8種糧食和蔬菜作物種子短期節能儲藏研究

何娟娟　盧新雄　栗　釗　辛　霞

8種糧食和蔬菜作物種子短期節能儲藏研究

何娟娟1盧新雄1栗釗2辛霞1

（1中國農業科學院作物科學研究所，北京100081；2北京中農科信機械設備有限公司）

選取水稻、小麥等8種主要糧食和蔬菜作物，開展了短期節能儲藏研究。共選用18個品種，分別采用紙袋、編織袋和鋁箔袋包裝后，儲藏于室內、中期庫和節能試驗庫，儲藏2年后監測種子生活力。對比發現儲藏2年后，3種儲藏條件下，種子平均發芽率差異不顯著，但是室溫庫儲藏種子間一致性明顯降低，而節能庫儲藏效果則與0～2℃冷庫基本一致。同等條件下節能庫比0～2℃冷庫節能47.68%。因此認為本研究所采用的試驗庫可以實現短期節能儲藏目標。

種子；短期儲藏；節能；生活力；出苗率

種子儲藏壽命受多種因素影響，除自身的遺傳特性影響外，主要受儲藏溫度和濕度、種子含水量、包裝方式等因素影響［1］。降低儲藏溫度和種子含水量可以顯著延長種子儲藏壽命［1］。工作中，需要綜合考慮種子儲藏壽命目標和資金狀況，選擇不同的儲藏條件［2］。作為種質資源進行長期或中期儲藏時，國際上通用的種子長期儲藏（目標壽命50～100年）條件為：種子含水量5%～7%，鋁箔袋、玻璃瓶等密封包裝，儲藏于-18℃（或-20℃）長期庫；種子中期儲藏（目標壽命10～20年）的條件則較為寬泛，種子含水量5%～13%，儲藏溫度-4℃～4℃［1］。一般情況下，長期庫和中期庫的空氣相對濕度都控制在50%以下。由于需要控制低溫低濕的條件，中長期庫的能耗都很高。種子公司、育種單位等對種子儲藏壽命的要求要遠低于資源儲藏，一般在5年以內。顯而易見，對于種子短期儲藏目標來講，不必要采用中長期庫的條件進行儲藏。本文以水稻、小麥等主要糧食作物為對象，開展了短期節能儲藏研究。

1　材料與方法

1.1材料本研究選擇了水稻、小麥、玉米、大豆、豇豆、油菜、小白菜和黃瓜8種作物18個品種種子作物實驗材料（表1）。18個品種種子均為2014年市面上新供應種子或者實驗室新繁殖收獲種子。

表1　本試驗用種子信息

1.2儲藏條件研究設定3種儲藏條件：條件1為建筑物室內自然儲藏（冬季集中供暖，室溫高于20℃時空調開放，簡稱室溫庫）；條件2為低溫庫（溫度為0～2℃，不控制濕度，簡稱冷庫），條件3為本研究所設計的節能儲藏庫，簡稱試驗庫。試驗庫的溫度控制范圍15℃～20℃，在溫度控制區域內相對濕度控制在45%以內（與冷庫相比側重除濕功能），由于種子儲藏的安全環境，主要受庫內溫度和濕度的綜合影響。溫度低則允許濕度適當升高，而溫度高時應保持良好的干燥條件，即可達到安全儲藏的目的。節能庫的設備在環境溫度低于15℃時，庫內相對濕度自動控制在稍高的范圍，例如庫內溫度達到0℃時（北方冬季）允許的相對濕度控制在70%以內，而庫內溫度在10℃左右（南方冬季）庫內相對濕度則控制在60%以內。通過智能溫濕度聯合控制程序，充分利用自然環境溫度的變化調節庫房內的溫度濕度綜合條件，可大幅縮短設備的運行時間，從而達到種子儲藏既安全又節能的目的，尤其適合種子短期儲藏，這種安全節能庫和控制方法已獲得國家發明專利，專利號ZL2014 10213853.3［3］。

