以技術(shù)質(zhì)量控制為手段提高玉米發(fā)芽率檢測(cè)規(guī)范性

杜優(yōu)穎，陳積山，孫德全，楊國(guó)偉

（黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 草業(yè)研究所，黑龍江 哈爾濱 150086）

種子檢驗(yàn)是實(shí)現(xiàn)良種下田的重要措施。種子檢測(cè)的內(nèi)容和項(xiàng)目較多，需要經(jīng)過田間檢測(cè)、室內(nèi)檢測(cè)、田間小區(qū)種植鑒定三部分檢測(cè)環(huán)節(jié)。其中，室內(nèi)檢測(cè)較為復(fù)雜，包含水分檢測(cè)、凈度檢測(cè)、發(fā)芽率檢測(cè)三部分。發(fā)芽率是種子播種品質(zhì)最重要的指標(biāo)之一，種子發(fā)芽率檢測(cè)對(duì)種子經(jīng)營(yíng)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)具有極為重要的意義。

根據(jù)以往科技助農(nóng)活動(dòng)對(duì)接調(diào)研，發(fā)現(xiàn)售種企業(yè)在經(jīng)營(yíng)活動(dòng)中會(huì)進(jìn)行多次發(fā)芽率檢測(cè)。農(nóng)戶在播種前大多也會(huì)進(jìn)行發(fā)芽率檢測(cè)，但在技術(shù)方面與檢測(cè)部門相比，尤其在重視程度與標(biāo)準(zhǔn)化程度上存在不足，有以下問題：仟樣數(shù)量與仟樣點(diǎn)設(shè)置不合理，仟取出的種子代表性不強(qiáng)；發(fā)芽試驗(yàn)溫度不符合檢測(cè)規(guī)程；芽床選擇不標(biāo)準(zhǔn)；置床不規(guī)范；鑒定方法不標(biāo)準(zhǔn)，有的檢驗(yàn)者將幼苗露白算做正常發(fā)芽，不鑒定完整幼苗構(gòu)造等。針對(duì)以上問題，以玉米為例，進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化的技術(shù)質(zhì)量分析整合研究，以期在檢測(cè)環(huán)節(jié)把好關(guān)卡，為涉種單位和個(gè)人提供專業(yè)化科技服務(wù)，保障玉米種子生產(chǎn)者、經(jīng)營(yíng)者、使用者的各方利益,嚴(yán)防不合格種子流入市場(chǎng),防止劣種下田，減少涉種糾紛。

1 發(fā)芽率檢測(cè)相關(guān)解釋與作用

1.1 相關(guān)名詞解釋

發(fā)芽力，是指種子在適宜條件下，發(fā)芽并生長(zhǎng)為正常植株的能力，通常用發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽率來表示。

發(fā)芽勢(shì)，是指種子發(fā)芽初期（玉米通常是第4天）正常種子數(shù)占供試種子的百分比[1]。一般情況下，發(fā)芽勢(shì)越高種子發(fā)芽越整齊，出苗越一致，增產(chǎn)潛力越大。

發(fā)芽率，是指種子發(fā)芽終期（玉米通常第7天）正常種子數(shù)占供試種子的百分比。一般情況下，發(fā)芽率越高播種后出苗的種子數(shù)量越多[1]。

1.2 必須進(jìn)行發(fā)芽率檢測(cè)的幾種情況

發(fā)芽試驗(yàn)的結(jié)果重演性不好，就不能有效防止劣種下田。為掌握種子的最大發(fā)芽潛力，必須采用可控制的適宜條件進(jìn)行室內(nèi)發(fā)芽率檢測(cè)，包括下面4種情況。

