模擬損傷對(duì)玉米種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)的影響

摘要：種子加工過(guò)程引起的種子機(jī)械損傷難以在種子清選中規(guī)避，影響后續(xù)種子貯藏、包衣等種子活力保持和質(zhì)量提升環(huán)節(jié)。為引起種子加工企業(yè)對(duì)機(jī)械損傷的重視，明確種子生產(chǎn)加工過(guò)程中機(jī)械損傷對(duì)玉米種子質(zhì)量的影響，以鄭單958雜交玉米種子為試驗(yàn)材料，通過(guò)模擬機(jī)械加工損傷，測(cè)定了損傷后的種子發(fā)芽率、正常苗率、畸形苗率、幼苗株高、葉片數(shù)、幼苗和根系鮮重、干重等關(guān)鍵指標(biāo)，分析了玉米種子不同部位損傷對(duì)種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)的影響。結(jié)果表明：與對(duì)照相比，種皮損傷基本不影響種子發(fā)芽率，對(duì)正常苗率和畸形苗率的影響不顯著，種皮損傷后仍可作種用，但需注意種子貯藏環(huán)節(jié)；胚乳損傷后幼苗生長(zhǎng)緩慢，長(zhǎng)勢(shì)弱，畸形苗率顯著提高，正常苗率降低至86.7%以下；胚損傷畸形苗率可高達(dá)65.0%，正常苗率低至1.7%，因此胚乳和胚損傷對(duì)玉米種子質(zhì)量的影響大，建議后期不作種用。在玉米制種加工過(guò)程中，應(yīng)盡量降低種子機(jī)械損傷，清除胚乳和胚損傷種子，提高種子質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：玉米；損傷；種子質(zhì)量；發(fā)芽；幼苗生長(zhǎng)

Effects of Simulated Breakage on the Corn Seed

Germination and Seedling Growth

XIE Quangang1，YANG Yang1，WANG Jin1，ZHANG Dongyu2，

SONG Xuelin2，ZHANG Jinhan2，ZHAO Rui2

（1College of Agriculture and Ecological Engineering，Hexi University/ Key Laboratory of Hexi Corridor Resources Utilization of Gansu，Zhangye 734000，Gansu；2Zhangye Seed Administration Bureau，Zhangye 734000，Gansu）

玉米是我國(guó)重要的糧食作物和飼料作物，為我國(guó)三大主糧之一。隨著玉米制種機(jī)械化的推進(jìn)，逐漸降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率。但是，在收獲、剝皮、烘干、脫粒、除雜、包衣等生產(chǎn)過(guò)程中，受種子含水量及種子加工設(shè)備等影響，極易使種子因外力作用而受到機(jī)械損傷，降低種子質(zhì)量，因此種子加工損傷成為限制玉米種子發(fā)芽率的重要因素之一[1]。研究表明，玉米籽粒機(jī)械化收獲過(guò)程中，含水量約19.06%時(shí)收獲，籽粒破碎率最低[2]，但因西北玉米制種區(qū)無(wú)霜期的限制，玉米果穗收獲時(shí)水分在30%左右，機(jī)械收獲時(shí)的平均破損率通常高于5.1%，機(jī)械造成的種子損傷會(huì)嚴(yán)重影響種子活

力[3]。因此制種玉米果穗收獲后，需要進(jìn)一步晾曬或進(jìn)行烘干處理，降低果穗含水量后，再脫粒加工[4]。當(dāng)前加工機(jī)械距離制種玉米收獲總損失率≤3%、籽粒破碎率≤0.6%的要求還有一定差距[5]，因此探討損傷對(duì)玉米種子發(fā)芽和幼苗生長(zhǎng)的影響有一定價(jià)值。

