種子活力對(duì)小麥?zhǔn)斋@時(shí)期及穗部位的響應(yīng)

張路路,李 鵬,張金汕,賈永紅,羅四維,李丹丹,王 凱,石書兵

(1.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院,烏魯木齊 830052;2. 新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院奇臺(tái)麥類試驗(yàn)站,新疆奇臺(tái) 831800)

0 引 言

【研究意義】種子質(zhì)量是實(shí)現(xiàn)小麥高產(chǎn)的重要物質(zhì)基礎(chǔ)[1]。種子活力是衡量種子質(zhì)量的重要指標(biāo),但單一的指標(biāo)并不能全面的決定種子活力,多方位物理性狀、農(nóng)藝性狀的測(cè)定,對(duì)種子活力的描述意義重大[2]。【前人研究進(jìn)展】朱建峰等[3]認(rèn)為,種子大小對(duì)發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率、苗重和根重4個(gè)指標(biāo)影響顯著,大粒種子活力優(yōu)于小粒種子。時(shí)偉芳等[4]則認(rèn)為,小粒種子較大粒種子有更強(qiáng)的耐逆境能力,如千粒重、寬度、長度、投影面積可作為逆境萌發(fā)條件下高活力種子樣品篩選的候選指標(biāo)。 目前關(guān)于種子活力與成熟度關(guān)系的研究較多[5-7],大多從成熟度方面評(píng)價(jià)種子質(zhì)量優(yōu)劣,認(rèn)為種子收獲過早,干物質(zhì)積累少;收獲過遲,種子易霉變或發(fā)生穗發(fā)芽現(xiàn)象,因此過早和過晚收獲均不利于形成高活力種子[8]。玉寧等[9]發(fā)現(xiàn),小麥種子活力是一個(gè)明顯上升的趨勢(shì)而后上升緩慢的過程,且發(fā)芽率只能在一定程度上反應(yīng)種子活力。孫春青等[10]認(rèn)為,種子重量會(huì)隨著種子的成熟而不斷增加,在種子鮮重最大時(shí),種子活力最高,生理成熟可以作為適宜收獲期的標(biāo)準(zhǔn)。張艷芳等[1]發(fā)現(xiàn),隨著小麥種子收獲期推遲,發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)呈不斷增加的態(tài)勢(shì),但達(dá)到一定水平后便趨于穩(wěn)定,此時(shí)種子的干物質(zhì)已停止積累,種子活力也達(dá)到了較高值,已達(dá)到采收時(shí)期?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】關(guān)于在適宜的收獲期下,不同穗部位與種子活力關(guān)系研究報(bào)道較少。需研究種子活力對(duì)小麥?zhǔn)斋@時(shí)期及穗部位的響應(yīng)?！緮M解決的問題】小麥花后不同時(shí)間段收獲的穗部位種子,分析不同成熟度下種子物理性狀、活力指標(biāo)、幼苗及根系性狀等指標(biāo)及其與種子活力的關(guān)系,找到適宜的收獲期,研究不同穗部位對(duì)種子活力的影響,分析小麥種子活力與穗部位及成熟度的相關(guān)性,為春小麥高活力種子生產(chǎn)水平提供理論指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 材 料

大田試驗(yàn)于2021年在新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院奇臺(tái)麥類試驗(yàn)站(89°46′E,43°34′N,1 970.6 m)進(jìn)行。供試小麥品種為當(dāng)?shù)刂髟孕←溒贩N新春37號(hào)。前茬作物為小麥。

1.2 方 法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì),收獲時(shí)間設(shè)開花后15(A15)、20(A20)、25(A25)、30(A30)、35(A35)、40(A40)、45 d(A45)天7個(gè)處理,采收穗部位按小穗位自下而上依次均勻劃分為基部(L)、中部(M1、M2)、上部(U1、U2和U3)6個(gè)水平,3次重復(fù),行距為0.2 m,小區(qū)為3 m×5 m=15 m2,種植密度為600×104株/hm2。播種方式為條播,其他管理措施同中產(chǎn)田一致。采收后在室內(nèi)進(jìn)行種子萌發(fā)試驗(yàn)。

