浙江省主栽水稻品種種子活力鑒定與評(píng)價(jià)

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(1.浙江農(nóng)林大學(xué)農(nóng)業(yè)與食品科學(xué)學(xué)院，浙江省農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)改良技術(shù)研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，杭州 311300；2.浙江省溫州市鹿城區(qū)藤橋鎮(zhèn)鎮(zhèn)政府農(nóng)業(yè)公共服務(wù)中心，浙江 溫州 325000)

種子是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)最重要的基本資料，種子活力是反映種子質(zhì)量最重要的指標(biāo)，是指在廣泛的田間條件下，決定種子迅速整齊出苗和長成正常幼苗潛在能力的總稱[1]。在實(shí)際的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，高活力種子具有明顯的生長優(yōu)勢(shì)和生產(chǎn)潛力[2]。因此，及時(shí)、準(zhǔn)確地掌握種子活力情況，對(duì)于保障農(nóng)業(yè)生產(chǎn)具有重要意義。

水稻是浙江省乃至全國最主要的糧食作物之一。目前浙江省水稻種植面積穩(wěn)定在80萬hm2左右，稻谷總產(chǎn)量約680萬t，水稻種植面積約占糧食作物種植面積的60%，稻谷總產(chǎn)量約占全年糧食總產(chǎn)量的80%左右[3-5]。浙江省水稻生產(chǎn)過程中常易遇到春播冷害、澇漬、干旱、鹽堿等問題[4,6-10]，導(dǎo)致種子出苗率低甚至不出苗，造成極大的農(nóng)業(yè)損失。因種子質(zhì)量問題導(dǎo)致的農(nóng)業(yè)糾紛也時(shí)有發(fā)生，其關(guān)鍵原因是種子發(fā)芽率高而活力低，浙江省水稻生產(chǎn)中的種子活力問題突出[11]。干旱和淹水是影響浙江省水稻種子發(fā)芽和正常生長的主要環(huán)境因素，隨著水稻直播技術(shù)的不斷發(fā)展和迅速推廣[12]，準(zhǔn)確掌握水稻種子活力信息尤其是在干旱或淹水條件下種子活力水平變得更為關(guān)鍵。因此，本試驗(yàn)選用浙江省主栽的9個(gè)水稻品種(秈稻、粳稻和秈粳雜交稻各3個(gè))種子為材料，通過比較室內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)條件、干旱、淹水和大田條件下種子的發(fā)芽指標(biāo)，對(duì)9個(gè)品種的種子活力進(jìn)行了評(píng)價(jià)和鑒定，并找出較為適宜的浙江省水稻種子活力測(cè)定方法和評(píng)價(jià)指標(biāo)。

表1 不同水稻品種種子標(biāo)準(zhǔn)發(fā)芽試驗(yàn)結(jié)果

注：數(shù)值后的小寫字母表示不同水稻品種各發(fā)芽指標(biāo)的差異顯著性(LSD，α=0.05)。下同。

1 材料與方法

1.1 材 料

供試材料為早秈稻品種：中嘉早17、中早39、甬秈15；單季常規(guī)晚粳稻品種：浙粳99、嘉58、秀水134；單季秈粳雜交稻品種：春優(yōu)84、甬優(yōu)1540、甬優(yōu)538。種子均購于浙江農(nóng)科種業(yè)公司及溫州市新豐種子公司。

1.2 方 法

1.2.1 標(biāo)準(zhǔn)發(fā)芽試驗(yàn)

各水稻品種種子經(jīng)0.5%次氯酸鈉溶液消毒5 min后，用清水沖洗干凈，置于墊有2層潤濕發(fā)芽紙的發(fā)芽盒(12 cm×12 cm×6 cm)中，于20～30 ℃變溫條件發(fā)芽，高溫8 h，低溫16 h，高溫時(shí)段有光照，光通量為250μmol/(m2·s)。3次重復(fù)，每重復(fù)100粒種子。每天記錄發(fā)芽種子數(shù)，第5天計(jì)算發(fā)芽勢(shì)，第14天計(jì)算發(fā)芽率。參照Zhang等[13]的方法，計(jì)算發(fā)芽指數(shù)(GI)=∑(Gt/Dt)，平均發(fā)芽時(shí)間(MGT)=∑(Gt×Dt)/∑Gt。其中：Gt為第t天的發(fā)芽種子數(shù)，Dt為發(fā)芽日數(shù)。

