浙江省主栽水稻品种种子活力鉴定与评价

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(1.浙江农林大学农业与食品科学学院，浙江省农产品品质改良技术研究重点实验室，杭州 311300；2.浙江省温州市鹿城区藤桥镇镇政府农业公共服务中心，浙江 温州 325000)

种子是农业生产最重要的基本资料，种子活力是反映种子质量最重要的指标，是指在广泛的田间条件下，决定种子迅速整齐出苗和长成正常幼苗潜在能力的总称[1]。在实际的农业生产中，高活力种子具有明显的生长优势和生产潜力[2]。因此，及时、准确地掌握种子活力情况，对于保障农业生产具有重要意义。

水稻是浙江省乃至全国最主要的粮食作物之一。目前浙江省水稻种植面积稳定在80万hm2左右，稻谷总产量约680万t，水稻种植面积约占粮食作物种植面积的60%，稻谷总产量约占全年粮食总产量的80%左右[3-5]。浙江省水稻生产过程中常易遇到春播冷害、涝渍、干旱、盐碱等问题[4,6-10]，导致种子出苗率低甚至不出苗，造成极大的农业损失。因种子质量问题导致的农业纠纷也时有发生，其关键原因是种子发芽率高而活力低，浙江省水稻生产中的种子活力问题突出[11]。干旱和淹水是影响浙江省水稻种子发芽和正常生长的主要环境因素，随着水稻直播技术的不断发展和迅速推广[12]，准确掌握水稻种子活力信息尤其是在干旱或淹水条件下种子活力水平变得更为关键。因此，本试验选用浙江省主栽的9个水稻品种(籼稻、粳稻和籼粳杂交稻各3个)种子为材料，通过比较室内标准条件、干旱、淹水和大田条件下种子的发芽指标，对9个品种的种子活力进行了评价和鉴定，并找出较为适宜的浙江省水稻种子活力测定方法和评价指标。

表1 不同水稻品种种子标准发芽试验结果

注：数值后的小写字母表示不同水稻品种各发芽指标的差异显著性(LSD，α=0.05)。下同。

1 材料与方法

1.1 材 料

供试材料为早籼稻品种：中嘉早17、中早39、甬籼15；单季常规晚粳稻品种：浙粳99、嘉58、秀水134；单季籼粳杂交稻品种：春优84、甬优1540、甬优538。种子均购于浙江农科种业公司及温州市新丰种子公司。

1.2 方 法

1.2.1 标准发芽试验

各水稻品种种子经0.5%次氯酸钠溶液消毒5 min后，用清水冲洗干净，置于垫有2层润湿发芽纸的发芽盒(12 cm×12 cm×6 cm)中，于20～30 ℃变温条件发芽，高温8 h，低温16 h，高温时段有光照，光通量为250μmol/(m2·s)。3次重复，每重复100粒种子。每天记录发芽种子数，第5天计算发芽势，第14天计算发芽率。参照Zhang等[13]的方法，计算发芽指数(GI)=∑(Gt/Dt)，平均发芽时间(MGT)=∑(Gt×Dt)/∑Gt。其中：Gt为第t天的发芽种子数，Dt为发芽日数。

1.2.2 耐旱性测定

种子用0.5%次氯酸钠溶液消毒5 min，用清水彻底冲洗干净，置于垫有2层润湿发芽纸的发芽盒(12 cm×12 cm×6 cm)中于20～30 ℃变温条件下发芽，高温8 h，低温16 h，高温时段有光照，光通量为250μmol/(m2·s)。采用PEG-6000模拟干旱条件，发芽纸用20% PEG-6000溶液浸湿并保持湿润状态[14]。3次重复，每重复100粒种子。每天记录发芽种子数，第6天计算发芽势，第10天计算发芽率。

1.2.3 耐涝性测定

种子用0.5%次氯酸钠溶液消毒5 min，用清水冲洗干净，置于清水中浸泡6 h，使其吸足水分。参照王洋等[15]的方法进行耐涝性测定，在发芽盒(13 cm×19 cm×12 cm)中放入5 cm厚的干净湿砂，放入浸泡后的水稻种子，再覆盖1 cm厚的湿砂，而后加水至满，盖紧发芽盒。于20～30 ℃变温条件下发芽，高温8 h，低温16 h，高温时段有光照，光通量为250μmol/(m2·s)。3次重复，每重复100粒种子。每天记录发芽种子数，第5天计算发芽势，第14天计算发芽率。发芽结束后，每盒随机取10株水稻幼苗测量苗高，并记录幼苗叶片数。

1.2.4 模拟大田试验

种子用0.5%次氯酸钠溶液消毒5 min，用清水彻底冲洗干净，置于装有大田泥土的塑料筐中，保持泥土处于湿润状态，并将塑料筐放置于室外模拟大田环境。14 d后计算发芽率。3次重复，每重复100粒种子。

