棉花种子萌发和出苗温度指标研究

张玲，朱蓉慧，刘勇，杨明凤，朱惠芝

（新疆石河子乌兰乌苏农业气象试验站/新疆石河子气象局，新疆 石河子 832000）

新疆是中国最大的优质商品棉生产基地，棉花产量占中国的2/3 以上，新疆连续多年种植面积、总产量、产居中国首位。棉花是新疆国民经济中的支柱产业，在提高农民收入上具有不可替代的作用[1-2]。棉花是喜温作物，对温度要求比较严格，尤其春季棉花播种期气温变化对棉花后期生长以及产量形成影响较大[3-5]。一般认为，10 ℃是适宜播种的温度指标[6-8]。近年来，新品种不断涌现，10 ℃播种温度指标是否仍然适宜，应进行深入研究。近年来，新疆部分植棉区受播种期温度波动的影响，出现出苗延迟，大面积烂种、烂芽现象，甚至翻种重播等，经济损失严重。基于此，本文通过人工模拟试验，设定不同温度对棉花种子萌发以及出苗率的影响，鉴定棉花播种适宜温度指标，为棉花产业发展服务。

1 材料与方法

1.1 材料

选择近几年石河子垦区机采棉主推的新陆早45 号、新陆早48 号、新陆早53 号，分别记为试验1号、试验 2 号、试验 3 号。

1.2 方法

1.2.1种子萌发试验。采用人工气候室恒温培养法，设 5 个温度环境：10 ℃、12 ℃、14 ℃、18 ℃和20 ℃。每个处理设 3 次重复。参照参考《GB 5520-85 粮食、油料检验种子发芽试验》[9]挑选饱满的种子30 粒；在培养皿底部垫润湿的纱布，置入恒温箱内；种子用常温浸泡1 h 后，均匀放在培养皿里，盖一层湿润滤纸保持湿度；每天记录萌发种子数量。

1.2.2出苗试验。采用人工气候室恒温培养法，设置了 6 个温度处理：10 ℃、12 ℃、14 ℃、18 ℃、20 ℃、25 ℃，每个处理设3 次重复。先在塑料盆（上口径20 cm、底面直径11 cm、高15 cm）中装10 cm 深的锯末，每盆均匀点播30 粒饱满的种子，播后种子表面覆盖1 cm 厚的锯末，置入气候室内，培养基含水量保持在70%左右。

1.2.3低温处理出苗试验。将棉花种子按1.2.1 方法放置在培养皿中，在10 ℃培养箱内分别处理1 d、2 d、3 d、4 d、5 d、6 d、7 d、8 d 后转移到 25 ℃培养箱中进行出苗试验，每处理设3 个重复。连续3 d无新增出苗或出苗率达100%记为出苗结束，每天观测记录出苗情况，计算出苗率、出苗速率（见1.4节）、平均出苗天数等。

1.3 观测时间与标准

参照参考《GB 5520-85 粮食、油料检验种子发芽试验》[9]观测、记录种子萌发和出苗，胚根伸出的长度达到种子长度的1/2，记种子萌发。萌发结束后计算萌发率、萌发速率以及烂种率等。出苗标准：为子叶露出锯末表面并且完全展开。出苗结束后，计算出苗率、出苗速率。

