水稻超干種子耐熱性與應(yīng)用探究

葉世青

（安遠(yuǎn)縣農(nóng)業(yè)和糧食局，江西安遠(yuǎn)342100；作者：ysqjg126．com）

水稻是世界上重要的糧食作物，全球半數(shù)以上人口以稻米為主食，也是我國主要栽培的作物之一。有關(guān)水稻超干種子耐藏性與應(yīng)用等研究報(bào)道不少[1－4]，但是有關(guān)水稻超干種子耐熱性與應(yīng)用研究較少。針對這一情況，筆者對水稻超干種子的烘干方法、不同狀態(tài)水稻種子耐高溫干熱能力及水稻超干種子保存方法進(jìn)行了研究，并對水稻超干種子破除休眠、滅殺種傳病害等方面進(jìn)行了探索試驗(yàn)，以期掌握水稻超干種子耐熱特性和應(yīng)用技術(shù)。

1 材料與方法

1.1 種子狀態(tài)分類及制備

鮮種子是指水稻成熟后剛收割，經(jīng)去除雜質(zhì)和秕粒后，但沒有進(jìn)行干燥處理的含水量在25%左右的種子；干種子是指鮮種子經(jīng)干燥處理，使種子水分降至10%～13%的種子；超干種子是指干種子進(jìn)一步干燥，使種子水分降至在5%～7%的種子；潮種子是指干種子在高濕環(huán)境吸潮后，使種子水分升至15%左右的種子；濕種子是指干種子在水中吸收水分，使種子水分升至25%左右的種子；露白種子是指干種子浸種處理后，經(jīng)培育已破胸剛露出種根的種子。

相同試驗(yàn)每個(gè)水稻種子要求來源相同、質(zhì)量一致。從江西安遠(yuǎn)水稻種植農(nóng)戶手中購買剛收割但沒有進(jìn)行過干燥處理的種子，并放在4℃氣溫的冰箱冷藏室作鮮種子；鮮種子在自然條件下曬干作干種子或從種子公司直接購買干種子；干種子在恒溫干燥箱內(nèi)先設(shè)置45℃烘6 h，后再在65℃烘12 h，經(jīng)此處理成超干種子；干種子放在容器內(nèi)的上層有網(wǎng)孔的隔板上，容器底部盛有少量清水，保持容器內(nèi)濕度在95%左右，然后把容器放在30℃恒溫干燥箱內(nèi)吸潮10 d處理成潮種子；干種子放在容器內(nèi)，加水浸沒，并放在30℃恒溫干燥箱內(nèi)浸種6 h處理成濕種子；將濕種子裝在布袋內(nèi)，外包裹塑料膜但能透氣不密封，后放在30℃種子培育箱內(nèi)培育30 h處理成露白種子。

1.2 水稻超干種子的烘干方法篩選試驗(yàn)

1．2．1 試驗(yàn)材料

2014年8月從安遠(yuǎn)縣欣山鎮(zhèn)一戶農(nóng)民購買泰香稻、大禾谷收割1個(gè)月的干種子各2．0 kg。

1．2．2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

設(shè)6個(gè)處理：T1，種子在45℃干烘6 h；T2，種子在65℃干烘 12 h；T3，種子在 75℃干烘 3 h；T4，種子先在45℃干烘 6 h，后在 65℃條件下干烘 12 h；T5，種子先在45℃干烘6 h，后在75℃條件下干烘3 h；CK，不進(jìn)行處理，直接測定種子水分和發(fā)芽率。每個(gè)處理3次重復(fù)

1．2．3 試驗(yàn)方法

按1．1方法制備好干種子、潮種子。從預(yù)備好的種子材料中取30 g裝在網(wǎng)袋內(nèi)，掛牌登記放在恒溫干燥箱內(nèi)按設(shè)計(jì)處理溫度和時(shí)間進(jìn)行烘干處理。處理時(shí)間到后馬上取出，并立即放在干燥器內(nèi)冷卻30 min后進(jìn)行種子水分和發(fā)芽率測定。

