淺談電化學(xué)處理技術(shù)對(duì)種子萌發(fā)的影響

蔡翠萍

摘? ?要：種子電化學(xué)處理技術(shù)屬于作物種子處理技術(shù)中的一種新的應(yīng)用。目前，在農(nóng)業(yè)方面主要是利用電化學(xué)處理技術(shù)作為種子處理的手段，對(duì)種子萌發(fā)生長過程的影響進(jìn)行相應(yīng)說明，具體講述了電化學(xué)處理對(duì)種子的發(fā)芽率、酶活性、細(xì)胞膜的通透性、爛種和打破種子休眠等方面的生物效應(yīng)，并指出電化學(xué)技術(shù)在種子處理方面的主要特點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：電化學(xué);種子處理;萌發(fā);影響

文章編號(hào)： 1005-2690（2018）12-0050-02? ? ? ?中圖分類號(hào)： S351.1? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

種子的電化學(xué)處理技術(shù)是生物學(xué)和化學(xué)的交叉部分。電化學(xué)技術(shù)在化工方面應(yīng)用廣泛，尤其是在水處理方面有很大成效。在生物領(lǐng)域的研究主要是通過電磁效應(yīng)對(duì)播種前的種子作物進(jìn)行一定強(qiáng)度和一定時(shí)間的處理，從而改變細(xì)胞膜的通透性，進(jìn)而加快種子的新陳代謝速度，使種子能夠及時(shí)地排除自身有害物質(zhì)，促進(jìn)新物質(zhì)的生成，提高農(nóng)作物種子內(nèi)部過氧化物酶、淀粉酶以及同工酶等多種酶的活性，并且促進(jìn)相關(guān)離子加快進(jìn)行酶的制造，從而促進(jìn)種子的萌發(fā)生長，提高種子的活力。該項(xiàng)技術(shù)是目前處理種子萌發(fā)較為先進(jìn)的技術(shù)[1]。

1? ?電化學(xué)處理種子的作用

1.1? ?提高種子的萌發(fā)率

一定數(shù)量種子萌發(fā)的多少，是對(duì)種子活力增強(qiáng)表現(xiàn)的一種重要的考量依據(jù)。一定要隨機(jī)挑選種子，不能全部選擇處于休眠期或者有明顯發(fā)芽跡象的種子。經(jīng)過電化學(xué)方法處理的小麥種子，在鈉離子脅迫下其發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)和酶活性等生理指標(biāo)均明顯高于清水浸泡。其中，在相同濃度的NaCl脅迫下，相比于清水浸種和溶液浸種，電化學(xué)方法處理過的小麥種子的發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率、淀粉酶活性、過氧化物酶活性相比清水中沒有處理過的種子具有很明顯的提高。2010年，梁鎮(zhèn)海等在其專利中提到利用電化學(xué)方法處理作物種子，能夠達(dá)到提高作物種子發(fā)芽率的目的。綜上所述，種子在經(jīng)過電化學(xué)處理后，其發(fā)芽率有明顯提升，且發(fā)芽速度相對(duì)于清水中的速度明顯，經(jīng)過電化學(xué)處理的植株根系更加發(fā)達(dá)，主根系變長、次根系數(shù)量增加，幼苗的生長更加旺盛，當(dāng)植株的根部變得更加發(fā)達(dá)時(shí)，說明種子吸收養(yǎng)分的能力在增強(qiáng)，這樣才能夠給這些種子帶來萌發(fā)所需要的養(yǎng)分。