追求密植高產(chǎn)栽培的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對(duì)種子質(zhì)量的要求逐漸提高，目前主要通過(guò)改進(jìn)種子清選精選工序，提高種子質(zhì)量和耐貯性來(lái)進(jìn)一步提高種子活力[6]，通過(guò)設(shè)計(jì)柔性果穗收獲加工機(jī)械，降低種子加工損傷，從而減少生產(chǎn)損失[7-10]。機(jī)械損傷后的種子，因比重和外觀等與正常種子相似，混雜在正常種子中難以清除，降低了種子質(zhì)量，進(jìn)而對(duì)倉(cāng)庫(kù)管理和種子包衣等種子貯藏加工的后續(xù)工作產(chǎn)生重要影響，因此機(jī)械損傷對(duì)種子質(zhì)量的影響不容忽視，但對(duì)于機(jī)械損傷對(duì)玉米種子發(fā)芽和幼苗生長(zhǎng)具體影響的研究較少。因此，本文以鄭單958玉米種子為材料，通過(guò)對(duì)種子不同部位進(jìn)行破損處理，探究模擬損傷對(duì)種子發(fā)芽和幼苗生長(zhǎng)的影響，明確不同部位損傷對(duì)種子萌發(fā)和幼苗發(fā)育的影響，引起種子加工廠對(duì)種子機(jī)械損傷的重視，提高后續(xù)的種子貯藏管理、質(zhì)量監(jiān)測(cè)、包衣包裝等種子質(zhì)量保持和提升工序的質(zhì)量控制。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料 供試種子為未包衣的鄭單958玉米種子，采收自張掖市臨澤縣明永種子加工基地。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 用橫格分樣器隨機(jī)分取飽滿(mǎn)、無(wú)破損、無(wú)病蟲(chóng)害的凈種子。種子初清后，用75%乙醇浸泡30s，無(wú)菌水沖洗3次，再用10%雙氧水消毒15s后，用無(wú)菌水沖洗5次，將種子在40℃的無(wú)菌水中浸泡8h，均勻攪拌，使種子完全吸脹，然后瀝干水分準(zhǔn)備進(jìn)行種子破損處理。

按表1和圖1的處理方式模擬玉米種子損傷，共19種處理，每組50粒，3次重復(fù)。按GB/T 3543.4—1995《農(nóng)作物種子檢驗(yàn)規(guī)程 發(fā)芽試驗(yàn)》的要求進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)發(fā)芽試驗(yàn)。

試驗(yàn)采用沙床發(fā)芽法，選取干凈的河沙過(guò)篩（顆粒大小0.05～0.80mm），淘洗干凈后置于烘箱中進(jìn)行滅菌處理（高溫130℃，4h），取出晾涼備用。按沙床制備要求準(zhǔn)備濕沙，將不同方式的模擬破損種子均勻播于發(fā)芽盒內(nèi)，要求播種深度及胚方向一致，覆蓋1cm的濕沙，50粒為一組，3次重復(fù)，并做標(biāo)記，置于恒溫培養(yǎng)箱內(nèi)，參考標(biāo)準(zhǔn)發(fā)芽試驗(yàn)要求開(kāi)展發(fā)芽試驗(yàn)。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法 幼苗生長(zhǎng)第7～10天，統(tǒng)計(jì)發(fā)芽率、畸形苗率、正常苗率。每個(gè)處理隨機(jī)選擇5株幼苗測(cè)量根長(zhǎng)、根系數(shù)量、根系鮮重、根系干重、株高、葉片數(shù)、幼苗鮮重、幼苗干重等指標(biāo)。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)及分析 將數(shù)據(jù)進(jìn)行整理后，用SPSS 22.0軟件采用單因素方差分析進(jìn)行處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同破損方式對(duì)玉米種子發(fā)芽的影響 不同的模擬破損方式對(duì)玉米種子發(fā)芽率的影響差異較大。由圖2可知，處理T1～T4的4種種皮損傷處理方式與對(duì)照相比差異不顯著，說(shuō)明種皮損傷不影響玉米種子發(fā)芽。處理T13、T15與對(duì)照相比，發(fā)芽率降低5.6～6.0個(gè)百分點(diǎn)，說(shuō)明胚乳損傷對(duì)發(fā)芽率略有影響。處理T5～T12、T14、T16～T19顯著降低了發(fā)芽率；處理T5、T7、T10、T14的發(fā)芽率在73.3%以上，發(fā)芽率較高，處理T6的發(fā)芽率為61.7%，較對(duì)照降低了37.7個(gè)百分點(diǎn)；處理T8、T11、T17、T19的發(fā)芽率在36.7%～40.0%之間，較對(duì)照下降59.3～62.6個(gè)百分點(diǎn)，說(shuō)明胚軸+胚芽損傷、胚外部損傷、全種損傷均對(duì)種子發(fā)芽明顯不利；處理T9、T12、T16、T18的發(fā)芽率較低，在8.3%～20.0%之間，較對(duì)照下降79.3～91.0個(gè)百分點(diǎn)，說(shuō)明胚芽剔除、胚內(nèi)部損傷、去胚乳、全種損傷對(duì)玉米種子發(fā)芽率的影響最顯著，種子收獲加工時(shí)需特別注意。

