種用化控劑對玉米種子萌發及幼苗生長的影響

魏鐘博　劉夢星　邊大紅

摘要：以4種植物生長延緩劑或生長抑制劑為材料，采用種子包衣的方式，分析種用化控劑對不同品種玉米種子萌發及幼苗生長特性的影響。結果表明，種用化控劑明顯延緩玉米幼苗地上部的生長發育，明顯降低幼苗干質量、株高、胚芽鞘長度，其中對后2種指標的影響達顯著水平（P<0.05）；可顯著促進根系的生長與發育，提高根表面積和根長度，進而提高根冠比；品種之間對不同藥劑的反應存在一定差異。因此，采用化控劑包衣的方式有可能成為玉米化控的一種新途徑。但化控劑包衣后對種子的萌發特性也會產生一定的影響，包衣后立即播種，種子發芽率、發芽勢、發芽指數及種子活力會明顯降低。有關包衣化控劑的安全有效濃度、包衣后的安全播種時間及其作用持續期等有待進一步研究。

關鍵詞：種用化控劑；玉米；種子萌發；幼苗生長；根冠比

中圖分類號： S513.04文獻標志碼： A

文章編號：1002-1302（2017）14-0058-04

倒伏是限制玉米高產的重要因素之一，既影響根系向葉片和果穗輸送水分與養料，也影響葉片進行光合作用，給機械收獲造成很大困難，也給產量帶來損失。研究表明，華北地區一般年份倒伏率為10%～20%，災害年份倒伏率達80%～90%[1]，隨著種植密度的增加，密植與倒伏的問題日益突出[2-3]。近年來，作物化學調控技術已經成為我國糧食高產、高效、穩產栽培的重要組成部分[4-6]，并且在玉米高產栽培中，通過使用化學調控劑來改變植株生理特性和株型結構以增強植株抗倒伏能力的研究取得了重要進展[7-9]。但是目前化學調控的方式主要以人工田間噴施為主[10]，由于人工噴施操作受時間與空間的制約，容易產生藥害、穗部發育受限制等諸多負面效應[11-12]，同時也存在費工費時等問題[13]。劉佳麗等研究表明，玉米種子經“銳勝+滿適金”包衣劑處理后植株干物質積累量、根數、莖稈含鉀量、植株抗拉力、抗折力均顯著增加，植株抗倒能力和產量提高[10]。這為玉米化控防倒技術研究提供了新途徑，但仍有待進一步系統研究。同時，有研究發現，用市售玉米化控抗倒劑“玉黃金”進行二次包衣，植株抗倒伏能力顯著提高[14]。因此，探討化控劑對玉米種子萌發及幼苗生長的影響是研究玉米種用化控劑的前提。本試驗以3個玉米品種為材料，將植物生長延緩劑或生長抑制劑以種衣劑的形式包裹在種子上，研究種用化控劑對種子萌發及幼苗生長發育特性的影響，以期明確種用化控劑的作用，為簡化化控技術提供理論依據。

1材料與方法

1.1試驗材料與設計

以玉米品種先玉335（XY）、鄭單958（ZD）、浚單20（XD）為試驗材料，種子經嚴格精選后整齊一致；種用化控劑（一種玉米種子專用化學調控劑）由河北農業大學植物保護學院農藥學實驗室提供，分別為1.5% 抗倒酯（trinexapac-ethyl，簡稱TE）、3% 多效唑（paclobutrazol，簡稱PP333）、30% 縮節胺（mepiquat chloride，簡稱DPC）、30% 矮壯素（chlormequat chloride，簡稱CCC）+成膜劑，以單純成膜劑包衣為對照（CK），共計5個處理。按照藥種質量比 1 ∶[KG-*3]50進行包衣，攪拌均勻后晾曬24 h后密封保存。

1.2試驗方法

[CM（26]1.2.1萌發試驗

處理過的種子用方形塑料培養皿進行沙土出苗培養，每盒50 粒，3次重復，置于25 ℃智能光照培養箱內恒溫培養，光照時間為12 h/d，光照度為12 000 lx。從播種開始至播后7 d，每天調查種子發芽數，以胚芽或胚根沖破種皮者計為發芽，4 d 后測發芽勢，7 d 后統計發芽率；待成苗后將幼苗取出烘干得到單株幼苗干質量。

發芽指數（germination index，簡稱GI）=∑（Gt/Dt）。其中，Dt表示發芽時間，d；Gt表示相對應的每天發芽種子數，粒。

活力指數=發芽指數×植株干質量（g）。

1.2.2盆栽試驗

苗期試驗在河北農業大學溫室內進行。室內溫度維持晝溫（23±1） ℃，夜溫（17.5±2） ℃，光照條件為自然光照；供試土壤為壤土，pH值為7.49，土層養分含量分別為有機質14.09 g/kg、堿解氮65.82 mg/kg、速效磷 27.3 mg/kg、速效鉀103.8 mg/kg、全氮1.08 g/kg。將試驗土風干過篩，裝入花盆（高30 cm，口端直徑28 cm）中，每盆裝干土14.70 kg，盆內容重上下一致，均為1.2 g/cm3。將處理后的玉米種子播于花盆中，每盆30粒，3次重復，之后覆土 2 cm，澆“蒙頭水”，之后每隔4 d澆1次水，以保證盆內含水量達到75%；澆水采用稱質量法以保持花盆澆水量相同。