1.2.2 耐旱性測(cè)定

種子用0.5%次氯酸鈉溶液消毒5 min，用清水徹底沖洗干凈，置于墊有2層潤濕發(fā)芽紙的發(fā)芽盒(12 cm×12 cm×6 cm)中于20～30 ℃變溫條件下發(fā)芽，高溫8 h，低溫16 h，高溫時(shí)段有光照，光通量為250μmol/(m2·s)。采用PEG-6000模擬干旱條件，發(fā)芽紙用20% PEG-6000溶液浸濕并保持濕潤狀態(tài)[14]。3次重復(fù)，每重復(fù)100粒種子。每天記錄發(fā)芽種子數(shù)，第6天計(jì)算發(fā)芽勢(shì)，第10天計(jì)算發(fā)芽率。

1.2.3 耐澇性測(cè)定

種子用0.5%次氯酸鈉溶液消毒5 min，用清水沖洗干凈，置于清水中浸泡6 h，使其吸足水分。參照王洋等[15]的方法進(jìn)行耐澇性測(cè)定，在發(fā)芽盒(13 cm×19 cm×12 cm)中放入5 cm厚的干凈濕砂，放入浸泡后的水稻種子，再覆蓋1 cm厚的濕砂，而后加水至滿，蓋緊發(fā)芽盒。于20～30 ℃變溫條件下發(fā)芽，高溫8 h，低溫16 h，高溫時(shí)段有光照，光通量為250μmol/(m2·s)。3次重復(fù)，每重復(fù)100粒種子。每天記錄發(fā)芽種子數(shù)，第5天計(jì)算發(fā)芽勢(shì)，第14天計(jì)算發(fā)芽率。發(fā)芽結(jié)束后，每盒隨機(jī)取10株水稻幼苗測(cè)量苗高，并記錄幼苗葉片數(shù)。

1.2.4 模擬大田試驗(yàn)

種子用0.5%次氯酸鈉溶液消毒5 min，用清水徹底沖洗干凈，置于裝有大田泥土的塑料筐中，保持泥土處于濕潤狀態(tài)，并將塑料筐放置于室外模擬大田環(huán)境。14 d后計(jì)算發(fā)芽率。3次重復(fù)，每重復(fù)100粒種子。

1.3 統(tǒng)計(jì)分析

所得數(shù)據(jù)采用SAS軟件(8.0版)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析、相關(guān)性分析以及基于離差平方和法的聚類分析[16]，多重比較采用LSD，α=0.05，百分率數(shù)據(jù)在分析前進(jìn)行反正弦轉(zhuǎn)換(y=arcsin[sqr(x/100)])。

2 結(jié) 果

2.1 不同水稻品種種子標(biāo)準(zhǔn)發(fā)芽試驗(yàn)結(jié)果

由表1可知，9個(gè)水稻品種種子的發(fā)芽指標(biāo)差異顯著，其中中早39的發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)顯著低于其余8個(gè)品種，平均發(fā)芽時(shí)間顯著高于其余8個(gè)品種。春優(yōu)84、甬優(yōu)1540的發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)顯著高于其余品種，平均發(fā)芽時(shí)間則顯著低于其余品種。另外，根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB 4401.1—1996[17]中有關(guān)水稻發(fā)芽率的規(guī)定，中嘉早17、中早39兩個(gè)品種的發(fā)芽率未達(dá)到規(guī)定要求的80%。此外，整體而言，雜交稻的發(fā)芽指標(biāo)較晚粳稻更好，晚粳稻的發(fā)芽指標(biāo)則優(yōu)于早秈稻。

