3 種植物生長調節(jié)劑對棉種萌發(fā)及棉苗生長的影響

張亞林，馮自力，馮鴻杰，趙麗紅，魏鋒，朱荷琴

（棉花生物學國家重點實驗室/ 中國農業(yè)科學院棉花研究所，河南安陽455000）

棉花是我國重要的天然纖維作物，棉花產業(yè)在國民經(jīng)濟中占有重要的地位[1]。 種子活力的保持和成功萌發(fā)出苗決定著植物種群的繁衍和生存[2]，在農業(yè)生產中，快速一致的種子發(fā)芽也是棉花高產的必要條件，具有重要的經(jīng)濟價值[3]。種子萌發(fā)是受基因遺傳和外界因素調控的復雜過程，外界因素包括外源脫落酸、赤霉素、乙烯等植物激素調控及溫度、光照等環(huán)境條件[4]。前人研究結果表明，植物生長調節(jié)劑浸種處理對植物種子萌發(fā)和生長發(fā)育有促進作用[5-7]；劉恩俠[8]研究發(fā)現(xiàn)用適當濃度的稀土微量元素處理向日葵種子，可以提高種子活力，明顯促進幼苗生長；蕓薹素內酯浸種與催芽處理均能顯著提高陳化水稻種子的發(fā)芽勢和發(fā)芽率[9]；甲哌也被廣泛應用于植物生長調控[10]。

藥劑浸種或種子包衣處理，是提高種子活力的有效途徑， 也是控制種子緩慢吸水的關鍵環(huán)節(jié)[11]。目前，關于稀土微量元素、蕓薹素、甲哌等植物生長調節(jié)劑浸種處理對棉花種子萌發(fā)及出苗的影響鮮有報道；因此，本研究以棉花種子為材料，研究不同質量濃度植物生長調節(jié)劑浸種對棉花種子萌發(fā)及幼苗生長的影響，以期為棉花生產提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試驗設計

供試棉花品種為中棉所49， 植物生長調節(jié)劑為稀土微量元素（河南翔大化工有限公司生產）、蕓薹素（鄭州中科化工產品有限公司生產）、甲哌（中棉小康生物科技有限公司生產）。

分別設置以下處理：稀土微量元素167、333、1 000 mg·L－1，蕓薹素0.01、0.03、0.09 mg·L－1，甲哌50、150、450 mg·L－1。

1.2 方法

1.2.1 浸種處理。將棉花種子先用75%（體積分數(shù)，下同）乙醇消毒10 min，然后用無菌水沖洗3 次。接種前，將棉花種子浸泡到不同質量濃度的稀土微量元素、蕓薹素、甲哌藥液中，設置清水浸種對照和未處理對照。 室溫浸種引發(fā)10 h，然后用吸水紙吸干種子表面的水分。 置于40 ℃烘箱中， 干燥48 h至恒重，使種子的含水量回至未經(jīng)藥劑處理時的水平，即得到藥劑引發(fā)棉花種子，備用。

1.2.2 室內發(fā)芽試驗。按照國家標準檢測種子發(fā)芽率，具體方法：在方形發(fā)芽盒內加800 g 土壤，將上述引發(fā)的棉花種子均勻撒在土壤表面， 然后覆土200g。每處理50 粒種子，3 次重復。置于常溫（25 ℃）的光照培養(yǎng)箱（12 h 光照、12 h 黑暗）中培養(yǎng)。 在播種第4 天，統(tǒng)計棉花幼苗的發(fā)芽數(shù)，計算發(fā)芽勢；在播種第9 天，統(tǒng)計棉花幼苗的發(fā)芽數(shù)，計算發(fā)芽率，進一步計算發(fā)芽指數(shù)。

計算公式：發(fā)芽勢（%）＝（規(guī)定時間內發(fā)芽種子粒數(shù)/供試種子粒數(shù)）×100；發(fā)芽率（%）＝（發(fā)芽種子粒數(shù)/供試種子粒數(shù)）×100；發(fā)芽指數(shù)＝∑（Gt/Dt），式中Gt為t 日內的發(fā)芽數(shù)，Dt為相應的發(fā)芽處理時間（d）。

