快速檢測玉米種子發(fā)芽率方法研究

摘? ? 要：為檢測玉米種子的發(fā)芽率，幫助農(nóng)戶完成種子前期管理，相關(guān)人員應(yīng)提高對快速檢測玉米種子發(fā)芽率方法的關(guān)注。圍繞快速檢測玉米種子發(fā)芽率，以種子活力測定法及浸種時間階梯法作為對象開展深入研究，為相關(guān)人員提供借鑒。

關(guān)鍵詞：玉米；種子；發(fā)芽率快速檢測；檢測方法

文章編號：1005-2690（2023）12-0023-03? ? ? ?中國圖書分類號：S513? ? ? ?文獻標志碼：B

種子發(fā)芽率會影響作物成活率及產(chǎn)量，是農(nóng)業(yè)發(fā)展中非常重要的數(shù)據(jù)之一。研究快速檢測玉米種子發(fā)芽率方法具有十分重要的意義。目前，我國研究人員針對快速檢測玉米種子發(fā)芽率的方法加以分析，提出運用酶學(xué)原理等研究玉米種子過氧化氫酶活性的方法，監(jiān)測玉米種子質(zhì)量，加強對玉米種子發(fā)芽節(jié)點的了解，提升玉米種子的種植效率，為促進農(nóng)戶增收創(chuàng)造條件。

1 玉米種子發(fā)芽率快速檢測的主要方法

種子發(fā)芽率是指正常生長環(huán)境下幼苗占據(jù)種子數(shù)量的比例。對于糧食作物來講，發(fā)芽率的高低直接影響后續(xù)的產(chǎn)量以及質(zhì)量，是衡量當(dāng)年農(nóng)業(yè)發(fā)展效果的重要指標。目前，我國部分區(qū)域種子發(fā)芽率較低的主要原因在于長期儲藏環(huán)境下，種子受到外界因素的影響，出現(xiàn)嚴重衰老以致于無法正常生長。這不僅造成了嚴重的資源浪費，而且會影響玉米的種植效率。因此，我國研究人員將重點放在了種子發(fā)芽率快速檢測方面，其中最為常見的方式包括發(fā)芽計數(shù)法等。此種方式準確性較強，但是得出結(jié)果往往需要7 d以上，無法滿足快速檢測的需求。

針對此種情況，技術(shù)人員對玉米種子生命活性開展檢測，即通過分析種子的活性判斷發(fā)芽率。在具體工作中，技術(shù)人員用染色圖像辨析的形式對種子進行測定與觀察。目前該技術(shù)已經(jīng)成為快速檢測方式中非常重要的一種技術(shù)，應(yīng)用范圍較廣。還有一種方法則是測定種子發(fā)芽過程中的主要節(jié)點，通過對不同浸種時間的分析，了解玉米在不同環(huán)境下種子發(fā)芽的狀況。此方式更加科學(xué)，因此成為快速檢測中的主要技術(shù)方式。

相比于浸種時間階段性檢測技術(shù)，玉米種子活性技術(shù)的原理在于測定種子中的過氧化氫酶（CAT）含量。在具體工作中，技術(shù)人員會觀察種子在存儲過程中過氧化氫酶含量的變化，以此研究過氧化氫酶活性與發(fā)芽率之間的關(guān)系，推導(dǎo)出影響玉米種子發(fā)芽率的主要因素，滿足測算農(nóng)作物發(fā)芽率的目的[1]。

2 發(fā)芽率活性測定法試驗

2.1 材料

在測試前需要準備不同類型的玉米、活性儀以及30％過氧化氫溶液試劑。除以上設(shè)備、樣品以及試劑外，還需要注意以下幾個方面的內(nèi)容。一是測試應(yīng)在無菌環(huán)境下進行，且需要將溫度控制在適宜條件。二是必要時可以通過運用控制器的形式保持室內(nèi)溫度，需要提前準備溫度控制器。

2.2 方法

為貼近玉米的存儲環(huán)境，技術(shù)人員需要將玉米放在托盤中，并分別將其放置在40、50、60 ℃ 3種環(huán)境下，使種子可以在不同溫度環(huán)境下老化。此時可觀察種子的發(fā)芽狀況并測定發(fā)芽率及過氧化氫酶的活性含量。本試驗的重點在于過氧化氫酶含量的測定，工作人員需要粉碎玉米樣本，完成過篩，取其中10 g作為樣品，在其中加入100 mL水并攪拌10 min以上，取上層溶液到量杯中，之后放入活性儀，將過氧化氫溶液加入其中，10 min后測試活性儀參數(shù)。需要注意的是，試驗全過程要按照國家標準完成，不得隨意更改。