以播種時間為起始日期，播種后10、15、20、25 d將植株從土壤中輕輕分離，避免損傷植株任何部位，測定株高和胚芽鞘長度；然后將根苗分開，將幼苗地上部烘干至恒質量；用清水洗凈根系，用EPSON expression V330根系掃描儀掃描根系成像，用WinRHIZO軟件分析圖像，得出根系總根長、根系表面積及根系平均直徑；最后將根系放入鋁盒中烘干至恒質量，測定根、苗干質量，按如下公式計算根冠比：

[JZ]根冠比=根系干質量（g）/地上部幼苗干質量（g）。

1.3數據分析

采用DPS 7.05和Excel 2003進行數據分析，用Duncans新復極差法進行顯著性測驗。

2結果與分析

2.1種用化控劑對玉米幼苗生長的影響

2.1.1種用化控劑對幼苗株高及胚芽鞘長度的影響

由圖1可知，4種種用化控劑明顯降低幼苗株高，3個品種表現一致。CCC處理對株高的影響最大，3個品種的株高平均較CK降低24.71%；TE處理對株高的影響最小，平均降低1011%；DPC處理與PP333處理對株高的影響差異不顯著。由圖2可知，4種種用化控劑縮短了玉米的胚芽鞘長度，其中DPC處理對3個品種胚芽鞘長度降低作用最為明顯，與對照相比胚芽鞘長度平均降低53.51%。CCC處理對植株胚芽鞘的作用最小，與對照相比，對ZD958沒有顯著影響。CCC、PP333處理對XY335的胚芽鞘長度的影響較一致，TE處理對XY335影響最大，較對照降低58.00%。這表明種用化控劑具有降低幼苗株高、縮短胚芽鞘長度的作用，但是不同品種對相同藥劑的反應不同。由圖1、圖2還可以看出，CCC處理對玉米幼苗的株高影響最大，但是對胚芽鞘長度影響最小，這說明相同藥劑對玉米幼苗不同器官的調控作用是不同的。

2.1.2種用化控劑對幼苗地上部干物質積累及根冠比的影響

由圖3可以看出，種用化控劑抑制了玉米幼苗地上部干物質積累。在播種后10 d，各個處理間干物質量差異不明顯，隨著時間的推移， 各個處理的干物質量發生變化； 在播種后15 d，經DPC處理的幼苗地上部干質量明顯高于對照；在播種后25 d，各個處理的地上部干質量均小于對照，DPC處理的地上部干質量最小，較對照減少27.57%，TE處理的地上部干質量較對照減少8.31%；在播種后10～15 d，DPC處理的日增質量最大，在15～20 d之間日增質量降低。這說明在幼苗生長初期DPC處理可以促進幼苗干物質積累，隨后明顯抑制植株地上部生長發育；4種種用化控劑在15～20 d之間不同程度抑制了幼苗干物質積累，在20～25 d時，各個處理的日增質量較15～20 d有不同程度的提高。說明種用化控劑具有緩釋調控作用，對幼苗抑制作用是從播種后15 d開始的，并隨時間改變而逐漸降低。

由圖4可以看出，種用化控劑可以顯著提高玉米幼苗的根冠比，3個品種的規律表現一致，具體為PP333處理>CCC處理>DPC處理>TE處理>CK。在PP333處理下，ZD958、XY335、XD20根冠比較對照分別提高72.17%、54.20%、6625%。這是由于種用化控劑對玉米幼苗地上部的抑制作用[CM（25]大于對根系的抑制作用。較大的根冠比說明根系相對發達，有利于玉米中后期生長。

2.1.3種用化控劑對玉米幼苗根系特征參數的影響

由表1可知，種用化控劑對根系特征參數存在顯著影響。TE處理可顯著增加3個品種根系總長度，ZD958、XY335、XD20較對照分別提高0.87%、1.48%、1.86%。TE、PP333、DPC處理均可顯著增加3個品種根系總表面積，其中ZD958的根系表面積在上述3個處理影響下分別較對照提高8.39%、6.99%、7.34%；XY335根系表面積分別較對照提高3.73%、3.05%、3.39%；XD20根系表面積分別較對照提高339%、2.71%、3.05%，可見ZD958的增加程度大于XD20、XY335。結果表明，種用化控劑對ZD958的根系表面積影響更加明顯。4種種用化控劑整體上降低3個品種的玉米根系體積。與對照相比，PP333處理可以顯著增大XD20根系平均直徑，對ZD958、XY335的根系平均直徑沒有顯著性影響；TE處理降低3個品種的根系平均直徑；DPC、CCC處理可以明顯降低ZD958、XY335根系平均直徑，但DPC處理顯著增加XD20的根系平均直徑，CCC處理對XD20根系平均直徑無顯著影響。由此可以看出，種用化控劑可以提高根系長度，增加根系表面積，有助于根系吸收養分及水分，但對根系平均直徑、根系體積有不同程度的抑制作用，說明種用化控可以調控玉米根系的生長發育。

