棉花種子萌發(fā)和出苗溫度指標(biāo)研究

張玲，朱蓉慧，劉勇，楊明鳳，朱惠芝

（新疆石河子烏蘭烏蘇農(nóng)業(yè)氣象試驗站/新疆石河子氣象局，新疆 石河子 832000）

新疆是中國最大的優(yōu)質(zhì)商品棉生產(chǎn)基地，棉花產(chǎn)量占中國的2/3 以上，新疆連續(xù)多年種植面積、總產(chǎn)量、產(chǎn)居中國首位。棉花是新疆國民經(jīng)濟(jì)中的支柱產(chǎn)業(yè)，在提高農(nóng)民收入上具有不可替代的作用[1-2]。棉花是喜溫作物，對溫度要求比較嚴(yán)格，尤其春季棉花播種期氣溫變化對棉花后期生長以及產(chǎn)量形成影響較大[3-5]。一般認(rèn)為，10 ℃是適宜播種的溫度指標(biāo)[6-8]。近年來，新品種不斷涌現(xiàn)，10 ℃播種溫度指標(biāo)是否仍然適宜，應(yīng)進(jìn)行深入研究。近年來，新疆部分植棉區(qū)受播種期溫度波動的影響，出現(xiàn)出苗延遲，大面積爛種、爛芽現(xiàn)象，甚至翻種重播等，經(jīng)濟(jì)損失嚴(yán)重?；诖?，本文通過人工模擬試驗，設(shè)定不同溫度對棉花種子萌發(fā)以及出苗率的影響，鑒定棉花播種適宜溫度指標(biāo)，為棉花產(chǎn)業(yè)發(fā)展服務(wù)。

1 材料與方法

1.1 材料

選擇近幾年石河子墾區(qū)機(jī)采棉主推的新陸早45 號、新陸早48 號、新陸早53 號，分別記為試驗1號、試驗 2 號、試驗 3 號。

1.2 方法

1.2.1種子萌發(fā)試驗。采用人工氣候室恒溫培養(yǎng)法，設(shè) 5 個溫度環(huán)境：10 ℃、12 ℃、14 ℃、18 ℃和20 ℃。每個處理設(shè) 3 次重復(fù)。參照參考《GB 5520-85 糧食、油料檢驗種子發(fā)芽試驗》[9]挑選飽滿的種子30 粒；在培養(yǎng)皿底部墊潤濕的紗布，置入恒溫箱內(nèi)；種子用常溫浸泡1 h 后，均勻放在培養(yǎng)皿里，蓋一層濕潤濾紙保持濕度；每天記錄萌發(fā)種子數(shù)量。

1.2.2出苗試驗。采用人工氣候室恒溫培養(yǎng)法，設(shè)置了 6 個溫度處理：10 ℃、12 ℃、14 ℃、18 ℃、20 ℃、25 ℃，每個處理設(shè)3 次重復(fù)。先在塑料盆（上口徑20 cm、底面直徑11 cm、高15 cm）中裝10 cm 深的鋸末，每盆均勻點播30 粒飽滿的種子，播后種子表面覆蓋1 cm 厚的鋸末，置入氣候室內(nèi)，培養(yǎng)基含水量保持在70%左右。

1.2.3低溫處理出苗試驗。將棉花種子按1.2.1 方法放置在培養(yǎng)皿中，在10 ℃培養(yǎng)箱內(nèi)分別處理1 d、2 d、3 d、4 d、5 d、6 d、7 d、8 d 后轉(zhuǎn)移到 25 ℃培養(yǎng)箱中進(jìn)行出苗試驗，每處理設(shè)3 個重復(fù)。連續(xù)3 d無新增出苗或出苗率達(dá)100%記為出苗結(jié)束，每天觀測記錄出苗情況，計算出苗率、出苗速率（見1.4節(jié)）、平均出苗天數(shù)等。

1.3 觀測時間與標(biāo)準(zhǔn)