1．2．4 種子水分和發(fā)芽率測定

烘干處理后的種子按GB/T3543－1995《農(nóng)作物種子檢驗(yàn)規(guī)程》[5]的方法進(jìn)行種子水分和發(fā)芽率測定。水分采用高溫烘干法，在130℃～133℃條件下烘1 h后計(jì)算水分[種子水分=（樣品及鋁盒的烘前質(zhì)量－樣品及鋁盒的烘后質(zhì)量）/（樣品及鋁盒的烘前質(zhì)量-鋁盒的質(zhì)量）×100]。發(fā)芽率重復(fù)測4次，每次取100粒種子置于培養(yǎng)盒紙床上，后置于溫度為30℃的種子發(fā)芽培養(yǎng)箱中做發(fā)芽試驗(yàn)，14 d后計(jì)算發(fā)芽率（種子發(fā)芽率=正常幼苗/供檢種子數(shù)×100）。

1.3 不同種子狀態(tài)耐高溫干熱能力試驗(yàn)

2014年7月從安遠(yuǎn)縣欣山鎮(zhèn)一戶農(nóng)民購買泰香稻、大禾谷2個(gè)品種剛收割早稻的鮮種子各15 kg。

1.3.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

參試材料為泰香稻、大禾谷種子。種子狀態(tài)分別為超干種子、干種子、潮種子、濕種子、鮮種子、露白種子；處理溫度設(shè)置 35℃、45℃、55℃、65℃、75℃、85℃、95℃和105℃8個(gè)水平。共96個(gè)處理，每個(gè)處理重復(fù)3次。每個(gè)處理烘干時(shí)間均為24 h。

1.3.2 試驗(yàn)方法

按1.1方法制備好2個(gè)品種各狀態(tài)種子，按設(shè)計(jì)溫度分8個(gè)批次分別從制備好的種子中取30 g裝在網(wǎng)袋內(nèi)，掛牌登記，后立即放入已加熱到設(shè)定處理溫度的恒溫干燥箱內(nèi)進(jìn)行高溫干熱處理24 h，后立即進(jìn)行種子發(fā)芽率測定。

1.3.3 種子發(fā)芽率測定

方法參照1.2.4。

1.4 超干種子耐受高溫程度對比試驗(yàn)

1.4.1 試驗(yàn)材料

2014年11月從安遠(yuǎn)縣欣山鎮(zhèn)一戶農(nóng)民購買2014年7月生產(chǎn)的泰香稻、大禾谷2個(gè)品種干種子各15 kg。

1.4.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

參試材料為泰香稻、大禾谷種子。種子狀態(tài)設(shè)置超干種子、干種子2個(gè)水平，處理溫度設(shè)置55℃、65℃、75℃、85℃、95℃、105℃ 6個(gè)水平，處理時(shí)間設(shè)置6 h、24 h、48 h、72 h、96 h 5個(gè)水平。共 120個(gè)處理，每個(gè)處理3次重復(fù)。

1.4.3 試驗(yàn)方法

按設(shè)計(jì)處理溫度將處理種子分6個(gè)批次在恒溫干燥箱內(nèi)進(jìn)行高溫干熱處理，將該處理溫度的5個(gè)處理時(shí)間，2個(gè)水稻品種的2種種子狀態(tài)計(jì)20個(gè)處理作為同一批次；每個(gè)處理分別從制備好的種子材料中取30 g，裝在網(wǎng)袋內(nèi)并掛牌登記，然后立即放入已加熱到設(shè)計(jì)處理溫度的恒溫干燥箱內(nèi)，當(dāng)箱內(nèi)溫度穩(wěn)定在處理溫度±2℃開始計(jì)算時(shí)間。時(shí)間到達(dá)規(guī)定處理時(shí)間時(shí)取出參試種子放在盤中冷卻，后立即進(jìn)行發(fā)芽率測定。

1.4.4 發(fā)芽率測定

方法參照1.2.4。

1.5 水稻超干種子耐貯藏效果試驗(yàn)