1.2.1 播種前必須進(jìn)行發(fā)芽試驗(yàn) 種子發(fā)芽率與田間密度、出苗率和整齊度呈現(xiàn)正相關(guān)，由此影響農(nóng)作物的產(chǎn)量。在播種前，根據(jù)種子的發(fā)芽率和凈度計(jì)算種子的播種量，對(duì)于發(fā)芽率略低的種子，通常通過增加播種量來保障田間出苗率。發(fā)芽率過低的種子必須換種， 避免造成損失。

1.2.2 調(diào)運(yùn)種子必須進(jìn)行發(fā)芽試驗(yàn) 涉種單位要掌握發(fā)芽率情況，避免盲目調(diào)運(yùn)。發(fā)芽率低的種子參與經(jīng)營(yíng)，會(huì)導(dǎo)致農(nóng)民延誤農(nóng)時(shí)，造成成本浪費(fèi)。

1.2.3 種子貯藏期間必須定期進(jìn)行發(fā)芽試驗(yàn) 一般每季度檢測(cè)1次發(fā)芽率，通過發(fā)芽力變化，監(jiān)測(cè)調(diào)整水分、溫度、通風(fēng)等貯藏條件。

1.2.4 評(píng)定種子等級(jí)時(shí)必須進(jìn)行發(fā)芽試驗(yàn) 發(fā)芽率是種子分級(jí)和論價(jià)的重要依據(jù)，必須經(jīng)過規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)芽率檢測(cè)，才能對(duì)種子定級(jí)。

2 發(fā)芽條件與注意事項(xiàng)

2.1 水分

發(fā)芽試驗(yàn)使用自來水即可。蒸餾水、開水過于潔凈，含氧量不足，易造成種子缺氧，不建議使用。玉米發(fā)芽時(shí)種子最低需水量為39.8%[1]。一般情況下，含淀粉和脂肪多的種子需水量低，含蛋白質(zhì)多的種子需水量高；同樣粒數(shù)種子的吸水量，大粒種子比小粒種子為多。根據(jù)以往的對(duì)比試驗(yàn)，不同初始水量對(duì)發(fā)芽率存在顯著影響[2]。有研究表明，當(dāng)田間土壤含水量介于15%～20%時(shí)，玉米種子活力指數(shù)較高，易獲得壯苗[3]。

2.2 溫度

發(fā)芽試驗(yàn)可以選用的溫度模式有2種，恒溫或者變溫。發(fā)芽試驗(yàn)常用溫度有4種，恒溫培養(yǎng)可采用20、25、30 ℃，發(fā)芽天數(shù)與選擇溫度呈正相關(guān)，變溫可采用低溫 20 ℃（16～18 h）與高溫 30 ℃（6～8 h）的變溫培養(yǎng)。有研究表明，在 20、25、30、20~30℃ 4種溫度條件下，綜合考慮玉米發(fā)種子芽率、不正常幼苗率、植株達(dá)到待檢狀態(tài)的時(shí)間等因素的情況下，選用20～30 ℃變溫培養(yǎng)，發(fā)芽效果最好[4]。

普通的玉米品種，發(fā)芽最低溫度介于5～10 ℃，最適發(fā)芽溫度介于32～35 ℃，最高發(fā)芽溫度介于40～45 ℃[1]。溫度過高容易產(chǎn)生高溫抑制，從而影響發(fā)芽。試驗(yàn)表明，溫度對(duì)玉米種子的吸水速度有一定影響，并存在溫度拐點(diǎn)[5]，在發(fā)芽試驗(yàn)過程中，高溫培養(yǎng)時(shí)要適當(dāng)增加給水量。

2.3 氧氣

一般情況下，發(fā)芽試驗(yàn)需要在發(fā)芽箱或發(fā)芽室內(nèi)培養(yǎng)，通常具有通氣設(shè)備，不會(huì)造成缺氧，大多數(shù)作物在這樣的氧氣環(huán)境下可以正常發(fā)芽。

2.4 光照

玉米發(fā)芽對(duì)光照要求不嚴(yán)格，但標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)應(yīng)做幼苗整株鑒定，必須設(shè)置光照，以獲得發(fā)育良好的幼苗，減少由于白化苗引起的鑒定誤差。

