玉米低溫發(fā)芽床基質(zhì)成分的篩選研究*

王 敏 ，李 洋 ，趙曉波 ，李 巖 ，王 楠 ，路 明 *

（1.吉林省農(nóng)業(yè)科學(xué)院，吉林 長春 130033；2.吉林吉農(nóng)高新技術(shù)發(fā)展股份有限公司，吉林 公主嶺 136100；3.中化現(xiàn)代農(nóng)業(yè)蒙東（內(nèi)蒙古）有限公司，內(nèi)蒙古 通遼 028000）

玉米是我國第一大糧食作物，對保障國家糧食安全具有舉足輕重的重要地位[1-2]。一般玉米種子最適合的萌發(fā)溫度在25℃～35℃范圍內(nèi)，在高于40℃或低于7℃條件下則會(huì)萌發(fā)受阻[3]。東北春玉米區(qū)是我國三大玉米主產(chǎn)區(qū)之一，春播時(shí)節(jié)玉米種子萌發(fā)常遭遇低溫逆境，嚴(yán)重影響出苗率[4-8]。發(fā)芽率是檢測種子質(zhì)量的重要指標(biāo)之一，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上常常依此來計(jì)算用種量，發(fā)芽率的高低，一般直接影響到種子能否在生產(chǎn)上使用，而不同質(zhì)地的發(fā)芽床，對種子發(fā)芽測試結(jié)果影響很大[9-11]。玉米種子發(fā)芽率的測試多采用砂床或者紙床[12-13]，有研究顯示砂床比紙床的發(fā)芽率高[10，14]。有研究表明紙床的發(fā)芽率高[11]，也有人對砂床和土床進(jìn)行比較，認(rèn)為砂床發(fā)芽率優(yōu)于土床[15]。對土砂配比作為發(fā)芽床基質(zhì)的研究鮮見報(bào)道。本試驗(yàn)以吉林省玉米主推品種為試材，采用2種土砂配比的播種基質(zhì)作為發(fā)芽床，通過室內(nèi)實(shí)驗(yàn)和田間試驗(yàn)，研究經(jīng)過低溫脅迫處理，不同土砂比例配方基質(zhì)的發(fā)芽床對玉米種子發(fā)芽率的影響，為選用最適宜的發(fā)芽床，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確高效測定種子發(fā)芽率提供參考。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗(yàn)的玉米品種采用28份吉林省品種（表1），分別由吉林省農(nóng)業(yè)科學(xué)院玉米所提供和在市場上相應(yīng)的種子專賣店購買。選用不同土砂配比的發(fā)芽基質(zhì)作為發(fā)芽床，土砂體積比包括2種處理，分別為B1處理（土：砂=1：1）和 B2（土：砂=2：1）處理。

表1 試驗(yàn)品種

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 室內(nèi)發(fā)芽試驗(yàn)

將土砂基質(zhì)按照體積比B1處理（土：砂=1：1）和B2處理（土：砂=2：1）2種配比進(jìn)行充分均勻的混合，以此作為置床，選取健康、飽滿、大小均勻的不同玉米品種的種子，采用1%次氯酸鈉溶液對種子浸泡3分鐘消毒，取出后用無菌蒸餾水對其反復(fù)清洗3次。將種子整理擺放于發(fā)芽盤基質(zhì)中，每個(gè)發(fā)芽盤100粒種子，均勻澆水后，移入黑暗的低溫培養(yǎng)室，溫度設(shè)定為8℃，處理時(shí)間分別為7天、10天、15天，設(shè)置3次重復(fù)，低溫處理完成后立即轉(zhuǎn)移到25℃條件下的光照培養(yǎng)室，每天光照時(shí)間8小時(shí)，測定種子的發(fā)芽率。

1.2.2 田間試驗(yàn)

