播前种子处理对水稻穗部性状和产量品质的影响

王文玉， 万思宇， 康 楷， 谢 嫣， 李家硕， 刘毓卓， 王 旭， 郑桂萍

(黑龙江八一农垦大学农学院/北大荒现代农业产业技术协同创新中心， 黑龙江 大庆 163319)

民以食为天，食以种为先，高质量的种子是一切农业生产的基础[1]。而现代农业生产中病虫害日益严重，给粮食产量和质量造成重大的影响。水稻是我国主要的粮食之一，我国约有60%的人口以稻谷为食，水稻是我国用世界7%的耕地养活世界22%人口的重要保障，是保证我国粮食安全的根本[2]。水稻产生病害的原因，主要是由种子携带病原菌和土壤中存在的病原物引起，例如水稻稻瘟病、干尖线虫病、纹枯病、恶苗病等，这些病害严重影响了稻谷的产量和品质。其中水稻恶苗病发病率较高，对水稻生长发育造成严重影响，染病秧苗徒长，导致产量损失10%～20%[3]。恶苗病主要以种子消毒防治，种子处理的方法主要有物理法、化学法和生物法[4]，而水稻种子化学处理是防治该病最有效的方法[5]。种子处理不仅可以防止病菌，还可以提高幼苗素质[6]、提高农作物产量、改善品质、增强抗逆性，使作物健康茁壮成长[7]。目前化学药剂法主要包括药剂浸种、药剂拌种、种衣剂包衣处理[4]。种衣剂首先由英国的公司研发成功，而大规模商业化主要是由于20世纪60年代欧洲温室育苗业的兴起[8]。我国虽然在种衣剂研制方面开始较晚,但后期发展迅速。20世纪80年代，北京农业大学与国内相关单位成功研制系列复合型种衣剂并投放市场，结果表明，种衣剂可以明显地提高种子的发芽率，并且起到预防病虫害的效果[9-10]。黄文静等研究表明，种衣剂包衣可使紫苏生育期提前，单株生物产量提高,显著增强植株对田间病虫害的抗性[11]。王占娣等研究表明，3个水稻品种播种前经过不同处理发芽率由低到高依次为：浸种后种子包衣<种子包衣后浸种<催芽后种子包衣[12]。李艳梅等研究表明，拌种或浸种能促进水稻秧苗生长，具有一定的壮苗作用[13]。严见方等研究表明，不同浸种处理对活力越低的杂交稻种子的发芽率影响越大，高活力种子对浸种的要求较小[14]。刘维宝等研究表明，以浸种24～48 h处理发芽效果最好[15]。欧立军等研究表明，种子进行间歇浸种后，发芽率较直接浸种的高[16]。

传统种植模式也因此正逐步被水稻直播栽培模式取代，成为水稻业的发展趋势[17]。直播稻在农业生产中有采用催过芽的种子、有只浸泡过的种子、也有采用干稻种等[18]。而水稻出苗对温、水、气有严格要求，并且直播稻的大田较难控制，对种子发芽率不达标、发芽势不强的水稻种子，直播出苗影响更大，而全苗匀苗是直播高产的基础[19]。因此筛选出较优的种子处理方法，对提高直播稻产量品质具有重要意义。目前关于水稻增加产量、提高品质的技术的研究多集中于耕作方式，水稻品种筛选、测土施肥和叶面肥喷施的外源调控技术等方面，而有关水稻播前种子不同处理对水稻籽粒品质和穗部性状的影响还鲜见报道。本研究通过设置5种不同种子处理方式培育水稻秧苗，移栽后通过常规管理，分析水稻穗部性状及籽粒品质的特征，明确不同种子处理方式对水稻穗部性状及产量品质的影响，以期为农业生产中直播稻栽培提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试品种为垦粳1501，主茎14片叶，生育期146 d左右，需≥10 ℃活动积温2 700 ℃左右。供试药剂为水稻种衣剂(黑龙江省大地丰农业科技开发有限公司)，氰烯菌酯(江苏省农药研究所股份有限公司)。供试肥料为尿素(46%)、磷酸二铵(N 16%，P2O548%)、硫酸钾(50%)。供试本田土壤为苏达盐碱土。

