種子處理對逆境脅迫下玉米生長發育的影響

王鳳霞 趙心月 劉穎慧

(河北北方學院，河北 張家口 075000)

前言

玉米是我國主要糧食和飼用作物之一，其發展對于促進我國農業進步和國民經濟的增長有著重要的作用[1]，據相關報道青貯玉米產量在60～105t·hm-2，較普通籽實玉米高出15～45t·hm-2[2]。用青貯玉米制作的青貯飼料在飼料品質和采食率方面比較高，易于牛、羊等家畜消化吸收，而且通過發酵方式制作的青貯飼料，病蟲害也比較少，家畜食用更加健康。有研究表明，在土地和耕作條件相對一致的情況下，食用青飼玉米的奶牛比不食用的日產奶增加3.64kg[3-5]。

青貯玉米的生長過程中受各種不良環境條件脅迫，如干旱、低溫、鹽堿等不良因素的制約，造成產量和品質下降，因此研究如何提高青貯玉米生長適應性，提高青貯玉米的抗性，成為關鍵性問題。有研究表明，利用種子處理的方法能夠抵御干旱、低溫、鹽堿脅迫等，對青貯玉米生長發育有極大的促進作用。種子處理劑的優越性在于降低了對環境的影響，確保了環境安全問題。據報道，種子處理所用的藥劑量減少99%。許多發達國家已將農用化學藥劑的使用重點，從葉面施用轉移到種子處理方面，因此，種子處理必將是未來農業的發展方向之一。

1 種子處理方法概述

種子處理包括化學方法、物理方法、生物農藥、種子引發和種子包衣及丸粒化。化學方法是目前國內外應用最普遍的種子處理方法，主要指用殺蟲劑、殺菌劑、無機化學劑和植物生長調節劑等處理種子。物理方法是指通過磁場、電場、超聲波及微波等處理方法促進種子生長，從而提高植物酶活性和呼吸強度。生物農藥是指采用拌種、浸種和包衣的方式，如EM微生物菌劑和光合微生態菌劑浸種、微生物誘導劑拌種、微生物包衣劑等。種子引發是指通過滲透調節、溫度調節、氣體調節和激素調節等來實現提高種子的生長勢、發芽指數、發芽整齊度[6]等，目前種子引發在大豆、水稻、玉米、煙草上都有應用。丸化種子及包衣種子等是指在種衣材料中加入微量元素、生長調節劑、過氧化物、保水劑以及適量的聚合物等有效成分后處理種子，該種方法的優點是省工省種、殺菌殺蟲、對確保苗齊苗壯及促進作物生長具有顯著效果，并且利于機械化作業，兩者的區別在于種子丸化技術主要用于種子粒小且不規則的種子[7,8]。現階段玉米種子處理方法為物理處理、化學處理、水處理、包衣處理等[9,10]。

2 種子處理對鹽脅迫下青貯玉米生長發育的影響

鹽脅迫是限制植物生長的一種非主要生物脅迫，遭受鹽害最敏感的時期是種子萌發期和幼苗生長期，此時若遇鹽堿脅迫會對種子的萌發造成抑制作用，當土壤鹽分含量超過植物所能承受的值時，種子萌發便會受到抑制或者不能萌發。近些年來有關種子處理對玉米耐鹽性的研究也比較多，杜錦等研究發現[11]，GA和KCl引發劑處理種子，可以增強玉米的耐鹽性，玉米的出苗率、苗高、根干重、根長以及葉面積等都會增加，其中GA的最佳引發濃度為200mg·L-1，KCl的最佳引發濃度為50mmol·L-1。趙瑩等[12]研究發現，蔗糖浸種可以提高種子的萌發力，蔗糖浸種處理下玉米的胚芽和胚根長及相應干質量分別能增加到鹽處理的1.7倍、1.3倍、2.7倍、1.9倍。杜紅陽[13]等研究發現，亞精胺浸種通過提高滲透脅迫下玉米淀粉酶的活性，促進淀粉的降解，從而促進滲透脅迫下玉米種子的萌發。王國杰等[14]研究發現，在鹽脅迫條件下，通過油菜素內酯浸種可以降低對菜玉米根系的傷害作用。曹珊珊等[15]研究發現，玉米萌發較適宜的水楊酸濃度為0.1mmol·L-1，較低濃度的水楊酸可緩解鹽脅迫對玉米萌發和幼苗生長的抑制作用，提高“農單113”玉米種子的發芽勢、發芽率、苗高、根長、苗干重和根干重。

