王姣梅，譚美蓮*，雷中華，汪磊，楊春安，汪魏，王玲，嚴興初*，王力軍

（1.中國農(nóng)業(yè)科學院油料作物研究所/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部油料作物生物學與遺傳育種重點實驗室，湖北 武漢， 430062；2.新疆農(nóng)業(yè)科學院經(jīng)濟作物研究所，新疆 烏魯木齊， 830091；3.湖南省棉花科學研究所，湖南 常德， 415101）

向日葵是世界重要油料作物之一，具有較高的經(jīng)濟價值[1]。我國向日葵種植主要集中在新疆、內(nèi)蒙古、遼寧、吉林、山西等北方省區(qū)[2]。向日葵具有良好的市場前景和種植收益，不僅是北方產(chǎn)區(qū)大力發(fā)展的經(jīng)濟作物[3]，而且因其花朵碩大美麗深受人們喜愛，近年來逐漸成為我國中南部地區(qū)產(chǎn)業(yè)多樣化和美麗鄉(xiāng)村建設的新寵，促使其種植由北向南擴展。但由于南方地區(qū)生長季節(jié)雨水多，濕度大，種子生產(chǎn)中易出現(xiàn)病蟲害、成熟期不一致、飽滿度差、霉變率高等一系列不利于種子生產(chǎn)的問題[4]。高質(zhì)量的種子是農(nóng)作物種質(zhì)資源安全保存和高產(chǎn)種植的基本前提條件，而良好的成熟度和適時采收對獲得高質(zhì)量種子、保證種子活力和品質(zhì)十分重要。

作物種子成熟是一個復雜的過程，除受品種、氣候環(huán)境和栽培技術等因素影響外，與收獲時間也有很大關系[5～6]。生長期長短影響作物光、熱、水、肥等的協(xié)調(diào)和物質(zhì)的積累與轉(zhuǎn)化，從而使作物產(chǎn)量和品質(zhì)表現(xiàn)一定的差異[7]。因此，除品種差異外，同一品種在相同生長環(huán)境和管理條件下，其收獲時間不同也會對種子質(zhì)量、產(chǎn)量和品質(zhì)存在一定影響。王紅等[8]研究發(fā)現(xiàn)，與蠟熟中期收獲相比，適當?shù)貙⒂衩资斋@時期推遲兩周，籽粒產(chǎn)量可增加約9%。小麥隨收獲期的延遲，其種子電導率遞減、可溶性蛋白質(zhì)先增加后下降，可溶性糖含量下降[9]；春大豆在鼓粒后期至完熟期收獲雖對其蛋白質(zhì)、脂肪含量無顯著影響，但鼓粒后期收獲的蛋白質(zhì)、脂肪總含量略高于其它收獲期[10]；春播花生收獲后的種子蛋白質(zhì)、脂肪和亞油酸含量隨收獲期的延遲而呈增加趨勢，但油酸含量呈下降趨勢[11]。種子質(zhì)量與種子活力密切相關，種子質(zhì)量越好，活力越高[12～13]。因此，了解收獲時期對作物種子質(zhì)量和品質(zhì)的影響，對于指導生產(chǎn)中機械收割、適時采收和種子安全保存具有重要參考意義。

我國中南部向日葵種植因地理緯度和氣候條件等與北方傳統(tǒng)主產(chǎn)區(qū)不同，在播種時間和種植制度上有一定差別，在收獲期上也因氣候原因或接茬安排而要求更高。北方內(nèi)蒙等主產(chǎn)區(qū)一般在五月播種，秋季九月氣候干燥涼爽時收獲，有利于籽粒的晾曬。而中南部地區(qū)向日葵種植春播則在四月播種，七月底八月初收獲時易遇上高濕多雨，為防種子發(fā)霉變差，需根據(jù)天氣狀況和成熟情況靈活安排采收。如果等油菜或小麥收獲后，向日葵在五月中下旬或六月初夏播，則在選擇向日葵品種和收獲時間上需考慮秋冬季接茬作物的播種時間，在不影響種子質(zhì)量的前提下適時早收?；谥心喜肯蛉湛N植習慣和收獲期存在的問題，本研究以3 個早中熟油葵為材料，對不同時間采收的種子進行質(zhì)量和品質(zhì)評價分析，以期探究適宜的收獲期，為我國中南部地區(qū)油葵種植的科學收獲和生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)種子提供科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗材料為3 個早熟、中熟油葵品種（系）：67×早R（中熟）、36×早R（早熟）和早熟矮大頭（特早熟），由新疆農(nóng)業(yè)科學院經(jīng)濟作物研究所提供。