1.2.2 測(cè)定指標(biāo)

1.2.2.1 種子形態(tài)性狀

種子長度、寬度和面積:每處理取10粒種子,腹溝一面貼玻璃板,均勻排布,用掃描儀(MICROTEK Filescan 320)掃描出籽粒圖形,用萬深LA-S系統(tǒng)測(cè)定種子長度、寬度和面積。

千粒重:用FA100型電子天平稱重。

種子比重:每處理取5 g凈種子樣品,將5 mL的蒸餾水放入10 mL的量筒中,再將種子放入容量瓶內(nèi),觀察液體平面升高的刻度,即為該種子樣品的體積。

種子比重=種子重量(g)/種子體積(mL)。

1.2.2.2 活力指標(biāo)和幼苗性狀

種子用1%的次氯酸鈉消毒后,分別放入消毒過的發(fā)芽盒中。每個(gè)發(fā)芽盒上鋪2層含飽和水分的發(fā)芽紙,各均勻放入25粒春小麥種子,腹溝向下,種胚朝上。在25℃下模擬晝夜交替開展發(fā)芽實(shí)驗(yàn)。第4 d統(tǒng)計(jì)發(fā)芽數(shù)并計(jì)算發(fā)芽勢(shì),并測(cè)量幼苗高度、鮮重、干重、根長、根表面積、根體積和根系直徑、每個(gè)重復(fù)測(cè)5株并求平均值,第8 d統(tǒng)計(jì)發(fā)芽率。

參照周愛清等[11]計(jì)算簡化活力指數(shù)方法:簡化活力指數(shù)Ⅰ=發(fā)芽率×苗高;簡化活力指數(shù)Ⅱ=發(fā)芽率×苗鮮重;簡化活力指數(shù)Ⅲ=發(fā)芽率×苗干重。3種簡化種子活力指數(shù)以下分別簡稱種子活力指數(shù)Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ。

1.3 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)采用Excel 2010進(jìn)行整理,用IBM SPSS Statistics 23進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同收獲時(shí)期對(duì)小麥種子物理指標(biāo)的影響

研究表明,隨著花后天數(shù)的推延,種子的長度、寬度、面積、千粒重和比重均呈上升趨勢(shì),差異顯著,且增長量逐漸減小,最大增長量出現(xiàn)的時(shí)間相同。長度在A30水平最大,且與A35、A40和A45水平無顯著差異,但分別比A15、A20和A25顯著提高了12%、4.32%和2.19%;寬度在A45水平最大,且與A40水平無顯著差異,但分別比A15、A20、A25、A30和A35顯著提高了58.02%、38.43%、22.71%、8.06%和6.01%;面積在A45水平最大,且與A40水平無顯著差異,但分別比A15、A20、A25、A30和A35顯著提高了78.01%、47.09%、27.82%、10.86%和7.02%;千粒重在A35水平最大,且與A30、A40和A45水平無顯著差異,但分別比A15、A20和A25顯著提高了205.68%、67.96%和24.55%;比重在A45水平最大,且與A35、A40和A45水平無顯著差異,但分別比A15、A20和A25顯著提高了32.69%、8.66%和6.15%。表1