2.3 結(jié)果

2.3.1 玉米種子CAT活性與發(fā)芽率之間的關(guān)系

樣本1型號的玉米在40、50、60 ℃環(huán)境下完成了儲藏。測定結(jié)果顯示，40 ℃環(huán)境下，隨著時間推移，玉米種子的過氧化氫酶活性以及發(fā)芽率呈現(xiàn)整體下降趨勢，在15 d之后下降速度進一步加快。在30 d左右，40 ℃環(huán)境下的玉米樣本過氧化氫酶活性相比于最初的參數(shù)已經(jīng)下降425 u，發(fā)芽率下降了5％左右。隨著溫度條件的提高，此種現(xiàn)象進一步凸顯。50、60 ℃儲藏環(huán)境下，在12 d左右，玉米種子發(fā)芽率分別下降7％、19％，過氧化氫酶活性下降35％～50％。由此可見，不同溫度環(huán)境下，過氧化氫酶活性以及發(fā)芽率會產(chǎn)生變化。整體來看，溫度越高，CAT以及發(fā)芽率下降速度越快。為了測試不同儲藏環(huán)境下活性以及發(fā)芽率變化的具體數(shù)值，技術(shù)人員完成了統(tǒng)計檢驗，相關(guān)性系數(shù)處于0.93～0.98，說明玉米種子CAT活性與發(fā)芽率之間存在非常明顯的正相關(guān)關(guān)系[2]。

2.3.2 不同性狀種子CAT活性與發(fā)芽率的相關(guān)性

為了進一步測試不同類型種子過氧化氫酶活性與發(fā)芽率之間的具體狀況，針對鄭單21號、魯單981、農(nóng)大3138號等類型的種子展開了詳細研究。整體來看，不同類型的種子在過氧化氫酶活性與發(fā)芽率方面均不同，例如爆裂玉米的過氧化氫酶活性為1 472 u，發(fā)芽率為93.62％，但在同樣的環(huán)境下，四單19號玉米種子的過氧化氫酶活性達到了2 572.6 u，發(fā)芽率達到98.7％。由此可見，過氧化氫酶活性與發(fā)芽率呈正相關(guān)關(guān)系。在進一步完成統(tǒng)計分析的過程中，技術(shù)人員發(fā)現(xiàn)二者有明顯的線性相關(guān)關(guān)系，其相關(guān)性關(guān)系表達式為y＝0.036x＋88.506，相關(guān)系數(shù)為0.989。

2.3.3 不同大小種子CAT活性與發(fā)芽率的關(guān)系

將不同籽粒大小的鄭單958玉米種子作為分析對象，選擇長度為6、8、10、12 mm的種子作為樣品，分析過氧化氫酶活性與發(fā)芽率之間的關(guān)系。根據(jù)具體數(shù)據(jù)來看，8 mm的種子在數(shù)值方面均高于10 mm的種子、低于12 mm的種子。由此可見，種子大小在過氧化氫酶活性以及發(fā)芽率方面并沒有直接的影響。但過氧化氫酶活性以及發(fā)芽率本身存在一定的聯(lián)系。數(shù)據(jù)顯示，不同類型、不同大小的玉米種子在相關(guān)系數(shù)方面可以達到0.996。由此可以得出，不同類型以及不同大小的玉米種子在發(fā)芽率以及過氧化氫酶活性方面存在明顯的正相關(guān)關(guān)系。

2.4 小結(jié)

對于不同種類玉米種子發(fā)芽情況來看，過氧化氫酶活性與發(fā)芽率之間存在非常明顯的相關(guān)性。結(jié)合試驗結(jié)果建立模型發(fā)現(xiàn)，當(dāng)過氧化氫酶活性大于1 600 u時，發(fā)芽率可以達到95％左右；當(dāng)過氧化氫酶活性處于450 u以下，受到過氧化氫酶活性與發(fā)芽率之間正相關(guān)關(guān)系的影響，發(fā)芽率在60％左右。

此種檢測方式僅需要10 min的觀察便可以有初步結(jié)果，因此在實際工作中能夠滿足玉米種子發(fā)芽率快速檢測的需要，甚至可以被用于分析玉米種子活性質(zhì)量的相關(guān)研究中。

