采收时间对油葵种子质量及品质的影响

王姣梅，谭美莲*，雷中华，汪磊，杨春安，汪魏，王玲，严兴初*，王力军

（1.中国农业科学院油料作物研究所/农业农村部油料作物生物学与遗传育种重点实验室，湖北 武汉， 430062；2.新疆农业科学院经济作物研究所，新疆 乌鲁木齐， 830091；3.湖南省棉花科学研究所，湖南 常德， 415101）

向日葵是世界重要油料作物之一，具有较高的经济价值[1]。我国向日葵种植主要集中在新疆、内蒙古、辽宁、吉林、山西等北方省区[2]。向日葵具有良好的市场前景和种植收益，不仅是北方产区大力发展的经济作物[3]，而且因其花朵硕大美丽深受人们喜爱，近年来逐渐成为我国中南部地区产业多样化和美丽乡村建设的新宠，促使其种植由北向南扩展。但由于南方地区生长季节雨水多，湿度大，种子生产中易出现病虫害、成熟期不一致、饱满度差、霉变率高等一系列不利于种子生产的问题[4]。高质量的种子是农作物种质资源安全保存和高产种植的基本前提条件，而良好的成熟度和适时采收对获得高质量种子、保证种子活力和品质十分重要。

作物种子成熟是一个复杂的过程，除受品种、气候环境和栽培技术等因素影响外，与收获时间也有很大关系[5～6]。生长期长短影响作物光、热、水、肥等的协调和物质的积累与转化，从而使作物产量和品质表现一定的差异[7]。因此，除品种差异外，同一品种在相同生长环境和管理条件下，其收获时间不同也会对种子质量、产量和品质存在一定影响。王红等[8]研究发现，与蜡熟中期收获相比，适当地将玉米收获时期推迟两周，籽粒产量可增加约9%。小麦随收获期的延迟，其种子电导率递减、可溶性蛋白质先增加后下降，可溶性糖含量下降[9]；春大豆在鼓粒后期至完熟期收获虽对其蛋白质、脂肪含量无显著影响，但鼓粒后期收获的蛋白质、脂肪总含量略高于其它收获期[10]；春播花生收获后的种子蛋白质、脂肪和亚油酸含量随收获期的延迟而呈增加趋势，但油酸含量呈下降趋势[11]。种子质量与种子活力密切相关，种子质量越好，活力越高[12～13]。因此，了解收获时期对作物种子质量和品质的影响，对于指导生产中机械收割、适时采收和种子安全保存具有重要参考意义。

我国中南部向日葵种植因地理纬度和气候条件等与北方传统主产区不同，在播种时间和种植制度上有一定差别，在收获期上也因气候原因或接茬安排而要求更高。北方内蒙等主产区一般在五月播种，秋季九月气候干燥凉爽时收获，有利于籽粒的晾晒。而中南部地区向日葵种植春播则在四月播种，七月底八月初收获时易遇上高湿多雨，为防种子发霉变差，需根据天气状况和成熟情况灵活安排采收。如果等油菜或小麦收获后，向日葵在五月中下旬或六月初夏播，则在选择向日葵品种和收获时间上需考虑秋冬季接茬作物的播种时间，在不影响种子质量的前提下适时早收。基于中南部向日葵种植习惯和收获期存在的问题，本研究以3 个早中熟油葵为材料，对不同时间采收的种子进行质量和品质评价分析，以期探究适宜的收获期，为我国中南部地区油葵种植的科学收获和生产优质种子提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料

试验材料为3 个早熟、中熟油葵品种（系）：67×早R（中熟）、36×早R（早熟）和早熟矮大头（特早熟），由新疆农业科学院经济作物研究所提供。

1.2 试验设计

3 个品种于2020 年4 月下旬种植于阳逻基地肥力一致的地块，行株距为80 cm×40 cm，小区行长5 m，宽4 m，随机区组试验，重复3 次。开花期选择大小一致且同日开花的植株进行挂牌标记。每个品种于开花后30 d、35 d（成熟期）、42 d、47 d分别收取葵盘30 个，每个处理3 次重复，人工脱粒。待自然晾干后，测量其单株产量、百粒重、籽仁率、发芽率、电导率、含油量和脂肪酸成分等指标。

