不同拌种剂处理对未脱绒棉籽萌发及幼苗生长发育的影响

李 侃，谢章书，杨 丹，张 宁，许豆豆，周仲华，刘爱玉，屠小菊

（1.湖南农业大学农学院/作物生理与分子生物学教育部重点实验室，湖南 长沙 410128；2.宜章县农业农村局，湖南 宜章 424299）

棉籽是棉花的种子，采收得到的棉花经轧花过程可得到棉纤维和表面附着短棉绒（又称棉籽绒）的棉籽，短棉绒实质是没有正常发育的棉纤维，具有短而粗且高致密性等特点[1]。表面附着短棉绒的棉籽不易储存，易霉变、病变甚至坏死。在机械化播种中，短棉绒还会导致棉籽在播种机器中流动性较差，出现漏播或少播，造成缺苗断垄。因此，脱绒是棉花种子加工的一项重要措施[2]。

现行的脱绒方法主要分为物理方法和化学方法，物理方法主要是利用各式的棉籽脱绒机械去绒，其操作简便、加工成本低，但对棉籽容易造成机械损伤，破坏种壳的完整性[3-4]。化学方法是将硫酸按照棉籽质量进行一定程度的稀释后拌种，依据种壳和短棉绒的耐酸性差异，达到消除短棉绒的目的[5-6]。此方法存在人工配酸易造成酸度波动大、操作过程因需用腐蚀性酸液具有危险性、棉籽外壳若在采收和轧花过程破损易造成酸液腐蚀种胚导致棉籽活力下降等问题，甚至造成种子酸化坏死使残次品率增加，影响棉籽出苗率[7]。

棉籽的出苗率直接影响着棉花产业的发展和经济效益。研究表明，脱绒棉籽比未脱绒棉籽萌发率高11%～25%[8]。但现行脱绒方法还存在许多缺陷。随着棉花生产技术的发展，采用轻简化、机械化栽培技术已成为棉花生产的新趋势[9-12]。因此，进一步探索提高未脱绒棉籽出苗率的方法，对于适应棉花机械直播种植并做到最大程度减少棉籽播前处理损伤，进而实现棉花轻简化栽培具有重要的现实意义。基于种子播前预处理提高棉花出苗率这一思想[13]，在前期谢章书等[14]尝试使用种子不同处理方法的基础上，研究了不同拌种剂处理对未脱绒棉籽萌发及幼苗生长发育的影响，以提高未脱绒棉籽出苗率。

1 材料和方法

1.1 试验地点及材料

试验于2022 年5 月在湖南农业大学农学院作物生理与分子生物学教育部重点实验室进行，所用智能人工气候箱为宁波赛福实验仪器有限公司生产，参数为光照周期14 h 光照/10 h 黑暗，温度周期35 ℃光照/23 ℃黑暗，光照强度40 000 lx，相对湿度71%。

供试棉花品种为JX0010，由湖南农业大学棉花研究所提供，试验前晒种，挑选饱满种子作为试验材料。

供试塑料育苗盘规格为53 cm×27 cm×5 cm，共50 孔，孔深4.5 cm，由河北浩菲塑业有限公司生产。供试拌种剂：卫福（主要成分：200 g/L福美双、200 g/L萎锈灵），由爱利思达生物化学品有限公司生产；敌克松（450 g/L 敌磺钠），由丹东明珠科技有限公司生产；高巧（600 g/L 吡虫啉），由拜耳作物科学（中国）有限公司生产；适乐时（25 g/L 咯菌腈），由先正达南通作物保护有限公司生产；锐胜（300 g/L 噻虫嗪），由陕西安德瑞普生物化学有限公司生产。育苗基质由江苏兴农基质科技有限公司生产，主要成分为泥炭土、园艺珍珠岩、园艺蛭石、水洗椰糠、碳化稻壳、缓释有机肥，pH值≥6.6。

1.2 试验设计

试验以未拌种的棉花毛籽为对照（CK），根据不同拌种剂的使用说明书，分别设置3 种不同拌种比例，其中，卫福设置的拌种比为1∶200、1∶230、1∶250，记为W200、W230、W250；敌克松设置的拌种比为1∶180、1∶200、1∶220，记为D180、D200、D220；高巧设置的拌种比为1∶125、1∶250、1∶500，记为G125、G250、G500；适乐时设置的拌种比为1∶125、1∶140、1∶170，记为S125、S140、S170；锐胜设置的拌种比为1∶80、1∶100、1∶125，记为R80、R100、R125。共16个处理。