在吉林省公主嶺（GZL）和樺甸（HD）2個(gè)地點(diǎn)進(jìn)行田間試驗(yàn)，根據(jù)當(dāng)?shù)卮翰夂驐l件，設(shè)置早和正常兩個(gè)播期，第一個(gè)播期早播，選擇4月24日，第二個(gè)播期為正常播種時(shí)期，選擇5月5日。隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，行長為5米，每個(gè)處理4行區(qū)，采用人工扎眼器進(jìn)行單粒點(diǎn)播，每行播種25粒，共3次重復(fù)，每次重復(fù)100粒，等待出苗后進(jìn)行出苗率的調(diào)查。

1.3 數(shù)據(jù)分析

發(fā)芽率（%）=（正常發(fā)芽的種子數(shù)/供試種子總數(shù)）×100%。

出苗率（%）=（正常出苗的種子數(shù)/供試種子總數(shù)）×100%。

利用Excel 2016和DPS數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)v19.05高級(jí)版軟件[16]進(jìn)行方差分析、相關(guān)分析等。

2 結(jié)果與分析

2.1 基質(zhì)不同配比的發(fā)芽床對玉米種子發(fā)芽率的影響

對2種不同配比的基質(zhì)在8℃低溫條件下處理7天、10天和15天的發(fā)芽率結(jié)果進(jìn)行分析，隨著低溫處理時(shí)間的延長，發(fā)芽率呈降低趨勢，處理10天B1和B2分別較處理7天降低33.3%和35.6%，處理15天B1和B2分別較處理7天降低56.8%和49.0%。兩種處理進(jìn)行比較表明，在處理7天和10天條件下，處理B1的發(fā)芽率均高于處理B2的，分別高出7.45%和11.26%，并達(dá)到極顯著水平。但在處理15天條件下，二者并無顯著差異，說明15天的脅迫程度高。

2.2 28個(gè)玉米品種不同播期的田間出苗率比較分析

對28個(gè)玉米品種在2個(gè)地點(diǎn)、2個(gè)播期試驗(yàn)條件下的出苗率進(jìn)行分析（圖1、圖2和表2），結(jié)果表明，出苗率受品種、地點(diǎn)和播期這3個(gè)因素的影響。不同品種4個(gè)環(huán)境下的平均出苗率是82.5%，變化范圍是73%-93.1%，標(biāo)準(zhǔn)差5.52，變異系數(shù)為6.69。公主嶺地點(diǎn)的平均出苗率是76.8%，變化范圍是63.7%-90.7%，標(biāo)準(zhǔn)差為6.9，變異系數(shù)為8.63。樺甸地點(diǎn)的平均出苗率是88.1%，變化范圍是78.8%-95.7%，標(biāo)準(zhǔn)差為4.4，變異系數(shù)為5。公主嶺地區(qū)受到的低溫逆境較大，5月2日-5月6日之間溫度較低，對第1期的出苗率造成影響。播期對出苗率也有影響，第二播期都高于第一播期，公主嶺一期和二期平均出苗率分別為72.14%和81.44%，二期比一期的平均出苗率高12.9%；樺甸一期和二期平均出苗率分別為85.86%和90.40%，二期比一期的平均出苗率高5.3%。4個(gè)環(huán)境下的變異系數(shù)從大到小分別是公主嶺一期（11.15%）、公主嶺二期（8.63%）、樺甸一期（7.32%）、樺甸二期（4.68%），這說明低溫逆境可有效對品種的抗逆性進(jìn)行篩選。

表2 不同播期不同玉米品種田間出苗率（%）

圖1 公主嶺不同播期下28個(gè)玉米品種的出苗率

圖2 樺甸不同播期下28個(gè)玉米品種的出苗率

2.3 28個(gè)玉米品種不同播期的田間出苗率方差分析

對不同玉米品種在不同地點(diǎn)兩個(gè)播期的田間出苗率進(jìn)行方差分析（表3），表明除區(qū)組效應(yīng)未達(dá)到顯著外，地點(diǎn)、播期、品種、地點(diǎn)與播期、地點(diǎn)與品種、播期與品種這6個(gè)變異來源均達(dá)到了極顯著水平，其中地點(diǎn)和播期的方差最大，尤其是地點(diǎn)，F(xiàn)值達(dá)到647.5%，這說明地點(diǎn)是影響出苗率的最主要因素，播期是第二大因素，品種則是第三大影響因素。而其他三個(gè)互作效應(yīng)則非常小，影響不大。