包裝方式，為研究包裝材質對儲藏效果的影響，選定了紙袋、編織袋和鋁箔袋抽真空包裝3種方式進行包裝。每個品種分成9份，分別用紙袋、編織袋和鋁箔袋包裝后，分別存放于上述3種儲藏條件。同時放入自動溫濕度記錄儀，實時記錄各庫的溫度和濕度，每隔4小時采集一次數據。

1.3生活力監測參照國際種子檢驗規程［4］規定，通過標準的種子發芽實驗檢驗種子的生活力。根據作物種類不同選擇各自最適宜的發芽溫度和發芽床，發芽7～14d，發芽結束統計種子發芽率和發芽勢（一般為發芽第4天時的發芽率）。發芽勢反映種子快速發芽的能力，是生活力的一個重要指標。每次監測4個重復，每重復25～100粒種子。

2　結果與分析

2.1儲藏2年后種子發芽能力總體分析儲藏前18個品種的發芽率范圍為75%～100%，平均94.1%±5.9%；發芽勢范圍為73.0%～98.5%，平均91.4%±7.5%。儲藏2年后，分析各品種3包裝方式、3儲藏條件下的監測數據發現，發芽率范圍變為57%～100%，均值90.7%±8.2%；發芽勢范圍變為54%～100%，均值89.4%±8.7%（表2）。儲藏2年平均發芽率和發芽勢分別下降了3.4%和2.0%，總體下降幅度很小，但標準偏差和變異系數明顯增加，尤其最小值的下降值卻已經接近20%，說明不同儲藏條件、包裝方式或品種間存在一定差異。

表2　18個品種儲藏前后發芽率和發芽勢

2.2儲藏條件間差異對比各儲藏條件溫濕度對比分析連續2年記錄數據，統計平均值、最大值和最小值，發現試驗庫的溫度低于室溫庫而高于冷庫，試驗庫的相對濕度則高于室溫庫而低于冷庫（表3）。總體而言，試驗庫的溫度濕度綜合條件優于室溫庫而差于冷庫。

表3　3種儲藏條件的溫濕度數據

各儲藏條件種子生活力對比為對比不同儲藏條件之間儲藏效果，統計了3種條件下儲藏2年后各品種、各包裝方式的平均值、最大值、最小值、標準偏差和變異系數，發現3種條件下的監測發芽率差異不顯著（P＞0.05）；但是進一步對比最小值、標準偏差和變異系數則發現試驗庫與冷庫的儲藏效果更接近（表4）。

表4　不同儲藏條件種子生活力對比

各儲藏條件種子田間出苗能力對比進一步調查了3種條件下儲藏2年后各品種、各包裝方式保存種子的田間出苗能力差異，對比其平均值、最大值、最小值、標準偏差和變異系數，發現冷庫和試驗庫2種條件下的出苗率與初始出苗率差異不顯著（P＞0.05），而室溫庫保存種子的田間出苗率則降低了7.3%；最小值、標準偏差和變異系數也是試驗庫與冷庫的儲藏效果更接近于初始值，室溫庫則差異明顯（表5）。

表5　不同儲藏條件種子田間出苗能力對比

2.4包裝方式間差異對比為對比不同包裝方式之間儲藏效果差異，統計了試驗庫儲藏2年后各品種的平均值、最大值、最小值和標準偏差，發現其平均監測發芽率、平均監測發芽勢差異不顯著（P＞0.05）；最小值、標準偏差和變異系數間的差異也較小（表6）。說明包裝方式對短期儲藏效果的影響小于儲藏條件（即儲藏溫濕度）的影響。