1.2 試驗設計

3 個品種于2020 年4 月下旬種植于陽邏基地肥力一致的地塊，行株距為80 cm×40 cm，小區(qū)行長5 m，寬4 m，隨機區(qū)組試驗，重復3 次。開花期選擇大小一致且同日開花的植株進行掛牌標記。每個品種于開花后30 d、35 d（成熟期）、42 d、47 d分別收取葵盤30 個，每個處理3 次重復，人工脫粒。待自然晾干后，測量其單株產(chǎn)量、百粒重、籽仁率、發(fā)芽率、電導率、含油量和脂肪酸成分等指標。

1.3 活力指標的測定

挑選大小一致的種子，用70%的酒精清洗30 s，用蒸餾水沖洗3～5次，再用2%次氯酸鈉溶液對種子消毒7～8 s，蒸餾水沖洗3～5 次。將種子放在盛有濕潤濾紙的培養(yǎng)皿中培養(yǎng)，8 h 黑暗/16 h 光照，每兩天換一次濾紙。每個培養(yǎng)皿中100粒種子，三次重復。所有培養(yǎng)皿置于培養(yǎng)箱中，種子胚軸長出即記作已發(fā)芽，每天記錄發(fā)芽數(shù)，共觀察記錄10 天。發(fā)芽實驗結(jié)束后計算以下指標：

（1）發(fā)芽勢：發(fā)芽勢（%）=3 d 內(nèi)發(fā)芽的種子數(shù)/供試種子數(shù)×100；

（2）發(fā)芽率：發(fā)芽率（%）=7 d 內(nèi)發(fā)芽的種子數(shù)/供試種子數(shù)×100；

（3）發(fā)芽指數(shù)（GI）=∑（相應天數(shù)的發(fā)芽數(shù)/相應天數(shù)）；

（4）活力指數(shù)（VI）＝GI×S（幼苗鮮重）；

1.4 生物量測定

待幼苗生長至10 d后，各處理隨機選取10株生長整齊一致的幼苗，對其苗高、根長、苗重、根重以及干重進行測定。

1.5 種子電導率測定

參照《國際種子檢驗規(guī)程》（ISTA，2010）的方法進行種子電導率測定。每處理隨機取50 粒種子并稱重，記為M（g），3 次重復。用去離子水快速洗凈種子表面，將洗凈的種子放入干凈的燒杯中，加入去離子水40 mL，用塑料薄膜蓋好，于20℃下浸泡24 h。對照杯中只加入40 mL 離子水。用DDS-307電導儀測定對照電導率C1 和樣品種子浸泡液的電導率C2（μΩ/cm）。

計算公式：種子浸泡液電導率（μS/g·cm）=（C2-C1）/M。

1.6 籽仁品質(zhì)的測定

各處理選取大小均勻一致飽滿的種子人工剝?nèi)∽讶?，采用NIRSTMDS6500F 高精度近紅外分析儀（FOSS Analytical A/S,Denmark）檢測種子含油量、油酸和亞油酸含量[14]?；瘜W方法分析參考NY/T 1285-2007（粗脂肪），在國家農(nóng)業(yè)部油料及制品質(zhì)量監(jiān)督檢驗測試中心進行測定[15]。

1.7 統(tǒng)計分析

采用Microsoft Excel 軟件收集整理數(shù)據(jù)，用SPSS 16.0 軟件進行處理間各指標的差異顯著性檢驗分析，顯著性水平設為α=0.05，采用LSD 法進行多重比較。采用模糊學隸屬函數(shù)法對3個向日葵品種的種子活力和品質(zhì)進行隸屬函數(shù)值計算，評價其種子質(zhì)量。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同采收時期向日葵葵盤和種子色澤變化

