以技术质量控制为手段提高玉米发芽率检测规范性

2021-07-07杜优颖陈积山孙德全杨国伟

种业导刊 2021年3期

杜优颖，陈积山，孙德全，杨国伟

（黑龙江省农业科学院草业研究所，黑龙江哈尔滨 150086）

种子检验是实现良种下田的重要措施。种子检测的内容和项目较多，需要经过田间检测、室内检测、田间小区种植鉴定三部分检测环节。其中，室内检测较为复杂，包含水分检测、净度检测、发芽率检测三部分。发芽率是种子播种品质最重要的指标之一，种子发芽率检测对种子经营和农业生产具有极为重要的意义。

根据以往科技助农活动对接调研，发现售种企业在经营活动中会进行多次发芽率检测。农户在播种前大多也会进行发芽率检测，但在技术方面与检测部门相比，尤其在重视程度与标准化程度上存在不足，有以下问题：仟样数量与仟样点设置不合理，仟取出的种子代表性不强；发芽试验温度不符合检测规程；芽床选择不标准；置床不规范；鉴定方法不标准，有的检验者将幼苗露白算做正常发芽，不鉴定完整幼苗构造等。针对以上问题，以玉米为例，进行标准化的技术质量分析整合研究，以期在检测环节把好关卡，为涉种单位和个人提供专业化科技服务，保障玉米种子生产者、经营者、使用者的各方利益,严防不合格种子流入市场,防止劣种下田，减少涉种纠纷。

1 发芽率检测相关解释与作用

1.1 相关名词解释

发芽力，是指种子在适宜条件下，发芽并生长为正常植株的能力，通常用发芽势和发芽率来表示。

发芽势，是指种子发芽初期（玉米通常是第4天）正常种子数占供试种子的百分比[1]。一般情况下，发芽势越高种子发芽越整齐，出苗越一致，增产潜力越大。

发芽率，是指种子发芽终期（玉米通常第7天）正常种子数占供试种子的百分比。一般情况下，发芽率越高播种后出苗的种子数量越多[1]。

1.2 必须进行发芽率检测的几种情况

发芽试验的结果重演性不好，就不能有效防止劣种下田。为掌握种子的最大发芽潜力，必须采用可控制的适宜条件进行室内发芽率检测，包括下面4种情况。

1.2.1 播种前必须进行发芽试验种子发芽率与田间密度、出苗率和整齐度呈现正相关，由此影响农作物的产量。在播种前，根据种子的发芽率和净度计算种子的播种量，对于发芽率略低的种子，通常通过增加播种量来保障田间出苗率。发芽率过低的种子必须换种，避免造成损失。

1.2.2 调运种子必须进行发芽试验涉种单位要掌握发芽率情况，避免盲目调运。发芽率低的种子参与经营，会导致农民延误农时，造成成本浪费。

1.2.3 种子贮藏期间必须定期进行发芽试验一般每季度检测1次发芽率，通过发芽力变化，监测调整水分、温度、通风等贮藏条件。

1.2.4 评定种子等级时必须进行发芽试验发芽率是种子分级和论价的重要依据，必须经过规范标准的发芽率检测，才能对种子定级。

2 发芽条件与注意事项

2.1 水分

发芽试验使用自来水即可。蒸馏水、开水过于洁净，含氧量不足，易造成种子缺氧，不建议使用。玉米发芽时种子最低需水量为39.8%[1]。一般情况下，含淀粉和脂肪多的种子需水量低，含蛋白质多的种子需水量高；同样粒数种子的吸水量，大粒种子比小粒种子为多。根据以往的对比试验，不同初始水量对发芽率存在显著影响[2]。有研究表明，当田间土壤含水量介于15%～20%时，玉米种子活力指数较高，易获得壮苗[3]。

2.2 温度

发芽试验可以选用的温度模式有2种，恒温或者变温。发芽试验常用温度有4种，恒温培养可采用20、25、30 ℃，发芽天数与选择温度呈正相关，变温可采用低温 20 ℃（16～18 h）与高温 30 ℃（6～8 h）的变温培养。有研究表明，在 20、25、30、20~30℃ 4种温度条件下，综合考虑玉米发种子芽率、不正常幼苗率、植株达到待检状态的时间等因素的情况下，选用20～30 ℃变温培养，发芽效果最好[4]。

普通的玉米品种，发芽最低温度介于5～10 ℃，最适发芽温度介于32～35 ℃，最高发芽温度介于40～45 ℃[1]。温度过高容易产生高温抑制，从而影响发芽。试验表明，温度对玉米种子的吸水速度有一定影响，并存在温度拐点[5]，在发芽试验过程中，高温培养时要适当增加给水量。

