毛泓權, 高赫陽, 牟豐盛, 蘆昌勝, 高婷婷, 鄭淑波, 路 明

(1.吉林吉農高新技術發(fā)展股份有限公司, 吉林 公主嶺 136100;2.吉林省農業(yè)科學院玉米研究所/主要糧食作物國家工程研究中心/國家玉米工程技術研究中心(吉林)/農業(yè)農村部東北中部玉米生物學與遺傳育種重點實驗室, 長春 130033)

玉米是我國第一大農作物,2022年總產量27 720.3萬t,占糧食總產量的40.38%,有力支撐了“十九連豐”,保障了國家糧食安全[1]。玉米種業(yè)是我國種業(yè)主力軍,種子銷售額占我國種子企業(yè)銷售總額的35%以上,市值占全國主要農作物總市值的40%左右[2]。近年來,由于玉米新品種審定數(shù)量多、基地制種生產面積大、供應市場種子數(shù)量多,導致玉米種子嚴重過剩,供大于求問題突出[3]。對產能過剩的種子進行安全貯藏成為解決問題的有效途徑。目前,玉米種子包衣技術已廣泛地應用于種子產業(yè)化,作為種子技術集成的體現(xiàn),對促進種子發(fā)芽和幼苗生長發(fā)育、防治病蟲害及保產增產等發(fā)揮了重要作用,最大限度地激發(fā)了種子活力潛能[4-7]。關于玉米種子包衣與貯藏的相關研究不多[8-11],尤其是種子包衣安全貯藏臨界含水量對種子發(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,通過研究包衣和未包衣種子在5個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行貯藏的安全臨界含水量,為種子產業(yè)化風險提供參考和依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試玉米品種為吉單50和先玉335。

1.2 試驗設計

試驗于2022年在吉林省農業(yè)科學院玉米研究所種子實驗室進行。采用三因素設計,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,設置12%,12.5%,13.5%,14.5%和15.5%等5個處理。分別開展貯藏前和貯藏后的種子發(fā)芽率(貯藏時間1年)和低溫條件下的種子活力測定,3次重復,隨機設計。

1.3 試驗方法

1.3.1種子含水量測定

采用烘干法對兩個品種的種子測定籽粒的初始水分,選擇水分為12%的種子作為本次試驗用種。

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)進行種子包衣,另一份不包衣的白籽作為對照。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份在初始水分基礎上人工增水至不同梯度的目標水分,目標水分梯度分別為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定水分值,確保與目標水分值一致。

增水量根據(jù)不同品種重量和初始含水量,采用下列公式進行計算。

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封存,封存過程中保持種子含水量不變,封存10個月。

1.3.4種子發(fā)芽率測定

按照國家標準(GB/T 3543.4-1995 農作物種子檢驗規(guī)程 發(fā)芽試驗)進行發(fā)芽試驗。

1.3.5種子活力測定

按照地方標準(DB 22/T 2617-2017 玉米種子活力低溫檢測技術規(guī)程)進行種子活力測定。

1.4 統(tǒng)計分析

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

2 結果分析

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,尤其對發(fā)芽率相對較低品種作用更大,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,與不包衣對比,在達到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

對貯藏后含水量不同的玉米種子活力的分析(圖4)表明,對貯藏后不同含水量種子進行低溫脅迫,種子活力與含水量、包衣處理相關,種子活力隨著含水量的增加而逐漸降低,含水量超過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%。與不包衣對比來看,在達到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)結構和生理活性、種子質量和貯藏條件,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]研究結果基本一致,乳熟期玉米種子在水分含量為14.0%～5.0%時的發(fā)芽勢和發(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%,可以滿足產業(yè)化應用,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%,這已經不能在生產中應用?？梢?對于未包衣的種子安全貯藏的臨界含水量應不高于14.5%。溫東強等[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,種子種用價值高,這比本研究中的臨界含水量低1.5個百分點,但其試驗中僅設計了5個含水量梯度,僅有15%這一個高含水量。

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,在含水量達到13.5%時,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%,可以滿足產業(yè)化應用,但含水量達到14.5%以上時,種子發(fā)芽率和種子活力下降嚴重,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%?？梢?包衣種子安全貯藏的臨界含水量應不高于13.5%,這比呂亞娟[11]的研究結果要低0.5個百分點,而其試驗中設計的最低含水量為14%,表明水分含量在14%～16%之間的包衣種子密封期3個月內發(fā)芽率仍保持在國家標準85%以上,其中最低的14%在4個月貯藏期的發(fā)芽率仍為93%。

科學合理地確定玉米種子安全貯藏臨界含水量事關種業(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不高于14.5%,包衣種子臨界含水量應不高于13.5%,這將為有效降低種子產業(yè)化風險提供理論參考和依據(jù)。