1.3 活力指标的测定

挑选大小一致的种子，用70%的酒精清洗30 s，用蒸馏水冲洗3～5次，再用2%次氯酸钠溶液对种子消毒7～8 s，蒸馏水冲洗3～5 次。将种子放在盛有湿润滤纸的培养皿中培养，8 h 黑暗/16 h 光照，每两天换一次滤纸。每个培养皿中100粒种子，三次重复。所有培养皿置于培养箱中，种子胚轴长出即记作已发芽，每天记录发芽数，共观察记录10 天。发芽实验结束后计算以下指标：

（1）发芽势：发芽势（%）=3 d 内发芽的种子数/供试种子数×100；

（2）发芽率：发芽率（%）=7 d 内发芽的种子数/供试种子数×100；

（3）发芽指数（GI）=∑（相应天数的发芽数/相应天数）；

（4）活力指数（VI）＝GI×S（幼苗鲜重）；

1.4 生物量测定

待幼苗生长至10 d后，各处理随机选取10株生长整齐一致的幼苗，对其苗高、根长、苗重、根重以及干重进行测定。

1.5 种子电导率测定

参照《国际种子检验规程》（ISTA，2010）的方法进行种子电导率测定。每处理随机取50 粒种子并称重，记为M（g），3 次重复。用去离子水快速洗净种子表面，将洗净的种子放入干净的烧杯中，加入去离子水40 mL，用塑料薄膜盖好，于20℃下浸泡24 h。对照杯中只加入40 mL 离子水。用DDS-307电导仪测定对照电导率C1 和样品种子浸泡液的电导率C2（µΩ/cm）。

计算公式：种子浸泡液电导率（µS/g·cm）=（C2-C1）/M。

1.6 籽仁品质的测定

各处理选取大小均匀一致饱满的种子人工剥取籽仁，采用NIRSTMDS6500F 高精度近红外分析仪（FOSS Analytical A/S,Denmark）检测种子含油量、油酸和亚油酸含量[14]。化学方法分析参考NY/T 1285-2007（粗脂肪），在国家农业部油料及制品质量监督检验测试中心进行测定[15]。

1.7 统计分析

采用Microsoft Excel 软件收集整理数据，用SPSS 16.0 软件进行处理间各指标的差异显著性检验分析，显著性水平设为α=0.05，采用LSD 法进行多重比较。采用模糊学隶属函数法对3个向日葵品种的种子活力和品质进行隶属函数值计算，评价其种子质量。

2 结果与分析

2.1 不同采收时期向日葵葵盘和种子色泽变化

从图1可看出，3个油葵品种从开花后30 d至开花后47 d，其葵盘背面颜色均由青黄-黄-黄褐到褐黄干枯。开花后35 d 葵盘背面均变为黄色，为一般正常收获时间。随着向日葵收获期的延迟，葵盘背面变黄逐渐变褐。其中，67×早R 和早熟矮大头在花后47 d采收时葵盘背面基本干枯变褐。从图2可看出，随着向日葵收获期的延迟，向日葵瘦果的条纹逐渐清晰，种皮颜色有逐渐变浅趋势，开花后47 d收获的瘦果颜色较前两次收获的变淡。

图1 不同采收时期葵盘背面颜色变化Fig.1 Color changes on the back of sunflower plates at different harvest time

图2 不同采收时期向日葵种子颜色变化Fig.2 Color changes on the pericarp of sunflower achene at different harvest time

2.2 采收时间对向日葵种子活力的影响

由图3、4可以看出开花后30 d收获的向日葵种子已具有发芽能力，但发芽率相对较低（42.67%～56.89%），且不同品种之间存在差异。3 个油葵品种的种子活力均先随收获期的延迟而升高，后随采收期的延迟而趋于平稳或略有下降，但不同品种之间种子活力高低存在差异。67×早R 和早熟矮大头两个品种与种子活力密切相关的指标均于开花后42 d 达到最大值，其发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数与成熟期（花后35 d）相比均显著增加。67×早R 比其成熟期（花后35 d）分别增加了27.44%、30.48%、7.17%和21.93%，早熟矮大头则比其成熟期（花后35 d）分别提高了20.59%、8.95%、26.27%和175.03%。36×早R 的活力相关指标（发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数）则于开花后47 d 达到最大值。说明开花期后42～47 d 收获的种子具有最高活力。

图3 不同时间收获的向日葵种子的发芽率和发芽势Fig.3 Germination rates and potentials of sunflower seeds which derived from different harvest time

