高溫催芽技術對水稻種子發芽及秧苗素質的影響

楊 松，賈一磊，沈進松，吳冬冬，宋春蓮，卜永清，史立芳，曺今熙

（1.江蘇省農墾農業發展股份有限公司黃海分公司，江蘇 鹽城 224600；2.天津鑫悅達科技有限公司，天津 300113）

高溫處理種子在水稻生產實踐中經常被廣泛應用，如采取曬種、溫水燙種等措施能起到提高水稻種子的發芽率和消毒殺菌的作用[1-3]。但是在目前大面積生產中，這些措施都是作為對水稻種子的輔助措施加以應用的，很少有對種子采用專門的高溫消毒技術，一般還是以藥劑浸種消毒為主[4-5]。其原因一方面是高溫處理技術難以掌握，一旦出現失誤就會對水稻種子的發芽率造成嚴重影響；另一方面是目前對水稻種子高溫處理技術增產的相關原理研究得比較少，推廣該技術的力度還不夠。本試驗通過引進一款韓國生產的專用水稻高溫消毒催芽機進行試驗示范，該發芽機節省了傳統水稻種子藥劑浸種消毒等處理程序，具有自動控制、綠色環保、催芽整齊、秧苗健壯等效果。本文對其對水稻的發芽率、秧苗素質及產量等諸多方面的影響進行跟蹤研究，旨在探討水稻種子高溫處理技術的原理和可行性。

1 材料與方法

1.1 試驗概況

試驗地點為江蘇省黃海農場（119°93′E、34°21′N），地處黃淮海平原東部沿海墾區，土壤有機質含量為1.0%～2.3%，質地為黏壤土。前茬作物為小麥，試驗田規格一致，地勢平坦，肥力均勻，灌排便捷。

1.2 試驗設計

1.2.1 不同溫度處理對水稻種子發芽率和幼苗素質的影響試驗。本試驗采用水稻種子消毒催芽機（韓國日雙產業有限公司，WK600型），供試品種為常規粳稻華粳5號（江蘇省大華種業集團有限公司黃海分公司提供），共設4個溫度處理，分別為常溫25℃（對照）、高溫40℃、50℃、60℃，各處理均用5 kg種子在各自溫度條件下水浴10 min，然后放置于水稻種子消毒發芽機33℃進行催芽40 h至露白。稻種露白后，每個處理各數100粒種子分別放在4個培養皿中進行培養生長。

1.2.2 大田試驗。試驗面積13.34 hm2，種植方式為水直播，品種為粳稻華粳5號，其中600 kg種子采用韓國產水稻種子消毒發芽機60℃處理10 min，另外的600 kg種子采用常規25℃浸種催芽技術（專用藥劑2 mL+水8～10 kg浸稻種5 kg，浸種24 h，后換用清水浸泡24 h，然后再大堆催芽），之后把前2種處理的稻種分別放在催芽機中33℃催芽40 h至露白。

1.3 測定項目與方法

1.3.1 幼苗素質調查。水稻立針期和2葉期進行考苗，每期測定2個重復。立針期主要測定水稻種子發芽率、種子出苗整齊度、種子干物質量等指標；2葉期主要測定發芽率、種子出苗整齊度、種子谷殼、莖葉和根系干質量等指標。水稻稻谷和幼苗干物質量的測定方法為：把樣品分別放入紙袋中，在105℃的條件下殺青0.5 h，然后在80℃的恒溫下烘12 h后稱質量。

1.3.2 大田秧苗素質及產量調查。田間水稻2葉期時，調查秧苗發芽率、壯苗率、弱苗率。田間水稻立針期、3葉期、4葉期分別調查秧苗葉齡、株高及百株干物質。成熟期采用多點取樣法，調查產量結構。各測3個重復。

