種子包衣和丸粒化處理對酒用高粱出苗的影響

張 民, 伍 雨, 董 帥, 查仁明, 李振華

(貴州大學(xué)農(nóng)學(xué)院, 貴陽 550025)

高粱用途廣泛,可食用、飼用,亦可釀酒,在我國多數(shù)地區(qū)均有種植。然而,其種子偏小,頂土能力差,特別是在粘性土壤中,出苗率顯著降低[1]。在播種前進行種子加工(分級、引發(fā)、包衣和丸化處理等),有助于提高種子活力和改善田間出苗率[2]。包衣丸化已經(jīng)被運用于高粱種子播前處理,其不僅可預(yù)防種傳病害發(fā)生,而且可提高出苗率,增強抗逆性和提高產(chǎn)量等。樊娟等[3]研究表明,0.06～0.12 g/kg戊唑醇包衣可顯著提高高粱種子發(fā)芽率和出苗率。邢藝凡[4]研究表明,7.8 mg/L水楊酸和100 mg/L脯氨酸混合包衣可促進高粱萌發(fā)和幼苗生長。史紅梅等[5]研究表明,利用活性炭、滑石粉、殺菌劑代森錳鋅、羧甲基纖維素和赤霉素對高粱種子進行丸化處理,可在低溫脅迫下縮短出苗時間,提高出苗率,減輕黑穗病發(fā)病率。

高粱種子頂土難,部分類型土壤影響出苗率,朱釗岑等[6]研究表明,甜高粱適合種植于砂壤土和壤砂土。鄒劍秋[7]研究表明,干旱和鹽堿等邊際性土地亦適宜種植甜高粱和草高粱 。除土壤類型外,播種深度亦影響高粱出苗,播種過深或過淺均影響出苗率和后期幼苗生長發(fā)育[8]。高海燕等[9]研究表明,高粱適宜播種深度依據(jù)土質(zhì)情況而定,砂壤為4 cm左右,粘土為3 cm左右?；蔌P先[10]研究表明,高粱適宜播種深度一般為3～4 cm,但亦根據(jù)土壤的含水量情況而定,水地宜淺播,旱地則要深播,但不宜超過5 cm。程永鋼等[11]系統(tǒng)研究播種深度對高粱出苗的影響,結(jié)果發(fā)現(xiàn),播種深度在1.5,3,5,7,10 cm時高粱出苗率存在顯著差異,播種深度3～5 cm時出苗率最高。

綜上所述,在高粱上種子包衣及丸化處理已有相關(guān)報道,適宜高粱播種的土壤類型和深度也有相關(guān)研究,但關(guān)于不同類型包衣丸化種子適宜播種的土壤類型和深度還不清楚。本研究以糯高粱“紅纓子”為試驗材料,對其進行包衣和丸化處理,以探究土壤類型和播種深度及其互作對高粱不同類型包衣丸化種子田間出苗的影響,為酒用高粱精量播種提供技術(shù)支持。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

高粱品種“紅纓子”由貴州茅臺酒廠(集團)紅纓子公司科技發(fā)展有限公司提供。

1.2 試驗方法

1.2.1種子包衣處理

將250 g高粱種子倒入型號H 5610的包衣丸化機中,調(diào)整轉(zhuǎn)速為18 r/min,待所有種子都無沿壁滾動后加入A藥劑,降低轉(zhuǎn)速至12 r/min,待所有高粱種子表面都均勻吸附上藥劑,取出種子放入溫度為40 ℃烘干機中烘干40 min。連續(xù)重復(fù)以上操作,A藥劑處理的種子標(biāo)記為CZ,B藥劑處理的種子標(biāo)記為CG。