根據(jù)酶學(xué)原理來看，過氧化氫酶活性數(shù)值變化與發(fā)芽率之間呈正相關(guān)關(guān)系。在不同的環(huán)境下，發(fā)芽程度越高，則說明種子的活性越強，相關(guān)系數(shù)可以達到0.934以上。在具體工作中，工作人員可以基于此分析種子的活性以及發(fā)芽狀況，減少資源浪費，降低玉米種植的前期成本，為我國農(nóng)作物生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展奠定基礎(chǔ)[3]。

3 其他測試方法

3.1 不同浸種時間環(huán)境下的發(fā)芽率檢測

不同浸種時間環(huán)境下的發(fā)芽率檢測主要是找到發(fā)芽率的具體時間節(jié)點，之后通過縮短發(fā)芽時間的形式，提升單位區(qū)域的發(fā)芽效率。在研究過程中，需要在前期完成種子浸泡等工作，以梯度試驗形式為主，分析不同浸泡時間環(huán)境下對未處理種子以及包衣處理種子的影響，從而研究浸泡環(huán)境對種子發(fā)芽率的影響。選取發(fā)芽率合格的玉米種子作為樣品，將其浸泡在沒有經(jīng)過后期處理的溫水中，水溫控制在30 ℃即可，時間分別為浸泡節(jié)點和浸泡2、4、6 h。在前期工作中，技術(shù)人員需要浸泡種子，要注意將不同樣品同時浸泡。每個樣品可選取100粒種子作為基數(shù)，比較其生長情況。在溫度和光照時間方面，要求白天光照時間8 h、溫度控制在30 ℃左右，夜間光照時間16 h、溫度控制在20 ℃左右。

在此過程中，技術(shù)人員發(fā)現(xiàn)部分樣本的種子在第2天開始發(fā)芽，但發(fā)芽數(shù)量較少。為了確保發(fā)芽率數(shù)值的科學(xué)性與準確性，工作人員從發(fā)現(xiàn)發(fā)芽種子起便開始記錄信息，為后續(xù)研究提供數(shù)據(jù)。此種檢測方式需要嚴格按照玉米種子的出苗天數(shù)完成信息對比。最終結(jié)果顯示，浸泡2 h的玉米種子在自然生長環(huán)境下與農(nóng)作物的相關(guān)數(shù)據(jù)并沒有明顯差異，浸泡4、6 h出苗提前了1.5 d左右；在發(fā)芽率方面，浸泡4 h的發(fā)芽率更高，浸泡2、6 h發(fā)芽率數(shù)據(jù)沒有明顯差別。

3.2 未處理以及包衣處理發(fā)芽率的影響

挑選4份玉米種子，第1種和第3種為包衣處理，第2種和第4種為沒有經(jīng)過任何后續(xù)處理的玉米種子。浸泡種子的試劑是沒有經(jīng)過化學(xué)處理的溫水，溫度30 ℃左右，浸泡時間為浸泡節(jié)點及浸泡3、4、5 h，pH值為6.2～7.3。先完成樣品種子浸泡，重復(fù)4次，之后將處理好的種子放置在完全相同環(huán)境下的培養(yǎng)床內(nèi)完成種植，對比并觀察其后續(xù)的生長情況。在環(huán)境方面，要求白天光照時間8 h、溫度控制在30 ℃左右，夜間光照時間16 h、溫度控制在20 ℃左右。本試驗在第3天開始記錄具體信息[4]。

第1組種子材料浸泡后發(fā)芽率有明顯下降趨勢，其中浸泡4 h的種子變化程度最大。第2種沒有處理的種子在經(jīng)過浸泡之后發(fā)芽率得到了顯著提升，浸泡時間越長，發(fā)芽越快，在第5天左右達到峰值，在第7天之后種子平均發(fā)芽率處于平穩(wěn)提升的狀態(tài)。第3組為包衣處理的種子，在浸泡之后發(fā)芽率有明顯提升，在第7天之后雖然平均發(fā)芽率進一步增強但并不明顯。從時間角度來看，浸泡3 h處理為最佳，發(fā)芽率提升效果最強。第4種也是未處理的種子，溫水浸泡之后發(fā)芽率緩步提升，在第6天之后達到峰值狀態(tài)便不再明顯提升，與普通種子的數(shù)據(jù)幾乎保持一致。根據(jù)以上溫水浸泡后的種子數(shù)據(jù)信息顯示，將其與平均出苗率數(shù)據(jù)信息加以對照，發(fā)現(xiàn)出苗時間以及發(fā)芽率都有顯著提升；對于包衣種子，由于自身特性，在浸泡之后種子發(fā)芽率也會產(chǎn)生明顯變化。