1.4 數據處理

采用Excel 2010對數據進行統計處理及圖表繪制。

2 結果與分析

2.1 不同溫度處理對水稻幼苗素質和發芽率的影響

由表1可知，不同溫度對水稻種子進行處理，對發芽過程有較明顯的影響。溫度在25～50℃范圍內，不論在立針期還是在2葉期，溫度的變化對水稻的發芽率沒有明顯的影響，但當溫度上升到60℃，對水稻的發芽率已有一定的影響，高溫可使部分生命活力較差的種子被殺死，水稻發芽率下降2～3個百分點。

表1 不同溫度處理對水稻幼苗素質和發芽率的影響

對已經出苗的幼苗素質進行進一步分析，發現不同溫度處理對發芽長勢質量有明顯影響。在水稻立針期調查幼苗的整齊度和壯弱苗（以發根速度為判斷壯苗和弱苗的標準）數量，結果顯示溫度較低的處理（25℃和40℃）種子根出根速度較慢，而溫度較高的處理（50℃和60℃）種子根發根速度較快；溫度較高的處理比溫度較低的處理壯苗比例有明顯的提高，發芽勢較強。水稻2葉期調查幼苗的整齊度和壯弱苗（以幼苗高度為判斷壯苗和弱苗的標準）數量，表明溫度較高的處理（50℃和60℃）比溫度較低的處理（25℃和40℃）壯苗比例明顯增加，幼苗長勢更整齊。

2.2 不同溫度處理對水稻干物質積累的影響

由表2可知，對不同苗期的干物質分析表明，水稻種子在發芽至3葉期生長過程中，由于以異養生長為主，加之呼吸作用的消耗，總干物質積累在不斷減少，但是在同一時間進行調查，不同溫度處理總干物質質量的變化差異不大。立針期各處理干物質質量都約為原種子的95%，差異不大；2葉期各處理幼苗干物質質量下降約為原種子的72%，差異也不大，說明高溫處理對水稻發芽過程中總干物質的積累影響不明顯。

表2 不同溫度處理對水稻幼苗總干物質積累的影響

2.3 不同溫度處理對水稻干物質積累分配的影響

水稻種子在發芽的過程中，淀粉等營養物質在水解酶的作用下不斷轉化分解為可溶性糖等并向根系和莖葉（即地上部和地下部）輸送。通過對水稻2葉期健壯幼苗莖葉、根系、谷殼三者分別測定，由此判定稻谷營養物質的流動和分配狀況（表3），可以明顯地發現不同溫度處理對水稻干物質積累分配有明顯差異。首先，稻谷營養物質轉化分配給莖葉的比例要明顯高于地下部根系，地上部莖葉的比例平均為21.95%，而地下部根系的比例平均為15.31%。其次，在25～60℃范圍內，隨著溫度的上升，莖葉干物質積累的比例呈明顯增加的趨勢，隨著溫度由25℃上升到60℃，莖葉干物質質量的比例由19.09%上升到24.01%。根系干物質積累的比例相對穩定，在25～60℃范圍內，隨著溫度的上升，干物質積累的比例基本穩定在15%左右，變化不大。而余下谷殼干物質質量的比例則隨溫度的升高有明顯下降的趨勢，說明高溫處理能提高稻谷營養物質的輸出轉化率，并且將更多的營養物質向莖葉分配輸送。

表3 不同溫度處理對水稻幼苗干物質積累分配的影響

2.4 高溫處理對大田水稻發芽率的影響

由表4可以看出，在田間水稻2葉期，60℃高溫處理的水稻發芽率為87.5%，常規25℃處理的水稻發芽率為92.5%，表明高溫處理對水稻的發芽率有一定的影響，高溫處理水稻發芽率比對照下降5%。但對秧苗進行進一步調查發現，60℃高溫處理的水稻壯苗率較高，弱苗較少，水稻壯苗率較對照增加3.5%，這個結果與室內培養試驗所得結果基本一致。雖然高溫處理可殺死部分活力較差的水稻種子，降低水稻發芽率，但也明顯降低弱苗比例，提高了壯苗比例，提高了秧苗的整齊度。