1.2.3 溫室幼苗生長試驗。將連續(xù)種植棉花的大田土壤與蛭石按2∶3 的體積比混勻配制成營養(yǎng)土，分裝到盆中，澆水潤濕營養(yǎng)土，每個盆中分散放置50 粒藥劑引發(fā)棉花種子， 覆蓋1 cm 厚的沙土，按壓撫平，3 次重復。 播種結束后按照常規(guī)方法進行撫育管理。播種后7 d，統(tǒng)計棉花出苗數(shù)及苗病發(fā)生情況，播種后21 d，每個處理測量10 株棉花株高、側根數(shù)、鮮物質質量等生物量指標。

1.2.4 數(shù)據(jù)處理。采用Excel 2013 軟件進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計整理，GraphPad Prism 8 軟件進行差異顯著性分析（P＜0.05）。

2 結果與分析

2.1 不同質量濃度植物生長調節(jié)劑對棉花種子萌發(fā)的影響

由表1 可知，不同植物生長調節(jié)劑浸種處理下棉花種子萌發(fā)效果表現(xiàn)不同程度的差異，且與植物生長調節(jié)劑質量濃度相關。與清水浸種對照和未處理對照相比，除167 mg·L－1稀土微量元素處理外，其余處理均可提升棉花種子發(fā)芽勢、發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)。 其中，0.03 mg·L－1蕓薹素處理種子萌發(fā)效果最好，發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)分別為85.33%、94.67%、31.85，比未處理對照分別提高16 百分點、15.34 百分點、21.80%， 比清水浸種對照分別提高10.66 百分點、10 百分點、13.47%。 此外，0.01 mg·L－1蕓薹素處理、50 mg·L－1甲哌處理種子萌發(fā)效果也顯著高于未處理對照和清水浸種對照。針對稀土微量元素而言，種子萌發(fā)效果隨著質量濃度的增大呈現(xiàn)升高趨勢，在1 000 mg·L－1下最好，其發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)比未處理對照提高12.67 百分點、12.67 百分點、17.48%， 但均未達到顯著性差異水平。

表1 不同質量濃度植物生長調節(jié)劑浸種對棉花種子萌發(fā)的影響

2.2 不同質量濃度植物生長調節(jié)劑對棉花出苗及苗期病害的影響

由表2 可知，播種后7 d，不同植物生長調節(jié)劑浸種處理下棉花出苗表現(xiàn)不同程度的差異，且與植物生長調節(jié)劑質量濃度相關。與清水浸種對照和未處理對照相比， 除了167 mg·L－1稀土微量元素處理外， 其余處理均對棉花出苗有促進作用。 其中，50 mg·L－1甲哌處理棉花出苗率為92.67%，比未處理對照（74.00%）顯著增加18.67 百分點，比清水浸種對照（80.00%）顯著增加12.67 百分點，促進棉花出苗效果最好。 0.01、0.03 mg·L－1蕓薹素處理棉花出苗率均為91.33%， 比未處理對照顯著增加17.33 百分點，比清水浸種對照增加11.33 百分點。不同質量濃度的稀土微量元素處理中，棉花出苗率隨著其質量濃度的增大呈現(xiàn)升高趨勢；而不同質量濃度的甲哌處理中，棉花出苗率隨著其質量濃度的增大呈現(xiàn)下降趨勢。 不同質量濃度的植物生長調節(jié)劑浸種處理對棉花苗期病害有一定的防治效果，幼苗發(fā)病率均低于未處理對照（10.00%），但只有0.01、0.09 mg·L－1蕓薹素處理棉花發(fā)病率（3.33%）顯著低于未處理對照6.67 百分點。

