魏鐘博　劉夢(mèng)星　邊大紅

摘要：以4種植物生長(zhǎng)延緩劑或生長(zhǎng)抑制劑為材料，采用種子包衣的方式，分析種用化控劑對(duì)不同品種玉米種子萌發(fā)及幼苗生長(zhǎng)特性的影響。結(jié)果表明，種用化控劑明顯延緩玉米幼苗地上部的生長(zhǎng)發(fā)育，明顯降低幼苗干質(zhì)量、株高、胚芽鞘長(zhǎng)度，其中對(duì)后2種指標(biāo)的影響達(dá)顯著水平（P<0.05）；可顯著促進(jìn)根系的生長(zhǎng)與發(fā)育，提高根表面積和根長(zhǎng)度，進(jìn)而提高根冠比；品種之間對(duì)不同藥劑的反應(yīng)存在一定差異。因此，采用化控劑包衣的方式有可能成為玉米化控的一種新途徑。但化控劑包衣后對(duì)種子的萌發(fā)特性也會(huì)產(chǎn)生一定的影響，包衣后立即播種，種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)及種子活力會(huì)明顯降低。有關(guān)包衣化控劑的安全有效濃度、包衣后的安全播種時(shí)間及其作用持續(xù)期等有待進(jìn)一步研究。

關(guān)鍵詞：種用化控劑；玉米；種子萌發(fā)；幼苗生長(zhǎng)；根冠比

中圖分類(lèi)號(hào)： S513.04文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號(hào)：1002-1302（2017）14-0058-04

倒伏是限制玉米高產(chǎn)的重要因素之一，既影響根系向葉片和果穗輸送水分與養(yǎng)料，也影響葉片進(jìn)行光合作用，給機(jī)械收獲造成很大困難，也給產(chǎn)量帶來(lái)?yè)p失。研究表明，華北地區(qū)一般年份倒伏率為10%～20%，災(zāi)害年份倒伏率達(dá)80%～90%[1]，隨著種植密度的增加，密植與倒伏的問(wèn)題日益突出[2-3]。近年來(lái)，作物化學(xué)調(diào)控技術(shù)已經(jīng)成為我國(guó)糧食高產(chǎn)、高效、穩(wěn)產(chǎn)栽培的重要組成部分[4-6]，并且在玉米高產(chǎn)栽培中，通過(guò)使用化學(xué)調(diào)控劑來(lái)改變植株生理特性和株型結(jié)構(gòu)以增強(qiáng)植株抗倒伏能力的研究取得了重要進(jìn)展[7-9]。但是目前化學(xué)調(diào)控的方式主要以人工田間噴施為主[10]，由于人工噴施操作受時(shí)間與空間的制約，容易產(chǎn)生藥害、穗部發(fā)育受限制等諸多負(fù)面效應(yīng)[11-12]，同時(shí)也存在費(fèi)工費(fèi)時(shí)等問(wèn)題[13]。劉佳麗等研究表明，玉米種子經(jīng)“銳勝+滿(mǎn)適金”包衣劑處理后植株干物質(zhì)積累量、根數(shù)、莖稈含鉀量、植株抗拉力、抗折力均顯著增加，植株抗倒能力和產(chǎn)量提高[10]。這為玉米化控防倒技術(shù)研究提供了新途徑，但仍有待進(jìn)一步系統(tǒng)研究。同時(shí)，有研究發(fā)現(xiàn)，用市售玉米化控抗倒劑“玉黃金”進(jìn)行二次包衣，植株抗倒伏能力顯著提高[14]。因此，探討化控劑對(duì)玉米種子萌發(fā)及幼苗生長(zhǎng)的影響是研究玉米種用化控劑的前提。本試驗(yàn)以3個(gè)玉米品種為材料，將植物生長(zhǎng)延緩劑或生長(zhǎng)抑制劑以種衣劑的形式包裹在種子上，研究種用化控劑對(duì)種子萌發(fā)及幼苗生長(zhǎng)發(fā)育特性的影響，以期明確種用化控劑的作用，為簡(jiǎn)化化控技術(shù)提供理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)材料與設(shè)計(jì)

