不同環(huán)境因子對玉米萌發(fā)的影響

陳云玲

(信陽學(xué)院，河南 信陽 464000)

玉米是禾本科玉蜀黍?qū)僖荒晟荼局参?，是重要的糧食作物和飼料作物，也是全世界總產(chǎn)量最高的農(nóng)作物，其種植面積和總產(chǎn)量僅次于水稻和小麥[1]。近年來，由于全球環(huán)境惡化，玉米的生長環(huán)境發(fā)生了變化，傳統(tǒng)的種植條件已經(jīng)達(dá)不到生產(chǎn)要求，因此需要探究適合當(dāng)前玉米種子萌發(fā)的各種因素以提高產(chǎn)量。

關(guān)于各種環(huán)境因子對玉米種子萌發(fā)的影響已有大量報道。其中溫度是影響玉米萌發(fā)的最基本環(huán)境因子之一。謝皓等[2-3]研究表明，溫度主要影響玉米種子的吸水速度，玉米種子萌發(fā)的最適溫度在25～31℃，此時玉米種子發(fā)芽率高且生長快。張雪峰等[4]研究發(fā)現(xiàn)，低溫能抑制玉米種子的發(fā)芽能力，減緩發(fā)芽速度，導(dǎo)致幼苗生長不均勻。NaCl為易溶解的鹽類，對植物的損傷更為嚴(yán)重，同時，糧食作物抗鹽性差[5]。胡燕梅等[6]發(fā)現(xiàn)玉米對鹽極其敏感，在鹽脅迫下，活性氧會毀壞植物體內(nèi)的大分子物質(zhì)，如脂質(zhì)、蛋白質(zhì)，并介導(dǎo)膜脂的過氧化作用，影響植物生長發(fā)育并降低產(chǎn)量。中國受重金屬污染的農(nóng)田面積約占耕地總面積的1/5[7]。主要的重金屬污染有銅、鎘、鉛、汞，其中，最嚴(yán)重的污染元素之一是鉛[8]，重金屬在土地內(nèi)難分解，直接影響作物的生長[9]。近年來，重金屬對我國動植物和土壤的污染日益嚴(yán)重，因此重金屬對種子生長發(fā)育的影響也引起了更多的關(guān)注。結(jié)合前期的研究成果，綜合考慮將溫度、鹽、重金屬作為探究影響玉米萌發(fā)的環(huán)境因子，將條件設(shè)置在較精確的范圍內(nèi)，為玉米耐性的研究及土地的發(fā)展、改良和利用提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗(yàn)均在實(shí)驗(yàn)室完成，選用的玉米品種為浚單28，種子來自于信陽學(xué)院植物實(shí)驗(yàn)室。

1.2 不同處理下種子的萌發(fā)

1.2.1 溫度 選擇大小均勻，籽粒飽滿的玉米種子800粒。用0.5%的雙氧水浸泡種子12 h，促進(jìn)萌發(fā)，提高發(fā)芽勢、發(fā)芽速度[10]，再用蒸餾水緩慢沖洗3次，備用。溫度設(shè)置成5℃、10℃、15℃、25℃、30℃，共5個梯度。取5個干凈的培養(yǎng)皿，用75%的乙醇消毒并晾干，將紗布放在培養(yǎng)皿里，每皿取玉米種子50粒，放在紗布上，玉米的種胚朝上，保持種子間的距離，把培養(yǎng)皿放入培養(yǎng)箱中進(jìn)行發(fā)芽，重復(fù)3次，以胚根萌發(fā)為標(biāo)準(zhǔn)，定期觀察萌發(fā)情況并記錄其發(fā)芽數(shù)，計(jì)算發(fā)芽率。

1.2.2 鹽脅迫 將預(yù)處理后的種子放在培養(yǎng)皿上進(jìn)行發(fā)芽，每個培養(yǎng)皿放40粒種子，對各個培養(yǎng)皿進(jìn)行標(biāo)記，將種子擺放整齊，每個皿中分別加入15 mL的0 mmol/L、40 mmol/L、80 mmol/L、120 mmol/L、160 mmol/L鹽溶液。將培養(yǎng)皿蓋上放在光照培養(yǎng)箱(晝夜時間為12 h，晝夜溫度為25℃)中培養(yǎng)，每天定時補(bǔ)充水分，保持每個培養(yǎng)皿中的鹽濃度不變，以蒸餾水處理作為對照。從第3天起每天記錄發(fā)芽數(shù)，并將已經(jīng)發(fā)芽的種子和未發(fā)芽的區(qū)分開，在第10天停止發(fā)芽試驗(yàn)。對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，測量苗高，計(jì)算發(fā)芽率和發(fā)芽勢。