表2 不同質量濃度植物生長調節(jié)劑浸種對棉花出苗及苗期病害的影響

注： 同列數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示處理間差異顯著（P＜0.05）。

2.3 不同質量濃度植物生長調節(jié)劑對棉花幼苗生長的影響

表3 不同質量濃度植物生長調節(jié)劑浸種對棉花幼苗生長的影響

由表3 可知，播種后21 d，不同植物生長調節(jié)劑浸種對棉花幼苗生長有不同的影響，且與植物生長調節(jié)劑質量濃度相關。 稀土微量元素處理中，隨著其質量濃度的增大， 棉花幼苗地下部鮮物質質量、根冠比、株高、側根數(shù)呈現(xiàn)升高趨勢，1 000 mg·L－1處理下棉花幼苗生長的各項指標最佳， 其中棉花幼苗地下部鮮物質質量、根冠比、側根數(shù)比未處理對照增加76.00%、55.56%、33.61%， 比清水浸種對照增加76.00%、55.56%、11.57%。 0.01、0.03 mg·L－1蕓薹素處理對棉花幼苗促生長作用明顯， 與未處理對照相比，地上部鮮物質質量、地下部鮮物質質量、 根冠比、 株高、 側根數(shù)分別提高17.02%、84.00%、55.56%、5.97%、34.81%和13.83%、96.00%、70.37%、8.28%、48.38%。 不同質量濃度甲哌處理中，50 mg·L－1處理的棉花地下部鮮物質質量及根冠比高于其余處理，且顯著高于未處理對照。 值得一提的是，450 mg·L－1甲哌處理棉花幼苗株高為7.49 cm，比未處理對照顯著降低8.77%，比清水浸種對照顯著降低8.88%。 綜上所述，1 000 mg·L－1稀土微量元素，0.01、0.03 mg·L－1蕓薹素，50 mg·L－1甲哌藥液浸種處理， 對棉花幼苗生長均具有促進作用。

3 結論與討論

植物生長調節(jié)劑浸種處理可打破植物種子休眠，破壞阻礙種子萌發(fā)的活性物質，從而促進種子胚的發(fā)育和種子發(fā)芽[12-13]。 種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)等指標可較全面地反映植物種子萌發(fā)和幼苗生長的潛力[14-15]。 在本研究設定的質量濃度范圍內，1 000 mg·L－1稀土微量元素、0.01 mg·L－1和0.03 mg·L－1蕓薹素、50 mg·L－1甲哌浸種處理均能提高棉種發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)，促進棉花種子萌發(fā)效果優(yōu)于其余處理。 此外，不同質量濃度生長調節(jié)劑浸種處理對棉花出苗也有促進作用，其中1 000 mg·L－1稀土微量元素、0.01 mg·L－1蕓薹素、50 mg·L－1甲哌浸種處理棉花出苗率為88.00%～92.67%， 比未處理對照顯著提高14～18.67 百分點，比清水浸種對照提高8～12.67 百分點。 綜上，在棉花種子萌發(fā)效果最佳的質量濃度下，3 種植物生長調節(jié)劑對棉花出苗也有促進作用。

應用植物生長調節(jié)劑對幼苗生長也有巨大影響[16-17]。 在本研究設定的質量濃度范圍內，1 000 mg·L－1稀土微量元素、0.01 mg·L－1和0.03 mg·L－1蕓薹素、50 mg·L－1甲哌浸種處理對棉花幼苗鮮物質質量、根冠比、株高、側根數(shù)都具有促進作用，對于棉花幼苗形態(tài)建成具有重要意義。 分析原因可能是適宜濃度的植物生長調節(jié)劑能夠使棉花內部的相關生理代謝過程加快， 促使幼苗更好地生長發(fā)育。值得一提的是，本研究中不同植物生長調節(jié)劑浸種處理對棉花苗期病害具有一定防治效果，其中0.01 mg·L－1和0.09 mg·L－1蕓薹素浸種處理棉花幼苗發(fā)病率僅為3.33%， 比未處理對照顯著降低6.67 百分點，比清水浸種對照降低4.67 百分點。