表2 不同水稻品種種子耐澇性測(cè)定結(jié)果

2.2 不同水稻品種種子耐旱性測(cè)定結(jié)果

在用20% PEG-6000溶液模擬干旱條件下，9個(gè)水稻品種種子的發(fā)芽情況差異顯著，但發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽率數(shù)值均較小。其中甬秈15、嘉58和秀水134的發(fā)芽勢(shì)為0，顯著低于其余品種。甬優(yōu)1540的發(fā)芽勢(shì)顯著高于春優(yōu)84，春優(yōu)84則顯著高于中嘉早17和甬優(yōu)538。另外，甬秈15和秀水134的發(fā)芽率也為0，顯著低于其余品種。甬優(yōu)1540和春優(yōu)84的發(fā)芽率無顯著差異，兩者均顯著高于其余品種。中嘉早17的發(fā)芽率顯著高于甬優(yōu)538，后者則顯著高于中早39。整體而言，雜交稻的耐旱性顯著高于早秈稻，早秈稻則優(yōu)于晚粳稻。

2.3 不同水稻品種種子耐澇性測(cè)定結(jié)果

由表2可知，9個(gè)品種種子的耐澇性發(fā)芽結(jié)果差異顯著。其中甬優(yōu)1540和甬優(yōu)538的發(fā)芽勢(shì)顯著高于其余品種，兩者之間無顯著差異；中早39和甬秈15的發(fā)芽勢(shì)則顯著低于其余品種。秀水134、春優(yōu)84、甬優(yōu)1540和甬優(yōu)538的發(fā)芽率無顯著差異，且均顯著高于其余品種。中早39的發(fā)芽率最低，其次為中嘉早47。此外，在耐澇性測(cè)定中，僅有春優(yōu)84和甬優(yōu)538 2個(gè)品種的發(fā)芽率超過80%。從平均發(fā)芽時(shí)間看，中早39的平均發(fā)芽時(shí)間顯著高于除甬秈15外的其余7個(gè)品種；甬優(yōu)1540的平均發(fā)芽時(shí)間則顯著低于其余品種。另外，甬優(yōu)1540和甬優(yōu)538的發(fā)芽指數(shù)顯著高于其余品種；中早39的發(fā)芽指數(shù)最低，其次為甬秈15，兩者均顯著低于其余品種。

注：誤差線上方的小寫字母表示不同品種的差異顯著性(LSD，α=0.05)。圖1 不同水稻品種種子耐旱性測(cè)定結(jié)果

2.4 不同水稻品種種子田間成苗情況分析

田間成苗結(jié)果表明，秈粳雜交稻整體優(yōu)于常規(guī)晚粳稻，后者又優(yōu)于常規(guī)早秈稻(圖2)。其中，甬優(yōu)1540的田間出苗率顯著高于其余水稻品種，中嘉早17和中早39的田間出苗率顯著低于其余品種。

注：不同小寫字母表示各品種的成苗率差異顯著性(LSD，α=0.05)。圖2 不同水稻品種種子田間成苗率差異比較

2.5 浙江省主栽水稻品種種子活力聚類分析

以9個(gè)不同水稻品種在各環(huán)境條件下的發(fā)芽指標(biāo)等共計(jì)11個(gè)指標(biāo)進(jìn)行聚類分析(圖3)。當(dāng)半偏相關(guān)擬合度取0.4時(shí)，可將水稻品種分為兩大類，一類為雜交稻，包括甬優(yōu)538、春優(yōu)84和甬優(yōu)1540，這類水稻種子的活力普遍更高；另一類為常規(guī)稻，含剩余6個(gè)品種，其種子活力均較低。當(dāng)半偏相關(guān)擬合度取0.2時(shí)，還可將常規(guī)稻分為2個(gè)類別，其中甬秈15和秀水134品種為一類，其種子活力要高于由中早39、中嘉早17、浙粳99和嘉58組成的另一類別。此外，綜合各項(xiàng)指標(biāo)結(jié)果表明，在9個(gè)水稻品種中，甬優(yōu)1540的種子活力最高，其次為春優(yōu)84；而中早39的種子活力最低，其次為中嘉早17。