從圖1可看出，3個油葵品種從開花后30 d至開花后47 d，其葵盤背面顏色均由青黃-黃-黃褐到褐黃干枯。開花后35 d 葵盤背面均變?yōu)辄S色，為一般正常收獲時間。隨著向日葵收獲期的延遲，葵盤背面變黃逐漸變褐。其中，67×早R 和早熟矮大頭在花后47 d采收時葵盤背面基本干枯變褐。從圖2可看出，隨著向日葵收獲期的延遲，向日葵瘦果的條紋逐漸清晰，種皮顏色有逐漸變淺趨勢，開花后47 d收獲的瘦果顏色較前兩次收獲的變淡。

圖1 不同采收時期葵盤背面顏色變化Fig.1 Color changes on the back of sunflower plates at different harvest time

圖2 不同采收時期向日葵種子顏色變化Fig.2 Color changes on the pericarp of sunflower achene at different harvest time

2.2 采收時間對向日葵種子活力的影響

由圖3、4可以看出開花后30 d收獲的向日葵種子已具有發(fā)芽能力，但發(fā)芽率相對較低（42.67%～56.89%），且不同品種之間存在差異。3 個油葵品種的種子活力均先隨收獲期的延遲而升高，后隨采收期的延遲而趨于平穩(wěn)或略有下降，但不同品種之間種子活力高低存在差異。67×早R 和早熟矮大頭兩個品種與種子活力密切相關的指標均于開花后42 d 達到最大值，其發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)與成熟期（花后35 d）相比均顯著增加。67×早R 比其成熟期（花后35 d）分別增加了27.44%、30.48%、7.17%和21.93%，早熟矮大頭則比其成熟期（花后35 d）分別提高了20.59%、8.95%、26.27%和175.03%。36×早R 的活力相關指標（發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)）則于開花后47 d 達到最大值。說明開花期后42～47 d 收獲的種子具有最高活力。

圖3 不同時間收獲的向日葵種子的發(fā)芽率和發(fā)芽勢Fig.3 Germination rates and potentials of sunflower seeds which derived from different harvest time

2.3 收獲時間對種子百粒重、籽仁率和單株產(chǎn)量的影響

由表1 可知，開花后隨著收獲時間的延長種子干物質(zhì)不斷積累，不同品種之間存在差異。67×早R和早熟矮大頭均在開花后42 d 達到最大值，前者的百粒重、籽仁率和單株產(chǎn)量分別較其成熟期（即對照，開花后35 d）增加5.00%、3.93%和52.55%，后者則分別較對照提高了30.07%、5.21%和65.61%；此后種子干物質(zhì)積累略有下降。36×早R 的百粒重、籽仁率和單株產(chǎn)量則于開花后47 d 達到最大值，分別較對照增長了13.77%（顯著）、6.88%（顯著）和26.17%。由于后期收獲的種子百粒重大于前期收獲的種子，百粒重大的種子營養(yǎng)充足可能含有更多的活性酶，從而可提高種子的發(fā)芽率和發(fā)芽勢。

圖4 不同收獲期對油葵種子發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)的影響Fig.4 Effect of different harvest time on seed germination and vigor index in sunflower

表1 收獲期對油葵種子百粒重、籽仁率和單株產(chǎn)量的影響Table 1 Effect of harvest time on 100-grain weight,kernel rate and yield per plant in oil sunflower

2.4 不同成熟期種子幼苗的生物量測定

由表2可知，3個油葵品種種子幼苗的生物量均隨種子成熟度的增加逐漸升高，而后又趨于平穩(wěn)或略有下降趨勢，不同品種之間存在一定的差異。67×早R 的幼苗生物量最大值主要集中在開花后42 d 收獲的種子，其苗鮮重、苗干重、根鮮重和根長分別較正常收獲的種子增加了10.23%、14.29%、2.58%和9.55%，但根干重和苗長則分別在花后47 d 為最大值，分別較對照增長了4.8%和10.0%。36×早R 的幼苗生物量表現(xiàn)除根長外（以花后42 d的最長），其它生物量指標均以開花后47 d 收獲的種子表現(xiàn)較好，其苗鮮重、苗干重、根鮮重、根干重和苗長均達到最高值，比成熟期收獲的種子相應增加了2.56%、9.52%、1.45%、12.5%和29.63%。早熟矮大頭幼苗的苗鮮重、苗干重和根長均以開花后42 d 收獲的種子為最大（分別比成熟期收獲種子的幼苗增加了8.60%、8.22%和5.63%）；但根鮮重、根干重和苗長則以花后47 d 收獲的種子為最大，但與成熟期收獲種子的幼苗相比，差異不顯著。