用育苗基质填满育苗盘内的孔穴，每处理播1盘，每孔穴播1粒种子，放入光照培养箱内培养，采用喷壶每天定量浇湿各孔穴。

1.3 测定项目与方法

1.3.1 棉籽萌发调查 播种后7 d，育苗盘内棉籽出苗情况基本稳定，统计出苗数，计算出苗率。

1.3.2 棉苗生长状况调查 于幼苗长至三叶一心时，取株高、叶片数及叶片发育情况等基本一致的幼苗，测定棉苗素质，各测定项目重复3次，取平均值。

株高：用刻度尺测量基质表面到幼苗生长顶端的距离。根长：将幼苗小心从基质中取出，并用蒸馏水清洗杂质，滤纸吸附幼苗表面残留水分，充分平展后使用游标卡尺测量根长。叶面积：采用刘冉等[15]的方法进行测量计算。之后，将棉苗置于烘箱中106 ℃杀青1 h，80 ℃烘干至恒质量，使用精细分析天平分别测定根、茎、叶干质量（DW），并计算根冠比[16]。

1.3.3 棉苗生理生化指标测定 在测定棉苗素质的同时，测定生理生化指标。SPAD 值（相对叶绿素含量）：采用SPAD-502 Plus 型手持便携式测定仪（Monita 公司，Japan）测定。根系活力、超氧化物歧化酶（SOD）活性、硝酸还原酶（NR）活性、可溶性糖含量、丙二醛（MDA）含量均采用北京索莱宝科技有限公司（Solarbio）生产的试剂盒，蛋白质含量采用生工生物工程（上海）股份有限公司（Sangon Biotech）生产的试剂盒，并采用分光光度计法测定，具体测定方法、步骤参照各试剂盒内使用说明书。

1.4 数据处理与分析

采用Excel 2010 进行数据整理，DPS 7.05 进行差异显著性检验（LSD最小显著差异法），相关性分析采用Pearson 相关系数法，并利用绘图网站ChiPlot和绘画软件Krita 4.4.3进行绘图。

2 结果与分析

2.1 拌种剂对未脱绒棉籽出苗的影响

不同拌种剂处理下未脱绒棉籽的出苗率及出苗情况对比如图1、图2 所示，同一拌种剂处理下不同拌种比例的出苗率呈现出不同的差异性。卫福处理下随着拌种量的增加，出苗率呈现先降低后趋于稳定的趋势，W200（出苗率68%）＞W230（58%）=W250，且三者出苗率均低于CK（76%），说明卫福拌种处理相较CK 并不能提高未脱绒棉籽的出苗率。适乐时处理下随着拌种量的增加，出苗率呈现先稳定不变后降低的趋势，S125（88%）=S140＞S170（84%），且三者出苗率均高于CK。敌克松处理下的出苗率随拌种量增加而增加，且D220（84%）＞D200（78%）＞CK＞D180（74%），说明敌克松拌种量较高时有助于提高未脱绒棉籽的出苗率。锐胜处理下随着拌种量的增加，出苗率呈现先稳定不变后小幅增加的趋势，且出苗率均高于CK，表现为R125（98%）＞R80（94%）=R100＞CK。高巧处理下随着拌种量的增加，出苗率呈先降低后增加的趋势，且出苗率均高于CK，表现为G500（98%）＞G125（94%）＞G250（92%）＞CK。

图1 不同拌种剂处理未脱绒棉籽的出苗率Fig.1 Seedling emergence rate of undelinted cotton seeds under different seed dressing agents

图2 不同拌种剂处理未脱绒棉籽的出苗情况Fig.2 Emergence of undelinted cotton seeds treated with various seed dressing agents

综上，从拌种剂种类来看，高巧、锐胜、适乐时不同拌种比例均能提高未脱绒棉籽的出苗率，敌克松较高拌种量处理下棉籽出苗率高于CK，而本试验中设置的卫福3种拌种比处理下棉籽出苗率均未有提高。