注：圖中數(shù)值代表相關(guān)系數(shù)大小。白色格子代表相關(guān)系數(shù)不顯著(p<0.01)。GE，標(biāo)準(zhǔn)發(fā)芽勢(shì)；GP，標(biāo)準(zhǔn)發(fā)芽率；MGT，標(biāo)準(zhǔn)平均發(fā)芽時(shí)間；GI，標(biāo)準(zhǔn)發(fā)芽指數(shù)；DGE，干旱發(fā)芽勢(shì)；DGP，干旱發(fā)芽率；WGE，淹水發(fā)芽勢(shì)；WGP，淹水發(fā)芽率；WMGT，淹水平均發(fā)芽時(shí)間；WGI，淹水發(fā)芽指數(shù)；TGP，大田發(fā)芽率。圖4 不同水稻品種種子活力各評(píng)價(jià)指標(biāo)間相關(guān)關(guān)系熱點(diǎn)圖

圖3 9個(gè)水稻品種聚類樹狀圖

2.6 浙江省主栽水稻品種種子活力評(píng)價(jià)指標(biāo)的相關(guān)性分析

將上述所測(cè)各項(xiàng)指標(biāo)數(shù)值進(jìn)行相關(guān)性分析后表明，9個(gè)水稻品種間的標(biāo)準(zhǔn)發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)三者之間均呈顯著正相關(guān)關(guān)系，且三者均與發(fā)芽時(shí)間呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系(圖4)。干旱條件下的發(fā)芽勢(shì)與標(biāo)準(zhǔn)發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)以及干旱發(fā)芽率均呈顯著正相關(guān)關(guān)系。淹水條件下的發(fā)芽勢(shì)與標(biāo)準(zhǔn)發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、干旱發(fā)芽勢(shì)、干旱發(fā)芽率以及淹水發(fā)芽率均呈顯著正相關(guān)關(guān)系；淹水發(fā)芽率還與標(biāo)準(zhǔn)平均發(fā)芽時(shí)間呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系；而淹水條件下的平均發(fā)芽時(shí)間則與標(biāo)準(zhǔn)發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、干旱發(fā)芽勢(shì)、干旱發(fā)芽率、淹水發(fā)芽勢(shì)以及淹水發(fā)芽率均呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系。此外，淹水條件下的發(fā)芽指數(shù)與所有其余指標(biāo)均呈顯著相關(guān)關(guān)系，說明淹水條件下的發(fā)芽指數(shù)最適宜用于評(píng)價(jià)不同水稻品種種子活力的指標(biāo)。田間出苗率與標(biāo)準(zhǔn)發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、淹水發(fā)芽率和淹水發(fā)芽指數(shù)均呈顯著正相關(guān)關(guān)系，與標(biāo)注平均發(fā)芽時(shí)間呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系。

3 討 論

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中最大的威脅是播下的種子沒有生產(chǎn)潛力，因種子質(zhì)量問題產(chǎn)生的損失不可挽回且難以估量[18]。種子活力是反映種子最重要的質(zhì)量指標(biāo)，及時(shí)、準(zhǔn)確掌握種子活力信息對(duì)保障農(nóng)業(yè)產(chǎn)量至關(guān)重要。本文分別選用了浙江省主栽的秈稻、粳稻、秈粳雜交稻各3個(gè)水稻品種的種子為材料，采用了多種不同的種子活力測(cè)定方法對(duì)該批種子進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果表明9個(gè)品種種子活力差異顯著，秈粳雜交稻品種種子活力整體較高，以甬優(yōu)1540活力最好，常規(guī)稻種子活力均較低，其中中早39的活力最低；同時(shí)研究還發(fā)現(xiàn)耐澇性測(cè)定較適宜用于評(píng)價(jià)浙江省水稻種子活力，淹水條件下的發(fā)芽指數(shù)可作為評(píng)價(jià)水稻種子活力的有效指標(biāo)。

