不同含水量玉米種子包衣對(duì)貯藏種子活力的影響

毛泓權(quán), 高赫陽(yáng), 牟豐盛, 蘆昌勝, 高婷婷, 鄭淑波, 路 明

(1.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;2.吉林省農(nóng)業(yè)科學(xué)院玉米研究所/主要糧食作物國(guó)家工程研究中心/國(guó)家玉米工程技術(shù)研究中心(吉林)/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部東北中部玉米生物學(xué)與遺傳育種重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 長(zhǎng)春 130033)

玉米是我國(guó)第一大農(nóng)作物,2022年總產(chǎn)量27 720.3萬(wàn)t,占糧食總產(chǎn)量的40.38%,有力支撐了“十九連豐”,保障了國(guó)家糧食安全[1]。玉米種業(yè)是我國(guó)種業(yè)主力軍,種子銷售額占我國(guó)種子企業(yè)銷售總額的35%以上,市值占全國(guó)主要農(nóng)作物總市值的40%左右[2]。近年來(lái),由于玉米新品種審定數(shù)量多、基地制種生產(chǎn)面積大、供應(yīng)市場(chǎng)種子數(shù)量多,導(dǎo)致玉米種子嚴(yán)重過(guò)剩,供大于求問(wèn)題突出[3]。對(duì)產(chǎn)能過(guò)剩的種子進(jìn)行安全貯藏成為解決問(wèn)題的有效途徑。目前,玉米種子包衣技術(shù)已廣泛地應(yīng)用于種子產(chǎn)業(yè)化,作為種子技術(shù)集成的體現(xiàn),對(duì)促進(jìn)種子發(fā)芽和幼苗生長(zhǎng)發(fā)育、防治病蟲害及保產(chǎn)增產(chǎn)等發(fā)揮了重要作用,最大限度地激發(fā)了種子活力潛能[4-7]。關(guān)于玉米種子包衣與貯藏的相關(guān)研究不多[8-11],尤其是種子包衣安全貯藏臨界含水量對(duì)種子發(fā)芽率和活力影響的系統(tǒng)研究更少。本研究以吉單50、先玉335玉米種子為試材,通過(guò)研究包衣和未包衣種子在5個(gè)不同初始含水量下的貯藏前后的種子發(fā)芽率和活力變化,以期確定包衣種子進(jìn)行貯藏的安全臨界含水量,為種子產(chǎn)業(yè)化風(fēng)險(xiǎn)提供參考和依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試玉米品種為吉單50和先玉335。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2022年在吉林省農(nóng)業(yè)科學(xué)院玉米研究所種子實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。采用三因素設(shè)計(jì),A因素為品種,采用吉單50和先玉335;B因素為種子包衣處理,為包衣和未包衣;C因素為種子含水量,設(shè)置12%,12.5%,13.5%,14.5%和15.5%等5個(gè)處理。分別開(kāi)展貯藏前和貯藏后的種子發(fā)芽率(貯藏時(shí)間1年)和低溫條件下的種子活力測(cè)定,3次重復(fù),隨機(jī)設(shè)計(jì)。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1種子含水量測(cè)定

采用烘干法對(duì)兩個(gè)品種的種子測(cè)定籽粒的初始水分,選擇水分為12%的種子作為本次試驗(yàn)用種。

1.3.2種子處理

將初始含水量為12%的種子分成兩份,一份采用種衣劑(主要成分有8%克百威+7%福美雙、精甲霜靈10 g/L、咯菌腈25 g/L、6%戊唑醇)進(jìn)行種子包衣,另一份不包衣的白籽作為對(duì)照。然后再將每份種子分成5份,1份為初始水分的種子,其他4份在初始水分基礎(chǔ)上人工增水至不同梯度的目標(biāo)水分,目標(biāo)水分梯度分別為12.5%,13.5%,14.5%和15.5%。增水3～4 d后,水分即可充分被種子吸收,再取增水后的種子測(cè)定水分值,確保與目標(biāo)水分值一致。