3.3 溫水浸種下不同形狀玉米種子的發(fā)芽率

在試驗前，工作人員需要挑選4種不同種類的玉米種子，其中第1種為籽粒較小的偏粉質(zhì)類型，第2種則是籽粒較大的硬質(zhì)類型，第3種為偏粉質(zhì)類型、籽粒較大種子，第4種為材質(zhì)較硬的小型種子。在前期處理的過程中，依舊要準備沒有經(jīng)過后期處理的溫水，溫度為35 ℃左右，pH值為6.2～7.3。浸泡時間分別為浸泡節(jié)點以及浸泡3 h。為了更好地滿足試驗需求，樣品數(shù)量各200粒，共400粒樣品。在試驗過程中，工作人員需要先行完成種子浸泡，所有浸泡工作要同時進行，并重復(fù)4次，每次使用50個樣本完成測試。在浸泡完成后，工作人員應(yīng)將其包裹在濾紙中，按照發(fā)芽法的要求，均勻地擺放在濾紙的疊加區(qū)域，之后使用濕潤的濾紙放在上面，開始后續(xù)種子處理。在全部完成之后，要將其放置在自封袋中。需要注意的是，自封袋要提前設(shè)置好放氣孔。將所有的樣品放在同一層，使其可以在25～36 ℃左右的光照環(huán)境下自然生長，并觀察不同情況下玉米種子的發(fā)芽率。

試驗過程中，工作人員在第3天開始記錄信息。第1種樣本種子在浸泡之后發(fā)芽速度進一步提升，在第3天時發(fā)芽率可以達到40％左右，但在后續(xù)保持平穩(wěn)的發(fā)芽狀態(tài)，數(shù)值有細微變化，第5天左右種子的發(fā)芽率達到峰值。第2種樣本種子在溫水浸泡之后于第4天左右發(fā)芽率開始有顯著提升，第7天發(fā)芽率的具體數(shù)值便高于平均發(fā)芽率15％左右，第5天為最佳狀態(tài)。第3種樣本種子在溫水處理之后雖然前期有明顯提高，但在第7天之后發(fā)芽率只高于平均數(shù)值4％左右，第5天達到峰值狀態(tài)。第4種樣本種子在溫水處理之后，雖然前期發(fā)芽率有所提高，但在第5天達到峰值之后沒有明顯的變化，與第3種類型相同，具體數(shù)值只高于平均數(shù)值3％左右。

3.4 小結(jié)

根據(jù)以上測試可以得出以下結(jié)論：溫水浸泡可以進一步縮短發(fā)芽時間，但這種浸泡形式對于包衣處理種子沒有明顯影響，包衣處理的種子不需要浸泡；質(zhì)地以及籽粒大小也會對種子的發(fā)芽率產(chǎn)生影響，應(yīng)該盡可能地挑選偏粉質(zhì)類的種子；浸泡時間應(yīng)控制在3～6 h，水溫控制在25～36 ℃，既可以保證種子的吸水效果，又能夠滿足預(yù)期的發(fā)芽率需求[5]。

4 結(jié)束語

本研究以不同類型的種子作為分析對象，圍繞種子活力測定法以及浸種時間階梯法開展了系統(tǒng)研究，分析了不同情況下玉米種子的發(fā)芽狀況，為玉米種植管理工作提供了數(shù)據(jù)借鑒。在后續(xù)工作中，相關(guān)人員應(yīng)該進一步加強對快速檢測玉米種子發(fā)芽率方法的重視，運用試驗?zāi)M以及模型搭建的方式了解影響玉米種子發(fā)芽率的因素，提高玉米種植質(zhì)量，減少玉米種子等資源浪費，為節(jié)約種植成本和促進農(nóng)戶增收提供保障。

參考文獻：

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（編輯：郭 瑞）

作者簡介：李立勇（1975—），男，漢族，遼寧瓦房店人，?？疲r(nóng)藝師，研究方向為種子選育生產(chǎn)檢測。