表4 高溫處理對水稻發芽率的影響

2.5 高溫處理種子對大田水稻秧苗素質的影響

由表5可知，在水稻華粳5號立針期測定干物質，高溫處理的種子干物質與常規種子處理沒有明顯差別。但是在水稻3葉期后，隨著水稻由異養生長向自養生長轉變，干物質積累由負轉正。在這個轉換的過程中，高溫60℃處理的水稻不論是株高增加、葉齡進程還是干物質積累都明顯快于常規25℃處理的。3葉期高溫處理秧苗的葉齡、株高、百株干物質質量分別為2.85張、10.37 cm、2.53 g，分別比常規處理增加0.18張、1.09 cm、0.26 g；4葉期高溫處理秧苗的葉齡、株高、百株干物質質量分別為4.15張、12.70 cm、4.51 g，分別比常規處理增加0.27張、1.24 cm、0.28 g。

表5 高溫處理對水稻秧苗素質的影響

2.6 高溫處理對大田水稻產量的影響

水稻成熟以后經過大田實地多點測產（表6），結果表明經過高溫處理的水稻種子田間長勢良好，秧苗壯，出苗整齊，水稻分蘗發生快，最后水稻產量結構比常規種子處理要有明顯優勢，各項產量結構指標都有所改善，特別是表現出穗粒數偏大、結實率高、粒質量高，理論產量平均為642.7 kg/667 m2，比對照田塊增加7.18%，增產效果較明顯。實際產量結果與理論產量趨勢一致。

表6 高溫處理對水稻產量結構和產量水平的影響

3 結論與討論

水稻種子經高溫處理對稻谷營養的轉化速度和轉化率具有重要影響。水稻發芽的過程是稻谷內營養物質在各種酶的作用下加速分解轉化，合成新的根系和葉片的過程[6]。稻谷內營養物質能順利向根系和葉片輸送轉運是形成壯苗的關鍵。在水稻發芽的過程中進行適當的高溫處理可能會激活和增強水稻種子體內各種水解酶的活性，加快水稻營養物質的轉化進程，有利于培育水稻壯苗。試驗表明，高溫可以加快稻谷營養物質的轉化速度，提高營養物質向水稻秧苗根系和莖葉輸送的轉化率，促進秧苗生長速度，對秧苗早發根、早立苗，增加壯苗比例，減少弱苗數量具有明顯的改善。但是過高的溫度（≥60℃）對水稻的發芽率有一定的降低作用，在水稻生產應用過程中可根據情況適當增加一些用種量。

室內試驗表明，高溫（≥50℃）不但可以加快稻谷營養物質的轉化速度和轉化率，還對營養物質向根系和莖葉的分配產生了重要影響。水稻2葉期測定，在25～60℃范圍內，隨著溫度的上升，莖葉干物質積累的比例呈明顯增加趨勢，而根系干物質積累的比例相對穩定，這樣更有利于促進秧苗地上部的生長，加快秧苗由異養生長向自養生長的轉變，為水稻形成壯苗、促進水稻低位分蘗的早生快發積累了物質基礎。大田試驗結果也表明，水稻種子經過高溫處理對水稻增產效果較明顯，特別是穗粒數較大、結實率高、粒質量高，可能是經過高溫處理的水稻種子出苗較整齊、秧苗壯、水稻分蘗發生快，水稻產量結構比常規種子處理要有明顯優勢。

本試驗表明，該款水稻高溫消毒催芽機節省了傳統水稻種子藥劑浸種消毒等種子處理程序，具有溫度自動控制、綠色環保、催芽整齊、安全可靠、操作簡便等特點，建議今后可繼續進行大面積示范試驗。另一方面，該機器是集高溫消毒和催芽兩項措施復合作業的，應用較方便。本研究內容是針對不同高溫處理對單一品種水稻發芽和秧苗素質的影響，今后還需要進一步探討在不同品種、恒溫和氧氣充足等可控條件下對其秧苗素質的影響。