增水量根據(jù)不同品種重量和初始含水量,采用下列公式進(jìn)行計(jì)算。

增水量(△h)=W×[(h1-h0)/(1-h0)],

式中:W為初始含水量(12%)的種子重量,h0為初始含水量;h1為目標(biāo)含水量。

1.3.3貯藏處理

將處理的種子再分成兩份,其中一份放在種子保存庫(kù)封存,封存過(guò)程中保持種子含水量不變,封存10個(gè)月。

1.3.4種子發(fā)芽率測(cè)定

按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB/T 3543.4-1995 農(nóng)作物種子檢驗(yàn)規(guī)程 發(fā)芽試驗(yàn))進(jìn)行發(fā)芽試驗(yàn)。

1.3.5種子活力測(cè)定

按照地方標(biāo)準(zhǔn)(DB 22/T 2617-2017 玉米種子活力低溫檢測(cè)技術(shù)規(guī)程)進(jìn)行種子活力測(cè)定。

1.4 統(tǒng)計(jì)分析

采用Microsoft Excel2016軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和作圖,應(yīng)用DPS16.5軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析,方差顯著性分析采用Duncan’s多重比較法。

2 結(jié)果分析

2.1 貯藏前含水量不同的玉米種子發(fā)芽率分析

對(duì)貯藏前含水量不同的玉米種子發(fā)芽率的方差分析(表1)表明,包衣處理和品種×包衣處理均存在極顯著差異,品種×包衣處理×含水量間存在顯著差異,而品種、含水量等其他指標(biāo)差異均不顯著。

表1 貯藏前含水量不同的玉米種子發(fā)芽率方差分析

對(duì)貯藏前含水量不同的玉米種子發(fā)芽率的分析(圖1)表明,包衣能夠顯著提高種子發(fā)芽率,尤其對(duì)發(fā)芽率相對(duì)較低品種作用更大,吉單50不同含水量的種子包衣后發(fā)芽率較不包衣種子提高2.92%～7.86%,平均發(fā)芽率97.80%,較不包衣種子提高4.82%;而先玉335不同含水量的種子包衣后平均發(fā)芽率95.9%,較不包衣種子僅提高0.42%。

圖1 貯藏前含水量不同的玉米種子發(fā)芽率

2.2 貯藏前含水量不同的玉米種子活力分析

對(duì)貯藏前含水量不同的玉米種子活力的方差分析(表2)表明,品種存在極顯著差異,含水量存在顯著差異,而包衣處理等其他指標(biāo)差異均不顯著。

表2 貯藏前含水量不同的玉米種子活力方差分析

對(duì)貯藏前含水量不同的玉米種子活力分析(圖2)表明,低溫脅迫下不同品種的種子活力表現(xiàn)不同,不同含水量下包衣和不包衣的吉單50平均種子活力分別為92.1%和91.3%,分別比先玉335的高13.70%和10.26%。

圖2 貯藏前含水量不同的玉米種子活力

2.3 貯藏后含水量不同的玉米種子發(fā)芽率分析

對(duì)貯藏后含水量不同的玉米種子發(fā)芽率的方差分析(表3)表明,品種、包衣處理、含水量、品種×含水量、包衣處理×含水量均存在極顯著差異,而其他指標(biāo)差異均不顯著。

表3 貯藏后含水量不同的玉米種子發(fā)芽率方差分析

對(duì)貯藏后含水量不同的玉米種子發(fā)芽率的分析(圖3)表明,貯藏后對(duì)不同含水量包衣種子的發(fā)芽率有顯著影響,發(fā)芽率隨著含水量的增加而逐漸降低,在含水量超過(guò)14.5%后快速下降,吉單50和先玉335在15.5%含水量下發(fā)芽率分別僅為24.5%和62.5%,分別較14.5%含水量下的發(fā)芽率降低72.0%和22.84%。同時(shí),與不包衣對(duì)比,在達(dá)到14.5%含水量后的包衣種子發(fā)芽率下降較快,吉單50和先玉335在14.5%含水量下包衣較不包衣分別下降了8.14%和10.99%,在15.5%含水量下包衣較不包衣分別下降了36.77%和24.01%。

圖3 貯藏后含水量不同的玉米種子發(fā)芽率

2.4 貯藏后含水量不同的玉米種子活力分析

對(duì)貯藏后含水量不同的玉米種子活力的方差分析(表4)表明,包衣處理、含水量、品種×含水量、包衣處理×含水量均存在極顯著差異,品種和品種×包衣處理均存在顯著差異,而其他指標(biāo)差異均不顯著。