2.2 拌种剂对棉苗形态特征的影响

由图3 可知，不同拌种剂及不同拌种比处理下棉花幼苗株高总体上优于CK，其中S170、S140、W200、S125、G125、D180 株高较CK 显著增加，其余各处理较CK 虽有不同程度的增加，但均未达到显著水平，说明适乐时不同拌种比处理均能显著提高棉花幼苗株高。

图3 不同拌种剂处理棉花幼苗株高、根长和叶面积Fig.3 Cotton seedling height，root length and leaf area under different seed dressing agents

根系越长越有利于棉苗进行营养生长，不同拌种剂及拌种比例对棉苗根长的影响具有差异性。各拌种剂处理下根长以高巧较优，适乐时和锐胜次之，三者不同拌种比处理较CK 分别增加18.75%～81.25%、9.38%～75.00%和10.94%～51.56%。各拌种比处理下则以G125 最优，S125、D180 次之，且三者较CK增加均达显著水平。

在一定范围内，作物产量随叶面积增大而提高。各拌种剂处理棉苗叶面积与CK 均无显著差异。以S170处理最优，R125、S140次之。

2.3 拌种剂对棉苗生物量的影响

如表1 所示，棉苗各器官干物质积累量受拌种剂及拌种比的影响表现各不相同。不同拌种剂和拌种比处理下叶干质量与CK 均无显著差异，各处理以R80 最优，G500、D200、S170 次之，可见，高巧和适乐时采用高拌种量，锐胜采用低拌种量时棉苗叶干物质积累量较高。

表1 不同拌种剂处理棉花幼苗干物质积累量和根冠比Tab.1 Dry matter accumulation and root shoot ratio of cotton seedlings under different seed dressing agents

从茎干质量来看，各处理与CK 均无显著差异。以S140最优，W200、S170次之，可见，适乐时采用中高拌种量、卫福采用低拌种量时棉苗茎干物质积累量较高。

从根干质量来看，各处理与CK 均无显著差异。各处理以高巧拌种处理表现最优，根干物质积累量较大，且随着拌种量增加呈增加趋势，卫福与敌克松处理下根干质量均较CK降低。

不同处理棉苗干质量与CK 均无显著差异，这与根、茎、叶干质量表现一致。可以看出，各处理以S140 最优，G500、S170 次之，说明适乐时采用中、高拌种量，高巧采用高拌种量时棉苗干物质积累量较多，幼苗生长发育较好。

从根冠比来看，各处理下棉苗根冠比与CK 均无显著差异。各处理以G250 最优，G125、G500 次之，三者较CK增幅分别为28.68%、19.12%、8.82%。

综合以上分析结果表明，高巧拌种处理棉苗根系生长情况较好（根系发达），有利于促进生长后期地上部分茎、叶生长，棉苗营养生长条件好，动力足，潜力大。

2.4 拌种剂对棉苗相关生理特性的影响

2.4.1 叶片SPAD 值 叶绿素是植物进行光合作用的主要色素，而SPAD 值能反映作物叶片叶绿素相对含量。由图4 可以看出，不同处理下棉苗叶片SPAD 值呈现一定的差异。卫福各拌种比处理棉苗叶片SPAD 值较CK 提高1.00%～20.40%；适乐时各拌种比处理较CK 提高8.71%～22.14%，其中S140 较CK 增加显著；敌克松拌种以D200，锐胜拌种以R125、R100 处理较CK 表现优，增幅分别为18.66%、5.47%、1.49%；高巧拌种仅以G500 最优，较CK增幅为3.48%。以上结果说明，各处理以S140最优，W250、S170、D200 次之，其中S140 较CK 显著提高棉苗叶片SPAD 值，综合来看，以适乐时拌种处理棉苗叶片相对叶绿素含量较多，光合作用较好。

图4 不同拌种剂处理棉花幼苗叶片SPAD值Fig.4 SPAD value of cotton seedling leaves treated with different seed dressing agents

