高温催芽技术对水稻种子发芽及秧苗素质的影响

杨 松，贾一磊，沈进松，吴冬冬，宋春莲，卜永清，史立芳，曺今熙

（1.江苏省农垦农业发展股份有限公司黄海分公司，江苏 盐城 224600；2.天津鑫悦达科技有限公司，天津 300113）

高温处理种子在水稻生产实践中经常被广泛应用，如采取晒种、温水烫种等措施能起到提高水稻种子的发芽率和消毒杀菌的作用[1-3]。但是在目前大面积生产中，这些措施都是作为对水稻种子的辅助措施加以应用的，很少有对种子采用专门的高温消毒技术，一般还是以药剂浸种消毒为主[4-5]。其原因一方面是高温处理技术难以掌握，一旦出现失误就会对水稻种子的发芽率造成严重影响；另一方面是目前对水稻种子高温处理技术增产的相关原理研究得比较少，推广该技术的力度还不够。本试验通过引进一款韩国生产的专用水稻高温消毒催芽机进行试验示范，该发芽机节省了传统水稻种子药剂浸种消毒等处理程序，具有自动控制、绿色环保、催芽整齐、秧苗健壮等效果。本文对其对水稻的发芽率、秧苗素质及产量等诸多方面的影响进行跟踪研究，旨在探讨水稻种子高温处理技术的原理和可行性。

1 材料与方法

1.1 试验概况

试验地点为江苏省黄海农场（119°93′E、34°21′N），地处黄淮海平原东部沿海垦区，土壤有机质含量为1.0%～2.3%，质地为黏壤土。前茬作物为小麦，试验田规格一致，地势平坦，肥力均匀，灌排便捷。

1.2 试验设计

1.2.1 不同温度处理对水稻种子发芽率和幼苗素质的影响试验。本试验采用水稻种子消毒催芽机（韩国日双产业有限公司，WK600型），供试品种为常规粳稻华粳5号（江苏省大华种业集团有限公司黄海分公司提供），共设4个温度处理，分别为常温25℃（对照）、高温40℃、50℃、60℃，各处理均用5 kg种子在各自温度条件下水浴10 min，然后放置于水稻种子消毒发芽机33℃进行催芽40 h至露白。稻种露白后，每个处理各数100粒种子分别放在4个培养皿中进行培养生长。

1.2.2 大田试验。试验面积13.34 hm2，种植方式为水直播，品种为粳稻华粳5号，其中600 kg种子采用韩国产水稻种子消毒发芽机60℃处理10 min，另外的600 kg种子采用常规25℃浸种催芽技术（专用药剂2 mL+水8～10 kg浸稻种5 kg，浸种24 h，后换用清水浸泡24 h，然后再大堆催芽），之后把前2种处理的稻种分别放在催芽机中33℃催芽40 h至露白。

1.3 测定项目与方法

1.3.1 幼苗素质调查。水稻立针期和2叶期进行考苗，每期测定2个重复。立针期主要测定水稻种子发芽率、种子出苗整齐度、种子干物质量等指标；2叶期主要测定发芽率、种子出苗整齐度、种子谷壳、茎叶和根系干质量等指标。水稻稻谷和幼苗干物质量的测定方法为：把样品分别放入纸袋中，在105℃的条件下杀青0.5 h，然后在80℃的恒温下烘12 h后称质量。

1.3.2 大田秧苗素质及产量调查。田间水稻2叶期时，调查秧苗发芽率、壮苗率、弱苗率。田间水稻立针期、3叶期、4叶期分别调查秧苗叶龄、株高及百株干物质。成熟期采用多点取样法，调查产量结构。各测3个重复。

1.4 数据处理

采用Excel 2010对数据进行统计处理及图表绘制。

2 结果与分析

2.1 不同温度处理对水稻幼苗素质和发芽率的影响

由表1可知，不同温度对水稻种子进行处理，对发芽过程有较明显的影响。温度在25～50℃范围内，不论在立针期还是在2叶期，温度的变化对水稻的发芽率没有明显的影响，但当温度上升到60℃，对水稻的发芽率已有一定的影响，高温可使部分生命活力较差的种子被杀死，水稻发芽率下降2～3个百分点。

表1 不同温度处理对水稻幼苗素质和发芽率的影响

对已经出苗的幼苗素质进行进一步分析，发现不同温度处理对发芽长势质量有明显影响。在水稻立针期调查幼苗的整齐度和壮弱苗（以发根速度为判断壮苗和弱苗的标准）数量，结果显示温度较低的处理（25℃和40℃）种子根出根速度较慢，而温度较高的处理（50℃和60℃）种子根发根速度较快；温度较高的处理比温度较低的处理壮苗比例有明显的提高，发芽势较强。水稻2叶期调查幼苗的整齐度和壮弱苗（以幼苗高度为判断壮苗和弱苗的标准）数量，表明温度较高的处理（50℃和60℃）比温度较低的处理（25℃和40℃）壮苗比例明显增加，幼苗长势更整齐。

2.2 不同温度处理对水稻干物质积累的影响

由表2可知，对不同苗期的干物质分析表明，水稻种子在发芽至3叶期生长过程中，由于以异养生长为主，加之呼吸作用的消耗，总干物质积累在不断减少，但是在同一时间进行调查，不同温度处理总干物质质量的变化差异不大。立针期各处理干物质质量都约为原种子的95%，差异不大；2叶期各处理幼苗干物质质量下降约为原种子的72%，差异也不大，说明高温处理对水稻发芽过程中总干物质的积累影响不明显。