3 室內(nèi)發(fā)芽率檢測(cè)具體操作流程

室內(nèi)種子發(fā)芽率檢測(cè)主要由以下幾部分組成：仟樣、樣品配置、置床試驗(yàn)、幼苗鑒定、試驗(yàn)結(jié)果的有效性判定。

3.1 仟樣

種子堆具有自動(dòng)分級(jí)的特點(diǎn)，即使是同一批種子堆，不同位置的種子品質(zhì)也會(huì)有所不同，且發(fā)芽試驗(yàn)也不可能將整批種子或一個(gè)田塊全部進(jìn)行試驗(yàn)。仟取出具有代表性的種子，是保障發(fā)芽試驗(yàn)有效性的第一步。

3.1.1 袋裝種子 一是仟樣數(shù)量。5袋以下，每袋至少仟取5個(gè)仟樣點(diǎn)。6～30袋，每3袋仟取1袋，仟樣袋數(shù)不得少于5袋。 31～400袋，每5袋仟取1袋，仟樣袋數(shù)不得少于10袋。401袋以上，每7袋仟取1袋，不得少于80袋[1]。

二是仟樣位置。在倉(cāng)儲(chǔ)堆垛的情況下，可每隔一定袋數(shù)設(shè)置仟樣點(diǎn)。如圖1所示，仟樣點(diǎn)應(yīng)均勻分布于倉(cāng)儲(chǔ)垛的上中下各個(gè)部位。

圖 1 袋裝種子仟樣點(diǎn)分布

3.1.2 散裝種子 一是仟樣數(shù)量。500 kg以下，至少仟取5個(gè)仟樣點(diǎn)的樣品。501～3 000 kg，每300 kg仟取1個(gè)樣品，仟取樣品不得少于5個(gè)。3 001～20 000 kg，每500 kg仟取1個(gè)，仟取樣品不得少于10個(gè)。20 000 kg以上，每700 kg至少仟取1個(gè)，仟取樣品不得少于40個(gè)[1]。

二是仟樣位置。散裝種子仟樣需要分區(qū)設(shè)點(diǎn)。根據(jù)種子批劃分不同小區(qū)，每個(gè)小區(qū)最大不超過25 m2，超過需多設(shè)1個(gè)區(qū)，每區(qū)在四角和中心共取5個(gè)點(diǎn)。如圖2所示，相鄰區(qū)的仟樣點(diǎn)合并，不重復(fù)仟取，即2個(gè)小區(qū)仟取8個(gè)點(diǎn)，3個(gè)小區(qū)仟取11個(gè)點(diǎn)，以此類推。

圖 2 散裝種子仟樣點(diǎn)分布

3.2 送檢樣品（即平均樣品）的配置

從各仟取點(diǎn)直接仟取到的種子就是初次樣品。觀察各點(diǎn)仟取的初次樣品的形態(tài)、氣味、顏色、光澤、水分以及其他品質(zhì)特征，如無明顯差異，可以混合為混合樣品。當(dāng)發(fā)現(xiàn)各仟樣點(diǎn)種子具有明顯差異時(shí)，需要對(duì)種子進(jìn)行異質(zhì)性（H值）測(cè)定。當(dāng)實(shí)際H值大于檢測(cè)規(guī)程規(guī)定的顯著異質(zhì)性的H值時(shí)，代表該批種子存在真實(shí)差異，檢驗(yàn)員應(yīng)拒絕仟樣與檢測(cè)。

無明顯差異的初次樣品經(jīng)過混樣器混合，成為混合樣品。從混合樣品中分出一部分?jǐn)?shù)量的種子送檢，叫做送檢樣品，也稱平均樣品。樣品配置過程如圖3所示。