表4 貯藏后含水量不同的玉米種子活力方差分析

對(duì)貯藏后含水量不同的玉米種子活力的分析(圖4)表明,對(duì)貯藏后不同含水量種子進(jìn)行低溫脅迫,種子活力與含水量、包衣處理相關(guān),種子活力隨著含水量的增加而逐漸降低,含水量超過(guò)13.5%后急速下降,吉單50和先玉335在14.5%含水量下種子活力分別僅為59.5%和55.5%,分別較13.5%含水量下的種子活力降低29.59%和30.63%。與不包衣對(duì)比來(lái)看,在達(dá)到14.5%含水量后的包衣種子活力下降較快,吉單50和先玉335在14.5%含水量下包衣較不包衣分別下降了22.73%和27.45%,在15.5%含水量下包衣較不包衣分別下降了55.88%和22.12%。

3 結(jié)論與討論

種子的生活力主要取決于種子遺傳特性、種子形態(tài)結(jié)構(gòu)和生理活性、種子質(zhì)量和貯藏條件,其中,種子含水量和老化顯著影響種子生活力[12-15]。本研究表明,未包衣的含水量不同的種子在貯藏前均具有較好的發(fā)芽率和種子活力,吉單50和先玉335的平均發(fā)芽率分別為93.3%和95.5%,平均種子活力分別為91.3%和82.8%,這與閆彩清等[16]研究結(jié)果基本一致,乳熟期玉米種子在水分含量為14.0%～5.0%時(shí)的發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽率均處于平穩(wěn)階段,是最能代表種子本身生活力的時(shí)期。本研究表明,貯藏后高含水量的種子發(fā)芽率和種子活力降低,14.5%含水量的吉單50和先玉335的種子發(fā)芽率分別為95.25%和91.0%,種子活力分別為77.0%和76.5%,可以滿足產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用,但15.5%含水量的吉單50和先玉335的種子發(fā)芽率分別僅為38.75%和82.25%,種子活力分別僅為17.0%和52.0%,這已經(jīng)不能在生產(chǎn)中應(yīng)用?？梢?jiàn),對(duì)于未包衣的種子安全貯藏的臨界含水量應(yīng)不高于14.5%。溫東強(qiáng)等[12]研究表明。種子含水量≤13.0%的雜交玉米種子貯藏后發(fā)芽率仍保持在88%以上,種子種用價(jià)值高,這比本研究中的臨界含水量低1.5個(gè)百分點(diǎn),但其試驗(yàn)中僅設(shè)計(jì)了5個(gè)含水量梯度,僅有15%這一個(gè)高含水量。

在種子包衣情況下,本研究表明,含水量不同的種子在貯藏前也具有較好的發(fā)芽率和種子活力,吉單50和先玉335的平均發(fā)芽率分別為97.8%和95.9%,平均種子活力分別為92.1%和81.0%,表明包衣可以有效提升種子發(fā)芽率,這與前人[8,17-18]研究結(jié)果一致。而貯藏后種子發(fā)芽率和種子活力隨著含水量的增加而逐漸降低,在含水量達(dá)到13.5%時(shí),吉單50和先玉335的種子發(fā)芽率分別為92.0%和88.5%,種子活力分別為84.5%和80.0%,可以滿足產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用,但含水量達(dá)到14.5%以上時(shí),種子發(fā)芽率和種子活力下降嚴(yán)重,14.5%含水量的吉單50和先玉335的種子發(fā)芽率分別為87.5%和81.0%,種子活力分別僅為59.5%和55.5%。可見(jiàn),包衣種子安全貯藏的臨界含水量應(yīng)不高于13.5%,這比呂亞娟[11]的研究結(jié)果要低0.5個(gè)百分點(diǎn),而其試驗(yàn)中設(shè)計(jì)的最低含水量為14%,表明水分含量在14%～16%之間的包衣種子密封期3個(gè)月內(nèi)發(fā)芽率仍保持在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)85%以上,其中最低的14%在4個(gè)月貯藏期的發(fā)芽率仍為93%。

科學(xué)合理地確定玉米種子安全貯藏臨界含水量事關(guān)種業(yè)安全、企業(yè)增效,本研究確定的未包衣種子安全貯藏的臨界含水量應(yīng)不高于14.5%,包衣種子臨界含水量應(yīng)不高于13.5%,這將為有效降低種子產(chǎn)業(yè)化風(fēng)險(xiǎn)提供理論參考和依據(jù)。