表2 不同温度处理对水稻幼苗总干物质积累的影响

2.3 不同温度处理对水稻干物质积累分配的影响

水稻种子在发芽的过程中，淀粉等营养物质在水解酶的作用下不断转化分解为可溶性糖等并向根系和茎叶（即地上部和地下部）输送。通过对水稻2叶期健壮幼苗茎叶、根系、谷壳三者分别测定，由此判定稻谷营养物质的流动和分配状况（表3），可以明显地发现不同温度处理对水稻干物质积累分配有明显差异。首先，稻谷营养物质转化分配给茎叶的比例要明显高于地下部根系，地上部茎叶的比例平均为21.95%，而地下部根系的比例平均为15.31%。其次，在25～60℃范围内，随着温度的上升，茎叶干物质积累的比例呈明显增加的趋势，随着温度由25℃上升到60℃，茎叶干物质质量的比例由19.09%上升到24.01%。根系干物质积累的比例相对稳定，在25～60℃范围内，随着温度的上升，干物质积累的比例基本稳定在15%左右，变化不大。而余下谷壳干物质质量的比例则随温度的升高有明显下降的趋势，说明高温处理能提高稻谷营养物质的输出转化率，并且将更多的营养物质向茎叶分配输送。

表3 不同温度处理对水稻幼苗干物质积累分配的影响

2.4 高温处理对大田水稻发芽率的影响

由表4可以看出，在田间水稻2叶期，60℃高温处理的水稻发芽率为87.5%，常规25℃处理的水稻发芽率为92.5%，表明高温处理对水稻的发芽率有一定的影响，高温处理水稻发芽率比对照下降5%。但对秧苗进行进一步调查发现，60℃高温处理的水稻壮苗率较高，弱苗较少，水稻壮苗率较对照增加3.5%，这个结果与室内培养试验所得结果基本一致。虽然高温处理可杀死部分活力较差的水稻种子，降低水稻发芽率，但也明显降低弱苗比例，提高了壮苗比例，提高了秧苗的整齐度。

表4 高温处理对水稻发芽率的影响

2.5 高温处理种子对大田水稻秧苗素质的影响

由表5可知，在水稻华粳5号立针期测定干物质，高温处理的种子干物质与常规种子处理没有明显差别。但是在水稻3叶期后，随着水稻由异养生长向自养生长转变，干物质积累由负转正。在这个转换的过程中，高温60℃处理的水稻不论是株高增加、叶龄进程还是干物质积累都明显快于常规25℃处理的。3叶期高温处理秧苗的叶龄、株高、百株干物质质量分别为2.85张、10.37 cm、2.53 g，分别比常规处理增加0.18张、1.09 cm、0.26 g；4叶期高温处理秧苗的叶龄、株高、百株干物质质量分别为4.15张、12.70 cm、4.51 g，分别比常规处理增加0.27张、1.24 cm、0.28 g。

表5 高温处理对水稻秧苗素质的影响

2.6 高温处理对大田水稻产量的影响

水稻成熟以后经过大田实地多点测产（表6），结果表明经过高温处理的水稻种子田间长势良好，秧苗壮，出苗整齐，水稻分蘖发生快，最后水稻产量结构比常规种子处理要有明显优势，各项产量结构指标都有所改善，特别是表现出穗粒数偏大、结实率高、粒质量高，理论产量平均为642.7 kg/667 m2，比对照田块增加7.18%，增产效果较明显。实际产量结果与理论产量趋势一致。

表6 高温处理对水稻产量结构和产量水平的影响

3 结论与讨论

水稻种子经高温处理对稻谷营养的转化速度和转化率具有重要影响。水稻发芽的过程是稻谷内营养物质在各种酶的作用下加速分解转化，合成新的根系和叶片的过程[6]。稻谷内营养物质能顺利向根系和叶片输送转运是形成壮苗的关键。在水稻发芽的过程中进行适当的高温处理可能会激活和增强水稻种子体内各种水解酶的活性，加快水稻营养物质的转化进程，有利于培育水稻壮苗。试验表明，高温可以加快稻谷营养物质的转化速度，提高营养物质向水稻秧苗根系和茎叶输送的转化率，促进秧苗生长速度，对秧苗早发根、早立苗，增加壮苗比例，减少弱苗数量具有明显的改善。但是过高的温度（≥60℃）对水稻的发芽率有一定的降低作用，在水稻生产应用过程中可根据情况适当增加一些用种量。

室内试验表明，高温（≥50℃）不但可以加快稻谷营养物质的转化速度和转化率，还对营养物质向根系和茎叶的分配产生了重要影响。水稻2叶期测定，在25～60℃范围内，随着温度的上升，茎叶干物质积累的比例呈明显增加趋势，而根系干物质积累的比例相对稳定，这样更有利于促进秧苗地上部的生长，加快秧苗由异养生长向自养生长的转变，为水稻形成壮苗、促进水稻低位分蘖的早生快发积累了物质基础。大田试验结果也表明，水稻种子经过高温处理对水稻增产效果较明显，特别是穗粒数较大、结实率高、粒质量高，可能是经过高温处理的水稻种子出苗较整齐、秧苗壮、水稻分蘖发生快，水稻产量结构比常规种子处理要有明显优势。

本试验表明，该款水稻高温消毒催芽机节省了传统水稻种子药剂浸种消毒等种子处理程序，具有温度自动控制、绿色环保、催芽整齐、安全可靠、操作简便等特点，建议今后可继续进行大面积示范试验。另一方面，该机器是集高温消毒和催芽两项措施复合作业的，应用较方便。本研究内容是针对不同高温处理对单一品种水稻发芽和秧苗素质的影响，今后还需要进一步探讨在不同品种、恒温和氧气充足等可控条件下对其秧苗素质的影响。