1.2.2種子丸化處理

稱取500 g高粱種子倒入型號H 5610包衣丸化機中,調(diào)整轉(zhuǎn)速為32 r/min,待所有種子都無沿壁滾動后加入適量A粉,隨著包衣丸化機旋轉(zhuǎn),均勻包裹在種子表面。循環(huán)操作,直至75%的丸化種子達到預(yù)定尺寸,取出放入溫度為40 ℃烘干機中烘干40 min。然后用4 mm的篩子進行篩分,保留達到設(shè)定尺寸的種子,A配方處理的種子標(biāo)記為P 1,B配方處理的種子標(biāo)記為P 2。將所有處理好的種子裝入自封袋中,做好標(biāo)記,置于室溫干燥環(huán)境中儲藏。

1.2.3種子發(fā)芽試驗

將3層直徑為9 cm的定性濾紙平放于直徑為9 cm的培養(yǎng)皿底部,用蒸餾水浸濕作為發(fā)芽床。將種子點播于發(fā)芽床上,在溫度25 ℃,濕度75%,12 h光周期的人工氣候箱中交替萌發(fā),每種處理(ck,CZ,CG,P 1和P 2)3次重復(fù),每次重復(fù)50粒。種子發(fā)芽標(biāo)準(zhǔn)為胚根長度與種子長度相近[12]。記錄1～7 d的發(fā)芽數(shù),在第7天從每個重復(fù)中隨機選取20株幼苗測量芽長。

1.2.4盆栽試驗

試驗在貴州大學(xué)煙草學(xué)院試驗場進行,將3種土壤分別加入45 cm×45 cm的花盆中,采用完全隨機方式露天放置。試驗設(shè)5個處理(ck,CZ,CG,P 1和P 2),每個處理3次重復(fù),每個重復(fù)20粒種子,于2021年4月2日采用不同的播種深度(3,5,7 cm)分別播種在不同類型土壤(石灰土、黃壤、泥炭土)中,共135個花盆,播種后第20天記錄出苗情況。

1.2.5田間試驗

本試驗在貴州省貴陽市、仁懷市、黔西市和安龍縣4個地點進行,試驗設(shè)5個處理(ck,CZ,CG,P 1和P 2),每個處理3次重復(fù),每個重復(fù)播種面積為12 m2,株行距為30 cm×60 cm,且每個穴播種5粒高粱種子,試驗小區(qū)排列采用DPS 9.01試驗設(shè)計隨機排列,并設(shè)置保護行。貴陽市播種時間為2021年4月1日,仁懷市播種時間為2021年4月10日,黔西市播種時間為2021年4月31日,安龍縣播種時間為2021年4月11日,播種后第30天記錄出苗情況。

1.3 數(shù)據(jù)分析

使用Microsoft Excel 2010、SPSS 25.0、DPS 9.0軟件對試驗數(shù)據(jù)進行處理和分析,計算高粱種子發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)、平均發(fā)芽日數(shù)和出苗率。盆栽試驗以出苗率為因變量,種子處理、播種深度、土壤類型為自變量。采用一般線性模型中的全因子模型及Ⅲ類平方和評價種子處理、播種深度和土壤類型及其互作對種子出苗率的影響。種子處理、土壤深度、土壤類型及所有可能的互作都被作為固定效應(yīng),采用多重比較分析5種處理的種子在室內(nèi)萌發(fā)和不同土壤、播種深度下的出苗差異。

發(fā)芽勢/%=(第3天發(fā)芽種子數(shù)/供試種子粒數(shù))×100%;

發(fā)芽率/%=(第7天發(fā)芽種子數(shù)/供試種子粒數(shù))×100%;

發(fā)芽指數(shù)=∑(Gt/Dt),式中:Dt為發(fā)芽日數(shù),Gt為與Dt相對應(yīng)的每天發(fā)芽種子數(shù);

活力指數(shù)=GI×S,式中:S為一定時期內(nèi)正常幼苗長度(cm),GI為發(fā)芽指數(shù)。

平均發(fā)芽日數(shù)=∑(Gt×Dt)/∑Gt,式中:Gt為不同時間段的發(fā)芽數(shù),Dt為發(fā)芽日數(shù);