表2 向日葵不同成熟度種子的幼苗生物量指標Table 2 Biomass indexes of sunflower seedlings derived from seeds collected at different time

2.5 收獲期對種子電導率的影響

電導率和種子活力呈負相關，電導率值越低種子活力越高。從圖5 可以看出，總體上向日葵種子浸出液的電導率隨著收獲時間的延長而降低，各處理間差異顯著。67×早R 和早熟矮大頭花后30 d 至花后42 d 收獲的種子電導率均隨收獲期的延遲而下降，前者降幅較大，以花后42 d 收獲的種子浸出液電導率為最低（46.52 μS·cm-1·g-1），比成熟期收獲的種子降低了47.52%；后者降幅較小，以花后42 d 的種子最低（為28.35 μS·cm-1·g-1，較對照降低了35.30%）。此后兩個品種的種子電導率基本趨于穩(wěn)定。而36×早R 種子的電導率則隨收獲期的延遲而持續(xù)下降，到開花后47 d 時，種子電導率降到最低，為66.03 μS·cm-1·g-1，比其成熟期收獲的種子電導率降低了57.44%。不同時期種子活力大小變化與電導率的測定結(jié)果變化一致。

圖5 收獲期對向日葵種子浸出液電導率的影響Fig.5 Effect of harvest time on conductivity for sunflower seed leaching solution

2.6 收獲期對種子品質(zhì)的影響

從表3 可以看出，隨收獲期延長，3 個油葵籽仁中油酸含量降低，與亞油酸含量成反比。晚收均降低了油酸與亞油酸比值，其中67×早R 和早熟矮大頭兩個品種各處理與對照差異顯著，36×早R 差異不顯著?；瘜W法和近紅外快速分析檢測都表明，正常成熟（36×早R 和早熟矮大頭）或提前5 天左右收獲（67×早R）比延遲收獲含油量高。因此，從種子油用品質(zhì)角度考慮，收獲不宜太遲，成熟后應盡早收獲。

表3 收獲期對向日葵籽仁含油量、油酸和亞油酸的影響Table 3 Effect of harvest time on oil content,oleic acid and linoleic acid of sunflower seed kernel

2.7 收獲時期對向日葵種子質(zhì)量和品質(zhì)的綜合分析

運用隸屬度函數(shù)法計算隸屬度函數(shù)值，對3 個油葵材料不同收獲期種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)、電導率、百粒重、籽仁率、單株產(chǎn)量、苗長、根長、苗鮮重、苗干重、根鮮重、根干重、油酸、亞油酸、含油量（行標法和NIRS）和O/L 值進行隸屬函數(shù)值計算（表4），隸屬函數(shù)值越大，表明該品種種子質(zhì)量越好。結(jié)果表明67×早R 和早熟矮大頭種子質(zhì)量高低順序為：開花后42 d ＞開花后35 d ＞開花后47 d ＞開花后30 d；而36×早R 則為開花后47 d ＞開花后42 d ＞開花后35 d ＞開花后30 d。說明適當延遲向日葵采收，有利于獲得高質(zhì)量的種子。

表4 各收獲期隸屬函數(shù)綜合評價Talbe 4 Comprehensive evaluation on seed quality of different harvest time with membership function method

對以上指標進行相關性檢驗分析，結(jié)果表明（表5）：收獲期與發(fā)芽率、發(fā)芽勢、亞油酸含量呈極顯著正相關，與發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)、百粒重、籽仁率顯著正相關，與油酸含量、油酸/亞油酸比值極顯著負相關，與電導率呈顯著負相關。電導率與發(fā)芽率、發(fā)芽勢、活力指數(shù)呈極顯著負相關。綜合隸屬函數(shù)值與發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)、百粒重呈極顯著正相關。