以玉米品種先玉335（XY）、鄭單958（ZD）、浚單20（XD）為試驗(yàn)材料，種子經(jīng)嚴(yán)格精選后整齊一致；種用化控劑（一種玉米種子專(zhuān)用化學(xué)調(diào)控劑）由河北農(nóng)業(yè)大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院農(nóng)藥學(xué)實(shí)驗(yàn)室提供，分別為1.5% 抗倒酯（trinexapac-ethyl，簡(jiǎn)稱(chēng)TE）、3% 多效唑（paclobutrazol，簡(jiǎn)稱(chēng)PP333）、30% 縮節(jié)胺（mepiquat chloride，簡(jiǎn)稱(chēng)DPC）、30% 矮壯素（chlormequat chloride，簡(jiǎn)稱(chēng)CCC）+成膜劑，以單純成膜劑包衣為對(duì)照（CK），共計(jì)5個(gè)處理。按照藥種質(zhì)量比 1 ∶[KG-*3]50進(jìn)行包衣，攪拌均勻后晾曬24 h后密封保存。

1.2試驗(yàn)方法

[CM（26]1.2.1萌發(fā)試驗(yàn)

處理過(guò)的種子用方形塑料培養(yǎng)皿進(jìn)行沙土出苗培養(yǎng)，每盒50 粒，3次重復(fù)，置于25 ℃智能光照培養(yǎng)箱內(nèi)恒溫培養(yǎng)，光照時(shí)間為12 h/d，光照度為12 000 lx。從播種開(kāi)始至播后7 d，每天調(diào)查種子發(fā)芽數(shù)，以胚芽或胚根沖破種皮者計(jì)為發(fā)芽，4 d 后測(cè)發(fā)芽勢(shì)，7 d 后統(tǒng)計(jì)發(fā)芽率；待成苗后將幼苗取出烘干得到單株幼苗干質(zhì)量。

發(fā)芽指數(shù)（germination index，簡(jiǎn)稱(chēng)GI）=∑（Gt/Dt）。其中，Dt表示發(fā)芽時(shí)間，d；Gt表示相對(duì)應(yīng)的每天發(fā)芽種子數(shù)，粒。

活力指數(shù)=發(fā)芽指數(shù)×植株干質(zhì)量（g）。

1.2.2盆栽試驗(yàn)

苗期試驗(yàn)在河北農(nóng)業(yè)大學(xué)溫室內(nèi)進(jìn)行。室內(nèi)溫度維持晝溫（23±1） ℃，夜溫（17.5±2） ℃，光照條件為自然光照；供試土壤為壤土，pH值為7.49，土層養(yǎng)分含量分別為有機(jī)質(zhì)14.09 g/kg、堿解氮65.82 mg/kg、速效磷 27.3 mg/kg、速效鉀103.8 mg/kg、全氮1.08 g/kg。將試驗(yàn)土風(fēng)干過(guò)篩，裝入花盆（高30 cm，口端直徑28 cm）中，每盆裝干土14.70 kg，盆內(nèi)容重上下一致，均為1.2 g/cm3。將處理后的玉米種子播于花盆中，每盆30粒，3次重復(fù)，之后覆土 2 cm，澆“蒙頭水”，之后每隔4 d澆1次水，以保證盆內(nèi)含水量達(dá)到75%；澆水采用稱(chēng)質(zhì)量法以保持花盆澆水量相同。

以播種時(shí)間為起始日期，播種后10、15、20、25 d將植株從土壤中輕輕分離，避免損傷植株任何部位，測(cè)定株高和胚芽鞘長(zhǎng)度；然后將根苗分開(kāi)，將幼苗地上部烘干至恒質(zhì)量；用清水洗凈根系，用EPSON expression V330根系掃描儀掃描根系成像，用WinRHIZO軟件分析圖像，得出根系總根長(zhǎng)、根系表面積及根系平均直徑；最后將根系放入鋁盒中烘干至恒質(zhì)量，測(cè)定根、苗干質(zhì)量，按如下公式計(jì)算根冠比：