2.2 不同破損方式對(duì)玉米幼苗生長(zhǎng)的影響 由圖3可知，處理T1～T4種皮破損處理產(chǎn)生畸形苗的幾率較低，與對(duì)照差異不顯著；處理T7、T9、T12～T16畸形苗率有明顯上升，與對(duì)照相比差異顯著，說(shuō)明胚軸損傷、胚芽損傷、胚乳損傷產(chǎn)生畸形苗；處理T8、T10、T11、T18、T19畸形苗率在20.0%～23.3%之間，與對(duì)照差異顯著，說(shuō)明胚軸+胚芽損傷、胚根剔除、胚外部損傷、全種損傷、擠壓損傷均能顯著增加畸形苗的數(shù)量；處理T5、T6、T17的畸形苗率較高，在36.7%～65.0%之間，與對(duì)照差異顯著，說(shuō)明胚部縱切、胚芽斜切、全種縱切合種會(huì)使得畸形苗率顯著提高，種子處理時(shí)需特別注意。

處理T1～T4種皮破損的正常苗率與對(duì)照無(wú)顯著差異，在96.7%以上；處理T7、T10、T13、T14、T15正常苗率在53.3%～86.7%之間，與對(duì)照差異顯著；處理T5、T6、T8、T11、T19正常苗率在8.3%～18.3%之間，與對(duì)照差異顯著，正常苗率明顯下降；處理T9、T12、T16、T17、T18正常苗率過(guò)低，在0～3.3%之間，與對(duì)照差異顯著，其中處理T9、T17、T18無(wú)正常苗。以上結(jié)果說(shuō)明，種皮破損不影響種子正常苗率，但其余部分損傷會(huì)使得正常苗率顯著下降，并且胚芽、全種損傷時(shí)無(wú)正常苗出現(xiàn)。

2.3 不同破損方式對(duì)幼苗根系的影響 不同損傷方式對(duì)幼苗根長(zhǎng)有一定影響，由圖4可以看出，處理T1、T4、T9處理的根長(zhǎng)與對(duì)照差異不顯著，在15.9～17.1cm之間；處理T2、T3、T15的根長(zhǎng)顯著下降，在11.0～12.4cm之間；處理T6、T7、T11～T14、T16的根長(zhǎng)在7.7～9.5cm之間，與對(duì)照差異顯著；處理T5、T8、T10、T17～T19的根長(zhǎng)過(guò)短，在4.3～5.7cm之間，與對(duì)照差異顯著。以上結(jié)果說(shuō)明，胚軸、胚芽、胚根、胚乳無(wú)論哪個(gè)部位損傷，均會(huì)造成幼苗根長(zhǎng)的明顯下降，對(duì)幼苗后期發(fā)育不利。

根系數(shù)量在處理T7中比對(duì)照顯著上升，處理T1、T3略有提高，但與對(duì)照差異不顯著；處理T4、T8、T11略有下降，但與對(duì)照差異不顯著；處理T2、T13～T16根系數(shù)量在3.0～3.6條之間，與對(duì)照比顯著下降；處理T5、T6、T9、T10、T12、T17～T19根系數(shù)量在1.8～2.9條之間，與對(duì)照比顯著下降。以上結(jié)果說(shuō)明，種皮損傷對(duì)根系數(shù)量的影響不大，胚乳損傷造成根系數(shù)量減少可能是因?yàn)榕呷闋I(yíng)養(yǎng)供給不足，胚和胚乳損傷對(duì)根系發(fā)育的影響較大。

