賀 振,余學(xué)杰,曲比伍合,李仁飛,劉好好,柯永培,石海春
(1. 四川農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院,成都 611130;2. 四川正紅生物技術(shù)有限責(zé)任公司,成都 610213)
種子是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中核心的生產(chǎn)資料,有“農(nóng)業(yè)芯片”之稱。種子活力是衡量種子質(zhì)量的重要指標(biāo)之一,高質(zhì)量的種子是糧食豐產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的先決條件,高活力的種子對提高田間出苗率、抵御不良環(huán)境的影響以及提高產(chǎn)量等方面具有重要的意義[1-3]。研究表明,玉米種子在授粉后15 d時種胚已具有萌發(fā)能力[4],隨著種子成熟度增加,發(fā)芽率、活力指數(shù)不斷上升最終趨于穩(wěn)定[5-7];種子的物理特性不僅可衡量種子的商品品質(zhì),也是高質(zhì)量種子的重要物質(zhì)基礎(chǔ),其粒長、粒寬、百粒重和比重等物理特性一般也隨著種子成熟度的增加而不斷增加,最終進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)[8-11],但不同品種間以及同一品種不同基地間,其種子活力的高低、物理特性的優(yōu)劣以及趨于穩(wěn)定的時間等均有明顯差異。因此,通過研究不同基地生產(chǎn)的不同成熟度種子的物理特性以及種子活力的變化來判斷種子質(zhì)量,可為種子生產(chǎn)基地的選擇及相應(yīng)最佳收獲期的確定提供重要參考,以確保收獲高活力的種子服務(wù)于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。正紅431是四川正紅生物技術(shù)有限責(zé)任公司選育的西南國審?fù)黄菩詮?qiáng)優(yōu)勢玉米雜交種,通過研究不同制種基地不同成熟度正紅431 種子物理特性及種子活力的變化,進(jìn)而確定每個基地的適宜收獲期,可為生產(chǎn)高質(zhì)量的種子及制種基地的選擇提供參考,具有重要的實(shí)踐指導(dǎo)意義。
玉米品種正紅431 不同成熟度的雜交種子,由四川正紅生物技術(shù)有限責(zé)任公司提供。
試驗(yàn)于2019 和2020 年四川成都、2020 年四川西昌兩個基地進(jìn)行。選取長勢基本一致的母本植株人工套袋掛牌并統(tǒng)一集中授粉。授粉后20 d 采集果穗,每間隔5 d 取一次樣,四川成都于授粉后55 d結(jié)束取樣,共8個樣;四川西昌于授粉后75 d結(jié)束取樣,共12個樣。
1.2.1 物理特性測定
隨機(jī)選取300 粒種子,平均分成3 份即3 個重復(fù),測定其粒長、粒寬、百粒重及種子水分,計算籽粒平均長度和寬度,百粒重=實(shí)測百粒重×(1-實(shí)測水分)/(1-13%);隨機(jī)選取20 g左右的種子,放入裝有50%酒精的量筒內(nèi),根據(jù)種子質(zhì)量與體積計算種子比重,測定3次重復(fù),比重=種子質(zhì)量/種子體積。
1.2.2 種子活力測定
設(shè)置3 次重復(fù),每重復(fù)選取100 粒凈種子經(jīng)酒精消毒。①標(biāo)準(zhǔn)發(fā)芽試驗(yàn):整齊擺放在砂床上,置于25 ℃的光照培養(yǎng)箱內(nèi),于第4、7 天統(tǒng)計發(fā)芽數(shù),每個重復(fù)選取第7天具有代表性的20株正常幼苗,測其干重,計算平均值。②人工加速老化發(fā)芽試驗(yàn):將種子放入45 ℃、100%濕度的種子老化箱內(nèi)72 h進(jìn)行老化處理,然后取出種子按照標(biāo)準(zhǔn)發(fā)芽試驗(yàn)進(jìn)行。發(fā)芽勢=第4 天正常發(fā)芽種子數(shù)/種子總數(shù)×100%;簡易活力指數(shù)=發(fā)芽率×幼苗平均干重。
用Microsoft Excel 2019整理數(shù)據(jù),用SPSS 27進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析。