2.3 氧气

一般情况下，发芽试验需要在发芽箱或发芽室内培养，通常具有通气设备，不会造成缺氧，大多数作物在这样的氧气环境下可以正常发芽。

2.4 光照

玉米发芽对光照要求不严格，但标准试验应做幼苗整株鉴定，必须设置光照，以获得发育良好的幼苗，减少由于白化苗引起的鉴定误差。

3 室内发芽率检测具体操作流程

室内种子发芽率检测主要由以下几部分组成：仟样、样品配置、置床试验、幼苗鉴定、试验结果的有效性判定。

3.1 仟样

种子堆具有自动分级的特点，即使是同一批种子堆，不同位置的种子品质也会有所不同，且发芽试验也不可能将整批种子或一个田块全部进行试验。仟取出具有代表性的种子，是保障发芽试验有效性的第一步。

3.1.1 袋装种子一是仟样数量。5袋以下，每袋至少仟取5个仟样点。6～30袋，每3袋仟取1袋，仟样袋数不得少于5袋。 31～400袋，每5袋仟取1袋，仟样袋数不得少于10袋。401袋以上，每7袋仟取1袋，不得少于80袋[1]。

二是仟样位置。在仓储堆垛的情况下，可每隔一定袋数设置仟样点。如图1所示，仟样点应均匀分布于仓储垛的上中下各个部位。

图 1 袋装种子仟样点分布

3.1.2 散装种子一是仟样数量。500 kg以下，至少仟取5个仟样点的样品。501～3 000 kg，每300 kg仟取1个样品，仟取样品不得少于5个。3 001～20 000 kg，每500 kg仟取1个，仟取样品不得少于10个。20 000 kg以上，每700 kg至少仟取1个，仟取样品不得少于40个[1]。

二是仟样位置。散装种子仟样需要分区设点。根据种子批划分不同小区，每个小区最大不超过25 m2，超过需多设1个区，每区在四角和中心共取5个点。如图2所示，相邻区的仟样点合并，不重复仟取，即2个小区仟取8个点，3个小区仟取11个点，以此类推。

图 2 散装种子仟样点分布

3.2 送检样品（即平均样品）的配置

从各仟取点直接仟取到的种子就是初次样品。观察各点仟取的初次样品的形态、气味、颜色、光泽、水分以及其他品质特征，如无明显差异，可以混合为混合样品。当发现各仟样点种子具有明显差异时，需要对种子进行异质性（H值）测定。当实际H值大于检测规程规定的显著异质性的H值时，代表该批种子存在真实差异，检验员应拒绝仟样与检测。

无明显差异的初次样品经过混样器混合，成为混合样品。从混合样品中分出一部分数量的种子送检，叫做送检样品，也称平均样品。样品配置过程如图3所示。

图 3 样品配置流程

当混合样品数量过多时，可利用分样器或皿分法获取平均样品。皿分法基本步骤如下：（1）将混合样品充分混合。一般采用先纵后横，至少混合3次以上。（2）将混合后的种子平铺成厚度小于1 cm的正方形。（3）划取正方形的对角线。（4）去除顶部和底部2个三角形的种子，留下左右两边三角形的种子。（5）再次混合剩余种子，重复（1）—（4）步骤，直至分出所需送检样品的数量。

3.3 置床试验

3.3.1 标准芽床国际上通常将纸床和沙床做为发芽试验标准芽床。其中，纸床有TP（纸上）、BP（纸间）、PP（褶裥纸）3种置床方法。沙床，通常选用洁净细沙或清水沙。如图4所示，试验用沙需要经过洗涤、烘干消毒、2次过筛，获得标准用沙。沙床置床方式：发芽盒底部铺设3～4 cm厚度湿沙，种子均匀有间隔的放在沙上，再根据籽粒大小铺设1～2 cm厚度湿沙。

图 4 备沙流程

纸床发芽与沙床相比，优点是操作简便，且鉴定过程中不会伤及幼苗形态，能够有效降低鉴定误差。缺点是试验过程中，随着发芽时间的延长，易产生细菌，引起试验误差。

以往对比试验表明，BP发芽试验中，在温度、水分适宜的情况下，种胚向下发芽率更好[6]。

3.3.2 其他芽床在发芽试验中，有时为了保障准确性，或者满足其他发芽需求，会同时设置一组辅助试验，有时会采用非标准芽床。

土壤芽床，可用于鉴定感病样品，或者为了满足特定的试验研究目的，一般不建议作为初次试验的芽床。

毛巾芽床，一般情况下保温保水性能较好，发芽速度较快。但幼苗从芽床剥离时极易发生折断，幼苗鉴定误差较大，但可用来快速观察芽势。

3 发芽试验基本流程

如图5所示，根据试验计划数取试样；选择合适芽床置床；粘贴标签写明试验日期、样品名称、重复次数等相关信息；置床后放入培养箱中培养；发芽期间检查管理水分、种子发芽情况、种子霉菌情况等；记录检查情况及发芽结果；幼苗鉴定得出发芽率；根据试验组发芽率值，判定检验有效性。有效则试验结束，无效需要重新试验。