模擬破損對(duì)玉米幼苗根系物質(zhì)積累有一定的影響。由圖5可知，處理T9顯著增加根系鮮重；處理T1、T7根系鮮重為0.91～0.98g，較對(duì)照略有增加，但不顯著；處理T2～T4根系鮮重分別為0.68～0.70g，較對(duì)照顯著下降；其余處理均較對(duì)照根系鮮重顯著降低且降幅較大，變幅為0.23～0.56g。處理T8、T10、T14～T18根系干重較對(duì)照顯著降低，其他處理與對(duì)照相比無(wú)顯著差異。以上結(jié)果說(shuō)明，胚乳損傷時(shí)，根系鮮重明顯降低，影響根系的發(fā)育；當(dāng)胚芽剔除時(shí)，根系發(fā)達(dá)，根系物質(zhì)積累增加；胚軸損傷的種子，根系發(fā)育較好，可能是因?yàn)閾p傷刺激了根系生長(zhǎng)點(diǎn)的發(fā)育。

2.4 不同破損方式對(duì)幼苗植株的影響 由圖6可知，處理T7的株高較對(duì)照顯著增加，為5.67cm；處理T1、T3的株高與對(duì)照比略有增加但不顯著，為4.22～4.28cm；其余處理的株高在1.84～3.89cm之間，較對(duì)照顯著下降。以上結(jié)果說(shuō)明，種皮單側(cè)損傷、種皮去除對(duì)株高的影響不大，但玉米種子胚軸損傷可使株高顯著增加；胚縱切、全種縱切后會(huì)產(chǎn)生一胚雙苗，但是幼苗畸形，株高顯著降低，還會(huì)出現(xiàn)生長(zhǎng)停滯、幼苗枯萎現(xiàn)象。

處理T1～T4、T7、T15的葉片數(shù)均與對(duì)照相當(dāng)，處于2葉1心狀態(tài)；處理T8、T9、T17、T18葉片數(shù)在0.5片以下，損傷處理嚴(yán)重影響了葉片數(shù)量；其余處理葉片數(shù)在1.0～1.8片之間，比對(duì)照顯著下降。以上結(jié)果說(shuō)明，胚損傷后玉米幼苗羸弱，無(wú)法長(zhǎng)成正常的完全葉，并且胚縱切和全種縱切時(shí)，幼苗破土便達(dá)到2葉1心，但是幼苗嫩黃、易折斷，可能因?yàn)樵趽p傷時(shí)破壞了胚芽鞘，導(dǎo)致幼苗生長(zhǎng)畸形。

由圖7可以看出，處理T2的幼苗鮮重比對(duì)照略有降低，但差異不顯著；處理T5、T6、T8、T9、T17、T18幼苗鮮重過(guò)低，在0.030～0.107g之間，與對(duì)照比下降75.0%～93.0%；其余處理幼苗鮮重在0.130～

0.350g之間，顯著下降。處理T6、T8、T9、T17、T18幼苗干重過(guò)低，在0.007～0.010g之間，與對(duì)照比下降75.0%～83.3%；其余處理幼苗干重在0.013～0.037之間，顯著下降。以上結(jié)果說(shuō)明，玉米種子胚損傷過(guò)多，會(huì)導(dǎo)致幼苗物質(zhì)積累減少；胚芽剔除后，有些仍然會(huì)發(fā)育長(zhǎng)出幼苗，這可能和胚芽的損傷程度有關(guān)，胚芽損傷較輕，未破壞到胚芽生長(zhǎng)點(diǎn)的胚性細(xì)胞時(shí)，胚芽具有一定的損傷修復(fù)能力，可再生長(zhǎng)出幼苗；胚乳損傷會(huì)對(duì)幼苗產(chǎn)生一定的影響，表現(xiàn)為幼苗短小，生長(zhǎng)緩慢；種皮損傷對(duì)幼苗生長(zhǎng)影響較小。