表6　不同包裝方式間對比（試驗庫）

2.5作物間差異對比前文所述，8個作物3種包裝方式在3種儲藏條件下，儲藏2年后平均發芽率由94.1%下降至90.7%，平均下降3.4%。然而，對比不同作物發現作物間存在一定差異。表6中對比了8個作物種子編織袋包裝于試驗庫儲藏2年前后種子發芽率差異，發現水稻、玉米、小麥和大豆發芽率下降值高于平均值，尤其是水稻下降值達到5.2%，而油菜、黃瓜、小白菜和豇豆等蔬菜類種子則沒有下降，部分種子的平均發芽率甚至比初始值略高（表7）。由此認為試驗庫可以滿足主要糧食和蔬菜作物的短期保存需要，對蔬菜種子的保存效果更好。

表7　各種間儲藏前后種子發芽率對比—條件3編織袋包裝

2.6各儲藏條件能耗對比分析2016年8月3日實際測定了各保存條件的耗電量，具體結果見表8。測定了單位時間耗電量，計算單位容積功率，發現試驗庫比冷庫設備單位容積節能59.6%，考慮到全國不同地區氣候條件保守節能47.68%；試驗庫比室溫庫設備單位容積節能54.5%，考慮到全國不同地區氣候條件保守節能43.6%。

表8　各儲藏條件能耗對比

3　討論與結論

本文通過對比種子在室溫、0～2℃冷庫和節能試驗庫條件下保存2年的生活力差異、庫的能耗，認為實驗所建立的節能試驗庫可以實現主要糧食和蔬菜作物種子的短期保存，并且能夠極大地節省能耗。

前人大量研究證實種子儲藏過程中，生活力并非勻速下降。種子存活曲線呈反S型，即在開始階段有一個平臺期，而后種子生活力快速下降，最后種子緩慢死亡［5］。辛霞等［6］研究了小麥種子生活力喪失特性，發現存活曲線S型的第一個平臺期向生活力快速下降階段的轉折點約83%發芽率；發芽率低于該值，則表明種子很快進入生活力快速下降階段，短期內生活力會大幅降低；因此推薦種子儲藏臨界發芽率不得低于83%。根據表2和表4中種子平均發芽率差值，計算得種子在室溫、冷庫和試驗庫條件下儲藏，發芽率年均下降值分別為2.5%、1.2%和1.5%。按照該下降速度可以推算，種子在室溫、冷庫和試驗庫條件下儲藏發芽率下降至83%時，分別需要4.5年、9.3年和7.4年。室溫條件下儲藏種子，常常由于種子呼吸作用而大量放熱，尤其是種子儲存量很大時，因此，若室溫大量堆積儲藏時，種子生活力下降速度則會加劇，因此不推薦室溫條件儲存種子。本文中所設計的節能庫則能夠在節約大量能耗的基礎上，確保種子可以安全儲藏5年以上。

［1］ FAO/ IPGRI. Genebank Standards. FAO/ IPGRI， Rome， 1994： 7-8

［2］ 盧新雄， 陳叔平， 劉旭， 等. 農作物種質資源保存技術規程. 北京： 中國農業出版社， 2008： 4-17

［3］ 栗釗， 劉京. 一種適用于種子貯藏的除濕系統及除溫方法. 中國，2014102138533. 2016-04-27

［4］ ISTA. International Rules for Seed Testing. Seed SciTechnol， 1985， 15：299-355

［5］ Caid H S， Ecchemmakh T， Elamrani A， et al. Alterations occurring during accelerated ageing of winter wheat. Cahiers Agric， 2008， 17： 39-44

［6］ 辛霞， 陳曉玲， 張金梅， 盧新雄. 小麥種子在不同保存條件下的生活力喪失特性研究. 植物遺傳資源學報， 2013， 14（4）： 588-593

2016-08-05）

作物種質資源保護與利用項目（2130135）；農業技術試驗示范專項經費（2130106）

何娟娟，助理研究員，主要從事作物種質資源保存工作。郵箱：hejuanjuan@caas.cn

辛霞，副研究員，主要從事作物種質資源保存工作。郵箱：xinxia@caas.cn