不同成熟度正紅431 種子主要物理特性見表1(成都)和表2(西昌)??梢?,隨著成熟度的增加,正紅431種子籽粒長度、寬度、百粒重和比重等均逐步上升然后趨于穩(wěn)定狀態(tài),然而不同指標(biāo)趨于穩(wěn)定的時間有差異,同一指標(biāo)在不同年份間和不同基地間也有不同。具體為:在四川成都,粒長和粒寬兩年均是在授粉40 d后趨于穩(wěn)定,百粒重兩年均是在授粉45 d 后趨于穩(wěn)定,比重約在授粉后40(2020 年)~45 d(2019年)趨于穩(wěn)定;在四川西昌,粒長、粒寬和比重于授粉后45 d趨于穩(wěn)定,而百粒重于55 d才趨于穩(wěn)定,可見在四川成都和西昌基地正紅431 種子分別在授粉后45 d和55 d時,其主要物理特性均趨于穩(wěn)定,種子商品質(zhì)量較高。
表1 成都基地不同成熟度正紅431種子物理特性多重比較Multiple comparison of seed physical characteristics of Zhenghong 431 hybrid-seeds with different maturity in Chengdu
表2 西昌基地不同成熟度正紅431種子物理特性多重比較Multiple comparison of seed physical characteristics of Zhenghong 431 hybrid-seeds with different maturity in Xichang
另外,分析可見四川西昌基地生產(chǎn)的種子比成都籽粒長增加11.46%,粒寬差異不大,百粒重增加7.69%,比重增加1.63%,可見西昌基地生產(chǎn)的正紅431種子商品質(zhì)量更具優(yōu)勢,所以在基地選擇上,建議以四川西昌為主,成都為輔。
不同成熟度正紅431 種子發(fā)芽勢見表3??梢?,西昌基地正紅431種子,標(biāo)準(zhǔn)發(fā)芽試驗(yàn)在授粉后40 d發(fā)芽勢達(dá)到90%,55 d后高達(dá)98%;老化發(fā)芽試驗(yàn)在授粉后45~50 d 發(fā)芽勢達(dá)到90%以上,55 d 時達(dá)到96%。成都基地正紅431 種子,標(biāo)準(zhǔn)發(fā)芽試驗(yàn)在授粉后35~40 d 發(fā)芽勢達(dá)到90%以上,45 d 時達(dá)到96%;老化發(fā)芽試驗(yàn)在授粉后45 d 時發(fā)芽勢最高。綜合表明,在四川成都和西昌基地正紅431 種子分別在授粉后45 d 和55 d 時,其種子發(fā)芽勢最高,種子發(fā)芽整齊。
表3 不同成熟度正紅431種子發(fā)芽勢多重比較Multiple comparison of seed germination potential of Zhenghong 431 hybrid-seeds with different maturity
不同成熟度正紅431 種子活力變化情況見表4。隨著成熟度增加,正紅431 種子活力不斷上升,西昌基地正紅431 兩種方法測定的種子活力均于授粉后60 d最高,而成都基地兩年兩種方法測定的種子活力均于授粉后45 d 最高,充分表明,四川西昌和成都生產(chǎn)正紅431 種子時,分別于授粉后60 d 和45 d 開始收獲,效果更佳。另外,兩種方法測定的種子活力西昌基地均高于成都基地,其中標(biāo)準(zhǔn)發(fā)芽試驗(yàn)測定的種子活力西昌比成都高4.89%,老化試驗(yàn)測定的種子活力西昌比成都高17.74%,充分表明,西昌基地生產(chǎn)的種子質(zhì)量優(yōu)于成都基地。
表4 不同成熟度正紅431種子活力多重比較Multiple comparison of seed vigor of Zhenghong 431 hybrid-seeds with different maturity
不同成熟度正紅431種子活力與主要物理特性間的相關(guān)性見表5。可見,標(biāo)準(zhǔn)發(fā)芽試驗(yàn)種子活力與各物理特性間的相關(guān)性均達(dá)到了極顯著,其中與比重間相關(guān)性相對最大,其相關(guān)性系數(shù)在0.954~0.992 之間;老化發(fā)芽試驗(yàn)種子活力與物理特性間也均具有極顯著的相關(guān)性,其中與比重間的相關(guān)性最大,其相關(guān)性系數(shù)在0.957~0.994 之間,充分表明比重是影響種子活力高低的關(guān)鍵因子。另外,2 個基地生產(chǎn)的種子,其標(biāo)準(zhǔn)發(fā)芽試驗(yàn)與老化發(fā)芽試驗(yàn)測定的種子活力間相關(guān)性均極顯著,其中成都基地達(dá)0.994,西昌基地達(dá)0.996,表明用標(biāo)準(zhǔn)發(fā)芽實(shí)驗(yàn)方法就可比較準(zhǔn)確地判斷正紅431種子活力的高低。
