设计到实际测试，整个过程都指向一种专为以下目的而设计的技术： 从实验室到田间地头的飞跃但种子包衣技术的创新并非总能带来这样的结果。
对欧洲农业和环境的潜在影响
使用像 SeedPlus 这样的可生物降解的多功能包衣，其影响远不止于单个作物。在农场系统层面，它有助于： 减少农药的使用提高用水效率，并限制农业来源的微塑料等隐性污染源。
通过在局部保护种子并精准地在需要的地方浇水，可以减少大面积田间处理的需要，从而降低成本。 环境中化学物质负荷的减少这与欧盟制定的减少植物保护产品使用量和向更可持续的生产系统（例如……）过渡的目标相一致。 有机花园.
同时，涂层提供的改善的水分管理可以帮助作物更好地抵御恶劣环境。 短暂干旱或降雨不规律的情况这在西班牙和欧洲其他地区已日益成为一种普遍现象。在生长条件恶劣的季节里，更高的发芽稳定性是直接影响生产安全的一个重要因素。
完全淘汰合成聚合物，转而使用可生物降解材料，也解决了一个虽然不太明显，但在环境议程上却日益重要的问题： 农业土壤中塑料颗粒的积累由于不产生微塑料，这种涂层避免了给已经承受高强度使用的生态系统增加压力。
最后，如果种子发芽率更高，作物抗逆性更强，那么为维持产量水平而扩大耕地面积的需求就会减少。这意味着： 对自然生态系统和高环境价值区域的压力较小这一点在欧洲地区尤为重要，因为在这些地区，耕地和保护区往往毗邻而立。
总体而言，这种可生物降解的种子包衣正在成为一种能够改善栽培初期阶段、增强作物稳定性并减少种植相关环境影响的工具，并将这些功能整合到一个单一的解决方案中。 水资源管理、除草剂防治和微塑料去除这些都是关于欧洲农业未来发展辩论的核心问题。