1.2.3 鉛處理 首先用稱量紙稱取固體硝酸鉛，加水溶解稀釋得到質(zhì)量濃度為160 mg/L的母液。稀釋后將濃度設(shè)置成5 mg/L、10 mg/L、20 mg/L、40 mg/L、80 mg/L。然后再稱取一定量的NaCl，加水稀釋成40 mmol/L、80 mmol/L、120 mmol/L、160 mmol/L共4個梯度。用75%的乙醇進(jìn)行消毒，在培養(yǎng)皿內(nèi)鋪兩層紗布做發(fā)芽床。將處理過的種子放在培養(yǎng)皿內(nèi)，每個培養(yǎng)皿內(nèi)放40粒。對每個培養(yǎng)皿進(jìn)行標(biāo)記，每個皿內(nèi)分別加入配制好的濃度不同的鉛溶液10 mL，并用蒸餾水作為對照試驗(yàn)，定期向每個皿內(nèi)加入等量等濃度溶液。

1.3 測定方法

株高采取直尺法進(jìn)行測量，發(fā)芽勢、發(fā)芽率等參見閆先喜等[11]的測定方法。

1.4 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析采用Excel 2007和SPSS 18.0軟件。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同溫度處理玉米種子的萌發(fā)

由表1可見，玉米的發(fā)芽率、發(fā)芽勢都隨著溫度的上升增加，溫度低時生命力很弱，玉米無法正常生長。經(jīng)方差分析，5℃處理玉米種子不發(fā)芽；溫度為25℃時，差異顯著，出苗時間3 d，一旦溫度上升，玉米的發(fā)芽率也上升且出苗時間變短；在30℃時，玉米出苗時間最短，顯著低于其他溫度，需要2 d，玉米的發(fā)芽率、發(fā)芽勢均達(dá)到最大值。表明，玉米種子萌發(fā)的最適溫度在25～30℃，玉米種子發(fā)芽率高且生長較快，低溫顯著抑制玉米種子的發(fā)芽能力，減緩發(fā)芽速度。

表1 不同溫度處理玉米種子的萌發(fā)

2.2 不同濃度NaCl溶液處理玉米種子的萌發(fā)

由表2可見，40 mmol/L NaCl處理3 d時，種子大部分萌發(fā)；NaCl濃度為160 mmol/L時，萌發(fā)率為60%。當(dāng)濃度小于80 mmol/L處理后發(fā)現(xiàn)，大部分種子的子葉變長，株高和根長增加，差異顯著；而NaCl濃度在80～160 mmol/L，子葉較少，根系短，植株矮小。在鹽的作用下，玉米幼苗萌發(fā)和生長受到不同程度的抑制，NaCl濃度大幼苗高度反而降低。低鹽處理玉米種子第7天的發(fā)芽率與對照組相差不大。表明，高濃度的鹽溶液抑制了種子的萌發(fā)。

表2 不同濃度NaCl、Pb2+處理玉米種子的萌發(fā)情況

2.3 不同濃度重金屬鉛處理玉米種子的萌發(fā)

由表2還可見，當(dāng)Pb2+濃度為5 mg/L、10 mg/L時，玉米種子的發(fā)芽率、根長、苗高均比對照組高；當(dāng)Pb2+濃度大于20 mg/L時，隨著鉛濃度的升高幼苗生長呈緩慢下降趨勢。Pb2+濃度為5 mg/L、10 mg/L時，根長有明顯的下降趨勢。表明，高濃度鉛明顯抑制玉米種子萌發(fā)和幼苗生長。這一結(jié)果與姚倫富等[12]的研究一致。

3 小結(jié)

玉米萌發(fā)除了受上述條件影響外，還受其他條件的影響，如氣象條件、機(jī)械損傷、病蟲鼠害、農(nóng)藥化肥等。玉米種子萌發(fā)和幼苗生長需要適宜的溫度和土壤濕度，也需要無機(jī)鹽和重金屬。低溫干旱阻止玉米生長，鹽和重金屬超標(biāo)降低發(fā)芽率。該次試驗(yàn)旨在提高玉米種子發(fā)芽率和為生產(chǎn)科學(xué)用種提供參考，但是試驗(yàn)中也發(fā)現(xiàn)了種子、溶液使用量等問題。雖如今的種植條件非常不利，但是科學(xué)技術(shù)在發(fā)展，很多學(xué)者也在更深層次的探索。如采取覆膜技術(shù)[13]等適宜的農(nóng)藝條件，防止春季持續(xù)低溫寒冷和干旱影響玉米播種和出苗，阻止水分流失，提高土壤溫度，保證玉米的正常生長。研究方向可以為培育出同時耐高溫、耐鹽、耐重金屬的雜交新品種提供參考。