圖 3 樣品配置流程

當(dāng)混合樣品數(shù)量過多時(shí)，可利用分樣器或皿分法獲取平均樣品。皿分法基本步驟如下：（1）將混合樣品充分混合。一般采用先縱后橫，至少混合3次以上。（2）將混合后的種子平鋪成厚度小于1 cm的正方形。（3）劃取正方形的對(duì)角線。（4）去除頂部和底部2個(gè)三角形的種子，留下左右兩邊三角形的種子。（5）再次混合剩余種子，重復(fù)（1）—（4）步驟，直至分出所需送檢樣品的數(shù)量。

3.3 置床試驗(yàn)

3.3.1 標(biāo)準(zhǔn)芽床 國(guó)際上通常將紙床和沙床做為發(fā)芽試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)芽床。其中，紙床有TP（紙上）、BP（紙間）、PP（褶裥紙）3種置床方法。沙床，通常選用潔凈細(xì)沙或清水沙。如圖4所示，試驗(yàn)用沙需要經(jīng)過洗滌、烘干消毒、2次過篩，獲得標(biāo)準(zhǔn)用沙。沙床置床方式：發(fā)芽盒底部鋪設(shè)3～4 cm厚度濕沙，種子均勻有間隔的放在沙上，再根據(jù)籽粒大小鋪設(shè)1～2 cm厚度濕沙。

圖 4 備沙流程

紙床發(fā)芽與沙床相比，優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)便，且鑒定過程中不會(huì)傷及幼苗形態(tài)，能夠有效降低鑒定誤差。缺點(diǎn)是試驗(yàn)過程中，隨著發(fā)芽時(shí)間的延長(zhǎng)，易產(chǎn)生細(xì)菌，引起試驗(yàn)誤差。

以往對(duì)比試驗(yàn)表明，BP發(fā)芽試驗(yàn)中，在溫度、水分適宜的情況下，種胚向下發(fā)芽率更好[6]。

3.3.2 其他芽床 在發(fā)芽試驗(yàn)中，有時(shí)為了保障準(zhǔn)確性，或者滿足其他發(fā)芽需求，會(huì)同時(shí)設(shè)置一組輔助試驗(yàn)，有時(shí)會(huì)采用非標(biāo)準(zhǔn)芽床。

土壤芽床，可用于鑒定感病樣品，或者為了滿足特定的試驗(yàn)研究目的，一般不建議作為初次試驗(yàn)的芽床。

毛巾芽床，一般情況下保溫保水性能較好，發(fā)芽速度較快。但幼苗從芽床剝離時(shí)極易發(fā)生折斷，幼苗鑒定誤差較大，但可用來快速觀察芽勢(shì)。

3 發(fā)芽試驗(yàn)基本流程

如圖5所示，根據(jù)試驗(yàn)計(jì)劃數(shù)取試樣；選擇合適芽床置床；粘貼標(biāo)簽寫明試驗(yàn)日期、樣品名稱、重復(fù)次數(shù)等相關(guān)信息；置床后放入培養(yǎng)箱中培養(yǎng)；發(fā)芽期間檢查管理水分、種子發(fā)芽情況、種子霉菌情況等；記錄檢查情況及發(fā)芽結(jié)果；幼苗鑒定得出發(fā)芽率；根據(jù)試驗(yàn)組發(fā)芽率值，判定檢驗(yàn)有效性。有效則試驗(yàn)結(jié)束，無效需要重新試驗(yàn)。

圖 5 發(fā)芽試驗(yàn)基本流程

4 試驗(yàn)注意事項(xiàng)

發(fā)芽期間，種子有霉菌滋生，需及時(shí)取出發(fā)霉種子洗滌去霉，并做好記錄。當(dāng)芽床上發(fā)霉種子超過5%時(shí)，需要重新置床試驗(yàn)。