1.5.1 試驗(yàn)材料

2015年9月從安遠(yuǎn)縣欣山鎮(zhèn)一戶農(nóng)民手中購買2015年7月生產(chǎn)的泰香稻、大禾谷2個(gè)水稻種子各15 kg。

1.5.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

設(shè)5個(gè)處理：A1，制備超干種子后立即裝入廣口玻璃瓶，蓋好瓶蓋，用凡士林密封，不透氣貯藏2年；A2，制備超干種子立即裝入廣口瓶內(nèi)，蓋好瓶蓋（能透氣）貯藏2年；A3，超干種子制備后立即裝在紙質(zhì)檔案袋內(nèi)，封口貯藏 2年；CK1，干種子不進(jìn)行任何處理，立即測定種子水分、發(fā)芽率、活蟲密度、蟲蛀率；CK2，干種子裝在紙質(zhì)檔案袋內(nèi)封口貯藏2年。

1.5.3 試驗(yàn)方法

每個(gè)品種隨機(jī)抽樣品15 kg種子用分樣器均勻分成3份，每份作為1個(gè)重復(fù)。每個(gè)重復(fù)再用分樣器均勻分成5份作5個(gè)處理。CK1的干種子直接測定各檢測項(xiàng)目；CK2的干種子分別直接裝在3個(gè)紙質(zhì)檔案袋內(nèi)后封口并貼標(biāo)簽；A1、A2、A3：干種子分別裝在布袋內(nèi)，掛牌登記，并放在恒溫干燥箱內(nèi)先設(shè)置45℃烘6 h后設(shè)置75℃烘3 h得到超干種子，后立即分別裝在廣口瓶內(nèi)或紙質(zhì)檔案袋內(nèi)按處理設(shè)計(jì)要求制備好各處理并貼標(biāo)簽，然后把 A1、A2、A3、CK2放在室內(nèi)木架上自然條件下貯藏2年后于2017年9月對A1、A2、A3、CK2等4個(gè)處理的種子立即進(jìn)行活蟲密度測定，再從檢測活蟲密度后的種子中立即抽取樣品進(jìn)行種子水分、發(fā)芽率、蟲蛀率測定。每個(gè)處理3次重復(fù)。

1.5.4 水分、發(fā)芽率、蟲蛀率測定

種子水分、發(fā)芽率測定方法參照1.2.4；活蟲密度測定：用種子害蟲套篩分別把各處理全部種子過篩，分別查找出玉米象、麥蛾、谷蠹等害蟲的活成蟲數(shù)和活幼蟲數(shù)，活蟲密度（頭/kg）=（活成蟲數(shù)+活幼蟲數(shù)）/所檢樣品總重量（kg）；蟲蛀率測定：各處理隨機(jī)抽取30 g種子樣品計(jì)算種子總粒數(shù)，1粒種子凡是發(fā)現(xiàn)谷殼被害蟲咬成一個(gè)蟲眼或幾個(gè)蟲眼或看谷殼無蟲眼剝開谷殼看米粒有蟲蛀痕跡都算1粒蟲蛀粒，蟲蛀率（%）=蟲蛀粒數(shù)/所檢種子總粒數(shù)×100。

1.6 利用水稻超干種子耐熱性破除種子休眠試驗(yàn)

1.6.1 試驗(yàn)材料

2017年7月從安遠(yuǎn)縣欣山鎮(zhèn)一戶農(nóng)民購買剛收割的泰秈禾、新香稻、科輻稻、早糯白等地方常規(guī)水稻干種子各2 kg，這4個(gè)品種均具有休眠性。

表1 2個(gè)品種2種狀態(tài)種子在不同烘干方法處理后的種子水分和發(fā)芽率比較 （%）

1.6.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)5個(gè)處理：B1，超干種子在75℃干烘12 h；B2，超干種子在75℃干烘24 h；B3，超干種子在85℃干烘12 h；B4超干種子在85℃干烘24 h；CK，不進(jìn)行處理直接進(jìn)行發(fā)芽率試驗(yàn)。每個(gè)處理3次重復(fù)。

