3 種植物生長調節劑對棉種萌發及棉苗生長的影響

張亞林，馮自力，馮鴻杰，趙麗紅，魏鋒，朱荷琴

（棉花生物學國家重點實驗室/ 中國農業科學院棉花研究所，河南安陽455000）

棉花是我國重要的天然纖維作物，棉花產業在國民經濟中占有重要的地位[1]。 種子活力的保持和成功萌發出苗決定著植物種群的繁衍和生存[2]，在農業生產中，快速一致的種子發芽也是棉花高產的必要條件，具有重要的經濟價值[3]。種子萌發是受基因遺傳和外界因素調控的復雜過程，外界因素包括外源脫落酸、赤霉素、乙烯等植物激素調控及溫度、光照等環境條件[4]。前人研究結果表明，植物生長調節劑浸種處理對植物種子萌發和生長發育有促進作用[5-7]；劉恩俠[8]研究發現用適當濃度的稀土微量元素處理向日葵種子，可以提高種子活力，明顯促進幼苗生長；蕓薹素內酯浸種與催芽處理均能顯著提高陳化水稻種子的發芽勢和發芽率[9]；甲哌也被廣泛應用于植物生長調控[10]。

藥劑浸種或種子包衣處理，是提高種子活力的有效途徑， 也是控制種子緩慢吸水的關鍵環節[11]。目前，關于稀土微量元素、蕓薹素、甲哌等植物生長調節劑浸種處理對棉花種子萌發及出苗的影響鮮有報道；因此，本研究以棉花種子為材料，研究不同質量濃度植物生長調節劑浸種對棉花種子萌發及幼苗生長的影響，以期為棉花生產提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試驗設計

供試棉花品種為中棉所49， 植物生長調節劑為稀土微量元素（河南翔大化工有限公司生產）、蕓薹素（鄭州中科化工產品有限公司生產）、甲哌（中棉小康生物科技有限公司生產）。

分別設置以下處理：稀土微量元素167、333、1 000 mg·L－1，蕓薹素0.01、0.03、0.09 mg·L－1，甲哌50、150、450 mg·L－1。

1.2 方法

1.2.1 浸種處理。將棉花種子先用75%（體積分數，下同）乙醇消毒10 min，然后用無菌水沖洗3 次。接種前，將棉花種子浸泡到不同質量濃度的稀土微量元素、蕓薹素、甲哌藥液中，設置清水浸種對照和未處理對照。 室溫浸種引發10 h，然后用吸水紙吸干種子表面的水分。 置于40 ℃烘箱中， 干燥48 h至恒重，使種子的含水量回至未經藥劑處理時的水平，即得到藥劑引發棉花種子，備用。

1.2.2 室內發芽試驗。按照國家標準檢測種子發芽率，具體方法：在方形發芽盒內加800 g 土壤，將上述引發的棉花種子均勻撒在土壤表面， 然后覆土200g。每處理50 粒種子，3 次重復。置于常溫（25 ℃）的光照培養箱（12 h 光照、12 h 黑暗）中培養。 在播種第4 天，統計棉花幼苗的發芽數，計算發芽勢；在播種第9 天，統計棉花幼苗的發芽數，計算發芽率，進一步計算發芽指數。

計算公式：發芽勢（%）＝（規定時間內發芽種子粒數/供試種子粒數）×100；發芽率（%）＝（發芽種子粒數/供試種子粒數）×100；發芽指數＝∑（Gt/Dt），式中Gt為t 日內的發芽數，Dt為相應的發芽處理時間（d）。

1.2.3 溫室幼苗生長試驗。將連續種植棉花的大田土壤與蛭石按2∶3 的體積比混勻配制成營養土，分裝到盆中，澆水潤濕營養土，每個盆中分散放置50 粒藥劑引發棉花種子， 覆蓋1 cm 厚的沙土，按壓撫平，3 次重復。 播種結束后按照常規方法進行撫育管理。播種后7 d，統計棉花出苗數及苗病發生情況，播種后21 d，每個處理測量10 株棉花株高、側根數、鮮物質質量等生物量指標。

1.2.4 數據處理。采用Excel 2013 軟件進行數據統計整理，GraphPad Prism 8 軟件進行差異顯著性分析（P＜0.05）。

2 結果與分析

2.1 不同質量濃度植物生長調節劑對棉花種子萌發的影響

由表1 可知，不同植物生長調節劑浸種處理下棉花種子萌發效果表現不同程度的差異，且與植物生長調節劑質量濃度相關。與清水浸種對照和未處理對照相比，除167 mg·L－1稀土微量元素處理外，其余處理均可提升棉花種子發芽勢、發芽率和發芽指數。 其中，0.03 mg·L－1蕓薹素處理種子萌發效果最好，發芽勢、發芽率、發芽指數分別為85.33%、94.67%、31.85，比未處理對照分別提高16 百分點、15.34 百分點、21.80%， 比清水浸種對照分別提高10.66 百分點、10 百分點、13.47%。 此外，0.01 mg·L－1蕓薹素處理、50 mg·L－1甲哌處理種子萌發效果也顯著高于未處理對照和清水浸種對照。針對稀土微量元素而言，種子萌發效果隨著質量濃度的增大呈現升高趨勢，在1 000 mg·L－1下最好，其發芽勢、發芽率、發芽指數比未處理對照提高12.67 百分點、12.67 百分點、17.48%， 但均未達到顯著性差異水平。