1.2? ?防止種子腐爛

由于北方春季的氣候變化比較劇烈，尤其是晝夜溫差比較大，為了讓種子的生育期變得更長，一定要最大限度地利用積溫。對(duì)于一些早春作物，由于春季的低溫以及微生物的作用，很容易造成爛種的現(xiàn)象。爛種不僅會(huì)造成種子本身的損失，也會(huì)引起播種后田間幼苗的不足，最終導(dǎo)致產(chǎn)量不高，給種植戶帶來經(jīng)濟(jì)上的損失。爛種現(xiàn)象在北方比較常見，一些有經(jīng)驗(yàn)的農(nóng)戶會(huì)合理利用地窖儲(chǔ)存種子，但是這種方法比較傳統(tǒng)，極有可能因?yàn)榈亟阎械臏囟冗^高，造成種子無氧呼吸產(chǎn)生酒精，最終致使種子死亡。如果種子經(jīng)過適當(dāng)?shù)碾娀瘜W(xué)處理之后，種子的活力增強(qiáng)，能夠提前1～2 d出苗，雖然種子的發(fā)芽率之前沒有處理過的相比沒有很大的改變，但是種子爛種現(xiàn)象得到明顯控制，并且呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，完全達(dá)到了保苗發(fā)育的效果。這樣就避免了北方春季因氣候變化劇烈而產(chǎn)生的巨大溫差因素，既挽回了種子的損失，又能夠使種子的發(fā)芽率基本保持不變。

1.3? ?提高種子的通透性

電化學(xué)處理技術(shù)對(duì)種子細(xì)胞膜具有兩方面的影響。一方面影響了農(nóng)作物種子膜質(zhì)的過氧化特性，進(jìn)而提高了細(xì)胞膜的通透性，使細(xì)胞膜上的過氧化產(chǎn)物如丙二醛等的含量有所下降，起到加速農(nóng)作物種子修復(fù)的效果;另一方面，電化學(xué)技術(shù)處理后的種子，能夠使作物種子中細(xì)胞內(nèi)各種游離態(tài)離子的含量增加，這些游離狀態(tài)離子的進(jìn)一步與種子細(xì)胞質(zhì)結(jié)合，發(fā)生一定程度的氧化反應(yīng)，從而達(dá)到提高細(xì)胞膜通透性的目的。這些影響都能起到提高種子細(xì)胞新陳代謝的作用，讓種子更加具有活力，使其生命力變得更強(qiáng)[2]。作物種子中酶的合成，會(huì)引起細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)、相關(guān)的糖類有機(jī)物等一些無機(jī)物分子或者離子按一定順序排列，從而提高生物膜的滲透性，增強(qiáng)酶的活性和細(xì)胞的活性，加快種子的新陳代謝。

1.4? ?提高酶的活性

電化學(xué)技術(shù)能夠產(chǎn)生一定程度的電場(chǎng)和磁場(chǎng)效應(yīng)，激發(fā)了農(nóng)作物種子細(xì)胞內(nèi)的脂質(zhì)、糖類和蛋白質(zhì)等各種極性和部分離子，使其能夠進(jìn)行一定順序的規(guī)律排列，進(jìn)而達(dá)到部分農(nóng)作物種子細(xì)胞內(nèi)部分酶活性的增加。經(jīng)過這種電化學(xué)處理之后，農(nóng)作物種子內(nèi)的各個(gè)方面都有提高，進(jìn)而促使農(nóng)作物種子更好地萌發(fā)，為以后的生長發(fā)育打下了良好的營養(yǎng)基礎(chǔ)。

農(nóng)作物種子經(jīng)過電化學(xué)處理之后，種子內(nèi)的過氧化物酶 （POD）、超氧化物歧化酶（SOD）、淀粉酶、過氧化氫酶 （CAT）、脫氫酶等很多種酶的活性提高，這些酶都對(duì)種子的生長有關(guān)鍵性的作用，有利于種子在萌發(fā)時(shí)的生長發(fā)育，能夠使種子生長得更快。從經(jīng)濟(jì)角度來說，能夠進(jìn)一步增加種植者的收益，生長的植株會(huì)變得更加茁壯，當(dāng)面對(duì)災(zāi)害的時(shí)候具有更強(qiáng)的抵抗能力。例如：在探究電化學(xué)處理對(duì)淀粉酶活力影響的試驗(yàn)中，在不同的處理?xiàng)l件下，小麥種子淀粉酶的活力不同，由試驗(yàn)可知，處理1 h與2 h的淀粉活力有著明顯的提高，其中處理時(shí)間為2 h、有電壓存在的淀粉酶，其活性明顯比無電壓組的酶活性要高，但是處理時(shí)間為1 h的并沒有2 h的明顯。由此可知，電化學(xué)處理在一定程度上會(huì)提高淀粉酶的活性。