1.6.3 試驗(yàn)方法

從試驗(yàn)樣品種子中隨機(jī)抽取30 g裝在網(wǎng)袋內(nèi)并掛牌登記，再將其他種子放入恒溫箱內(nèi)，先在45℃條件下烘6 h，再在65℃條件下烘12 h得到超干種子，然后立即把恒溫干燥箱的溫度重新設(shè)置在設(shè)計(jì)溫度，當(dāng)箱內(nèi)溫度達(dá)到并穩(wěn)定在設(shè)計(jì)溫度±2℃時(shí)開始計(jì)算時(shí)間。處理時(shí)間到達(dá)后立即取出種子放在托盤上冷卻，后馬上測定種子發(fā)芽率。

1.6.4 發(fā)芽率測定

方法參照1.2.4。

1.7 利用水稻超干種子耐熱性滅種傳病害田間試驗(yàn)

1.7.1 試驗(yàn)材料

2015—2017年進(jìn)行試驗(yàn)，以中優(yōu)39、兩優(yōu)培九、新兩優(yōu)6380、欣兩優(yōu)254等15個(gè)雜交水稻組合為材料。

1.7.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

在安遠(yuǎn)縣欣山鎮(zhèn)選擇3戶農(nóng)民的早、中、晚稻進(jìn)行32次田間對比試驗(yàn)。每次試驗(yàn)設(shè)計(jì)2個(gè)處理：①用水稻超干種子進(jìn)行高溫干熱處理，然后單獨(dú)浸種、催芽、播種，于秧田鑒定種傳病害；②CK，用干種子直接浸種、催芽、播種，于秧田鑒定種傳病害。

1.7.3 試驗(yàn)方法

對承擔(dān)試驗(yàn)農(nóng)民的每個(gè)品種在種子浸種前均勻分成2份，將其中1份干種子放在恒溫箱內(nèi)（可自制恒溫箱），先45℃烘6 h后65℃烘12 h得到超干種子，再設(shè)置85℃干烘24 h進(jìn)行高溫干熱滅殺種傳病害，種子取出冷卻后裝在容器內(nèi)加水浸沒放在恒溫箱內(nèi)設(shè)置30℃浸種12 h，倒水把種子裝在透氣布袋內(nèi)繼續(xù)放在30℃恒溫箱培育48 h露出根芽，然后在濕潤秧田進(jìn)行播種育秧。另1份干種子直接在恒溫箱進(jìn)行浸種催芽后在濕潤秧田進(jìn)行播種育秧。2個(gè)處理播種在同一塊秧田內(nèi)，不同處理間筑小田埂確保單灌單排。施肥打藥等措施相同，只打防蟲害農(nóng)藥，不打防治病害農(nóng)藥。

1.7.4 發(fā)病率及病害防效測定

在移栽前對2個(gè)處理進(jìn)行仔細(xì)檢查，發(fā)現(xiàn)秧苗感染苗瘟、惡苗病或細(xì)菌性褐條病，用鐵線圍成直徑40 cm的圓圈隨機(jī)套取5處秧苗進(jìn)行調(diào)查總株數(shù)（同一粒種苗主莖及分蘗只算1株），同一粒種苗的主莖或分蘗上發(fā)現(xiàn)感染病癥如1個(gè)病斑或較多病斑只算1株發(fā)病。發(fā)病率（%）=發(fā)病株數(shù)/調(diào)查總株數(shù)×100；病害防效（%）=（對照發(fā)病率-處理發(fā)病率）/對照發(fā)病率×100。

2 結(jié)果與分析

2.1 水稻超干種子適宜烘干方法

由表1可知，5種烘干處理后的種子水分都比對照極顯著降低，T2～T5能使2個(gè)品種2種狀態(tài)種子的水分烘干至超干種子水分要求；T4、T5處理還能使這2個(gè)品種的潮種子烘干至超干種子水分要求。

由表1可知，5種烘干處理方法對2個(gè)品種干種子的發(fā)芽率影響不大，與CK相比差異不顯著；而對2個(gè)品種潮種子的發(fā)芽率存在較大影響，潮種子經(jīng)T2和T3處理后，其發(fā)芽率與CK相比極顯著降低，其他3種處理與CK相比差異不顯著。

由此可見，先低溫后高溫的兩段烘干方法是水稻超干種子制備比較安全的方法，即在45℃左右溫度烘6 h，然后在65℃左右烘12 h或在75℃左右烘3 h，能使種子水分降至5%～7%，且保證種子發(fā)芽率不下降。