標(biāo)準(zhǔn)發(fā)芽試驗(yàn)是一種普遍采用的種子活力測(cè)定方法，適用于各種作物種子活力的測(cè)定，且常用發(fā)芽試驗(yàn)的結(jié)果作為檢測(cè)其它種子活力方法測(cè)定的參照。本研究結(jié)果表明，采用該方法測(cè)定出的各品種種子活力差異顯著，尤其是中早39和中嘉早17的發(fā)芽率均未達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)要求的80%。此外，3個(gè)秈粳雜交稻的發(fā)芽指標(biāo)均優(yōu)于其余品種，說明秈粳雜交稻的種子活力比常規(guī)稻要好。然而，由于標(biāo)準(zhǔn)發(fā)芽試驗(yàn)是種子在室內(nèi)最適宜條件下的發(fā)芽結(jié)果，用這些指標(biāo)來評(píng)估種子活力具有較大的局限性和盲目性。因此，需開發(fā)或采用一些更能準(zhǔn)確反映種子活力的逆境測(cè)定方法來檢測(cè)種子活力，以便準(zhǔn)確掌握水稻種子活力，保障水稻種子的播種品質(zhì)和最終產(chǎn)量。

干旱和澇漬是浙江省水稻生產(chǎn)中常易遇到的實(shí)際問題[4,7,9]，因此了解干旱或淹水條件下浙江省主栽水稻品種種子活力水平對(duì)指導(dǎo)實(shí)際農(nóng)業(yè)生產(chǎn)具有重要意義。種子的耐旱性和耐澇性測(cè)定均屬于逆境試驗(yàn)，不同活力的種子在逆境條件下的表現(xiàn)不同，高活力種子抗逆能力強(qiáng)，經(jīng)逆境處理后仍能保持較高的發(fā)芽力。本文采用20% PEG-2000模擬干旱條件，對(duì)9個(gè)水稻品種種子進(jìn)行了活力測(cè)定，結(jié)果發(fā)現(xiàn)發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率數(shù)值與標(biāo)準(zhǔn)發(fā)芽試驗(yàn)相比均下降較多，這與郁飛燕等[14]和劉晶等[19]的結(jié)果相一致；同時(shí)本試驗(yàn)結(jié)果也說明所選取9個(gè)浙江省主推品種均不耐旱。此外，研究還發(fā)現(xiàn)雜交稻的耐旱性較秈稻更強(qiáng)，后者又優(yōu)于粳稻。水稻直播是一種輕型、高效、節(jié)水的栽培方式，我國水稻直播栽培面積逐年上升[20]。直播水稻種子成苗的關(guān)鍵是其耐缺氧能力也即種子活力的高低，因此了解水稻種子在缺氧條件下的萌發(fā)能力對(duì)篩選適宜直播的水稻品種具有重要意義。本文采用王洋等[15]的方法測(cè)定了浙江省主栽的9個(gè)水稻品種種子耐澇能力，結(jié)果表明淹水條件降低了各品種的發(fā)芽能力，這與前人的研究結(jié)果較為一致[15,21-22]。此外，雜交稻的整體發(fā)芽情況要好于常規(guī)粳稻，后者又優(yōu)于秈稻品種。模擬大田試驗(yàn)的結(jié)果也發(fā)現(xiàn)了一致的結(jié)論，即雜交稻品種種子活力高于粳稻，粳稻則高于秈稻品種。

采用聚類法將上述所測(cè)種子活力指標(biāo)進(jìn)行綜合分析，將這9個(gè)水稻品種分成了高活力、中活力和低活力的3個(gè)類型，3個(gè)秈粳雜交稻品種均屬于高活力類型，甬秈15和秀水134屬于中活力類型，其余品種屬于低活力類型；結(jié)果可為水稻品種種子活力鑒定提供了有益的借鑒。同時(shí)，本文還對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行了相關(guān)性分析，發(fā)現(xiàn)淹水條件下的發(fā)芽指數(shù)與所有指標(biāo)均呈現(xiàn)顯著相關(guān)關(guān)系，且該指標(biāo)與大田發(fā)芽率的相關(guān)系數(shù)較高，達(dá)到0.7；因此，本研究認(rèn)為耐澇性測(cè)定可作為水稻種子活力測(cè)定的有效方法，淹水發(fā)芽指數(shù)是評(píng)價(jià)水稻種子活力的有效指標(biāo)。