表1 不同質量濃度植物生長調節劑浸種對棉花種子萌發的影響

2.2 不同質量濃度植物生長調節劑對棉花出苗及苗期病害的影響

由表2 可知，播種后7 d，不同植物生長調節劑浸種處理下棉花出苗表現不同程度的差異，且與植物生長調節劑質量濃度相關。與清水浸種對照和未處理對照相比， 除了167 mg·L－1稀土微量元素處理外， 其余處理均對棉花出苗有促進作用。 其中，50 mg·L－1甲哌處理棉花出苗率為92.67%，比未處理對照（74.00%）顯著增加18.67 百分點，比清水浸種對照（80.00%）顯著增加12.67 百分點，促進棉花出苗效果最好。 0.01、0.03 mg·L－1蕓薹素處理棉花出苗率均為91.33%， 比未處理對照顯著增加17.33 百分點，比清水浸種對照增加11.33 百分點。不同質量濃度的稀土微量元素處理中，棉花出苗率隨著其質量濃度的增大呈現升高趨勢；而不同質量濃度的甲哌處理中，棉花出苗率隨著其質量濃度的增大呈現下降趨勢。 不同質量濃度的植物生長調節劑浸種處理對棉花苗期病害有一定的防治效果，幼苗發病率均低于未處理對照（10.00%），但只有0.01、0.09 mg·L－1蕓薹素處理棉花發病率（3.33%）顯著低于未處理對照6.67 百分點。

表2 不同質量濃度植物生長調節劑浸種對棉花出苗及苗期病害的影響

注： 同列數據后不同小寫字母表示處理間差異顯著（P＜0.05）。

2.3 不同質量濃度植物生長調節劑對棉花幼苗生長的影響

表3 不同質量濃度植物生長調節劑浸種對棉花幼苗生長的影響

由表3 可知，播種后21 d，不同植物生長調節劑浸種對棉花幼苗生長有不同的影響，且與植物生長調節劑質量濃度相關。 稀土微量元素處理中，隨著其質量濃度的增大， 棉花幼苗地下部鮮物質質量、根冠比、株高、側根數呈現升高趨勢，1 000 mg·L－1處理下棉花幼苗生長的各項指標最佳， 其中棉花幼苗地下部鮮物質質量、根冠比、側根數比未處理對照增加76.00%、55.56%、33.61%， 比清水浸種對照增加76.00%、55.56%、11.57%。 0.01、0.03 mg·L－1蕓薹素處理對棉花幼苗促生長作用明顯， 與未處理對照相比，地上部鮮物質質量、地下部鮮物質質量、 根冠比、 株高、 側根數分別提高17.02%、84.00%、55.56%、5.97%、34.81%和13.83%、96.00%、70.37%、8.28%、48.38%。 不同質量濃度甲哌處理中，50 mg·L－1處理的棉花地下部鮮物質質量及根冠比高于其余處理，且顯著高于未處理對照。 值得一提的是，450 mg·L－1甲哌處理棉花幼苗株高為7.49 cm，比未處理對照顯著降低8.77%，比清水浸種對照顯著降低8.88%。 綜上所述，1 000 mg·L－1稀土微量元素，0.01、0.03 mg·L－1蕓薹素，50 mg·L－1甲哌藥液浸種處理， 對棉花幼苗生長均具有促進作用。

3 結論與討論

植物生長調節劑浸種處理可打破植物種子休眠，破壞阻礙種子萌發的活性物質，從而促進種子胚的發育和種子發芽[12-13]。 種子發芽率、發芽勢、發芽指數等指標可較全面地反映植物種子萌發和幼苗生長的潛力[14-15]。 在本研究設定的質量濃度范圍內，1 000 mg·L－1稀土微量元素、0.01 mg·L－1和0.03 mg·L－1蕓薹素、50 mg·L－1甲哌浸種處理均能提高棉種發芽勢、發芽率、發芽指數，促進棉花種子萌發效果優于其余處理。 此外，不同質量濃度生長調節劑浸種處理對棉花出苗也有促進作用，其中1 000 mg·L－1稀土微量元素、0.01 mg·L－1蕓薹素、50 mg·L－1甲哌浸種處理棉花出苗率為88.00%～92.67%， 比未處理對照顯著提高14～18.67 百分點，比清水浸種對照提高8～12.67 百分點。 綜上，在棉花種子萌發效果最佳的質量濃度下，3 種植物生長調節劑對棉花出苗也有促進作用。

應用植物生長調節劑對幼苗生長也有巨大影響[16-17]。 在本研究設定的質量濃度范圍內，1 000 mg·L－1稀土微量元素、0.01 mg·L－1和0.03 mg·L－1蕓薹素、50 mg·L－1甲哌浸種處理對棉花幼苗鮮物質質量、根冠比、株高、側根數都具有促進作用，對于棉花幼苗形態建成具有重要意義。 分析原因可能是適宜濃度的植物生長調節劑能夠使棉花內部的相關生理代謝過程加快， 促使幼苗更好地生長發育。值得一提的是，本研究中不同植物生長調節劑浸種處理對棉花苗期病害具有一定防治效果，其中0.01 mg·L－1和0.09 mg·L－1蕓薹素浸種處理棉花幼苗發病率僅為3.33%， 比未處理對照顯著降低6.67 百分點，比清水浸種對照降低4.67 百分點。