表5 正紅431種子活力與物理特性指標(biāo)間的相關(guān)性Correlation between seed vigor and physical indexes of Zhenghong 431
種子粒長、粒寬、百粒重和比重等物理特性是評價種子商品質(zhì)量的重要指標(biāo)。關(guān)于玉米種子物理特性的研究多集中于其遺傳效應(yīng)[12-14]、配合力[15-17]以及外界脅迫的影響[18-20]等方向,對于成熟度對玉米種子物理特性的影響研究相對較少,顧日良等[21]研究發(fā)現(xiàn)‘京科968’籽粒長、籽粒寬在授粉后35 d開始迅速增加,53 d 后達(dá)到最大值,百粒重在授粉后59 d達(dá)到最大值;付寶生等[22]發(fā)現(xiàn)‘PH6WC’種子長度、寬度以及百粒重隨著收獲期的推后而逐漸變大,在授粉后59 d 時基本達(dá)到穩(wěn)定最大值。張麗等[11]以3 個不同粒型玉米為材料發(fā)現(xiàn),籽粒比重在灌漿前期處于下降趨勢,授粉后20~35 d增長迅速,灌漿后期基本趨于穩(wěn)定。本研究表明,正紅431 種子各物理特性指標(biāo)的變化與成熟度及種子基地均有關(guān),其中成都基地各物理指標(biāo)在授粉后45 d趨于穩(wěn)定狀態(tài),西昌基地在授粉后55 d趨于穩(wěn)定狀態(tài)。
種子活力是種子出苗能力以及幼苗素質(zhì)的總稱,能夠很好地反映田間出苗質(zhì)量,是衡量種子質(zhì)量的重要綜合指標(biāo)[1-3]。關(guān)于不同成熟度對玉米種子活力的影響前人進(jìn)行了大量研究,王淑英等[23]、劉國梁等[24]發(fā)現(xiàn)不同玉米雜交種授粉后不同采收期對種子活力影響很大,種子活力隨采收期的延長而增加,王振華等[25]發(fā)現(xiàn)早熟甜玉米種子在授粉后45 d時種子活力最高,李愛玲等[26]發(fā)現(xiàn)‘齊單1 號’種子授粉后49 d到完全成熟種子活力水平差異不大,而延遲收獲種子活力有下降趨勢,吳地等[27]在糯玉米種也發(fā)現(xiàn)了這一現(xiàn)象。本研究表明,成都基地正紅431 種子活力在授粉后45 d 時最高,西昌基地正紅431 種子活力在授粉后60 d 時最高,說明在四川西昌和成都生產(chǎn)正紅431 種子時,分別于授粉后60 d和45 d開始收獲,效果更佳。
不同玉米制種基地因氣候條件、生產(chǎn)技術(shù)等的不同,導(dǎo)致生產(chǎn)的種子其主要物理特性等商品質(zhì)量指標(biāo)及種子活力等均有一定差異。如崔麗娜等[28]發(fā)現(xiàn)‘聊玉18’種子活力指數(shù)表現(xiàn)為伊寧>榆次>聊城;郝楠等[29]以‘遼單588’雜交種子材料,發(fā)現(xiàn)不同生態(tài)區(qū)生產(chǎn)的種子活力差異明顯,其中遼寧生產(chǎn)的種子活力在各個收獲期均高于甘肅和海南。四川成都屬于亞熱帶季風(fēng)性濕潤氣候,西昌屬于亞熱帶高原季風(fēng)氣候,與成都相比晝夜溫差更大。通過對四川成都和西昌基地生產(chǎn)的正紅431種子進(jìn)行對比研究發(fā)現(xiàn),西昌基地比成都基地種子粒長增加11.46%、百粒重增加7.69%、比重增加1.63%、種子活力提高4.89%,充分證明西昌基地生產(chǎn)的正紅431種子商品性更好,種子質(zhì)量更高,在基地選擇時,以西昌為主成都為輔。
綜合來看,玉米雜交種子各物理特性及種子活力的變化與種子的成熟度及生產(chǎn)種子的基地均有關(guān),在四川西昌和成都基地生產(chǎn)玉米雜交種子時,分別于授粉后60 d 和45 d 開始收獲,效果更佳;四川西昌生產(chǎn)的種子質(zhì)量優(yōu)于四川成都。
四川農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報2023年2期