出苗率/%=(出苗種子數(shù)/供試種子數(shù))×100%。

以胚芽頂出土面為出苗標(biāo)準(zhǔn),盆栽播后20 d,田間播后30 d統(tǒng)計出苗率。

2 結(jié)果與分析

2.1 包衣丸化處理對高粱種子發(fā)芽的影響

由圖1可知,ck發(fā)芽勢最高,達93%,P 1發(fā)芽勢最低,僅為19%(圖1 a)。

圖1 包衣丸化處理對高粱種子室內(nèi)發(fā)芽的影響

ck發(fā)芽率達93%以上,顯著高于其他處理的發(fā)芽率(圖1 b)。CG、CZ和P 1處理的種子芽長無顯著差異,分別為4.02 cm、3.57 cm、4.03 cm,顯著高于ck(3.37 cm),而P 1處理的種子芽長最短,僅為2.37 cm。ck的發(fā)芽指數(shù)最高,為29.06,其次是CG處理,為26.72,P 1處理的種子發(fā)芽指數(shù)最低,僅為9.72(圖1 d)。ck和包衣丸化處理的種子平均發(fā)芽日數(shù)無顯著差異。ck和CG的活力指數(shù)較高,分別為97.92和96.62。

結(jié)果表明,未處理的高粱種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢均顯著高于經(jīng)包衣丸化處理的種子,CG處理的種子發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)與ck之間差異不顯著,除P 1以外經(jīng)過處理的高粱種子芽長均顯著高于ck,ck的平均發(fā)芽日數(shù)與處理的種子間差異均不顯著。

2.2 種子處理、土壤類型和播種深度及其互作對高粱出苗的影響

由表1可知,石灰土中CZ、CG和P 2處理的高粱種子在3 cm播種深度下的出苗率分別為46.67%、41.67%和36.67%,高于ck的33.33%,P 1處理的種子出苗率低于ck,僅為3.33%。在5 cm播種深度下,CZ、CG和P 2處理的高粱種子出苗率分別為38.33%、28.33%和23.33%,顯著高于ck的11.67%,P 1處理的種子出苗率為0,顯著低于ck。在7 cm播種深度下,CZ、CG和P 2處理的高粱種子出苗率分別為53.33%、43.33%、30.00%,顯著高于ck(23.33%),P 1處理的種子出苗率最低,僅為5%。在泥炭土3 cm播種深度下,CZ和CG處理的種子出苗率分別為51.67%和48.33%,顯著高于ck(25%),P 1和P 2處理的種子出苗率顯著低于ck,僅為5%和18.33%;在5 cm播種深度下,CG和CZ出苗率均為28.33%,高于ck(25%),P 1和P 2處理的種子出苗率最低,僅為0和11.67%;7 cm播種深度下,CZ和CG處理的種子出苗率分別為43.33%和45.00%,顯著高于ck(13.33%),P 1、P 2處理的種子出苗率低于ck,僅為5%和11.67%。在黃壤3 cm播種深度下,CZ處理的種子出苗率與ck無顯著差異,分別為46.67%和43.33%,CG、P 2和P 1處理的種子出苗率顯著低于ck,僅為38.33%,5%和16.67%。黃壤5 cm播種深度下,CZ和CG處理的種子出苗率分別為45%和41.67%,顯著高于ck(28.33%),P 1和P 2處理的種子出苗率最低,僅為5%和13.33%。黃壤7 cm播種深度下CZ處理的種子出苗率為35%,顯著低于ck的45%,CG處理的種子出苗率為60%,顯著高于ck,P 1、P 2處理的種子出苗率最低,僅為8.33%、20%。結(jié)果表明,包衣處理的種子在石灰土、泥炭土和黃壤中的出苗率均顯著高于ck,并且3～7 cm播種深度均有利于提高出苗率,P 2處理的高粱種子在石灰土3 cm的播種深度下出苗率顯著高于ck。