表1 土壤基础养分含量

1.2 试验设计

试验于2018年在黑龙江八一农垦大学水稻中心试验田进行。采用随机区组试验设计，共5个处理(见表2)。4月12日上午浸种，4月20日播种，播种量风干种子每盘100 g，5月13日插秧，插秧规格30 cm×12 cm，每小区6行，行长8 m，2次重复。田间水肥管理同常规生产。

1.3 测定项目与方法

1.3.1产量的测定

取样考种：于成熟期每处理连续调查20穴穗数，按照平均穗数每个处理取4穴，带回室内进行考种，考种项目包括穗重、穗长、着粒密度、每穴穗数、穗粒数、千粒重、结实率、每穗一次枝梗和二次枝梗数、一次枝梗和二次枝梗结实率、一次枝梗和二次枝梗的粒数、一次枝梗和二次枝梗的千粒重。

表2 各处理种子处理方法

处理处理方式ck干种子不浸种,不催芽T1干种子种衣剂包衣,清水浸种,催芽T2干种子种衣剂包衣,不浸种,不催芽T3干种子清水浸种,催芽T4干种子常规药剂浸种,催芽

1.3.2稻米品质的测定

品质测定内容与方法：收获后风干2～3个月，按《中国农业标准汇编：粮油作物卷》的标准，测定稻米营养品质、加工品质、外观品质及食味品质。

糙米加工采用FC-2 K型试验砻谷机(日本静冈机械株式会社生产)，精米加工采用VP-32型试验碾米机(日本静冈机械株式会社生产)，采用谷粒判别器(日本静冈机械株式会社生产)分离整精米，采用ES-1000便携式品质分析仪(日本静冈机械株式会社生产)测定垩白粒率、垩白度等外观品质，用Foss近红外谷物分析仪测定糙米的蛋白质含量、直链淀粉含量等营养品质。食味品质的测定用米饭食味计(日本佐竹公司生产)进行食味评分。

1.4 统计分析

使用WPS 2016录入数据并整理，用DPS 7.05软件进行试验数据统计与分析。

2 结果与分析

2.1 包衣和浸种对水稻穗部性状的影响

由表3可知，穗重和着粒密度以T 1和T 2较低，ck处于中间，T 3和T 4较高，说明种衣剂拌种降低了穗重和着粒密度，各处理之间差异不显著；ck穗长最低(为17.73 cm)，其他处理均高于ck，增幅为0.06%～2.43%；一次枝梗数和二次枝梗数变化相反，一次枝梗数ck最高(为12.24)，其他处理均低于ck，降幅为6.54%～17.16%，差异达显著水平；二次枝梗数ck最低(为21.8)，其他处理均高于ck，增幅为4.13%～16.79%，各处理之间差异不显著；一次枝梗粒数ck最低，其他处理均有不同程度升高，以T 1增幅最大(为24.08%)；二次枝梗粒数T 1较ck下降18.73%，差异达显著水平，其他处理较ck不同程度升高；一次枝梗结实率和千粒重各处理差异不显著，二次枝梗结实率各处理变化不同，T 2较ck相比下降，T 1、T 3、T 4较ck有不同程度上升；二次枝梗千粒重T 1最高(为21.13)，较ck提高11.33%，差异达到显著水平，其他处理与ck相比变化不大。