表5 各相關性狀以及綜合隸屬函數(shù)值間的相關系數(shù)Table 5 Correlation coefficients between the traits of germination and the values of comprehensive membership functions

3 討論與結(jié)論

在將新品種向市場推廣的過程中，良種生產(chǎn)是關鍵，而選擇適宜的收獲期是獲得高質(zhì)量種子的基本前提。提高種子質(zhì)量首先要保證種子活力，只有高活力的種子才能有高效整齊的群體，才能應對各

種不同的環(huán)境與突發(fā)的氣候情況。因此，如何生產(chǎn)出高活力的種子就顯得尤其重要。本研究通過分析3個油葵材料不同收獲期對種子活力和品質(zhì)的影響，發(fā)現(xiàn)隨著生育期的增加，油葵種子的百粒重、單株產(chǎn)量、發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)逐漸增加，電導率在開花期后42～47 d 達到最高峰值，生產(chǎn)上是油葵種子最適宜收獲時期。前人針對玉米[16～18]、小麥[9]、水稻[19～21]、油菜[22]等其他作物[23]的最佳收獲期開展了種子活力和產(chǎn)量相關研究，均表明，隨著種子成熟度的不斷增加，種子的發(fā)芽率、干物質(zhì)量和耐貯性等都相應增加，從而保證具有較高的出苗率和產(chǎn)量[24]，與本研究結(jié)果一致。此外，水稻籽粒黃熟度對種子活力的差異分析實驗也同樣表明，隨籽粒黃熟度的增加，種子活力先增加后趨于穩(wěn)定[25]。收獲期對百粒重、產(chǎn)量影響方面，本研究發(fā)現(xiàn)適當推遲收獲，可提高百粒重、籽仁率和單株產(chǎn)量，與前人在夏玉米[26]和油菜[27]中的研究結(jié)果相似。本研究發(fā)現(xiàn)不同時期種子電導率的測定結(jié)果與其種子活力大小變化一致，因此，生產(chǎn)上可用開花后天數(shù)作為參考指標指導種子收獲。在中南部地區(qū)種植向日葵，在天氣和后茬安排允許的情況下，適當延遲7 d左右采收，有利于獲得高活力的種子。

在油葵收獲的過程中，我們不僅要考慮到向日葵種子的活力和產(chǎn)量，同時也應考慮其品質(zhì)。本研究通過分析不同收獲期種子含油量和脂肪酸組成，表明隨收獲期的推遲，含油量和油酸含量降低，與亞油酸含量成反比，與前人在油菜[28～29]中的研究結(jié)果不完全一致。他們認為隨著收獲期的推遲，甘藍型黃籽油菜種子含油量呈先上升后略有下降的變化趨勢；適當晚收對提高菜籽含油量具有一定的作用。這可能與作物不同試驗研究所用材料相異有關。因此，從向日葵種子油用品質(zhì)角度考慮，收獲不宜太遲，成熟后應盡早收獲才能保證高含油量。

本研究對67×早R、36×早R 和早熟矮大頭3 個油葵材料不同收獲期的種子進行活力和品質(zhì)指標的測定評價，結(jié)果表明，67×早R 和早熟矮大頭在開花后42 d，種子活力最高；36×早R 在開花后47 d 種子活力最高。隨收獲期延長，油葵籽仁中油酸和含油量降低，亞油酸含量增加。利用隸屬函數(shù)法對3個油葵的種子活力和品質(zhì)進行綜合評價，表明延遲7 d左右收獲有利于獲得高質(zhì)量的種子，但含油量降低。因此，在中南地區(qū)種植向日葵可用開花后天數(shù)作為收獲時間的參考指標。從獲得高活力種子角度考慮，在天氣和后茬安排允許的條件下，可比常規(guī)收獲時間延遲一周左右；從種子油用品質(zhì)角度考慮，成熟后應盡早收獲。本研究可為我國中南部地區(qū)油葵高產(chǎn)收獲和種子安全保存提供指導與參考。