2.2種用化控劑對種子萌發及活力的影響

由表2可以看出，4種種用化控劑降低了3個品種玉米的發芽勢、發芽率、發芽指數、幼苗干質量、活力指數。在4種種用化控劑的處理下，ZD958的發芽勢、發芽率、發芽指數、幼苗干質量、活力指數平均降低6.67%、3.32%、22.81%、3505%、50.00%；XY335分別降低21.40%、13.04%、4449%、56.85%、77.91%；XD20分別降低34.94%、2533%、3549%、61.40%、74.75%。ZD958的降幅最小，XD20降幅最大。結果表明，種用化控劑具有延緩種子萌發的作用，不同品種玉米種子對種用化控劑的反應不同；PP333處理對3個玉米品種的單株干質量降低最為明顯，分別較對照減少21.8、23.3、30.8 mg；TE處理對3個品種的發芽勢、發芽率均有顯著影響，但是對3個品種的單株干質量的影響程度小于PP333處理。這說明PP333處理對幼苗干質量的影響大于TE處理，TE處理對種子萌發的影響較其他處理更強，同時也說明不同種用化控劑對種子的調控作用不同。

3討論

植物幼苗形態改變是植物最敏感的生理反應，也是最能直觀反映植物受影響的可測生理效應之一。影響幼苗形態的因素有品種遺傳特性和水分、溫度、氧氣等環境因子[15]，通過使用外源生長調節劑也可以改變幼苗的形態[16]。楊文鈺等認為，用種用化學調控劑處理種子，可以促進或抑制植物的生長發育，使植物生長發育發生質的變化[17]。本研究發現，利用延緩型或抑制型化控劑能降低幼苗高度、胚芽鞘長度，降低地上部干質量，抑制地上部的生長。同時增加根系表面積、根系長度，提高根冠比，具有促下控上的作用。這可能是因為生長抑制劑可以抑制植株內赤霉素的合成，進而調控植物細胞分裂和細胞伸長，從而改變植株形態[18-19]。但是同一藥劑對不同品種的各個器官的抑制或促進的強弱并不規律，PP333對3個品種的根系長度有明顯抑制，這與周文亮研究PP333浸種后抑制地上部伸長促進根系增長的結果[20]不一致，這可能與藥劑濃度、基因型、緩釋材料等多種因素綜合互作有關。前人研究認為，矮化植株、縮小株型結構[21-22]和提高根冠比[23]可以有效預防玉米倒伏發生。本研究通過種用化控劑的作用，發現玉米在幼苗生長階段已經表現出延緩地上部發育、促進根部特性改變、提高根冠比等特點。結果表明，種用化控技術有可能成為玉米抗倒伏的一種新途徑。

種子萌發的先決條件是水分，干燥種子從外界吸收足夠水分后，胚細胞進行一系列修復和活化活動，為細胞分化及胚生長提供能量物質，完成種子萌發[24]。種子吸水速度緩慢、吸水量降低，致使細胞自由水含量較低，導致萌發延遲[25]。蔡萬濤等認為，種子包衣材料影響了種子吸水作用，從而延遲種子萌發[26]。王斌等認為，不同藥劑成分會對種子萌發及幼苗生長產生抑制作用[27]。本研究中，4種種用化控劑對3個玉米品種種子萌發活力具有不同程度的抑制或延緩作用。這可能是由于種用化控劑阻礙了種子吸水，降低吸水量，導致萌發延遲，從而降低了種子萌發活力。田體偉等認為，不同種衣劑的藥劑成分與含量不同，對種子和作物生長的影響也不盡相同[28-29]。智慧等研究認為，改變藥種比例、包衣后晾曬時間等方法，可以對谷子種子活力產生影響[30]。本研究在化控劑包衣后晾曬24 h后立即進行種子萌發試驗，關于種用化控劑對種子萌發特性的影響是否會隨時間的延遲而降低，這種影響會在多長時間之內降到最低，這些問題還有待今后進一步研究。

有研究認為，種衣劑的藥效期可以持續到播種后的50～60 d[31]。楊會營等認為，播種21 d后，含有0.5%胺鮮酯的3%戊唑醇懸浮種衣劑對玉米幼苗根長和側根數的刺激生長作用仍然突出[32]。本研究還發現，播種15～20 d后，植株干物質積累速率較播種10～15 d后明顯降低，隨著時間的推移干物質積累速率逐漸提高，這說明種用化控劑對幼苗有持續抑制作用，并且這種作用效果隨時間推移而減弱。關于種用化控劑對玉米植株的影響到底有多久，以及能持續到什么時期，均有待進一步研究。

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