表3 田間出苗率的方差分析

2.4 28個(gè)玉米品種的田間出苗率顯著性分析

對不同玉米品種在不同地點(diǎn)兩個(gè)播期的出苗率的顯著性分析表明（表4），出苗率與玉米品種基因型相關(guān)，平均出苗率達(dá)到國家發(fā)芽標(biāo)準(zhǔn)85%以上的品種有11 個(gè)（分別為農(nóng)華 101、迪卡 516、先玉 335、吉單 53、德美亞 2、德美亞 3、鄭單 958、吉單 35、利民 33、先玉 023、寧玉524），占試驗(yàn)品種總數(shù)的39.3%，其中平均出苗率達(dá)到90%以上的有2個(gè)品種（分別為農(nóng)華101和迪卡516），農(nóng)華101的平均出苗率最高（達(dá)到93.1%）。

表4 28個(gè)品種不同播期的田間出苗率顯著性分析

2 .5相關(guān)分析

對兩種不同配比的基質(zhì)在室內(nèi)8℃低溫處理7天和10天的不同品種的種子發(fā)芽率與田間出苗率進(jìn)行相關(guān)分析（表5），相關(guān)系數(shù)在0.45-0.73范圍內(nèi)，相關(guān)均達(dá)到極顯著水平。

表5 基質(zhì)不同配比的發(fā)芽率與田間出苗率的相關(guān)分析

8℃處理7天條件下的發(fā)芽率和田間平均出苗率的相關(guān)系數(shù)小于8℃處理10天條件下的發(fā)芽率和田間平均出苗率的相關(guān)系數(shù)，說明8℃處理10天條件下的低溫脅迫，更有利于品種種子活力的篩選。從兩種不同配比的基質(zhì)來看，8℃處理 7天條件下 B1（土：砂=1：1）的相關(guān)系數(shù)小于B2（土：砂=2：1），說明B2處理加大了脅迫程度，而8℃處理10天條件下B1（土：砂=1：1）的相關(guān)系數(shù)高于B2（土：砂=2：1），說明B1的脅迫程度更好，與田間出苗率的一致性更高。

3 結(jié)束語

探索鑒定不同基因型玉米精量播種品種的種子質(zhì)量鑒定方法，這可為單粒精播育種提供理論依據(jù)。本試驗(yàn)研究結(jié)果表明，在8℃處理10天條件下體積比土：砂=1：1配比的基質(zhì)是比較適合的發(fā)芽床介質(zhì)。黃春萍等[10]研究不同沙床對種子發(fā)芽率的影響，表明新鮮細(xì)河沙床的種子發(fā)芽率最高，不同沙床種子發(fā)芽率均優(yōu)于紙床；李艷清[14]研究認(rèn)為，未經(jīng)包衣的玉米種子砂床和紙床發(fā)芽率沒有明顯差別，而包衣種子砂床發(fā)芽率遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于紙床；蓋顏欣等[15]研究認(rèn)為，沙床發(fā)芽率優(yōu)于土床，沙床具有較好的吸水、保濕和透氣性[12]，有利于種子的萌發(fā)和幼苗的生長，并且較多地應(yīng)用于玉米這樣大粒的種子發(fā)芽試驗(yàn)中作為發(fā)芽床。本試驗(yàn)中增加了土壤介質(zhì)，考慮到與田間環(huán)境盡量一致，增加一定比例的土壤可以增強(qiáng)對種子萌發(fā)時(shí)的脅迫，創(chuàng)造一個(gè)種子發(fā)芽的逆境條件，可更接近田間實(shí)際情況，更真實(shí)地反映種子的種子活力水平。同時(shí)土壤還可以保水，可保證一次性加水后，整個(gè)發(fā)芽試驗(yàn)過程中不需要二次加水，確保試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)化和精準(zhǔn)度。