图 5 发芽试验基本流程

4 试验注意事项

发芽期间，种子有霉菌滋生，需及时取出发霉种子洗涤去霉，并做好记录。当芽床上发霉种子超过5%时，需要重新置床试验。

5 3 种常用快速玉米发芽法

5.1 毛巾卷发芽法

毛巾卷发芽法可用于短时间观察种子发芽势。具体操作方法为，准备1条充分浸湿，滤去多余水分的毛巾，毛巾的底部留出3～4 cm，在毛巾上均匀铺设种子，种子与种子间保持间隔，从底部开始，边按压种子边将毛巾卷起，形成毛巾卷，用皮筋扎牢毛巾卷两头，放入发芽盒，置于培养箱中培养。每天冲洗毛巾卷1 次，轻柔压去多余水分，3 d可观察发芽势。

5.2 撕掉胚部种皮快速发芽法

撕掉胚部种皮快速发芽法可用于短时间观察幼苗形态，获得发芽率。具体方法：种子在40 ℃温水中浸种3～4 h，用手术刀撕去种子胚部种皮，注意不要伤到种胚。置于沙床35 ℃培养，每日正常检查管理，3～4 d可观察幼苗情况。

如图6所示，上方正常幼苗，是撕掉胚部种皮快速发芽法试验第3天的玉米幼苗，下方初生叶未展开的试验组，为正常试验3 d的玉米幼苗。

图6 胚部种皮撕掉与否快速发芽对比

根据以往对比试验，毛巾卷发芽法比撕掉胚部种皮快速发芽法，试验稳定性更好，但不适用于幼苗整株鉴定。

5.3 红墨水染色法

红墨水染色法可用于当天测定种子活力。种子放入30～35 ℃温水中浸种6～8 h，取出种子沿着种胚中线切成两半，将种子其中的50%浸入5%的红墨水溶液中，红墨水刚好没入种子即可。在30～35 ℃的培养箱中放置0.5～1.0 h，倒出红墨水溶液，将种子用清水冲洗净后，观察胚部染色情况，胚部未染色的种子是有生活力的种子。试验当天可测定种子活力情况。

5.4 幼苗鉴定

正确鉴定幼苗是发芽率检测中最为重要的环节，直接关系到发芽率的准确性。幼苗鉴定存在一定的主观性，是最考验检测人员技能的环节。

5.4.1 了解幼苗构造种子检验人员必须熟悉种子幼苗的基本构造。如图7所示，幼苗的主要鉴定部位为根系、幼苗胚轴（中胚轴）、芽鞘、子叶与初生叶。

图 7 玉米幼苗构造

5.4.2 掌握鉴定方法正常幼苗包括完整幼苗、轻微缺陷幼苗、次生感染幼苗，区别于不正常幼苗。

一是完整幼苗（正常）。（1）种子要具有发育良好的根系，重点观察初生根，要形态细长、附着根毛、末端尖细。（2）玉米的幼苗中轴要发育良好。（3）具有正常的子叶，初生叶要绿色、展开，玉米要具有伸长的中胚轴。

二是轻微缺陷的幼苗（正常）。（1）初生根生长稍迟缓或局部有损伤。玉米初生根有缺陷，但次生根发育良好。（2）胚轴仅有局部损伤，且功能正常。（3）子叶和初生叶有局部损伤，但仍有50%或以上的面积功能正常（50%规则）。（4）芽鞘局部损伤，但芽鞘内包着的绿叶达到芽鞘至少50%长度；如果芽鞘裂开，裂开程度不能超过总长度的1/3；芽鞘稍微扭曲或成环形[1]。

三是次生感染的幼苗（正常）。受真菌或细菌侵害而腐烂的幼苗，但亲代种子显然不是感染源，并能确定其主要构造仍保留着[1]。

四是不正常幼苗。（1）初生根和种子根发育不全、短粗、停滞、残缺、破裂、纵裂、缩缢、卷缩在种皮内、负向生长、玻璃状、由初生感染引起的腐烂、仅有1条种子根等。（2）初生叶肿胀、卷曲、畸形、破裂或者有其他损伤、分离、缺失、变色、坏死、玻璃状、由初生感染引起的腐烂、初生叶虽形态正常但小于正常大小的1/4[1]。（3）整个幼苗畸形、破裂等情况发生[1]。

5.4.3 鉴定实例分析如图8所示，2株玉米幼苗是同一试验品种，在同样试验环境下，发芽试验第5天的幼苗。左侧是正常发育幼苗，作为鉴定对照，右侧幼苗为需要鉴定幼苗。