3 种植物生长调节剂对棉种萌发及棉苗生长的影响

张亚林，冯自力，冯鸿杰，赵丽红，魏锋，朱荷琴

（棉花生物学国家重点实验室/ 中国农业科学院棉花研究所，河南安阳455000）

棉花是我国重要的天然纤维作物，棉花产业在国民经济中占有重要的地位[1]。 种子活力的保持和成功萌发出苗决定着植物种群的繁衍和生存[2]，在农业生产中，快速一致的种子发芽也是棉花高产的必要条件，具有重要的经济价值[3]。种子萌发是受基因遗传和外界因素调控的复杂过程，外界因素包括外源脱落酸、赤霉素、乙烯等植物激素调控及温度、光照等环境条件[4]。前人研究结果表明，植物生长调节剂浸种处理对植物种子萌发和生长发育有促进作用[5-7]；刘恩侠[8]研究发现用适当浓度的稀土微量元素处理向日葵种子，可以提高种子活力，明显促进幼苗生长；芸薹素内酯浸种与催芽处理均能显著提高陈化水稻种子的发芽势和发芽率[9]；甲哌也被广泛应用于植物生长调控[10]。

药剂浸种或种子包衣处理，是提高种子活力的有效途径， 也是控制种子缓慢吸水的关键环节[11]。目前，关于稀土微量元素、芸薹素、甲哌等植物生长调节剂浸种处理对棉花种子萌发及出苗的影响鲜有报道；因此，本研究以棉花种子为材料，研究不同质量浓度植物生长调节剂浸种对棉花种子萌发及幼苗生长的影响，以期为棉花生产提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试验设计

供试棉花品种为中棉所49， 植物生长调节剂为稀土微量元素（河南翔大化工有限公司生产）、芸薹素（郑州中科化工产品有限公司生产）、甲哌（中棉小康生物科技有限公司生产）。

分别设置以下处理：稀土微量元素167、333、1 000 mg·L－1，芸薹素0.01、0.03、0.09 mg·L－1，甲哌50、150、450 mg·L－1。

1.2 方法

1.2.1 浸种处理。将棉花种子先用75%（体积分数，下同）乙醇消毒10 min，然后用无菌水冲洗3 次。接种前，将棉花种子浸泡到不同质量浓度的稀土微量元素、芸薹素、甲哌药液中，设置清水浸种对照和未处理对照。 室温浸种引发10 h，然后用吸水纸吸干种子表面的水分。 置于40 ℃烘箱中， 干燥48 h至恒重，使种子的含水量回至未经药剂处理时的水平，即得到药剂引发棉花种子，备用。

1.2.2 室内发芽试验。按照国家标准检测种子发芽率，具体方法：在方形发芽盒内加800 g 土壤，将上述引发的棉花种子均匀撒在土壤表面， 然后覆土200g。每处理50 粒种子，3 次重复。置于常温（25 ℃）的光照培养箱（12 h 光照、12 h 黑暗）中培养。 在播种第4 天，统计棉花幼苗的发芽数，计算发芽势；在播种第9 天，统计棉花幼苗的发芽数，计算发芽率，进一步计算发芽指数。

计算公式：发芽势（%）＝（规定时间内发芽种子粒数/供试种子粒数）×100；发芽率（%）＝（发芽种子粒数/供试种子粒数）×100；发芽指数＝∑（Gt/Dt），式中Gt为t 日内的发芽数，Dt为相应的发芽处理时间（d）。

1.2.3 温室幼苗生长试验。将连续种植棉花的大田土壤与蛭石按2∶3 的体积比混匀配制成营养土，分装到盆中，浇水润湿营养土，每个盆中分散放置50 粒药剂引发棉花种子， 覆盖1 cm 厚的沙土，按压抚平，3 次重复。 播种结束后按照常规方法进行抚育管理。播种后7 d，统计棉花出苗数及苗病发生情况，播种后21 d，每个处理测量10 株棉花株高、侧根数、鲜物质质量等生物量指标。

1.2.4 数据处理。采用Excel 2013 软件进行数据统计整理，GraphPad Prism 8 软件进行差异显著性分析（P＜0.05）。

2 结果与分析

2.1 不同质量浓度植物生长调节剂对棉花种子萌发的影响

由表1 可知，不同植物生长调节剂浸种处理下棉花种子萌发效果表现不同程度的差异，且与植物生长调节剂质量浓度相关。与清水浸种对照和未处理对照相比，除167 mg·L－1稀土微量元素处理外，其余处理均可提升棉花种子发芽势、发芽率和发芽指数。 其中，0.03 mg·L－1芸薹素处理种子萌发效果最好，发芽势、发芽率、发芽指数分别为85.33%、94.67%、31.85，比未处理对照分别提高16 百分点、15.34 百分点、21.80%， 比清水浸种对照分别提高10.66 百分点、10 百分点、13.47%。 此外，0.01 mg·L－1芸薹素处理、50 mg·L－1甲哌处理种子萌发效果也显著高于未处理对照和清水浸种对照。针对稀土微量元素而言，种子萌发效果随着质量浓度的增大呈现升高趋势，在1 000 mg·L－1下最好，其发芽势、发芽率、发芽指数比未处理对照提高12.67 百分点、12.67 百分点、17.48%， 但均未达到显著性差异水平。

