不同含水量玉米种子包衣对贮藏种子活力的影响

毛泓权, 高赫阳, 牟丰盛, 芦昌胜, 高婷婷, 郑淑波, 路 明

(1.吉林吉农高新技术发展股份有限公司, 吉林 公主岭 136100;2.吉林省农业科学院玉米研究所/主要粮食作物国家工程研究中心/国家玉米工程技术研究中心(吉林)/农业农村部东北中部玉米生物学与遗传育种重点实验室, 长春 130033)

玉米是我国第一大农作物,2022年总产量27 720.3万t,占粮食总产量的40.38%,有力支撑了“十九连丰”,保障了国家粮食安全[1]。玉米种业是我国种业主力军,种子销售额占我国种子企业销售总额的35%以上,市值占全国主要农作物总市值的40%左右[2]。近年来,由于玉米新品种审定数量多、基地制种生产面积大、供应市场种子数量多,导致玉米种子严重过剩,供大于求问题突出[3]。对产能过剩的种子进行安全贮藏成为解决问题的有效途径。目前,玉米种子包衣技术已广泛地应用于种子产业化,作为种子技术集成的体现,对促进种子发芽和幼苗生长发育、防治病虫害及保产增产等发挥了重要作用,最大限度地激发了种子活力潜能[4-7]。关于玉米种子包衣与贮藏的相关研究不多[8-11],尤其是种子包衣安全贮藏临界含水量对种子发芽率和活力影响的系统研究更少。本研究以吉单50、先玉335玉米种子为试材,通过研究包衣和未包衣种子在5个不同初始含水量下的贮藏前后的种子发芽率和活力变化,以期确定包衣种子进行贮藏的安全临界含水量,为种子产业化风险提供参考和依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试玉米品种为吉单50和先玉335。

1.2 试验设计

试验于2022年在吉林省农业科学院玉米研究所种子实验室进行。采用三因素设计,A因素为品种,采用吉单50和先玉335;B因素为种子包衣处理,为包衣和未包衣;C因素为种子含水量,设置12%,12.5%,13.5%,14.5%和15.5%等5个处理。分别开展贮藏前和贮藏后的种子发芽率(贮藏时间1年)和低温条件下的种子活力测定,3次重复,随机设计。

1.3 试验方法

1.3.1种子含水量测定

采用烘干法对两个品种的种子测定籽粒的初始水分,选择水分为12%的种子作为本次试验用种。

1.3.2种子处理

将初始含水量为12%的种子分成两份,一份采用种衣剂(主要成分有8%克百威+7%福美双、精甲霜灵10 g/L、咯菌腈25 g/L、6%戊唑醇)进行种子包衣,另一份不包衣的白籽作为对照。然后再将每份种子分成5份,1份为初始水分的种子,其他4份在初始水分基础上人工增水至不同梯度的目标水分,目标水分梯度分别为12.5%,13.5%,14.5%和15.5%。增水3～4 d后,水分即可充分被种子吸收,再取增水后的种子测定水分值,确保与目标水分值一致。

增水量根据不同品种重量和初始含水量,采用下列公式进行计算。

增水量(△h)=W×[(h1-h0)/(1-h0)],

式中:W为初始含水量(12%)的种子重量,h0为初始含水量;h1为目标含水量。

1.3.3贮藏处理

将处理的种子再分成两份,其中一份放在种子保存库封存,封存过程中保持种子含水量不变,封存10个月。

1.3.4种子发芽率测定

按照国家标准(GB/T 3543.4-1995 农作物种子检验规程 发芽试验)进行发芽试验。

1.3.5种子活力测定

按照地方标准(DB 22/T 2617-2017 玉米种子活力低温检测技术规程)进行种子活力测定。

1.4 统计分析

采用Microsoft Excel2016软件进行数据处理和作图,应用DPS16.5软件进行数据统计分析,方差显著性分析采用Duncan’s多重比较法。

2 结果分析

2.1 贮藏前含水量不同的玉米种子发芽率分析

对贮藏前含水量不同的玉米种子发芽率的方差分析(表1)表明,包衣处理和品种×包衣处理均存在极显著差异,品种×包衣处理×含水量间存在显著差异,而品种、含水量等其他指标差异均不显著。

表1 贮藏前含水量不同的玉米种子发芽率方差分析

对贮藏前含水量不同的玉米种子发芽率的分析(图1)表明,包衣能够显著提高种子发芽率,尤其对发芽率相对较低品种作用更大,吉单50不同含水量的种子包衣后发芽率较不包衣种子提高2.92%～7.86%,平均发芽率97.80%,较不包衣种子提高4.82%;而先玉335不同含水量的种子包衣后平均发芽率95.9%,较不包衣种子仅提高0.42%。

图1 贮藏前含水量不同的玉米种子发芽率

2.2 贮藏前含水量不同的玉米种子活力分析

对贮藏前含水量不同的玉米种子活力的方差分析(表2)表明,品种存在极显著差异,含水量存在显著差异,而包衣处理等其他指标差异均不显著。

表2 贮藏前含水量不同的玉米种子活力方差分析

对贮藏前含水量不同的玉米种子活力分析(图2)表明,低温胁迫下不同品种的种子活力表现不同,不同含水量下包衣和不包衣的吉单50平均种子活力分别为92.1%和91.3%,分别比先玉335的高13.70%和10.26%。