2.4.2 可溶性糖含量 可溶性糖在作物体内可以充当能量存储、转移的媒介，与作物自身结构物质和碳水代谢密切相关。如图5 所示，各处理棉苗可溶性糖含量在0.70～1.93 mg/g。卫福拌种处理棉苗随拌种量增加，可溶性糖含量不断增加，较CK 提高-13.19%～13.19%。适乐时拌种处理棉苗可溶性糖含量随拌种量增加而增加，S140、S170 处理分别较CK 显著提高73.63%、109.89%。敌克松拌种处理棉苗可溶性糖含量随拌种量增加而减少，其中以D180最优，较CK 提高20.88%。锐胜拌种处理棉苗可溶性糖含量随拌种量增加而增加，3 个拌种比处理较CK 提高9.89%、35.16% 和80.22%，其中R100 和R125较CK增幅达显著水平。高巧拌种处理棉苗可溶性糖含量随拌种量增加而降低，G500、G250、G125 较CK 分别显著提高23.08%、93.41%、112.09%。综合来看，拌种剂以高巧最优，所有处理中以G125、S170、G250 处理棉苗可溶性糖含量较高。

图5 不同拌种剂处理棉花幼苗叶片可溶性糖含量Fig.5 Soluble sugar content in cotton seedling leaves treated with different seed dressing agents

2.4.3 蛋白质含量与NR活性 如图6所示，从蛋白质含量来看，卫福拌种处理棉苗蛋白质含量随拌种量增加而提高，增幅达0～17.07%。适乐时拌种处理棉苗蛋白质含量表现为S125＞S170＞S140，三者较CK 显著提高25.92%～43.77%。敌克松拌种处理下蛋白质含量随拌种量增加而增加，各处理分别较CK 提高-8.63%、-0.70%和1.47%，说明敌克松拌种下只有高拌种量处理（D220）能提高棉苗的蛋白质含量。锐胜拌种处理下蛋白质含量随拌种量增加而减少，且各拌种比处理分别较CK 显著提高32.89%、26.77%和25.41%。高巧处理下蛋白质含量表现为G500＞G250＞G125，3个拌种比处理分别较CK 显著提高40.01%、36.98%和35.73%，说明高巧处理下各拌种比均能显著提高棉苗的蛋白质含量，且高拌种量优于中、低拌种量。

图6 不同拌种剂处理棉花幼苗叶片蛋白质含量与NR活性Fig.6 Protein content and NR activity of cotton seedling leaves under different seed dressing agents

作为作物氮素代谢的关键酶，NR 活性影响作物的总氮和蛋白氮水平，并兼具功能多样性的特点，在呼吸、水分胁迫和能量代谢等方面具有重要作用。卫福各拌种比处理NR 活性分别较CK 增加-2.20%～6.85%。适乐时各拌种比处理较CK显著增加66.14%～86.80%。敌克松拌种只有在高拌种量（D220）时高于CK，锐胜和高巧各拌种比处理下棉苗NR 活性较CK 均显著增加，增幅分别为51.10%～70.42%和63.08%～79.71%。

综上表明，棉苗蛋白质含量以S125 最高，G500、G250 次之，从拌种剂来看，适乐时、锐胜、高巧均能显著提高棉苗蛋白质含量。棉苗NR 活性以S125 最高，G500、S170 次之，从拌种剂来看，适乐时、锐胜、高巧均能显著增加棉苗NR 活性。作为表观作物氮代谢的常用生理指标，NR 活性和蛋白质含量在本试验呈现出相似的趋势，说明在生长初期，二者可协同促进棉苗生长发育。

2.4.4 MDA 含量 MDA 含量与植物细胞膜脂过氧化程度呈正相关，在一定程度上反映细胞的衰老程度[17-18]。MDA含量较低，细胞膜脂过氧化程度较小，叶片衰老程度较轻，棉苗生长发育情况较好。如图7 所示，不同处理下棉苗MDA 含量呈现较大差异。卫福拌种中，W230 和W250 处理棉苗MDA 含量分别较CK 显著提高17.56%和13.37%。适乐时各拌种比处理MDA 含量均显著低于CK，降幅达32.98%～47.10%。敌克松拌种中D180 和D220 处理较CK 分别增加7.84%和4.46%。锐胜拌种以R100处理最高，R125、R80 次之，较CK 分别显著降低27.67%、29.14%和37.30%。高巧拌种以G125 最高，G500、G250 次之，较CK 分别显著降低27.81%、33.87%和41.84%。以上分析说明，各处理以S140处理棉苗MDA 含量最低，G250、S170 次之，W230 和W250表现最差，5种拌种剂比较，以高巧、锐胜和适乐时处理的棉苗表现较优，生长状态较好。