5 3 種常用快速玉米發(fā)芽法

5.1 毛巾卷發(fā)芽法

毛巾卷發(fā)芽法可用于短時(shí)間觀察種子發(fā)芽勢(shì)。具體操作方法為，準(zhǔn)備1條充分浸濕，濾去多余水分的毛巾，毛巾的底部留出3～4 cm，在毛巾上均勻鋪設(shè)種子，種子與種子間保持間隔，從底部開始，邊按壓種子邊將毛巾卷起，形成毛巾卷，用皮筋扎牢毛巾卷兩頭，放入發(fā)芽盒，置于培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。每天沖洗毛巾卷1 次，輕柔壓去多余水分，3 d可觀察發(fā)芽勢(shì)。

5.2 撕掉胚部種皮快速發(fā)芽法

撕掉胚部種皮快速發(fā)芽法可用于短時(shí)間觀察幼苗形態(tài)，獲得發(fā)芽率。具體方法：種子在40 ℃溫水中浸種3～4 h，用手術(shù)刀撕去種子胚部種皮，注意不要傷到種胚。置于沙床35 ℃培養(yǎng)，每日正常檢查管理，3～4 d可觀察幼苗情況。

如圖6所示，上方正常幼苗，是撕掉胚部種皮快速發(fā)芽法試驗(yàn)第3天的玉米幼苗，下方初生葉未展開的試驗(yàn)組，為正常試驗(yàn)3 d的玉米幼苗。

圖6 胚部種皮撕掉與否快速發(fā)芽對(duì)比

根據(jù)以往對(duì)比試驗(yàn)，毛巾卷發(fā)芽法比撕掉胚部種皮快速發(fā)芽法，試驗(yàn)穩(wěn)定性更好，但不適用于幼苗整株鑒定。

5.3 紅墨水染色法

紅墨水染色法可用于當(dāng)天測(cè)定種子活力。種子放入30～35 ℃溫水中浸種6～8 h，取出種子沿著種胚中線切成兩半，將種子其中的50%浸入5%的紅墨水溶液中，紅墨水剛好沒入種子即可。在30～35 ℃的培養(yǎng)箱中放置0.5～1.0 h，倒出紅墨水溶液，將種子用清水沖洗凈后，觀察胚部染色情況，胚部未染色的種子是有生活力的種子。試驗(yàn)當(dāng)天可測(cè)定種子活力情況。

5.4 幼苗鑒定

正確鑒定幼苗是發(fā)芽率檢測(cè)中最為重要的環(huán)節(jié)，直接關(guān)系到發(fā)芽率的準(zhǔn)確性。幼苗鑒定存在一定的主觀性，是最考驗(yàn)檢測(cè)人員技能的環(huán)節(jié)。

5.4.1 了解幼苗構(gòu)造 種子檢驗(yàn)人員必須熟悉種子幼苗的基本構(gòu)造。如圖7所示，幼苗的主要鑒定部位為根系、幼苗胚軸（中胚軸）、芽鞘、子葉與初生葉。

圖 7 玉米幼苗構(gòu)造

5.4.2 掌握鑒定方法 正常幼苗包括完整幼苗、輕微缺陷幼苗、次生感染幼苗，區(qū)別于不正常幼苗。

一是完整幼苗（正常）。（1）種子要具有發(fā)育良好的根系，重點(diǎn)觀察初生根，要形態(tài)細(xì)長(zhǎng)、附著根毛、末端尖細(xì)。（2）玉米的幼苗中軸要發(fā)育良好。（3）具有正常的子葉，初生葉要綠色、展開，玉米要具有伸長(zhǎng)的中胚軸。

二是輕微缺陷的幼苗（正常）。（1）初生根生長(zhǎng)稍遲緩或局部有損傷。玉米初生根有缺陷，但次生根發(fā)育良好。（2）胚軸僅有局部損傷，且功能正常。（3）子葉和初生葉有局部損傷，但仍有50%或以上的面積功能正常（50%規(guī)則）。（4）芽鞘局部損傷，但芽鞘內(nèi)包著的綠葉達(dá)到芽鞘至少50%長(zhǎng)度；如果芽鞘裂開，裂開程度不能超過總長(zhǎng)度的1/3；芽鞘稍微扭曲或成環(huán)形[1]。