3 種子處理對干旱脅迫下青貯玉米生長發育的影響

隨著氣候的逐漸變暖，干旱脅迫越來越成為限制玉米產量的最主要因素之一，據報道，我國每年受旱面積可高達40%左右，而玉米又是對水分脅迫很敏感的作物之一，因此玉米每年因為干旱問題造成的損失高達20%左右，干旱已經成為制約我國以及世界其他國家玉米高產、穩產的重要因素之一。邢則森[16]研究發現，S-誘抗素拌種可以提高種子發芽指數、活力指數、根系活力、株高、莖粗和葉面積指數等。許高平[17]研究發現水楊酸和甜菜堿能顯著提高不同脅迫下玉米子粒發芽勢，減少可溶性糖含量；在幼苗高度和幼苗干鮮重方面，藥劑浸種表現為低溫脅迫下抑制和低溫干旱雙脅迫下促進的效果。吳曉東[18]等研究發現，EM浸種的玉米種子在發芽率、株高、葉面積指數以及根系生長狀況等方面都明顯優于旱地龍和木醋液浸種，效果更加明顯。嚴加坤[19]等發現，褪黑素能促進青貯玉米的發育，隨著褪黑素浸種濃度的增加，發芽率、發芽勢、主根長、芽長、胚根鮮質量以及幼苗的脯氨酸含量和氧自由基含量均呈現先上升后下降的變化趨勢。姚晨濤[20]等研究發現，干旱脅迫下不同濃度S-誘抗素拌種能提高玉米發芽率和發芽勢。王慶祥[21]等研究發現，多效好和乙醇胺藥劑浸種，能顯著增加葉面積及葉片功能，提高葉片保水力，從而提高玉米的耐旱能力和增加籽粒產量。武志海等[22]研究發現，等離子體處理玉米種子可提高玉米幼苗在干旱條件下的抗逆性。宋風斌[23]等研究表明，多胺處理能增強玉米對水分脅迫的耐力，增強玉米植株的抗性。

4 種子處理對低溫脅迫下青貯玉米生長發育的影響

低溫冷害是農業可持續穩定發展最為重要的自然災害之一，玉米屬于喜溫植物，其生長發育特別是種子萌發階段對低溫特別敏感，種子萌發階段如遇低溫則出苗率降低[24,25]。此外玉米也常會因為生育期熱量不足，造成生育期延遲或者霜凍等危害，從而造成減產。Kusano T[26]等研究發現，在低溫脅迫條件下，濃度低于0.1mmol·L-1的多胺(腐胺和亞精胺)能夠促進植物組織生長，高濃度的多胺溶液會抑制植物生長。趙小強[27]等研究發現脯氨酸(Pro)和甜菜堿(GB)能夠增加玉米種子的發芽勢、發芽率、胚芽長、胚根長、胚芽鮮重和胚根鮮重，其中外源脯氨酸的效果最好，其在苗期和萌發期的綜合低溫緩解效果分別是GB的1.89倍和1.06倍。孫陽[28]等研究發現，外源ALA能夠增強玉米苗期的抗低溫能力，促進葉片光合作用和干物質積累，且對低溫敏感型玉米品種的緩解低溫傷害效果更好。馬金虎[29]等研究發現，24-表油菜素內酯在最適濃度為0.01mmol·L-1萌發速度最快，可以促進玉米種子的發芽率、根長、幼苗鮮質量和幼苗干質量。劉禹辰[30]等研究發現，5mmol·L-1氯化鈣浸種處理可以提高青貯玉米種子的發芽率和可溶性總糖含量，顯著降低直鏈淀粉含量和支鏈淀粉含量。歐陽西榮等[31]研究發現，在10℃的冷環境中，6-BA和PEG處理的玉米種子，可以提高幼苗SOD酶活性和增加可溶性蛋白含量。任曉松[32]等研究發現，GA3浸種處理可以增強低溫脅迫下細胞的滲透勢，提高種子對低溫的抵抗能力，從而促進種子萌發和玉米的生長發育。王燚[33]等研究發現，在干旱脅迫下，ALA處理可以不同程度地提高幼苗的芽促進率、根促進率、幼苗根系中根長、根表面積和根體積的生長，從而緩解低溫脅迫對幼苗造成的不利影響。張美華[34]等研究發現，ABA處理對提高玉米低溫脅迫下種子的萌發和幼苗中脯氨酸含量的效果最好，CaCl2對壯苗的效果最好，SA對提高幼苗保護酶活性、可溶性蛋白質以及葉綠素含量效果最明顯。

5 種子處理的發展趨向

種子處理憑借其獨特的優勢已經備受農戶及企業等關注，其在青貯玉米上的研究也已經相當成熟，但是目前國內種子處理劑的產量遠不及需求，相關研究表明按照每年大約1億hm2種植面積進行包衣統計，需要種子處理劑約15～20萬t[35]，因此未來還需要大力發展生產種子處理等藥劑。此外種子處理也存在弊端，由于種子處理劑不同于普通農藥，其用法是直接對種子進行處理，使用不當有可能會產生藥害，導致不出苗。因此鑒于種子處理還存在某些不足，需要進一步研發新的高效和環保安全的品種，并加強種子處理設備的開發以及種子處理使用辦法的規范，從而使種子處理在青貯玉米的生產中發揮更重要的價值。

6 總結

隨著全球氣候惡化，各種非生物自然脅迫環境的日益增加，青貯玉米所遭受的逆境將越來越多，因此未來仍需要為提高青貯玉米抗逆性研究提供理論基礎和技術平臺。種子處理是現代新型農業不可或缺的一項種子加工技術，采用合理的種子處理方法，可以提高種子活力，促進種子萌芽，增加農作物產量，改善農作物產品品質，對經濟效益也有極大的促進作用。但是種子處理對藥劑用量不容易控制，易存在一定安全問題，因此需要加強安全、高效、環保種子處理技術，降低種子處理成本和對環境的影響。