2? ?通過電化學(xué)處理技術(shù)破壞種子的休眠期

2.1? ?多變量性

根據(jù)生物生理學(xué)相關(guān)方面的研究，當(dāng)有一定的刺激時(shí)間和刺激強(qiáng)度才能引起生物反應(yīng)。根據(jù)刺激時(shí)間和刺激強(qiáng)度的不同，進(jìn)而引起的生物反應(yīng)的刺激量不同。生物反應(yīng)刺激量的計(jì)算方式是刺激時(shí)間與刺激強(qiáng)度的乘積[3]。在電化學(xué)的處理中，主要關(guān)注于電化學(xué)處理技術(shù)的電場(chǎng)和磁場(chǎng)效應(yīng)，然后再分析生物反應(yīng)刺激量的影響因素，合理調(diào)節(jié)電化學(xué)的作用強(qiáng)度和作用時(shí)間等。電場(chǎng)和磁場(chǎng)都具有相當(dāng)復(fù)雜的內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)效應(yīng)，種子是一個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的生命結(jié)構(gòu)，小小的身軀下潛藏著生長、發(fā)育等各方面的營養(yǎng)物質(zhì)。并且種子本身也存在著自己的電場(chǎng)、磁場(chǎng)強(qiáng)度的變化，這些電場(chǎng)和磁場(chǎng)也容易受到外界環(huán)境的影響。所以說電化學(xué)處理技術(shù)是將多個(gè)參量作用于作物種子，其中包含物理、化學(xué)和生理生化的作用過程[4]。

2.2? ?臨界值

同其他的事物一樣，電化學(xué)處理也有一定的限度，隨著電化學(xué)強(qiáng)度的改變，電化學(xué)技術(shù)能給作物種子的萌發(fā)處理帶來很大幫助。比如適當(dāng)電化學(xué)處理強(qiáng)度能夠讓種子提前萌發(fā)，且不會(huì)帶來任何的作用效果。如果化學(xué)處理的強(qiáng)度過強(qiáng)，可能會(huì)造成種子發(fā)芽的遲緩，甚至?xí)种品N子的萌發(fā)生長，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致死亡。由此看來，選擇合適的電化學(xué)強(qiáng)度進(jìn)行作物種子處理，才能夠真正起到促進(jìn)作物種子的萌發(fā)生長，反之則會(huì)抑制種子的萌發(fā)生長效果，甚至還有可能會(huì)殺死種子。

2.3? ?劑量的效應(yīng)

劑量效應(yīng)通常是指化學(xué)因素（或物理、生物因素）作用于生物體時(shí)的劑量，與個(gè)體出現(xiàn)特異性生物學(xué)效應(yīng)的程度之間的關(guān)系。而文中所指的是電化學(xué)劑量是電化學(xué)的強(qiáng)度與相應(yīng)的作用時(shí)間的乘積，主要與種子的萌發(fā)息息相關(guān)。當(dāng)電化學(xué)強(qiáng)度一定時(shí)，影響種子萌發(fā)的就是電化學(xué)的作用時(shí)間，選擇合適的電化學(xué)強(qiáng)度和適宜的時(shí)間，能夠使種子的萌發(fā)生長達(dá)到種子本身最佳的效果。如果電化學(xué)處理后的種子還遠(yuǎn)不如沒有處理過的種子，則說明此次的電化學(xué)作用效果起到了抑制的作用[5]。

3? ?總結(jié)

電化學(xué)處理手段是目前較為前沿的一種種子處理的手段，能夠使作物種子的生命活力得到提高，發(fā)芽率得到提升，種子內(nèi)與生長相關(guān)酶被激活，細(xì)胞膜的通透性提高，還能夠防止?fàn)€種并且打破種子的休眠期。電化學(xué)技術(shù)在種子處理方面的應(yīng)用前景較為廣闊。雖然這種辦法的操作比較復(fù)雜，對(duì)操作者的技術(shù)要求比較高，但是具有安全環(huán)保的特點(diǎn)，設(shè)備的使用自動(dòng)化程度較高，并且成本能耗低，是一個(gè)值得大力推廣的處理方法。

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（收稿日期：2018-11-12）