表1 不同质量浓度植物生长调节剂浸种对棉花种子萌发的影响

2.2 不同质量浓度植物生长调节剂对棉花出苗及苗期病害的影响

由表2 可知，播种后7 d，不同植物生长调节剂浸种处理下棉花出苗表现不同程度的差异，且与植物生长调节剂质量浓度相关。与清水浸种对照和未处理对照相比， 除了167 mg·L－1稀土微量元素处理外， 其余处理均对棉花出苗有促进作用。 其中，50 mg·L－1甲哌处理棉花出苗率为92.67%，比未处理对照（74.00%）显著增加18.67 百分点，比清水浸种对照（80.00%）显著增加12.67 百分点，促进棉花出苗效果最好。 0.01、0.03 mg·L－1芸薹素处理棉花出苗率均为91.33%， 比未处理对照显著增加17.33 百分点，比清水浸种对照增加11.33 百分点。不同质量浓度的稀土微量元素处理中，棉花出苗率随着其质量浓度的增大呈现升高趋势；而不同质量浓度的甲哌处理中，棉花出苗率随着其质量浓度的增大呈现下降趋势。 不同质量浓度的植物生长调节剂浸种处理对棉花苗期病害有一定的防治效果，幼苗发病率均低于未处理对照（10.00%），但只有0.01、0.09 mg·L－1芸薹素处理棉花发病率（3.33%）显著低于未处理对照6.67 百分点。

表2 不同质量浓度植物生长调节剂浸种对棉花出苗及苗期病害的影响

注： 同列数据后不同小写字母表示处理间差异显著（P＜0.05）。

2.3 不同质量浓度植物生长调节剂对棉花幼苗生长的影响

表3 不同质量浓度植物生长调节剂浸种对棉花幼苗生长的影响

由表3 可知，播种后21 d，不同植物生长调节剂浸种对棉花幼苗生长有不同的影响，且与植物生长调节剂质量浓度相关。 稀土微量元素处理中，随着其质量浓度的增大， 棉花幼苗地下部鲜物质质量、根冠比、株高、侧根数呈现升高趋势，1 000 mg·L－1处理下棉花幼苗生长的各项指标最佳， 其中棉花幼苗地下部鲜物质质量、根冠比、侧根数比未处理对照增加76.00%、55.56%、33.61%， 比清水浸种对照增加76.00%、55.56%、11.57%。 0.01、0.03 mg·L－1芸薹素处理对棉花幼苗促生长作用明显， 与未处理对照相比，地上部鲜物质质量、地下部鲜物质质量、 根冠比、 株高、 侧根数分别提高17.02%、84.00%、55.56%、5.97%、34.81%和13.83%、96.00%、70.37%、8.28%、48.38%。 不同质量浓度甲哌处理中，50 mg·L－1处理的棉花地下部鲜物质质量及根冠比高于其余处理，且显著高于未处理对照。 值得一提的是，450 mg·L－1甲哌处理棉花幼苗株高为7.49 cm，比未处理对照显著降低8.77%，比清水浸种对照显著降低8.88%。 综上所述，1 000 mg·L－1稀土微量元素，0.01、0.03 mg·L－1芸薹素，50 mg·L－1甲哌药液浸种处理， 对棉花幼苗生长均具有促进作用。

3 结论与讨论

植物生长调节剂浸种处理可打破植物种子休眠，破坏阻碍种子萌发的活性物质，从而促进种子胚的发育和种子发芽[12-13]。 种子发芽率、发芽势、发芽指数等指标可较全面地反映植物种子萌发和幼苗生长的潜力[14-15]。 在本研究设定的质量浓度范围内，1 000 mg·L－1稀土微量元素、0.01 mg·L－1和0.03 mg·L－1芸薹素、50 mg·L－1甲哌浸种处理均能提高棉种发芽势、发芽率、发芽指数，促进棉花种子萌发效果优于其余处理。 此外，不同质量浓度生长调节剂浸种处理对棉花出苗也有促进作用，其中1 000 mg·L－1稀土微量元素、0.01 mg·L－1芸薹素、50 mg·L－1甲哌浸种处理棉花出苗率为88.00%～92.67%， 比未处理对照显著提高14～18.67 百分点，比清水浸种对照提高8～12.67 百分点。 综上，在棉花种子萌发效果最佳的质量浓度下，3 种植物生长调节剂对棉花出苗也有促进作用。

应用植物生长调节剂对幼苗生长也有巨大影响[16-17]。 在本研究设定的质量浓度范围内，1 000 mg·L－1稀土微量元素、0.01 mg·L－1和0.03 mg·L－1芸薹素、50 mg·L－1甲哌浸种处理对棉花幼苗鲜物质质量、根冠比、株高、侧根数都具有促进作用，对于棉花幼苗形态建成具有重要意义。 分析原因可能是适宜浓度的植物生长调节剂能够使棉花内部的相关生理代谢过程加快， 促使幼苗更好地生长发育。值得一提的是，本研究中不同植物生长调节剂浸种处理对棉花苗期病害具有一定防治效果，其中0.01 mg·L－1和0.09 mg·L－1芸薹素浸种处理棉花幼苗发病率仅为3.33%， 比未处理对照显著降低6.67 百分点，比清水浸种对照降低4.67 百分点。