图7 不同拌种剂处理棉花幼苗叶片MDA含量Fig.7 Malondialdehyde content in cotton seedling leaves treated with different seed dressing agents

2.4.5 SOD 活性 SOD 活性与作物抗逆性呈正相关[19-21]。如图8所示，棉苗SOD活性在不同处理下具有不同表现。随卫福拌种量增加，棉苗SOD 活性减小，W200、W230 和W250 分别较CK 提高2.85%、2.66%和-3.06%。适乐时拌种中棉苗SOD 活性呈S170＞S140＞S125，分别较CK 显著提高58.92%、56.75%和49.09%。棉苗SOD 活性随敌克松拌种量增加而增加，分别较CK 提高3.20%～7.03%，其中D220 较CK 增加达显著水平。随锐胜拌种量的增加，棉苗SOD 活性增加，分别较CK 显著提高48.66%、47.78%和37.98%。高巧各拌种比处理棉苗SOD 活性也存在相似趋势，表现G500＞G250＞G125，分别较CK 显著提高64.27%、59.42% 和58.61%。综上可得，各处理以G500 处理棉苗SOD活性最高，G250、S170 次之，拌种剂以高巧、适乐时和锐胜较优，拌种后棉苗叶片SOD活性较高。

图8 不同拌种剂处理棉花幼苗叶片SOD活性Fig.8 Superoxide dismutase activity of cotton seedling leaves under different seed dressing agents

2.4.6 根系活力 根系是作物活跃的吸收器官、合成器官和转化器官，其生长状况和活力水平与作物地上部的营养水平和产量水平密切相关。如图9所示，不同处理下棉苗根系活力分布在11.69～24.79 μg/（g·h）。随卫福、适乐时拌种量的增加，棉苗根系活力降低，其中，W230、W250 处理根系活力显著低于CK，适乐时3 个拌种比处理较CK 显著增加30.21%～54.74%。敌克松各拌种处理棉苗根系活力较CK 分别降低1.62%、4.12%和4.49%，表明敌克松处理下棉苗根系活力与CK 相比表现较差。锐胜各拌种比处理的根系活力呈现R125＞R80＞R100，分别较CK 显著增加30.21%、21.41%、21.35%。高巧各拌种比处理较CK 显著增加28.65%～37.33%。以上分析表明，各处理以S125 处理棉苗根系活力最高，S140、G500次之，拌种剂以适乐时、高巧、锐胜较优，棉苗根系活力高，吸收和转化能量能力强。

图9 不同拌种剂处理棉花幼苗根系活力Fig.9 Root activity of cotton seedlings treated with different seed dressing agents

2.5 棉苗各指标的相关性分析

从各指标的相关性分析（图10）可知，出苗率与蛋白质含量、NR 活性、根系活力、SOD 活性呈极显著正相关（r=0.69、0.77、0.84、0.83，P＜0.01），说明棉籽出苗率提高往往伴随着棉苗蛋白质含量、NR 活性、根系活力和SOD活性的增强。

MDA 含量与出苗率、蛋白质含量、NR 活性、根系活力和SOD 活性呈极显著负相关（r=-0.84、-0.85、-0.93、-0.92、-0.94，P＜0.01），与根干质量、叶面积和可溶性糖含量呈显著负相关（r=-0.55、-0.53、-0.62，P＜0.05），说明棉苗叶片MDA 含量较高，对应其棉籽出苗率较低，并抑制蛋白质含量、NR活性、根系活力和超氧化物岐化酶活性，叶干质量、叶面积和可溶性糖含量也会随之降低。幼苗干质量与叶面积呈极显著正相关（r=0.73，P＜0.01），与SPAD 值呈显著正相关（r=0.59，P＜0.05），说明棉苗干物质积累量与叶面积、SPAD 值呈现协同增加或减少的表观。

