淺談電化學處理技術對種子萌發的影響

蔡翠萍

摘? ?要：種子電化學處理技術屬于作物種子處理技術中的一種新的應用。目前，在農業方面主要是利用電化學處理技術作為種子處理的手段，對種子萌發生長過程的影響進行相應說明，具體講述了電化學處理對種子的發芽率、酶活性、細胞膜的通透性、爛種和打破種子休眠等方面的生物效應，并指出電化學技術在種子處理方面的主要特點。

關鍵詞：電化學;種子處理;萌發;影響

文章編號： 1005-2690（2018）12-0050-02? ? ? ?中圖分類號： S351.1? ? ? ?文獻標志碼： A

種子的電化學處理技術是生物學和化學的交叉部分。電化學技術在化工方面應用廣泛，尤其是在水處理方面有很大成效。在生物領域的研究主要是通過電磁效應對播種前的種子作物進行一定強度和一定時間的處理，從而改變細胞膜的通透性，進而加快種子的新陳代謝速度，使種子能夠及時地排除自身有害物質，促進新物質的生成，提高農作物種子內部過氧化物酶、淀粉酶以及同工酶等多種酶的活性，并且促進相關離子加快進行酶的制造，從而促進種子的萌發生長，提高種子的活力。該項技術是目前處理種子萌發較為先進的技術[1]。

1? ?電化學處理種子的作用

1.1? ?提高種子的萌發率

一定數量種子萌發的多少，是對種子活力增強表現的一種重要的考量依據。一定要隨機挑選種子，不能全部選擇處于休眠期或者有明顯發芽跡象的種子。經過電化學方法處理的小麥種子，在鈉離子脅迫下其發芽率、發芽勢和酶活性等生理指標均明顯高于清水浸泡。其中，在相同濃度的NaCl脅迫下，相比于清水浸種和溶液浸種，電化學方法處理過的小麥種子的發芽勢、發芽率、淀粉酶活性、過氧化物酶活性相比清水中沒有處理過的種子具有很明顯的提高。2010年，梁鎮海等在其專利中提到利用電化學方法處理作物種子，能夠達到提高作物種子發芽率的目的。綜上所述，種子在經過電化學處理后，其發芽率有明顯提升，且發芽速度相對于清水中的速度明顯，經過電化學處理的植株根系更加發達，主根系變長、次根系數量增加，幼苗的生長更加旺盛，當植株的根部變得更加發達時，說明種子吸收養分的能力在增強，這樣才能夠給這些種子帶來萌發所需要的養分。

1.2? ?防止種子腐爛

由于北方春季的氣候變化比較劇烈，尤其是晝夜溫差比較大，為了讓種子的生育期變得更長，一定要最大限度地利用積溫。對于一些早春作物，由于春季的低溫以及微生物的作用，很容易造成爛種的現象。爛種不僅會造成種子本身的損失，也會引起播種后田間幼苗的不足，最終導致產量不高，給種植戶帶來經濟上的損失。爛種現象在北方比較常見，一些有經驗的農戶會合理利用地窖儲存種子，但是這種方法比較傳統，極有可能因為地窖中的溫度過高，造成種子無氧呼吸產生酒精，最終致使種子死亡。如果種子經過適當的電化學處理之后，種子的活力增強，能夠提前1～2 d出苗，雖然種子的發芽率之前沒有處理過的相比沒有很大的改變，但是種子爛種現象得到明顯控制，并且呈現下降趨勢，完全達到了保苗發育的效果。這樣就避免了北方春季因氣候變化劇烈而產生的巨大溫差因素，既挽回了種子的損失，又能夠使種子的發芽率基本保持不變。

1.3? ?提高種子的通透性

電化學處理技術對種子細胞膜具有兩方面的影響。一方面影響了農作物種子膜質的過氧化特性，進而提高了細胞膜的通透性，使細胞膜上的過氧化產物如丙二醛等的含量有所下降，起到加速農作物種子修復的效果;另一方面，電化學技術處理后的種子，能夠使作物種子中細胞內各種游離態離子的含量增加，這些游離狀態離子的進一步與種子細胞質結合，發生一定程度的氧化反應，從而達到提高細胞膜通透性的目的。這些影響都能起到提高種子細胞新陳代謝的作用，讓種子更加具有活力，使其生命力變得更強[2]。作物種子中酶的合成，會引起細胞內蛋白質、相關的糖類有機物等一些無機物分子或者離子按一定順序排列，從而提高生物膜的滲透性，增強酶的活性和細胞的活性，加快種子的新陳代謝。

1.4? ?提高酶的活性

電化學技術能夠產生一定程度的電場和磁場效應，激發了農作物種子細胞內的脂質、糖類和蛋白質等各種極性和部分離子，使其能夠進行一定順序的規律排列，進而達到部分農作物種子細胞內部分酶活性的增加。經過這種電化學處理之后，農作物種子內的各個方面都有提高，進而促使農作物種子更好地萌發，為以后的生長發育打下了良好的營養基礎。