[JZ]根冠比=根系干質(zhì)量（g）/地上部幼苗干質(zhì)量（g）。

1.3數(shù)據(jù)分析

采用DPS 7.05和Excel 2003進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，用Duncans新復(fù)極差法進(jìn)行顯著性測(cè)驗(yàn)。

2結(jié)果與分析

2.1種用化控劑對(duì)玉米幼苗生長(zhǎng)的影響

2.1.1種用化控劑對(duì)幼苗株高及胚芽鞘長(zhǎng)度的影響

由圖1可知，4種種用化控劑明顯降低幼苗株高，3個(gè)品種表現(xiàn)一致。CCC處理對(duì)株高的影響最大，3個(gè)品種的株高平均較CK降低24.71%；TE處理對(duì)株高的影響最小，平均降低1011%；DPC處理與PP333處理對(duì)株高的影響差異不顯著。由圖2可知，4種種用化控劑縮短了玉米的胚芽鞘長(zhǎng)度，其中DPC處理對(duì)3個(gè)品種胚芽鞘長(zhǎng)度降低作用最為明顯，與對(duì)照相比胚芽鞘長(zhǎng)度平均降低53.51%。CCC處理對(duì)植株胚芽鞘的作用最小，與對(duì)照相比，對(duì)ZD958沒(méi)有顯著影響。CCC、PP333處理對(duì)XY335的胚芽鞘長(zhǎng)度的影響較一致，TE處理對(duì)XY335影響最大，較對(duì)照降低58.00%。這表明種用化控劑具有降低幼苗株高、縮短胚芽鞘長(zhǎng)度的作用，但是不同品種對(duì)相同藥劑的反應(yīng)不同。由圖1、圖2還可以看出，CCC處理對(duì)玉米幼苗的株高影響最大，但是對(duì)胚芽鞘長(zhǎng)度影響最小，這說(shuō)明相同藥劑對(duì)玉米幼苗不同器官的調(diào)控作用是不同的。

2.1.2種用化控劑對(duì)幼苗地上部干物質(zhì)積累及根冠比的影響

由圖3可以看出，種用化控劑抑制了玉米幼苗地上部干物質(zhì)積累。在播種后10 d，各個(gè)處理間干物質(zhì)量差異不明顯，隨著時(shí)間的推移， 各個(gè)處理的干物質(zhì)量發(fā)生變化； 在播種后15 d，經(jīng)DPC處理的幼苗地上部干質(zhì)量明顯高于對(duì)照；在播種后25 d，各個(gè)處理的地上部干質(zhì)量均小于對(duì)照，DPC處理的地上部干質(zhì)量最小，較對(duì)照減少27.57%，TE處理的地上部干質(zhì)量較對(duì)照減少8.31%；在播種后10～15 d，DPC處理的日增質(zhì)量最大，在15～20 d之間日增質(zhì)量降低。這說(shuō)明在幼苗生長(zhǎng)初期DPC處理可以促進(jìn)幼苗干物質(zhì)積累，隨后明顯抑制植株地上部生長(zhǎng)發(fā)育；4種種用化控劑在15～20 d之間不同程度抑制了幼苗干物質(zhì)積累，在20～25 d時(shí)，各個(gè)處理的日增質(zhì)量較15～20 d有不同程度的提高。說(shuō)明種用化控劑具有緩釋調(diào)控作用，對(duì)幼苗抑制作用是從播種后15 d開(kāi)始的，并隨時(shí)間改變而逐漸降低。

由圖4可以看出，種用化控劑可以顯著提高玉米幼苗的根冠比，3個(gè)品種的規(guī)律表現(xiàn)一致，具體為PP333處理>CCC處理>DPC處理>TE處理>CK。在PP333處理下，ZD958、XY335、XD20根冠比較對(duì)照分別提高72.17%、54.20%、6625%。這是由于種用化控劑對(duì)玉米幼苗地上部的抑制作用[CM（25]大于對(duì)根系的抑制作用。較大的根冠比說(shuō)明根系相對(duì)發(fā)達(dá)，有利于玉米中后期生長(zhǎng)。