根长与蛋白质含量、NR 活性、可溶性糖含量、根系活力、SOD 活性呈显著正相关（r=0.54、0.56、0.50、0.53、0.52，P＜0.05），表明棉苗根系越长，吸收养分和水分能力越高，表现为根系活力越大，转移至叶片部分，用生理指标衡量则为蛋白质含量、NR活性、可溶性糖含量和SOD活性越高。

3 结论与讨论

3.1 拌种剂对棉籽萌发及幼苗生长状况的影响

棉籽在直播中易受到生物和非生物等外在因素限制[22]，同时，水分、养分和种子等因素都会影响棉籽的出苗率[23]。为提高出苗率，生产中常采用种子播前预处理等方式提高种子抗逆性和萌发活力[24]。该方面研究多以脱绒处理后的棉籽作为试验材料[25]，针对未脱绒棉籽的试验目前还鲜有报道。本试验中高巧在不同拌种比例下均能提高未脱绒棉籽的出苗率，而卫福不同拌种比处理出苗率相较CK 均未有提高，这与张晓洁等[26]研究结果相似。究其原因，可能是高巧为杀虫型拌种剂，较卫福这类杀菌型拌种剂对棉籽的毒副作用更小，对棉籽出苗率影响较小。

棉花苗期以营养生长为主，以外观形态等指标的动态变化为体现[27]。本试验中适乐时不同拌种比处理均能显著促进棉花幼苗株高增加，且较卫福处理下表现更佳，且幼苗干质量也以适乐时中、高拌种量处理较高，幼苗生长发育表现好于CK 和卫福处理，这与赵瑞元等[28]的研究结果一致。敌克松在棉花种植中常作为杀菌剂和抑菌剂使用[29]，本试验中敌克松不能提高未脱绒棉籽萌发后幼苗的叶面积，且棉苗主根长随敌克松拌种量增加呈下降趋势，仅在D180 下较CK 增加显著。前人在高巧和锐胜等处理对脱绒棉籽萌发和幼苗生长发育的影响研究中都证实，二者拌种在防虫、抗病及保苗效果上较未拌种棉籽表现更优[30-32]。这与本试验中高巧各拌种比处理棉苗株高均优于CK，以及锐胜和高巧各拌种比处理下棉苗根长均不同程度优于CK 的结果相似。

3.2 拌种剂对棉苗生理指标的影响

本试验中，锐胜较CK 显著提高棉苗SOD 活性，并在中、高拌种量下较CK 提高SPAD 值，而高巧各拌种比处理棉苗可溶性糖含量较高，且MDA含量较CK 显著降低。这与王昱翔[33]和李建博[34]的研究结果相似。

总体来看，棉苗MDA 含量以高巧、锐胜和适乐时拌种处理较低，且与CK 差异显著，SOD 活性、根系活力、蛋白质含量和NR 活性则显著高于CK，且相关分析表明，MDA含量与SOD活性、根系活力、蛋白质含量、NR 活性呈极显著负相关。本试验中NR活性与蛋白质含量在不同处理下均呈现较为相似的协同关系，且相关分析表明，二者呈极显著正相关。可能是NR 作为一种氧化还原酶，将细胞质中硝酸盐降解成亚硝酸盐，而亚硝酸盐会进入根细胞质中，再通过还原反应形成铵，并在ATP 的功能下，在细胞质或者根细胞质中参与氨基酸的合成，为生物体正常活动代谢提供了物质基础[35-38]。

综上，5种拌种剂中，高巧、锐胜、适乐时在不同拌种比例下均能提高未脱绒棉籽的出苗率，且以G500 和R125 最优（98%），G125、R100 和R80 次之（94%），敌克松仅在较高拌种量（D200、D220）下出苗率高于对照，而卫福各拌种比处理出苗率较对照均下降。在幼苗形态及生理代谢指标上，以高巧、锐胜、适乐时拌种处理下棉苗干物质积累量较多，根系发达，SPAD 值、可溶性糖含量以及SOD 活性较高，细胞膜脂过氧化程度较低，棉苗营养生长状态较好，生长潜力大，动力足。因此，棉花轻简化直播前，以上述3 种拌种剂对未脱绒棉籽进行播前拌种处理，可有效提高出苗率，提升幼苗生理素质。