農作物種子經過電化學處理之后，種子內的過氧化物酶 （POD）、超氧化物歧化酶（SOD）、淀粉酶、過氧化氫酶 （CAT）、脫氫酶等很多種酶的活性提高，這些酶都對種子的生長有關鍵性的作用，有利于種子在萌發時的生長發育，能夠使種子生長得更快。從經濟角度來說，能夠進一步增加種植者的收益，生長的植株會變得更加茁壯，當面對災害的時候具有更強的抵抗能力。例如：在探究電化學處理對淀粉酶活力影響的試驗中，在不同的處理條件下，小麥種子淀粉酶的活力不同，由試驗可知，處理1 h與2 h的淀粉活力有著明顯的提高，其中處理時間為2 h、有電壓存在的淀粉酶，其活性明顯比無電壓組的酶活性要高，但是處理時間為1 h的并沒有2 h的明顯。由此可知，電化學處理在一定程度上會提高淀粉酶的活性。

2? ?通過電化學處理技術破壞種子的休眠期

2.1? ?多變量性

根據生物生理學相關方面的研究，當有一定的刺激時間和刺激強度才能引起生物反應。根據刺激時間和刺激強度的不同，進而引起的生物反應的刺激量不同。生物反應刺激量的計算方式是刺激時間與刺激強度的乘積[3]。在電化學的處理中，主要關注于電化學處理技術的電場和磁場效應，然后再分析生物反應刺激量的影響因素，合理調節電化學的作用強度和作用時間等。電場和磁場都具有相當復雜的內部場強效應，種子是一個相當復雜的生命結構，小小的身軀下潛藏著生長、發育等各方面的營養物質。并且種子本身也存在著自己的電場、磁場強度的變化，這些電場和磁場也容易受到外界環境的影響。所以說電化學處理技術是將多個參量作用于作物種子，其中包含物理、化學和生理生化的作用過程[4]。

2.2? ?臨界值

同其他的事物一樣，電化學處理也有一定的限度，隨著電化學強度的改變，電化學技術能給作物種子的萌發處理帶來很大幫助。比如適當電化學處理強度能夠讓種子提前萌發，且不會帶來任何的作用效果。如果化學處理的強度過強，可能會造成種子發芽的遲緩，甚至會抑制種子的萌發生長，嚴重時導致死亡。由此看來，選擇合適的電化學強度進行作物種子處理，才能夠真正起到促進作物種子的萌發生長，反之則會抑制種子的萌發生長效果，甚至還有可能會殺死種子。

2.3? ?劑量的效應

劑量效應通常是指化學因素（或物理、生物因素）作用于生物體時的劑量，與個體出現特異性生物學效應的程度之間的關系。而文中所指的是電化學劑量是電化學的強度與相應的作用時間的乘積，主要與種子的萌發息息相關。當電化學強度一定時，影響種子萌發的就是電化學的作用時間，選擇合適的電化學強度和適宜的時間，能夠使種子的萌發生長達到種子本身最佳的效果。如果電化學處理后的種子還遠不如沒有處理過的種子，則說明此次的電化學作用效果起到了抑制的作用[5]。

3? ?總結

電化學處理手段是目前較為前沿的一種種子處理的手段，能夠使作物種子的生命活力得到提高，發芽率得到提升，種子內與生長相關酶被激活，細胞膜的通透性提高，還能夠防止爛種并且打破種子的休眠期。電化學技術在種子處理方面的應用前景較為廣闊。雖然這種辦法的操作比較復雜，對操作者的技術要求比較高，但是具有安全環保的特點，設備的使用自動化程度較高，并且成本能耗低，是一個值得大力推廣的處理方法。

參考文獻：

[ 1 ] 劉蘭，劉繼，張勇倉，等.瀕危藏藥材喜馬拉雅紫茉莉組織培養初步研究[J].微量元素與健康研究，2018，35（02）：41-44.

[ 2 ] 殷明珠.擬南芥鋅指蛋白ZAT18參與響應干旱脅迫機制的研究[D].武漢：中國科學院武漢植物園，2017.

[ 3 ] 陳蕾太.逆境條件下小麥種子活力與主要相關酶活性及其基因表達的關系[D].泰安：山東農業大學，2016.

[ 4 ] 趙艷軍.淺談電化學處理技術對種子萌發生長的影響[J].農業技術與裝備，2015（04）：30-31，34.

[ 5 ] 王拉花.玉米秸稈發酵基質抑制種子萌發因素分析與改良[D].鄭州：河南農業大學，2015.

（收稿日期：2018-11-12）