表1 不同收獲時(shí)期下小麥種子物理指標(biāo)變化

2.2 不同收獲時(shí)期對(duì)小麥種子活力指標(biāo)和幼苗性狀的影響

研究表明,隨著花后天數(shù)的推延,種子的發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽率均呈顯著上升趨勢(shì),種子活力指數(shù)Ⅰ、種子活力指數(shù)Ⅱ和種子活力指數(shù)Ⅲ均呈顯著先升后降趨勢(shì),且增長量逐漸減小,最大增長量出現(xiàn)的時(shí)間相同。發(fā)芽勢(shì)在A40水平最大,且與A35和A45水平無顯著差異,但分別比A15、A20、A25、A30顯著提高46.77%、28.17%、21.33%和5.81%。發(fā)芽率在A40水平最大,且與A35和A45水平無顯著差異,但分別比A15、A20、A25、A30顯著提高34.78%、24.00%、24.00%和8.14%。種子活力指數(shù)Ⅰ在A35水平最大,且與A40水平無顯著差異,但分別比A15、A20、A25、A30和A45顯著提高187.76%、91.36%、57.86%、20.66%和20.36%。種子活力指數(shù)Ⅱ在A40水平最大,且與A35水平無顯著差異,但分別比A15、A20、A25、A30和A45顯著提高440.41%、149.72%、77.37%、28.10%和22.59%。種子活力指數(shù)Ⅲ在A40水平最大,且與A35水平無顯著差異,但分別比A15、A20、A25、A30和A45顯著提高437.91%、1154.75%、81.64%、28.39%和27.13%。表2

表2 不同收獲時(shí)期下小麥種子活力指標(biāo)變化

研究表明,隨著花后天數(shù)的推延,種子的根長、根表面積、根體積、苗鮮重、苗干重和苗高均呈顯著先升后降趨勢(shì),且增長量逐漸減小,最大增長量出現(xiàn)的時(shí)間相同;根平均直徑呈顯著上升趨勢(shì)。根長在A40水平最大,且與A35水平無顯著差異,但分別比A15、A20、A25、A30和A45顯著提高293.01%、86.91%、58.30%、27.62%和22.56%。根表面積在A40水平最大,且與A35水平無顯著差異,但分別比A15、A20、A25、A30和A45顯著提高326.39%、90.69%、49.25%、31.91%和21.50%。根體積在A40水平最大,且與A35水平無顯著差異,但分別比A15、A20、A25、A30和A45顯著提高250.00%、86.67%、33.33%、33.33%和16.67%。根平均直徑在A45水平最大,且與A25、A30、A35和A40水平無顯著差異,但分別比A15和A20顯著提高30.23%和16.67%。苗鮮重在A40水平最大,且與A35水平無顯著差異,但分別比A15、A20、A25、A30和A45顯著提高312.30%、104.03%、37.03%、18.37%和15.64%。苗干重在A40水平最大,且與A35水平無顯著差異,但分別比A15、A20、A25、A30和A45顯著提高309.43%、111.31%、39.45%、19.58%和19.89%。苗高在A35水平最大,且與A40水平無顯著差異,但分別比A15、A20、A25、A30和A45顯著提高140.98%、55.21%、26.45%、12.47%和14.94%。表3

表3 不同收獲時(shí)期下小麥種子幼苗性狀變化

2.3 花后35～40 d不同穗部位對(duì)小麥種子活力指數(shù)的影響

研究表明,在花后35～40 d,隨著穗位的上升,種子活力指數(shù)Ⅰ和種子活力指數(shù)Ⅱ差異不顯著,種子活力指數(shù)Ⅲ呈顯著下降趨勢(shì)。簡化活力指數(shù)Ⅲ在M1處最大,與M2、L和U1差異不顯著,但分別比U2和U3顯著提高16.82%和16.14%。種子活力指數(shù)整體上表現(xiàn)為穗中部(M1、M2)>穗基部(L)>穗上部(U1、U2和U3)。圖1