表3 不同处理穗部性状的比较

处理穗重穗长着粒密度/(粒·cm-1) 一次枝梗数 二次枝梗数 每穗枝梗数穗粒数结实率/%千粒重/g每穗枝梗数穗粒数结实率/%千粒重/gck2.94aA17.73aA7.45aA12.24aA5.19aA95.88aA23.38aA21.8aA3.15aA82.78aA21.19bAT12.93aA17.75aA6.88aA10.14bB6.44aA92.88aA24.33aA22.70aA2.56bA91.80aA23.59aAT22.89aA18.16aA7.41aA10.16bB5.83aA95.44aA22.75aA23.28aA3.24aA78.87aA21.36bAT33.11aA18.11aA7.88aA11.44abAB5.47aA96.91aA22.70aA25.46aA3.16aA88.52aA20.64bAT43.17aA17.74aA7.70aA10.19bB5.68aA95.59aA24.67aA24.65aA3.18aA89.06aA21.58bAF0.450.510.926.62*0.600.760.800.613.311.613.69

注：同列数据后不同大写字母表示差异极显著(p<0.01)；不同小写字母表示差异显著(p<0.05)。下同。

2.2 产量及其构成因素的比较

由表4可知，ck产量最低，为9 496.05 kg·hm-2，T 4产量最高，为10 766.55 kg·hm-2，各处理之间差异不显著。从产量构成分析上看，穗数呈现T 2>T 4>T 3>T 1>ck的趋势，说明干籽播种降低了穗数；穗粒数以T 1最低,为122.5，其他处理较ck均有不同程度增加，说明种衣剂拌种浸种催芽降低穗粒数；结实率以T 2最低，其他处理较ck均有不同程度增加；千粒重以T 2和T 3最低，分别为22.03 g和21.57 g，与其他处理差异达到显著水平，ck处于中间，T 1和T 4千粒重较高。

2.3 不同处理对稻米加工品质的影响

由表5可知，ck糙米率最低，T 2糙米率为83.30%，较ck增幅最大(3.38%)。说明种衣剂拌种，不浸种不催芽对糙米率促进效果最好。精米率和整精米率表现一致，各处理较ck相比均有不同程度下降，T 2精米率下降幅度较小(0.63%)，T 3精米率下降幅度较大(2.34%)。各处理较ck降低幅度为1.77%～4.61%。

表4 理论产量及其构成因素的比较

处理有效穗数/(穗·m-2)穗粒数/(粒·穗-1)结实率/%千粒重/g理论产量/(kg·hm-2)ck362aA132.23aA89.03aA22.33abA9496.05aAT1366.67aA122.5aA91.87aA23.83aA9560.85aAT2403.33aA134.47aA86.07aA22.03bA10292.85aAT3372.67aA142.97aA92.03aA21.57bA10601.1aAT4376aA136.47aA91.73aA22.87abA10766.55aAF0.510.791.213.090.84

表5 不同处理对稻米加工品质的影响

处理糙米率精米率整精米率ck80.58aA70.38aA62.28aAT180.66aA68.99aA61.18aAT283.30aA69.94aA60.35aAT381.62aA68.73aA59.41aAT481.81aA69.45aA60.48aAF1.390.040.11

2.4 不同处理对稻米外观品质的影响

由图1可知，ck垩白度最低，各处理与ck差异达显著水平，T 1和T 2较ck增幅较大，T 3和T 4较ck增幅较小，表现为T 2>T 1>T 4>T 3>ck。垩白粒率ck最低，T 1、T 2、T 4与ck差异达显著水平，ck与T 3差异不显著。说明拌种或浸种均可显著提高稻米外观品质。

2.5 不同处理对稻米营养品质的影响

由图2可知，T 2直链淀粉含量最高，并且显著高于其他处理，说明T 3具有增加直链淀粉含量的作用，T 1直链淀粉含量低于ck，表现为T 2>T 3>T 4>ck>T 1的趋势。蛋白质含量T 4最低，说明T 4对蛋白质具有抑制作用，其他处理蛋白质均大于ck，处理之间呈现T 3>T 2>T 4>T 1>ck的趋势。