2.2 水稻超干種子耐高溫干熱能力

從表2可知，不同狀態(tài)種子耐受高溫干熱能力存在極顯著差異，從強(qiáng)到弱依次為超干種子＞干種子＞潮種子＞鮮種子＞濕種子＞露白種子；在處理24 h條件下，種子發(fā)芽率沒有發(fā)生明顯下降2個(gè)品種所能耐受相對高溫，超干種子是95℃，干種子是75℃，潮種子大禾谷是65℃、泰香稻是55℃，鮮種子是55℃，濕種子大禾谷是55℃、泰香稻是45℃，露白種子大禾谷是45℃、泰香稻是35℃。

表2 2個(gè)品種6種狀態(tài)種子在不同處理溫度干烘24 h后的發(fā)芽率比較 （%）

表3 2個(gè)品種超干種子和干種子在高溫烘干后的發(fā)芽率比較 （%）

表4 不同處理水稻種子的活蟲密度、蟲蛀率、水分、發(fā)芽率比較

從表3可知，2個(gè)品種的超干種子和干種子在高溫干熱處理下的發(fā)芽率存在極顯著差異。相同處理時(shí)間條件下，超干種子耐受處理溫度比干種子更高，如在處理6 h條件下，種子發(fā)芽率沒有發(fā)生明顯下降，2個(gè)品種超干種子耐受相對高溫泰香稻是95℃、大禾谷是105℃，而2個(gè)品種干種子耐受相對高溫是75℃。在相同處理溫度條件下，超干種子所耐受處理時(shí)間比干種子更長，如在85℃處理?xiàng)l件，超干種子在96 h處理下發(fā)芽率泰香稻是87%、大禾谷是92%，而干種子在6 h處理下發(fā)芽率泰香稻是0、大禾谷是60%。2個(gè)品種間，大禾谷超干種子耐受高溫干熱能力比泰香稻強(qiáng)。

2.3 超干種子應(yīng)用效果

2.3.1 超干種子耐貯藏效果

從表4可知，不同處理的活蟲密度、蟲蛀率、水分、發(fā)芽率存在極顯著差異。A1處理未發(fā)現(xiàn)種子害蟲，種子水分仍然保持較低水平，其種子蟲蛀率和發(fā)芽率與CK1相比沒有顯著差異，與CK2相比蟲蛀率極顯著降低而發(fā)芽率極顯著提高。A2處理未發(fā)現(xiàn)種子害蟲，蟲蛀率與CK1相比沒有顯著差異、比CK2極顯著降低，種子發(fā)芽率比CK1極顯著下降、比CK2極顯著提高。但因廣口瓶能透氣，在種子平衡水分原理作用下，超干種子吸潮后種子水分明顯升高[6]。因此A2處理的種子含水量與CK2差異不大。A3處理活蟲密度和蟲蛀率比CK1極顯著提高，種子發(fā)芽率比CK1極顯著下降。由此可見，水稻超干種子在密封不透氣不被種子害蟲入侵條件下，可以貯藏2年且保持較高的種子發(fā)芽率。

表5 休眠水稻品種超干種子在高溫干熱處理后的發(fā)芽率 （%）

2．3．2 利用水稻超干種子耐熱性破除種子休眠效果

由表5可知，4個(gè)水稻品種超干種子在高溫干熱處理后都能破除其種子休眠性，提高種子發(fā)芽率。4個(gè)水稻品種的休眠程度存在極顯著差異，破除種子休眠效果也存在極顯著差異，其中，泰秈禾休眠程度較輕，4種處理后的種子發(fā)芽率差異不顯著，而且每種處理后的發(fā)芽率都比中重度休眠品種高；其他3個(gè)品種屬于中重度休眠，每個(gè)品種在4種處理后的發(fā)芽率存在極顯著差異，在不傷害種子情況下，相同處理溫度，隨處理時(shí)間延長更能顯著破除種子休眠；相同處理時(shí)間，隨處理溫度升高更能顯著破除種子休眠。休眠重的秈稻品種在不傷害種子情況下，處理溫度高和處理時(shí)間長破除種子休眠效果更好，如85℃處理24 h對秈稻中重度休眠超干種子進(jìn)行高溫干熱處理比75℃處理12 h效果更明顯。