參照參考《GB 5520-85 糧食、油料檢驗種子發(fā)芽試驗》[9]觀測、記錄種子萌發(fā)和出苗，胚根伸出的長度達(dá)到種子長度的1/2，記種子萌發(fā)。萌發(fā)結(jié)束后計算萌發(fā)率、萌發(fā)速率以及爛種率等。出苗標(biāo)準(zhǔn)：為子葉露出鋸末表面并且完全展開。出苗結(jié)束后，計算出苗率、出苗速率。

1.4 分析方法

萌發(fā)率 （My）（%）＝萌發(fā)的種子粒數(shù)/供試種子總數(shù)×100；萌發(fā)速率（Mv）（%）＝1/浸種至萌發(fā)天數(shù)×100。

出苗率 （Cm）（%）＝出苗數(shù)/供試種子總數(shù)×100； 出苗速率 （Cv）（%）＝1/播種至出苗天數(shù)×100。

采用多項式擬合萌發(fā)率（出苗率）隨溫度變化狀況，并分析其相關(guān)程度。統(tǒng)計分析用Excel 2003[12]，參考楊永岐等[9-11]的分析方法。

2 結(jié)果與分析

2.1 溫度對棉花種子萌發(fā)的影響

圖1 不同溫度對棉花種子萌發(fā)率的影響

溫度對棉花種子萌發(fā)影響十分明顯，線性相關(guān)系數(shù)為 0.879 1（P＜0.05）。由圖 1 所示，3 個品種的棉花種子的萌發(fā)率均隨著溫度的升高而提高，擬合關(guān)系式為：My＝0.024 6T3－1.346 6T2＋24.625T－56.343；復(fù)相關(guān)系數(shù) 0.993 9（P＜0.01）。恒溫 10 ℃處理下，爛種率、萌發(fā)率最低，12 ℃萌發(fā)率比10 ℃提高7.1 百分點，當(dāng)溫度達(dá)到14～20 ℃時，萌發(fā)率變化隨著溫度升高差異變小。3 個品種的棉花種子的萌發(fā)率對溫度的反應(yīng)是不同的，試驗2 號的萌發(fā)率明顯高于其它2 個品種，其萌發(fā)率均在80%以上，而其它2 個品種在10 ℃時的萌發(fā)率低于80%。3 個品種種子萌發(fā)速率平均值與溫度呈正相關(guān)，溫度越高種子萌發(fā)速率越快。當(dāng)溫度為10 ℃時，3 個品種種子萌發(fā)平均需要11.5 d，平均萌發(fā)速率（Mv）為8.7%；當(dāng)溫度為20 ℃時，3 個品種萌發(fā)平均需要4.4 d，平均萌發(fā)速率為22.7%；溫度升高了10 ℃，萌發(fā)速率提高了14.0 百分點。由圖2 所示，當(dāng)溫度14 ℃時3 個品種種子的萌發(fā)速率出現(xiàn)拐點，3 個試驗品種在10～14 ℃的萌發(fā)速率為8.7%～19.4%，溫度每升高1 ℃萌發(fā)所需時間減少1.58 d；3 個品種在14～20 ℃條件下平均萌發(fā)速率為21.5%，每升高1 ℃萌發(fā)天數(shù)減少0.13 d。棉花種子萌發(fā)速率與溫度函數(shù)表達(dá)式為：Mv＝0.009 1T3－0.595 2T2＋12.896 0T－69.935 0，復(fù)相關(guān)系數(shù)為 0.998 2 （P＜0.01）。各品種萌發(fā)速率隨溫度變化表現(xiàn)一致，3 個品種間差異不明顯。

圖2 不同溫度對棉花萌發(fā)速率的影響

2.2 溫度對棉花種子出苗的影響

不同溫度對棉花出苗率（Cm）影響十分明顯，線性相關(guān)系數(shù)為 0.715 4（P＜0.05）。由圖 3 所示，棉花出苗率隨著溫度的升高而提高，出苗率隨溫度變化擬合多項式為：Cm＝－0.008 5T4＋0.630 9T3－17.335T2＋208.480T－835.540，復(fù)相關(guān)系數(shù)0.999 5（P＜0.01），達(dá)極顯著水平。在不同溫度處理中，3 個品種表現(xiàn)差異不明顯，故只對3 個品種的平均出苗特性進(jìn)行分析。10 ℃處理下3 個品種種子的爛種、發(fā)霉種子平均占32.5%，出苗率最低僅為61.9%；12 ℃處理下3 個品種平均爛種率7.2%，出苗率比10 ℃處理下提高23.1 百分點，達(dá)85.0%；當(dāng)溫度達(dá)到14 ℃及以上時，出苗率達(dá)到90%以上。