图2 贮藏前含水量不同的玉米种子活力

2.3 贮藏后含水量不同的玉米种子发芽率分析

对贮藏后含水量不同的玉米种子发芽率的方差分析(表3)表明,品种、包衣处理、含水量、品种×含水量、包衣处理×含水量均存在极显著差异,而其他指标差异均不显著。

表3 贮藏后含水量不同的玉米种子发芽率方差分析

对贮藏后含水量不同的玉米种子发芽率的分析(图3)表明,贮藏后对不同含水量包衣种子的发芽率有显著影响,发芽率随着含水量的增加而逐渐降低,在含水量超过14.5%后快速下降,吉单50和先玉335在15.5%含水量下发芽率分别仅为24.5%和62.5%,分别较14.5%含水量下的发芽率降低72.0%和22.84%。同时,与不包衣对比,在达到14.5%含水量后的包衣种子发芽率下降较快,吉单50和先玉335在14.5%含水量下包衣较不包衣分别下降了8.14%和10.99%,在15.5%含水量下包衣较不包衣分别下降了36.77%和24.01%。

图3 贮藏后含水量不同的玉米种子发芽率

2.4 贮藏后含水量不同的玉米种子活力分析

对贮藏后含水量不同的玉米种子活力的方差分析(表4)表明,包衣处理、含水量、品种×含水量、包衣处理×含水量均存在极显著差异,品种和品种×包衣处理均存在显著差异,而其他指标差异均不显著。

表4 贮藏后含水量不同的玉米种子活力方差分析

对贮藏后含水量不同的玉米种子活力的分析(图4)表明,对贮藏后不同含水量种子进行低温胁迫,种子活力与含水量、包衣处理相关,种子活力随着含水量的增加而逐渐降低,含水量超过13.5%后急速下降,吉单50和先玉335在14.5%含水量下种子活力分别仅为59.5%和55.5%,分别较13.5%含水量下的种子活力降低29.59%和30.63%。与不包衣对比来看,在达到14.5%含水量后的包衣种子活力下降较快,吉单50和先玉335在14.5%含水量下包衣较不包衣分别下降了22.73%和27.45%,在15.5%含水量下包衣较不包衣分别下降了55.88%和22.12%。

3 结论与讨论

种子的生活力主要取决于种子遗传特性、种子形态结构和生理活性、种子质量和贮藏条件,其中,种子含水量和老化显著影响种子生活力[12-15]。本研究表明,未包衣的含水量不同的种子在贮藏前均具有较好的发芽率和种子活力,吉单50和先玉335的平均发芽率分别为93.3%和95.5%,平均种子活力分别为91.3%和82.8%,这与闫彩清等[16]研究结果基本一致,乳熟期玉米种子在水分含量为14.0%～5.0%时的发芽势和发芽率均处于平稳阶段,是最能代表种子本身生活力的时期。本研究表明,贮藏后高含水量的种子发芽率和种子活力降低,14.5%含水量的吉单50和先玉335的种子发芽率分别为95.25%和91.0%,种子活力分别为77.0%和76.5%,可以满足产业化应用,但15.5%含水量的吉单50和先玉335的种子发芽率分别仅为38.75%和82.25%,种子活力分别仅为17.0%和52.0%,这已经不能在生产中应用。可见,对于未包衣的种子安全贮藏的临界含水量应不高于14.5%。温东强等[12]研究表明。种子含水量≤13.0%的杂交玉米种子贮藏后发芽率仍保持在88%以上,种子种用价值高,这比本研究中的临界含水量低1.5个百分点,但其试验中仅设计了5个含水量梯度,仅有15%这一个高含水量。

在种子包衣情况下,本研究表明,含水量不同的种子在贮藏前也具有较好的发芽率和种子活力,吉单50和先玉335的平均发芽率分别为97.8%和95.9%,平均种子活力分别为92.1%和81.0%,表明包衣可以有效提升种子发芽率,这与前人[8,17-18]研究结果一致。而贮藏后种子发芽率和种子活力随着含水量的增加而逐渐降低,在含水量达到13.5%时,吉单50和先玉335的种子发芽率分别为92.0%和88.5%,种子活力分别为84.5%和80.0%,可以满足产业化应用,但含水量达到14.5%以上时,种子发芽率和种子活力下降严重,14.5%含水量的吉单50和先玉335的种子发芽率分别为87.5%和81.0%,种子活力分别仅为59.5%和55.5%。可见,包衣种子安全贮藏的临界含水量应不高于13.5%,这比吕亚娟[11]的研究结果要低0.5个百分点,而其试验中设计的最低含水量为14%,表明水分含量在14%～16%之间的包衣种子密封期3个月内发芽率仍保持在国家标准85%以上,其中最低的14%在4个月贮藏期的发芽率仍为93%。

科学合理地确定玉米种子安全贮藏临界含水量事关种业安全、企业增效,本研究确定的未包衣种子安全贮藏的临界含水量应不高于14.5%,包衣种子临界含水量应不高于13.5%,这将为有效降低种子产业化风险提供理论参考和依据。