三是次生感染的幼苗（正常）。受真菌或細(xì)菌侵害而腐爛的幼苗，但親代種子顯然不是感染源，并能確定其主要構(gòu)造仍保留著[1]。

四是不正常幼苗。（1）初生根和種子根發(fā)育不全、短粗、停滯、殘缺、破裂、縱裂、縮縊、卷縮在種皮內(nèi)、負(fù)向生長(zhǎng)、玻璃狀、由初生感染引起的腐爛、僅有1條種子根等。（2）初生葉腫脹、卷曲、畸形、破裂或者有其他損傷、分離、缺失、變色、壞死、玻璃狀、由初生感染引起的腐爛、初生葉雖形態(tài)正常但小于正常大小的1/4[1]。（3）整個(gè)幼苗畸形、破裂等情況發(fā)生[1]。

5.4.3 鑒定實(shí)例分析 如圖8所示，2株玉米幼苗是同一試驗(yàn)品種，在同樣試驗(yàn)環(huán)境下，發(fā)芽試驗(yàn)第5天的幼苗。左側(cè)是正常發(fā)育幼苗，作為鑒定對(duì)照，右側(cè)幼苗為需要鑒定幼苗。

圖 8 幼苗鑒定實(shí)例 1

右側(cè)幼苗的初生葉區(qū)別于正常幼苗。一方面可觀察到初生葉破裂，屬于不正常幼苗；但另一方面可觀察到初生葉小于正常幼苗的1/4，屬于不正常幼苗。綜合以上情況，鑒定為右側(cè)幼苗是非正常幼苗。

圖9所示為采用毛巾卷快速發(fā)芽試驗(yàn)第3天的玉米幼苗。可見頂芽及與胚軸部分區(qū)別于正常幼苗。一方面可以觀察到頂芽玻璃狀，畸形，屬于不正常幼苗；另一方面可以觀察到胚軸存在嚴(yán)重?fù)p傷，同時(shí)呈現(xiàn)玻璃狀，不符合“胚軸僅局部損傷”的輕微缺陷鑒定標(biāo)準(zhǔn)，屬于不正常幼苗。綜合以上，將其鑒定為不正常幼苗。

圖 9 幼苗鑒定實(shí)例 2

5.5 試驗(yàn)有效性判定

發(fā)芽試驗(yàn)通常對(duì)一個(gè)供試樣品，設(shè)置4次試驗(yàn)重復(fù)，每次重復(fù)種子為100粒。試驗(yàn)最后，需要根據(jù)發(fā)芽率判定試驗(yàn)有效性。根據(jù)4次重復(fù)的發(fā)芽率均值，每組最高與最低發(fā)芽率之差，對(duì)照國(guó)際檢驗(yàn)規(guī)程中重復(fù)間的最大容許差距值，超出規(guī)定值則為無效試驗(yàn)結(jié)果，需要重新試驗(yàn)。

6 結(jié)語(yǔ)

發(fā)芽試驗(yàn)中任何一個(gè)環(huán)節(jié)的疏忽都會(huì)造成發(fā)芽率的準(zhǔn)確性降低。種子檢驗(yàn)員必須熟練地掌握操作規(guī)程[7-12]，與鑒定實(shí)踐相結(jié)合，將二者不斷相互印證，逐步積累發(fā)芽試驗(yàn)操作與鑒定工作經(jīng)驗(yàn)，為農(nóng)業(yè)科研生產(chǎn)、種子經(jīng)營(yíng)，提供準(zhǔn)確可靠的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，更好地維護(hù)涉種單位和涉種人的權(quán)益。