圖3 不同溫度對棉花種子出苗率的影響

隨著溫度的升高棉花出苗時間減少，出苗所需天數(shù)與溫度顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為－0.797 3（P＜0.05）。當(dāng)溫度為 10 ℃時，出苗需要 24 d，出苗速率為4.2%；當(dāng)溫度在18～25 ℃時，出苗需要4～6 d，出苗速率在15.5%以上。由圖4 所示，當(dāng)溫度12 ℃時出苗時間出現(xiàn)拐點，10 ℃升到12 ℃出苗速率增加5.0 百分點，每升高1 ℃出苗時間減少6.5 d；12 ℃升到 14 ℃出苗速率增加 1.8 百分點，每升高1 ℃出苗時間減少0.9 d；14 ℃升到25 ℃出苗速率增加11.4 百分點，每升高1 ℃出苗時間減少0.42 d。棉花出苗速率（Cv）與溫度呈非線性函數(shù)關(guān)系，表達(dá)式為：Cv＝19.107 ln（T）－39.284；復(fù)相關(guān)系數(shù)為 0.996 2（P＜0.01），達(dá)極顯著水平。

圖4 不同溫度對棉花出苗天數(shù)的影響

2.3 10℃低溫處理種子對出苗的影響

棉花種子經(jīng)過1～8 d 的10 ℃低溫處理后轉(zhuǎn)移到25 ℃環(huán)境下，不同處理下棉花種子的出苗率不同。由圖5 可知，1～5 d 的在10 ℃處理對棉花種子出苗率的影響較小，3 個品種的棉花種子出苗率在90%以上；經(jīng)過6～8 d 低溫（10 ℃）處理平均出苗率（Cm）下降至78.3%。3 個棉花品種表現(xiàn)一致。由圖6 可知，3 個品種的棉花種子經(jīng)過1～6 d 的10 ℃低溫處理后轉(zhuǎn)移25 ℃出苗所需時間呈逐漸增加趨勢，低溫處理時間越少出苗越快；而10 ℃低溫處理7～8 d，出苗所需時間呈現(xiàn)減少趨勢。

圖5 10 ℃處理不同天數(shù)對棉花種子出苗率的影響

圖6 10 ℃處理不同天數(shù)處理對棉花出苗時間的影響

3 結(jié)論與討論

溫度對棉花種子萌發(fā)率和萌發(fā)速率的影響是非線性的，14 ℃成為拐點。當(dāng)溫度達(dá)到14 ℃時棉花種子萌發(fā)率和萌發(fā)天數(shù)趨于穩(wěn)定。依據(jù)試驗結(jié)果得出，棉花最佳催芽初始溫度指標(biāo)為14 ℃。試驗結(jié)果表明溫度越高棉花種子出苗率越高、 出苗越快。10 ℃時棉花種子出苗慢、 出苗率低，12 ℃時出苗率明顯增加，溫度上升到14 ℃至25 ℃出苗率穩(wěn)定在90%以上。由此可見，14 ℃是棉花播種最佳溫度?？紤]春季棉花播種期氣溫逐日升高的特征，播種適宜溫度可定在12～14 ℃。

10 ℃低溫處理棉花種子依據(jù)歷年延用的棉花適宜播種溫度（10 ℃）指標(biāo)而設(shè)計的，雖然不能體現(xiàn)春播期氣溫變化狀況，但長時間10℃低溫環(huán)境下，爛種、爛芽較多，影響出苗率的同時也影響出苗速度。所以，棉花種子低溫催芽過程最多不能超過5 d。