2.5 不同破損方式處理后的畸形苗與正常苗表現(xiàn) 通過(guò)對(duì)比不同損傷處理的發(fā)芽結(jié)果看，胚損傷易產(chǎn)生畸形苗，發(fā)芽率也明顯降低，與正常苗對(duì)比幼苗矮小，葉片皺縮，不能長(zhǎng)成植株（圖8）。當(dāng)種子剔除胚根后，胚芽能長(zhǎng)出，但是幼芽矮小長(zhǎng)勢(shì)緩慢，長(zhǎng)出后不久就會(huì)死亡。當(dāng)種子剔除胚芽后，與正常苗對(duì)比，部分種子根系數(shù)量增多。當(dāng)胚根、胚芽損傷時(shí)，表現(xiàn)為不能發(fā)芽，或者產(chǎn)生畸形芽，根系短小，根系數(shù)量減少。胚乳是種子的重要營(yíng)養(yǎng)源，胚乳損傷的種子，幼苗萌發(fā)和根系發(fā)育緩慢，但對(duì)發(fā)芽率影響較小。全種縱切時(shí)，胚和胚乳同時(shí)受到損傷，雖能發(fā)芽，但是幼苗生長(zhǎng)異常。縱切還會(huì)產(chǎn)生一胚出雙苗的現(xiàn)象，但是幼苗畸形，幼苗出土?xí)r無(wú)胚芽鞘包裹，幼葉黃嫩易斷。

3 討論與結(jié)論

隨著種業(yè)現(xiàn)代化的推進(jìn)，種子加工機(jī)械化、自動(dòng)化、智能化是必然趨勢(shì)。玉米種子為淀粉類(lèi)種子，種子較大且扁平，在加工過(guò)程中極易受到機(jī)械損傷，導(dǎo)致種子破損，造成發(fā)芽率和成苗率低。破損的種子影響種子商品性，易導(dǎo)致種子霉變，降低出苗率，增加畸形苗率，降低經(jīng)濟(jì)效益。目前，種子破損到什么程度的種子不能作為種用，一直沒(méi)有明確的標(biāo)準(zhǔn)，并且近年來(lái)對(duì)此方面的研究也較少。因此開(kāi)展種子破損對(duì)種子發(fā)芽和幼苗生長(zhǎng)的影響研究有利于種子品質(zhì)的提高，從而提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益。

通過(guò)模擬種子不同部位的機(jī)械損傷，研究種子破損對(duì)種子發(fā)芽率和幼苗生長(zhǎng)的影響，可以使種子加工企業(yè)更加了解機(jī)械損傷對(duì)玉米種子質(zhì)量的影響，進(jìn)一步改良加工機(jī)械，提升種子加工水平，降低機(jī)械損傷對(duì)種子質(zhì)量的影響。研究結(jié)果表明，玉米在種皮損傷時(shí)，發(fā)芽率穩(wěn)定、幼苗畸形率低，對(duì)根系長(zhǎng)度、根系數(shù)量和根系物質(zhì)積累的影響不明顯，同時(shí)對(duì)幼苗株高、物質(zhì)積累的影響較小，因此種皮損失種子可以使用，但是這部分種子必須注意貯藏時(shí)間及包衣劑的使用，防止其受到病蟲(chóng)侵染或藥劑毒害。胚乳是種子生長(zhǎng)過(guò)程的營(yíng)養(yǎng)源，本試驗(yàn)分別對(duì)種子的胚乳進(jìn)行了不同程度的破損，胚乳損傷顯著提高畸形苗率至6.7%～11.7%，降低正常苗率至86.7%以下，低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)發(fā)芽率，因此建議胚乳損傷時(shí)不作種用。種子胚損傷時(shí)容易產(chǎn)生畸形苗，胚部縱切損傷可導(dǎo)致高達(dá)65.0%的畸形苗率，胚部針刺損傷可使正常苗率低至1.7%，對(duì)根系和幼苗生長(zhǎng)都有不同程度的影響，因此胚損傷的種子不能作為種用。另外，在試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，種子吸水后從胚中部切開(kāi)可以產(chǎn)生一粒雙苗現(xiàn)象，但容易產(chǎn)生畸形苗，去除胚乳的部分種子仍能發(fā)育成幼苗。

綜上所述，種子在受到機(jī)械損傷后，種子發(fā)芽率和幼苗的生長(zhǎng)均受到不同程度的影響，導(dǎo)致種子不發(fā)芽或者產(chǎn)生畸形苗，降低了種子質(zhì)量。因此在玉米種子生產(chǎn)加工過(guò)程中，為保障種子質(zhì)量，應(yīng)嚴(yán)格篩選清除胚乳或胚損傷的種子，避免在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用破碎種子。

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（收稿日期：2024-06-10）