1.4 分析方法

萌发率 （My）（%）＝萌发的种子粒数/供试种子总数×100；萌发速率（Mv）（%）＝1/浸种至萌发天数×100。

出苗率 （Cm）（%）＝出苗数/供试种子总数×100； 出苗速率 （Cv）（%）＝1/播种至出苗天数×100。

采用多项式拟合萌发率（出苗率）随温度变化状况，并分析其相关程度。统计分析用Excel 2003[12]，参考杨永岐等[9-11]的分析方法。

2 结果与分析

2.1 温度对棉花种子萌发的影响

图1 不同温度对棉花种子萌发率的影响

温度对棉花种子萌发影响十分明显，线性相关系数为 0.879 1（P＜0.05）。由图 1 所示，3 个品种的棉花种子的萌发率均随着温度的升高而提高，拟合关系式为：My＝0.024 6T3－1.346 6T2＋24.625T－56.343；复相关系数 0.993 9（P＜0.01）。恒温 10 ℃处理下，烂种率、萌发率最低，12 ℃萌发率比10 ℃提高7.1 百分点，当温度达到14～20 ℃时，萌发率变化随着温度升高差异变小。3 个品种的棉花种子的萌发率对温度的反应是不同的，试验2 号的萌发率明显高于其它2 个品种，其萌发率均在80%以上，而其它2 个品种在10 ℃时的萌发率低于80%。3 个品种种子萌发速率平均值与温度呈正相关，温度越高种子萌发速率越快。当温度为10 ℃时，3 个品种种子萌发平均需要11.5 d，平均萌发速率（Mv）为8.7%；当温度为20 ℃时，3 个品种萌发平均需要4.4 d，平均萌发速率为22.7%；温度升高了10 ℃，萌发速率提高了14.0 百分点。由图2 所示，当温度14 ℃时3 个品种种子的萌发速率出现拐点，3 个试验品种在10～14 ℃的萌发速率为8.7%～19.4%，温度每升高1 ℃萌发所需时间减少1.58 d；3 个品种在14～20 ℃条件下平均萌发速率为21.5%，每升高1 ℃萌发天数减少0.13 d。棉花种子萌发速率与温度函数表达式为：Mv＝0.009 1T3－0.595 2T2＋12.896 0T－69.935 0，复相关系数为 0.998 2 （P＜0.01）。各品种萌发速率随温度变化表现一致，3 个品种间差异不明显。

图2 不同温度对棉花萌发速率的影响

2.2 温度对棉花种子出苗的影响

不同温度对棉花出苗率（Cm）影响十分明显，线性相关系数为 0.715 4（P＜0.05）。由图 3 所示，棉花出苗率随着温度的升高而提高，出苗率随温度变化拟合多项式为：Cm＝－0.008 5T4＋0.630 9T3－17.335T2＋208.480T－835.540，复相关系数0.999 5（P＜0.01），达极显著水平。在不同温度处理中，3 个品种表现差异不明显，故只对3 个品种的平均出苗特性进行分析。10 ℃处理下3 个品种种子的烂种、发霉种子平均占32.5%，出苗率最低仅为61.9%；12 ℃处理下3 个品种平均烂种率7.2%，出苗率比10 ℃处理下提高23.1 百分点，达85.0%；当温度达到14 ℃及以上时，出苗率达到90%以上。

图3 不同温度对棉花种子出苗率的影响

随着温度的升高棉花出苗时间减少，出苗所需天数与温度显著负相关，相关系数为－0.797 3（P＜0.05）。当温度为 10 ℃时，出苗需要 24 d，出苗速率为4.2%；当温度在18～25 ℃时，出苗需要4～6 d，出苗速率在15.5%以上。由图4 所示，当温度12 ℃时出苗时间出现拐点，10 ℃升到12 ℃出苗速率增加5.0 百分点，每升高1 ℃出苗时间减少6.5 d；12 ℃升到 14 ℃出苗速率增加 1.8 百分点，每升高1 ℃出苗时间减少0.9 d；14 ℃升到25 ℃出苗速率增加11.4 百分点，每升高1 ℃出苗时间减少0.42 d。棉花出苗速率（Cv）与温度呈非线性函数关系，表达式为：Cv＝19.107 ln（T）－39.284；复相关系数为 0.996 2（P＜0.01），达极显著水平。

图4 不同温度对棉花出苗天数的影响

2.3 10℃低温处理种子对出苗的影响

棉花种子经过1～8 d 的10 ℃低温处理后转移到25 ℃环境下，不同处理下棉花种子的出苗率不同。由图5 可知，1～5 d 的在10 ℃处理对棉花种子出苗率的影响较小，3 个品种的棉花种子出苗率在90%以上；经过6～8 d 低温（10 ℃）处理平均出苗率（Cm）下降至78.3%。3 个棉花品种表现一致。由图6 可知，3 个品种的棉花种子经过1～6 d 的10 ℃低温处理后转移25 ℃出苗所需时间呈逐渐增加趋势，低温处理时间越少出苗越快；而10 ℃低温处理7～8 d，出苗所需时间呈现减少趋势。

图5 10 ℃处理不同天数对棉花种子出苗率的影响

图6 10 ℃处理不同天数处理对棉花出苗时间的影响

3 结论与讨论

温度对棉花种子萌发率和萌发速率的影响是非线性的，14 ℃成为拐点。当温度达到14 ℃时棉花种子萌发率和萌发天数趋于稳定。依据试验结果得出，棉花最佳催芽初始温度指标为14 ℃。试验结果表明温度越高棉花种子出苗率越高、 出苗越快。10 ℃时棉花种子出苗慢、 出苗率低，12 ℃时出苗率明显增加，温度上升到14 ℃至25 ℃出苗率稳定在90%以上。由此可见，14 ℃是棉花播种最佳温度。考虑春季棉花播种期气温逐日升高的特征，播种适宜温度可定在12～14 ℃。

10 ℃低温处理棉花种子依据历年延用的棉花适宜播种温度（10 ℃）指标而设计的，虽然不能体现春播期气温变化状况，但长时间10℃低温环境下，烂种、烂芽较多，影响出苗率的同时也影响出苗速度。所以，棉花种子低温催芽过程最多不能超过5 d。