表1 種子處理、土壤類型和播種深度及其互作對高粱種子出苗的影響

由表2可知,土壤類型、播種深度和種子處理對出苗率均有顯著影響。但是土壤類型×播種深度、土壤類型×種子處理、種子處理×播種深度、土壤類型×播種深度×種子處理三者之間均不存在顯著差異。只有土壤類型和種子處理之間存在顯著差異。

由圖2可知,CZ處理的種子在石灰土和泥炭土上出苗率顯著高于ck,在黃壤中CZ處理的種子出苗率與ck不存在顯著差異。CG處理的種子在3種土壤中出苗率均顯著高于ck。P 2處理在石灰土中的出苗率高于ck,在泥炭土中出苗率與ck不存在顯著差異,在黃壤中出苗率顯著低于ck。P 1處理在3種土壤類型中出苗率均低于ck。由圖3可知,在石灰土和泥炭土中播種深度為3 cm和7 cm時種子出苗率顯著高于5 cm。在黃壤中3個播種深度不存在顯著差異。說明3種土壤類型中包衣處理的種子出苗率均顯著高于ck,P 2處理的種子只有在石灰土中的出苗率高于ck,而P 1處理的種子在3種土壤中的出苗率均最低。因此包衣處理的種子適應(yīng)性更廣,P 2處理只適宜種植在石灰土上,3種土壤類型均不適宜種植P 1處理。石灰土、黃壤和泥炭土中3 cm播種深度均表現(xiàn)出較高的發(fā)芽率。

圖2 特定土壤下包衣丸化類型對高粱種子出苗率的影響

圖3 特定土壤下播種深度對高粱種子出苗率的影響

2.3 種子包衣丸化處理對高粱田間出苗的影響

由圖4可知,在貴陽市試驗點,CZ、CG和P 2處理出苗率顯著高于ck。在仁懷市試驗點,CZ、CG和P 2處理出苗率亦顯著高于ck,CZ處理亦顯著高于P 2處理,P 1丸化處理顯著低于其他處理。在黔西市試驗點,CZ、CG和P 2處理出苗率顯著高于ck和P 1處理。在安龍縣試驗點,CZ、CG和P 2處理出苗率顯著高于ck和P 1處理,CZ和CG顯著高于P 2處理。以上結(jié)果說明CZ和CG包衣處理各個試驗點出苗情況均較好,其次為P 2丸化處理。

圖4 不同試驗地點包衣丸化種子的田間出苗率

3 討 論

3.1 包衣處理提高高粱種子出苗率

盆栽試驗中包衣處理的種子出苗率顯著高于ck,結(jié)合室內(nèi)發(fā)芽試驗,ck在發(fā)芽后3 d種子表面就會出現(xiàn)霉菌和病斑,但是經(jīng)包衣處理的種子發(fā)芽后7 d仍不受病菌侵染。包衣種子在土壤中吸水膨脹,種子表面的藥劑緩慢釋放,促進種子在土壤中生根發(fā)芽[13]。種子包衣處理后6個月應(yīng)用于田間生產(chǎn),能在一定程度上提高種子活力,并對種子田間出苗有促進作用[14]。室內(nèi)發(fā)芽試驗高濃度的CG發(fā)芽率為76.67%、中濃度的CZ發(fā)芽率為58.67%,低于ck(93.33%),但是盆栽中CZ出苗率43.12%、CG為41.67%,遠高于ck(26.85%)。本研究發(fā)現(xiàn),低濃度藥劑處理會加速種子感染病菌,因此適宜的包衣濃度更有利于提高種子的出苗率。種子包衣技術(shù)可以通過改善種子質(zhì)量、防治病蟲害和提高幼苗的成活率來增加種子的商業(yè)附加值,促進種子的商品化、播種的精量化以及種子質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)化管理[15]。