图1 不同处理对稻米外观品质的影响

图2 不同处理对稻米营养品质的影响

2.6 不同处理对稻米食味评分的影响

由图3可知，T 4和T 2食味评分较高，与ck差异达到极显著水平，说明T 4和T 2可以明显改善稻米的食味评分。T 1和T 3极显著低于ck，说明降低了稻米的食味品质。具体表现为T 4>T 2>ck>T 3>T 1。

图3 不同处理对稻米食味评分的影响

3 讨 论

王占娣等研究表明，水稻种子处理方法对水稻幼苗素质有一定的影响[20]。李艳梅研究表明，拌种或浸种能促进水稻秧苗生长，具有一定的壮苗作用[21]。在相同肥水条件下，水稻生长发育和产量受秧苗素质影响较大[22]。杨文钰等研究表明，水稻浸种促进根系生长，分蘖发生早而快，增加穗数，穗粒数从而达到增产的目的[23]。肖达帮等研究表明，水稻拌种后播种育秧，种子发芽势强，根系发达，促进分蘖，提高产量[24]。本试验表明，无论清水浸种，种衣剂拌种，常规药剂浸种均比干种子播种产量高，与前人研究结果一致。水稻浸种过程是种子的吸水过程，种子吸水后酶的活性开始上升，抗逆性增强，但浸种高温催芽等环节极有利恶苗病浸入，危害较干种子播种处理病株率提高[25]，而种衣剂拌种可以消灭一部分病菌但药膜不利于水分进入，促进种子发芽和培育壮苗效果减弱，常规药剂浸种在保证种子充分吸水的情况下还可以抑制病菌，因此各处理理论产量表现为T 4>T 3>T 2>T 1>ck。顾克军等研究表明，永业生命素浸种与拌种能提高水稻苗体素质，并可协调水稻的穗粒结构，增加产量[26]。本研究中，ck穗数、穗粒数、结实率较低，而穗数和穗粒数与理论产量呈正相关，因此ck理论产量较低，这与前人的研究结果基本一致。包衣和浸种对水稻穗部性状影响的研究报道相对较少，本试验表明，进行包衣、浸种可使穗长、一次枝梗粒数、二次枝梗数增加，一次枝梗数不同程度降低。

水稻品质性状除了受遗传控制外，还受栽培技术、自然生态环境以及水肥管理等因素的影响[27]，因此对稻米品质的研究主要集中在栽培技术、水肥管理等方面，而关于包衣和浸种对稻米品质影响的研究报道相对较少，本试验表明，经过包衣和浸种处理，糙米率升高，精米率和整精米率下降，垩白度各处理较ck有不同程度增加，其中T 2较ck增幅最大，各处理与ck差异达到显著水平。直链淀粉含量T 1较ck有所下降，T 2、T 3、T 4较ck有不同程度升高。蛋白质含量各处理较ck有不同程度增加。俞扬凤等研究表明，在生产中正确采用药剂浸种能够提高水稻种子的发芽率，有利于培育壮苗[28]，提高秧苗素质对稻米产量和品质有所改善[29]。本试验表明，食味评分T 4>T 2>ck>T 3>T 1，T 1和T 3在有利于发芽，提高产量的同时食味评分却低于ck，与前人研究有所差异。T 4食味评分为74.92，较ck提高了2.49%，差异达极显著水平。说明常规药剂浸种可以明显改善稻米食味品质。

4 结 论

包衣或浸种穗长、一次枝梗粒数、二次枝梗数明显增加，一次枝梗数降低，理论产量均增加，各处理理论产量为T 4>T 3>T 2>T 1>ck，T 4理论产量较ck提高13.38%。通过相关分析，包衣和浸种主要通过增加穗数、穗粒数、结实率，从而增加了水稻理论产量；但包衣或浸种可使糙米率增加，精米率和整精米率降低，并且使稻米的外观品质变差，而食味评分T 4>T 2>ck>T 3>T 1，T 4食味评分为74.92，较ck提高2.49%。综上所述，T 4(常规药剂浸种催芽)更有利于水稻产量的提高和稻米品质的改善。