2.1.3種用化控劑對(duì)玉米幼苗根系特征參數(shù)的影響

由表1可知，種用化控劑對(duì)根系特征參數(shù)存在顯著影響。TE處理可顯著增加3個(gè)品種根系總長(zhǎng)度，ZD958、XY335、XD20較對(duì)照分別提高0.87%、1.48%、1.86%。TE、PP333、DPC處理均可顯著增加3個(gè)品種根系總表面積，其中ZD958的根系表面積在上述3個(gè)處理影響下分別較對(duì)照提高8.39%、6.99%、7.34%；XY335根系表面積分別較對(duì)照提高3.73%、3.05%、3.39%；XD20根系表面積分別較對(duì)照提高339%、2.71%、3.05%，可見(jiàn)ZD958的增加程度大于XD20、XY335。結(jié)果表明，種用化控劑對(duì)ZD958的根系表面積影響更加明顯。4種種用化控劑整體上降低3個(gè)品種的玉米根系體積。與對(duì)照相比，PP333處理可以顯著增大XD20根系平均直徑，對(duì)ZD958、XY335的根系平均直徑?jīng)]有顯著性影響；TE處理降低3個(gè)品種的根系平均直徑；DPC、CCC處理可以明顯降低ZD958、XY335根系平均直徑，但DPC處理顯著增加X(jué)D20的根系平均直徑，CCC處理對(duì)XD20根系平均直徑無(wú)顯著影響。由此可以看出，種用化控劑可以提高根系長(zhǎng)度，增加根系表面積，有助于根系吸收養(yǎng)分及水分，但對(duì)根系平均直徑、根系體積有不同程度的抑制作用，說(shuō)明種用化控可以調(diào)控玉米根系的生長(zhǎng)發(fā)育。

2.2種用化控劑對(duì)種子萌發(fā)及活力的影響

由表2可以看出，4種種用化控劑降低了3個(gè)品種玉米的發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、幼苗干質(zhì)量、活力指數(shù)。在4種種用化控劑的處理下，ZD958的發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、幼苗干質(zhì)量、活力指數(shù)平均降低6.67%、3.32%、22.81%、3505%、50.00%；XY335分別降低21.40%、13.04%、4449%、56.85%、77.91%；XD20分別降低34.94%、2533%、3549%、61.40%、74.75%。ZD958的降幅最小，XD20降幅最大。結(jié)果表明，種用化控劑具有延緩種子萌發(fā)的作用，不同品種玉米種子對(duì)種用化控劑的反應(yīng)不同；PP333處理對(duì)3個(gè)玉米品種的單株干質(zhì)量降低最為明顯，分別較對(duì)照減少21.8、23.3、30.8 mg；TE處理對(duì)3個(gè)品種的發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率均有顯著影響，但是對(duì)3個(gè)品種的單株干質(zhì)量的影響程度小于PP333處理。這說(shuō)明PP333處理對(duì)幼苗干質(zhì)量的影響大于TE處理，TE處理對(duì)種子萌發(fā)的影響較其他處理更強(qiáng)，同時(shí)也說(shuō)明不同種用化控劑對(duì)種子的調(diào)控作用不同。