1.3 统计分析

所得数据采用SAS软件(8.0版)进行统计分析、相关性分析以及基于离差平方和法的聚类分析[16]，多重比较采用LSD，α=0.05，百分率数据在分析前进行反正弦转换(y=arcsin[sqr(x/100)])。

2 结 果

2.1 不同水稻品种种子标准发芽试验结果

由表1可知，9个水稻品种种子的发芽指标差异显著，其中中早39的发芽势、发芽率、发芽指数显著低于其余8个品种，平均发芽时间显著高于其余8个品种。春优84、甬优1540的发芽势、发芽率、发芽指数显著高于其余品种，平均发芽时间则显著低于其余品种。另外，根据国家标准GB 4401.1—1996[17]中有关水稻发芽率的规定，中嘉早17、中早39两个品种的发芽率未达到规定要求的80%。此外，整体而言，杂交稻的发芽指标较晚粳稻更好，晚粳稻的发芽指标则优于早籼稻。

表2 不同水稻品种种子耐涝性测定结果

2.2 不同水稻品种种子耐旱性测定结果

在用20% PEG-6000溶液模拟干旱条件下，9个水稻品种种子的发芽情况差异显著，但发芽势和发芽率数值均较小。其中甬籼15、嘉58和秀水134的发芽势为0，显著低于其余品种。甬优1540的发芽势显著高于春优84，春优84则显著高于中嘉早17和甬优538。另外，甬籼15和秀水134的发芽率也为0，显著低于其余品种。甬优1540和春优84的发芽率无显著差异，两者均显著高于其余品种。中嘉早17的发芽率显著高于甬优538，后者则显著高于中早39。整体而言，杂交稻的耐旱性显著高于早籼稻，早籼稻则优于晚粳稻。

2.3 不同水稻品种种子耐涝性测定结果

由表2可知，9个品种种子的耐涝性发芽结果差异显著。其中甬优1540和甬优538的发芽势显著高于其余品种，两者之间无显著差异；中早39和甬籼15的发芽势则显著低于其余品种。秀水134、春优84、甬优1540和甬优538的发芽率无显著差异，且均显著高于其余品种。中早39的发芽率最低，其次为中嘉早47。此外，在耐涝性测定中，仅有春优84和甬优538 2个品种的发芽率超过80%。从平均发芽时间看，中早39的平均发芽时间显著高于除甬籼15外的其余7个品种；甬优1540的平均发芽时间则显著低于其余品种。另外，甬优1540和甬优538的发芽指数显著高于其余品种；中早39的发芽指数最低，其次为甬籼15，两者均显著低于其余品种。

注：误差线上方的小写字母表示不同品种的差异显著性(LSD，α=0.05)。图1 不同水稻品种种子耐旱性测定结果

2.4 不同水稻品种种子田间成苗情况分析

田间成苗结果表明，籼粳杂交稻整体优于常规晚粳稻，后者又优于常规早籼稻(图2)。其中，甬优1540的田间出苗率显著高于其余水稻品种，中嘉早17和中早39的田间出苗率显著低于其余品种。

注：不同小写字母表示各品种的成苗率差异显著性(LSD，α=0.05)。图2 不同水稻品种种子田间成苗率差异比较

2.5 浙江省主栽水稻品种种子活力聚类分析

以9个不同水稻品种在各环境条件下的发芽指标等共计11个指标进行聚类分析(图3)。当半偏相关拟合度取0.4时，可将水稻品种分为两大类，一类为杂交稻，包括甬优538、春优84和甬优1540，这类水稻种子的活力普遍更高；另一类为常规稻，含剩余6个品种，其种子活力均较低。当半偏相关拟合度取0.2时，还可将常规稻分为2个类别，其中甬籼15和秀水134品种为一类，其种子活力要高于由中早39、中嘉早17、浙粳99和嘉58组成的另一类别。此外，综合各项指标结果表明，在9个水稻品种中，甬优1540的种子活力最高，其次为春优84；而中早39的种子活力最低，其次为中嘉早17。

注：图中数值代表相关系数大小。白色格子代表相关系数不显著(p<0.01)。GE，标准发芽势；GP，标准发芽率；MGT，标准平均发芽时间；GI，标准发芽指数；DGE，干旱发芽势；DGP，干旱发芽率；WGE，淹水发芽势；WGP，淹水发芽率；WMGT，淹水平均发芽时间；WGI，淹水发芽指数；TGP，大田发芽率。图4 不同水稻品种种子活力各评价指标间相关关系热点图