2．3．3 利用水稻超干種子耐熱性滅殺種傳病害效果

從表6可知，高溫干熱處理水稻超干種子對防治種傳病害效果明顯，其中，苗瘟效果達(dá)到56．3%～75．5%，惡苗病防治效果達(dá)到 84．9%～100%，細(xì)菌性褐條病防治效果達(dá)到68．4%～100%。

3 結(jié)論與討論

水稻超干種子指種子含水量在5%～7%的種子。水稻干種子在室內(nèi)貯藏，由于種子平衡水分作用，為適應(yīng)環(huán)境其水分一般保持在11．5%～13．5%范圍內(nèi)[6]。水稻種子屬于淀粉類種子，其主要成分淀粉是一種親水物質(zhì)，用自然曬干方法很難將它的含水量降到足夠低以得到超干種子，因此，需要采取高溫烘干法。實(shí)際如果知道種子水分在13．0%的標(biāo)準(zhǔn)水分以內(nèi)，可采用一段烘干法即在65℃干烘12 h或在75℃干烘3 h使種子水分下降到5%～7%，但對含水量較高（15%左右）的種子用一段烘干法則不安全，可以采用“兩段法”即先低溫后高溫的辦法，先在45℃干烘6 h，后在65℃干烘12 h或在75℃干烘3 h就能使水稻干種子及潮種子變成超干種子。大量種子采用兩段烘干法進(jìn)行超干處理實(shí)際烘干時(shí)間如果更長其效果更好。

不同品種、不同狀態(tài)種子其耐受高溫干熱能力不同[7－8]。本研究結(jié)果表明，耐受高溫干熱能力從強(qiáng)到弱依次為超干種子＞干種子＞潮種子＞鮮種子＞濕種子＞露白種子。2個(gè)品種超干種子在55℃～85℃干熱處理6～96 h條件下發(fā)芽率都沒有明顯下降，大禾谷品種超干種子在處理時(shí)間為6 h能耐受的高溫是105℃。超干種子耐高溫干熱能力的機(jī)理有待今后進(jìn)一步探索。

種子害蟲是指危害種子的昆蟲，水稻種子在貯藏過程中都會發(fā)生玉米象、麥蛾、谷蠹等害蟲的危害，而其致死溫度為60℃～65℃[9－10]。水稻超干種子制備后已將種子害蟲全部滅殺，水分降低在7%以內(nèi)，立即用害蟲咬不破材料密封包裝，能有效防止外面的空氣、水分和害蟲入侵，這樣既能長時(shí)間儲存，也能保證種子發(fā)芽率無明顯下降[1]。

水稻種子特別是新收種子普遍存在休眠現(xiàn)象[11]。目前常用雙氧水、赤霉素、硝酸鉀等激素和化學(xué)藥劑處理種子，破除種子休眠[12－13]，但無利用水稻超干種子耐熱性破除種子休眠的報(bào)道。本研究表明，輕度休眠的秈稻超干種子在75℃～85℃干熱處理12～24 h都能破除種子休眠，而對重度休眠的秈稻超干種子采用85℃干熱處理24 h更有效。本次試驗(yàn)所采用材料都是秈稻種子，但此方法是否能有效破除粳稻種子休眠有待今后進(jìn)一步研究。

種子都會帶有多種病菌蟲體，甚至是檢疫性病蟲害[14]，農(nóng)民多數(shù)采用農(nóng)藥浸種消毒滅殺種傳病蟲害[15]。有研究表明，種子所帶的病蟲源在75℃～85℃干熱處理24～48 h 可達(dá)到滅殺效果[16－18]；但在 75℃～85℃干熱處理24～48 h，干種子的種子活力會嚴(yán)重喪失，失去種用價(jià)值，而超干種子的種子活力無明顯傷害，仍能保持原種用價(jià)值[8]。本試驗(yàn)結(jié)果表明，高溫干熱滅殺處理預(yù)防水稻秧苗的苗瘟、惡苗病、細(xì)菌性褐條病等效果明顯。