2.3 收获时间对种子百粒重、籽仁率和单株产量的影响

由表1 可知，开花后随着收获时间的延长种子干物质不断积累，不同品种之间存在差异。67×早R和早熟矮大头均在开花后42 d 达到最大值，前者的百粒重、籽仁率和单株产量分别较其成熟期（即对照，开花后35 d）增加5.00%、3.93%和52.55%，后者则分别较对照提高了30.07%、5.21%和65.61%；此后种子干物质积累略有下降。36×早R 的百粒重、籽仁率和单株产量则于开花后47 d 达到最大值，分别较对照增长了13.77%（显著）、6.88%（显著）和26.17%。由于后期收获的种子百粒重大于前期收获的种子，百粒重大的种子营养充足可能含有更多的活性酶，从而可提高种子的发芽率和发芽势。

图4 不同收获期对油葵种子发芽指数和活力指数的影响Fig.4 Effect of different harvest time on seed germination and vigor index in sunflower

表1 收获期对油葵种子百粒重、籽仁率和单株产量的影响Table 1 Effect of harvest time on 100-grain weight,kernel rate and yield per plant in oil sunflower

2.4 不同成熟期种子幼苗的生物量测定

由表2可知，3个油葵品种种子幼苗的生物量均随种子成熟度的增加逐渐升高，而后又趋于平稳或略有下降趋势，不同品种之间存在一定的差异。67×早R 的幼苗生物量最大值主要集中在开花后42 d 收获的种子，其苗鲜重、苗干重、根鲜重和根长分别较正常收获的种子增加了10.23%、14.29%、2.58%和9.55%，但根干重和苗长则分别在花后47 d 为最大值，分别较对照增长了4.8%和10.0%。36×早R 的幼苗生物量表现除根长外（以花后42 d的最长），其它生物量指标均以开花后47 d 收获的种子表现较好，其苗鲜重、苗干重、根鲜重、根干重和苗长均达到最高值，比成熟期收获的种子相应增加了2.56%、9.52%、1.45%、12.5%和29.63%。早熟矮大头幼苗的苗鲜重、苗干重和根长均以开花后42 d 收获的种子为最大（分别比成熟期收获种子的幼苗增加了8.60%、8.22%和5.63%）；但根鲜重、根干重和苗长则以花后47 d 收获的种子为最大，但与成熟期收获种子的幼苗相比，差异不显著。

表2 向日葵不同成熟度种子的幼苗生物量指标Table 2 Biomass indexes of sunflower seedlings derived from seeds collected at different time

2.5 收获期对种子电导率的影响

电导率和种子活力呈负相关，电导率值越低种子活力越高。从图5 可以看出，总体上向日葵种子浸出液的电导率随着收获时间的延长而降低，各处理间差异显著。67×早R 和早熟矮大头花后30 d 至花后42 d 收获的种子电导率均随收获期的延迟而下降，前者降幅较大，以花后42 d 收获的种子浸出液电导率为最低（46.52 µS·cm-1·g-1），比成熟期收获的种子降低了47.52%；后者降幅较小，以花后42 d 的种子最低（为28.35 µS·cm-1·g-1，较对照降低了35.30%）。此后两个品种的种子电导率基本趋于稳定。而36×早R 种子的电导率则随收获期的延迟而持续下降，到开花后47 d 时，种子电导率降到最低，为66.03 µS·cm-1·g-1，比其成熟期收获的种子电导率降低了57.44%。不同时期种子活力大小变化与电导率的测定结果变化一致。

图5 收获期对向日葵种子浸出液电导率的影响Fig.5 Effect of harvest time on conductivity for sunflower seed leaching solution

2.6 收获期对种子品质的影响

从表3 可以看出，随收获期延长，3 个油葵籽仁中油酸含量降低，与亚油酸含量成反比。晚收均降低了油酸与亚油酸比值，其中67×早R 和早熟矮大头两个品种各处理与对照差异显著，36×早R 差异不显著。化学法和近红外快速分析检测都表明，正常成熟（36×早R 和早熟矮大头）或提前5 天左右收获（67×早R）比延迟收获含油量高。因此，从种子油用品质角度考虑，收获不宜太迟，成熟后应尽早收获。

表3 收获期对向日葵籽仁含油量、油酸和亚油酸的影响Table 3 Effect of harvest time on oil content,oleic acid and linoleic acid of sunflower seed kernel