3.2 丸化處理使種子精量播種

小粒種子直播存在播種數(shù)量多且播種數(shù)量難控制的問題,為了提高播種質(zhì)量和效率,種子丸化技術(shù)被廣泛運用于小粒種子加工[16]。丸?；菍崿F(xiàn)小粒種子機械精量播種的必要手段,通過丸粒化,種子的體積變大,形狀統(tǒng)一,降低了播種難度,提高播種效率,同時能夠節(jié)約種子用量[17]。高粱種子屬于外形不規(guī)則的中小粒種子,精量播種較困難。目前,生產(chǎn)上采用增加播種量增加高粱幼苗數(shù)量。劉芮芮等[18]研究表明,隨著播種量的增加,高粱群體的出苗率逐漸降低,密度增大的同時加劇了群體內(nèi)各個植株對光、溫、水、氣、熱和營養(yǎng)等的競爭,使出苗率顯著降低。因此通過丸化處理能提高出苗率,且種子丸化后大小均一,有利于機械化精量播種。P 1處理和P 2處理都具有較高的抗壓強度、裂解度、高吸水性和統(tǒng)一的粒徑。播種后P 2處理在石灰土中的出苗率均高于ck,且苗齊苗壯,可能是因為P 2處理添加了高吸水性材料,在疏松的石灰土有助于出苗。然而P 1處理的發(fā)芽率和出苗率均不理想,是因為P 1處理運用了高粘性的丸化材料,加重了種子的頂土壓力,導(dǎo)致種子出苗率低。因此,提高種子的出苗率,減少病蟲害,找到適宜種子出苗、壯苗、增產(chǎn)的丸化配方,采用先進的丸化材料實現(xiàn)有機標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用機械化精量播種是未來種子丸化的方向。

3.3 種子處理和土壤互作提高出苗率

疏松的土壤有助于P 2出苗,P 1運用了粘性的填充材料,加重了種子在各種土壤上的頂土壓力。因此優(yōu)化高粱栽培技術(shù),提高高粱種植面積,根據(jù)不同土壤類型搭配不同的種子處理方式具有重要意義。貴州省土壤類型以黃壤居多,泥炭土和石灰土占比較少。包衣處理的種子在石灰土、泥炭土、黃壤中出苗率高于ck,因此,在貴州省包衣處理的種子適應(yīng)性更廣。本研究表明,石灰土中P 2出苗率最高,泥炭土中丸化種子與ck差異不顯著,但在黃壤中出苗率最低,疏松的土質(zhì)有利于丸化種子出苗。不同配方對高粱種子發(fā)芽和出苗的影響不同,因此不同的種子處理需要配置不同的土壤類型才有利于提高種子的出苗率。

研究表明,適宜的播種深度有利于提高種子的出苗率,但是隨著播種深度的加深出苗率有所降低[19]。酒用高粱金糯粱1號直播對土壤整理要求較高,需精細(xì)整地,沙壤土適宜直播,黃泥田不宜直播,播種深度以2～5 cm為宜[20]。試驗表明,包衣處理的高粱種子在石灰土、黃壤、泥炭土3～5 cm都有利于提高出苗率,并且7 cm深度的出苗率顯著高于ck,因此包衣處理的種子可以深播。隨著播種深度增加,幼苗的根系分布就越廣,抗旱和抗倒伏能力也隨之增強,因此包衣處理與深播處理結(jié)合更適用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。丸化處理的種子只在播深3 cm時,出苗速度、整齊度、苗壯度顯著高于ck。

4 結(jié) 論

出苗率低是貴州省酒用高粱種植所面臨的一個產(chǎn)業(yè)難題。本研究發(fā)現(xiàn),與ck相比,種子CZ包衣、CG包衣和P 2丸?；幚砜娠@著提高酒用高粱的出苗率。此外,酒用高粱出苗率與播種深度和土壤類型均有關(guān),在泥炭土和石灰土中播種深度以3 cm和7 cm比較適宜,而黃壤中播種深度以3 cm較適宜。綜合室內(nèi)和田間試驗結(jié)果來看, CG種子包衣處理3 cm播種深度下酒用高粱出苗率較高,值得今后推廣。