图3 9个水稻品种聚类树状图

2.6 浙江省主栽水稻品种种子活力评价指标的相关性分析

将上述所测各项指标数值进行相关性分析后表明，9个水稻品种间的标准发芽势、发芽率、发芽指数三者之间均呈显著正相关关系，且三者均与发芽时间呈显著负相关关系(图4)。干旱条件下的发芽势与标准发芽势、发芽指数以及干旱发芽率均呈显著正相关关系。淹水条件下的发芽势与标准发芽势、发芽率、发芽指数、干旱发芽势、干旱发芽率以及淹水发芽率均呈显著正相关关系；淹水发芽率还与标准平均发芽时间呈显著负相关关系；而淹水条件下的平均发芽时间则与标准发芽势、发芽率、发芽指数、干旱发芽势、干旱发芽率、淹水发芽势以及淹水发芽率均呈显著负相关关系。此外，淹水条件下的发芽指数与所有其余指标均呈显著相关关系，说明淹水条件下的发芽指数最适宜用于评价不同水稻品种种子活力的指标。田间出苗率与标准发芽势、发芽率、发芽指数、淹水发芽率和淹水发芽指数均呈显著正相关关系，与标注平均发芽时间呈显著负相关关系。

3 讨 论

农业生产中最大的威胁是播下的种子没有生产潜力，因种子质量问题产生的损失不可挽回且难以估量[18]。种子活力是反映种子最重要的质量指标，及时、准确掌握种子活力信息对保障农业产量至关重要。本文分别选用了浙江省主栽的籼稻、粳稻、籼粳杂交稻各3个水稻品种的种子为材料，采用了多种不同的种子活力测定方法对该批种子进行测定，结果表明9个品种种子活力差异显著，籼粳杂交稻品种种子活力整体较高，以甬优1540活力最好，常规稻种子活力均较低，其中中早39的活力最低；同时研究还发现耐涝性测定较适宜用于评价浙江省水稻种子活力，淹水条件下的发芽指数可作为评价水稻种子活力的有效指标。

标准发芽试验是一种普遍采用的种子活力测定方法，适用于各种作物种子活力的测定，且常用发芽试验的结果作为检测其它种子活力方法测定的参照。本研究结果表明，采用该方法测定出的各品种种子活力差异显著，尤其是中早39和中嘉早17的发芽率均未达到国家标准要求的80%。此外，3个籼粳杂交稻的发芽指标均优于其余品种，说明籼粳杂交稻的种子活力比常规稻要好。然而，由于标准发芽试验是种子在室内最适宜条件下的发芽结果，用这些指标来评估种子活力具有较大的局限性和盲目性。因此，需开发或采用一些更能准确反映种子活力的逆境测定方法来检测种子活力，以便准确掌握水稻种子活力，保障水稻种子的播种品质和最终产量。

干旱和涝渍是浙江省水稻生产中常易遇到的实际问题[4,7,9]，因此了解干旱或淹水条件下浙江省主栽水稻品种种子活力水平对指导实际农业生产具有重要意义。种子的耐旱性和耐涝性测定均属于逆境试验，不同活力的种子在逆境条件下的表现不同，高活力种子抗逆能力强，经逆境处理后仍能保持较高的发芽力。本文采用20% PEG-2000模拟干旱条件，对9个水稻品种种子进行了活力测定，结果发现发芽势、发芽率数值与标准发芽试验相比均下降较多，这与郁飞燕等[14]和刘晶等[19]的结果相一致；同时本试验结果也说明所选取9个浙江省主推品种均不耐旱。此外，研究还发现杂交稻的耐旱性较籼稻更强，后者又优于粳稻。水稻直播是一种轻型、高效、节水的栽培方式，我国水稻直播栽培面积逐年上升[20]。直播水稻种子成苗的关键是其耐缺氧能力也即种子活力的高低，因此了解水稻种子在缺氧条件下的萌发能力对筛选适宜直播的水稻品种具有重要意义。本文采用王洋等[15]的方法测定了浙江省主栽的9个水稻品种种子耐涝能力，结果表明淹水条件降低了各品种的发芽能力，这与前人的研究结果较为一致[15,21-22]。此外，杂交稻的整体发芽情况要好于常规粳稻，后者又优于籼稻品种。模拟大田试验的结果也发现了一致的结论，即杂交稻品种种子活力高于粳稻，粳稻则高于籼稻品种。

采用聚类法将上述所测种子活力指标进行综合分析，将这9个水稻品种分成了高活力、中活力和低活力的3个类型，3个籼粳杂交稻品种均属于高活力类型，甬籼15和秀水134属于中活力类型，其余品种属于低活力类型；结果可为水稻品种种子活力鉴定提供了有益的借鉴。同时，本文还对各项指标进行了相关性分析，发现淹水条件下的发芽指数与所有指标均呈现显著相关关系，且该指标与大田发芽率的相关系数较高，达到0.7；因此，本研究认为耐涝性测定可作为水稻种子活力测定的有效方法，淹水发芽指数是评价水稻种子活力的有效指标。