2.7 收获时期对向日葵种子质量和品质的综合分析

运用隶属度函数法计算隶属度函数值，对3 个油葵材料不同收获期种子的发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数、电导率、百粒重、籽仁率、单株产量、苗长、根长、苗鲜重、苗干重、根鲜重、根干重、油酸、亚油酸、含油量（行标法和NIRS）和O/L 值进行隶属函数值计算（表4），隶属函数值越大，表明该品种种子质量越好。结果表明67×早R 和早熟矮大头种子质量高低顺序为：开花后42 d ＞开花后35 d ＞开花后47 d ＞开花后30 d；而36×早R 则为开花后47 d ＞开花后42 d ＞开花后35 d ＞开花后30 d。说明适当延迟向日葵采收，有利于获得高质量的种子。

表4 各收获期隶属函数综合评价Talbe 4 Comprehensive evaluation on seed quality of different harvest time with membership function method

对以上指标进行相关性检验分析，结果表明（表5）：收获期与发芽率、发芽势、亚油酸含量呈极显著正相关，与发芽指数、活力指数、百粒重、籽仁率显著正相关，与油酸含量、油酸/亚油酸比值极显著负相关，与电导率呈显著负相关。电导率与发芽率、发芽势、活力指数呈极显著负相关。综合隶属函数值与发芽指数、活力指数、百粒重呈极显著正相关。

表5 各相关性状以及综合隶属函数值间的相关系数Table 5 Correlation coefficients between the traits of germination and the values of comprehensive membership functions

3 讨论与结论

在将新品种向市场推广的过程中，良种生产是关键，而选择适宜的收获期是获得高质量种子的基本前提。提高种子质量首先要保证种子活力，只有高活力的种子才能有高效整齐的群体，才能应对各

种不同的环境与突发的气候情况。因此，如何生产出高活力的种子就显得尤其重要。本研究通过分析3个油葵材料不同收获期对种子活力和品质的影响，发现随着生育期的增加，油葵种子的百粒重、单株产量、发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数逐渐增加，电导率在开花期后42～47 d 达到最高峰值，生产上是油葵种子最适宜收获时期。前人针对玉米[16～18]、小麦[9]、水稻[19～21]、油菜[22]等其他作物[23]的最佳收获期开展了种子活力和产量相关研究，均表明，随着种子成熟度的不断增加，种子的发芽率、干物质量和耐贮性等都相应增加，从而保证具有较高的出苗率和产量[24]，与本研究结果一致。此外，水稻籽粒黄熟度对种子活力的差异分析实验也同样表明，随籽粒黄熟度的增加，种子活力先增加后趋于稳定[25]。收获期对百粒重、产量影响方面，本研究发现适当推迟收获，可提高百粒重、籽仁率和单株产量，与前人在夏玉米[26]和油菜[27]中的研究结果相似。本研究发现不同时期种子电导率的测定结果与其种子活力大小变化一致，因此，生产上可用开花后天数作为参考指标指导种子收获。在中南部地区种植向日葵，在天气和后茬安排允许的情况下，适当延迟7 d左右采收，有利于获得高活力的种子。

在油葵收获的过程中，我们不仅要考虑到向日葵种子的活力和产量，同时也应考虑其品质。本研究通过分析不同收获期种子含油量和脂肪酸组成，表明随收获期的推迟，含油量和油酸含量降低，与亚油酸含量成反比，与前人在油菜[28～29]中的研究结果不完全一致。他们认为随着收获期的推迟，甘蓝型黄籽油菜种子含油量呈先上升后略有下降的变化趋势；适当晚收对提高菜籽含油量具有一定的作用。这可能与作物不同试验研究所用材料相异有关。因此，从向日葵种子油用品质角度考虑，收获不宜太迟，成熟后应尽早收获才能保证高含油量。

本研究对67×早R、36×早R 和早熟矮大头3 个油葵材料不同收获期的种子进行活力和品质指标的测定评价，结果表明，67×早R 和早熟矮大头在开花后42 d，种子活力最高；36×早R 在开花后47 d 种子活力最高。随收获期延长，油葵籽仁中油酸和含油量降低，亚油酸含量增加。利用隶属函数法对3个油葵的种子活力和品质进行综合评价，表明延迟7 d左右收获有利于获得高质量的种子，但含油量降低。因此，在中南地区种植向日葵可用开花后天数作为收获时间的参考指标。从获得高活力种子角度考虑，在天气和后茬安排允许的条件下，可比常规收获时间延迟一周左右；从种子油用品质角度考虑，成熟后应尽早收获。本研究可为我国中南部地区油葵高产收获和种子安全保存提供指导与参考。