3討論

植物幼苗形態(tài)改變是植物最敏感的生理反應(yīng)，也是最能直觀反映植物受影響的可測(cè)生理效應(yīng)之一。影響幼苗形態(tài)的因素有品種遺傳特性和水分、溫度、氧氣等環(huán)境因子[15]，通過(guò)使用外源生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑也可以改變幼苗的形態(tài)[16]。楊文鈺等認(rèn)為，用種用化學(xué)調(diào)控劑處理種子，可以促進(jìn)或抑制植物的生長(zhǎng)發(fā)育，使植物生長(zhǎng)發(fā)育發(fā)生質(zhì)的變化[17]。本研究發(fā)現(xiàn)，利用延緩型或抑制型化控劑能降低幼苗高度、胚芽鞘長(zhǎng)度，降低地上部干質(zhì)量，抑制地上部的生長(zhǎng)。同時(shí)增加根系表面積、根系長(zhǎng)度，提高根冠比，具有促下控上的作用。這可能是因?yàn)樯L(zhǎng)抑制劑可以抑制植株內(nèi)赤霉素的合成，進(jìn)而調(diào)控植物細(xì)胞分裂和細(xì)胞伸長(zhǎng)，從而改變植株形態(tài)[18-19]。但是同一藥劑對(duì)不同品種的各個(gè)器官的抑制或促進(jìn)的強(qiáng)弱并不規(guī)律，PP333對(duì)3個(gè)品種的根系長(zhǎng)度有明顯抑制，這與周文亮研究PP333浸種后抑制地上部伸長(zhǎng)促進(jìn)根系增長(zhǎng)的結(jié)果[20]不一致，這可能與藥劑濃度、基因型、緩釋材料等多種因素綜合互作有關(guān)。前人研究認(rèn)為，矮化植株、縮小株型結(jié)構(gòu)[21-22]和提高根冠比[23]可以有效預(yù)防玉米倒伏發(fā)生。本研究通過(guò)種用化控劑的作用，發(fā)現(xiàn)玉米在幼苗生長(zhǎng)階段已經(jīng)表現(xiàn)出延緩地上部發(fā)育、促進(jìn)根部特性改變、提高根冠比等特點(diǎn)。結(jié)果表明，種用化控技術(shù)有可能成為玉米抗倒伏的一種新途徑。

種子萌發(fā)的先決條件是水分，干燥種子從外界吸收足夠水分后，胚細(xì)胞進(jìn)行一系列修復(fù)和活化活動(dòng)，為細(xì)胞分化及胚生長(zhǎng)提供能量物質(zhì)，完成種子萌發(fā)[24]。種子吸水速度緩慢、吸水量降低，致使細(xì)胞自由水含量較低，導(dǎo)致萌發(fā)延遲[25]。蔡萬(wàn)濤等認(rèn)為，種子包衣材料影響了種子吸水作用，從而延遲種子萌發(fā)[26]。王斌等認(rèn)為，不同藥劑成分會(huì)對(duì)種子萌發(fā)及幼苗生長(zhǎng)產(chǎn)生抑制作用[27]。本研究中，4種種用化控劑對(duì)3個(gè)玉米品種種子萌發(fā)活力具有不同程度的抑制或延緩作用。這可能是由于種用化控劑阻礙了種子吸水，降低吸水量，導(dǎo)致萌發(fā)延遲，從而降低了種子萌發(fā)活力。田體偉等認(rèn)為，不同種衣劑的藥劑成分與含量不同，對(duì)種子和作物生長(zhǎng)的影響也不盡相同[28-29]。智慧等研究認(rèn)為，改變藥種比例、包衣后晾曬時(shí)間等方法，可以對(duì)谷子種子活力產(chǎn)生影響[30]。本研究在化控劑包衣后晾曬24 h后立即進(jìn)行種子萌發(fā)試驗(yàn)，關(guān)于種用化控劑對(duì)種子萌發(fā)特性的影響是否會(huì)隨時(shí)間的延遲而降低，這種影響會(huì)在多長(zhǎng)時(shí)間之內(nèi)降到最低，這些問(wèn)題還有待今后進(jìn)一步研究。

有研究認(rèn)為，種衣劑的藥效期可以持續(xù)到播種后的50～60 d[31]。楊會(huì)營(yíng)等認(rèn)為，播種21 d后，含有0.5%胺鮮酯的3%戊唑醇懸浮種衣劑對(duì)玉米幼苗根長(zhǎng)和側(cè)根數(shù)的刺激生長(zhǎng)作用仍然突出[32]。本研究還發(fā)現(xiàn)，播種15～20 d后，植株干物質(zhì)積累速率較播種10～15 d后明顯降低，隨著時(shí)間的推移干物質(zhì)積累速率逐漸提高，這說(shuō)明種用化控劑對(duì)幼苗有持續(xù)抑制作用，并且這種作用效果隨時(shí)間推移而減弱。關(guān)于種用化控劑對(duì)玉米植株的影響到底有多久，以及能持續(xù)到什么時(shí)期，均有待進(jìn)一步研究。

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