圖1 花后35～40 d不同穗部位下小麥種子活力指數(shù)Ⅲ變化

2.4 春小麥種子物理指標(biāo)和活力指數(shù)的關(guān)系

研究表明,不同部位種子的各形態(tài)性狀及幼苗性狀對(duì)種子活力指數(shù)的影響不同。長度、寬度、根長、體積和平均直徑與穗基部種子活力密切相關(guān);面積、千粒重、比重、根長、根體積和根平均直徑與穗中部種子活力指數(shù)密切相關(guān);長度、面積、千粒重、比重、根長、根表面積、根體積和根平均直徑與穗上部種子活力指數(shù)密切相關(guān)。基部L種子活力指數(shù)Ⅰ、種子活力指數(shù)Ⅱ、種子活力指數(shù)Ⅲ均與根平均直徑密切相關(guān);穗中部(M1和M2)種子活力指數(shù)Ⅰ、種子活力指數(shù)Ⅱ、種子活力指數(shù)Ⅲ均與千粒重密切相關(guān);穗上部(U1、U2和U3)部L種子活力指數(shù)Ⅰ、種子活力指數(shù)Ⅱ、種子活力指數(shù)Ⅲ均與比重密切相關(guān)。此3個(gè)指標(biāo)可作為篩選高活力種子的主要指標(biāo)。表4

表4 小麥花后35～40 d不同部位種子活力與種子物理及幼苗性狀的回歸分析

3 討 論

3.1不同的收獲時(shí)間種子活力不同,種子活力是隨著種子的發(fā)育而逐漸形成和增強(qiáng)的,種子收獲時(shí)間越早,成熟度就越低,反之,成熟度越高,但并非種子活力越高。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中,已經(jīng)證明適宜的種子收獲期是種子生產(chǎn)和保證其質(zhì)量的關(guān)鍵[12,13]。林振華[14]研究認(rèn)為,小麥成熟度不同,種子活力不同。 張自陽等[15]研究認(rèn)為,隨著籽粒成熟度的提高,種子活力勢(shì)逐漸提高。華國棟等[16]研究認(rèn)為,提前采收有助于減少收獲階段陰雨天氣及高溫對(duì)種子活力造成的影響。周建明等[17]表明,種子活力于蠟熟期就達(dá)到最高,隨后又因生育期的延長而逐漸降低。張自陽等[18]研究表明,小麥種子在花后30 d活力指數(shù)達(dá)到最大值。張艷芳等[1]研究表明,花后34～38 d是高活力種子適宜的收獲時(shí)期。劉旭歡等[19]研究結(jié)果表明,春小麥種子成熟度越好,相關(guān)活力指標(biāo)越高。

3.2禾谷類作物小穗發(fā)育存在時(shí)空順序[20]。巴青松等[21]研究認(rèn)為,小麥穗軸上不同部位小穗發(fā)育存在不均衡性, 穗軸中部小穗小花糖源供給有保證,發(fā)育較快,上部和基部小穗常因營養(yǎng)物質(zhì)攝取不足,發(fā)育相對(duì)較慢。這種不均衡性在小麥穗部性狀發(fā)育上表現(xiàn)出“近中優(yōu)勢(shì)”特征[22]。余叔文[23]研究認(rèn)為,籽粒在穗部的位置決定了小麥穗部籽粒結(jié)實(shí)與物質(zhì)積累的空間分布特征。潘潔等[24]研究認(rèn)為,小麥中部穗位的籽粒比靠近基部和頂部穗位的籽粒發(fā)育好、產(chǎn)量高、品質(zhì)優(yōu)。劉旭歡和馮魁等[19,25]研究認(rèn)為,不同穗部間,活力指數(shù)均存在明顯差異,且表現(xiàn)為穗中部>穗基部>穗上部。同時(shí)馮魁等[25]進(jìn)一步研究認(rèn)為,不同穗部位種子的各形態(tài)性狀及幼苗性狀對(duì)種子活力指數(shù)的影響不同。劉琨等[26]將小麥小穗位劃分為下、中、上3個(gè)穗位,并進(jìn)行卡方測(cè)驗(yàn),檢驗(yàn)劃分是否平衡。侯遠(yuǎn)玉等[27]將小麥按小穗由基部向上的小穗順序,等分為5段。

4 結(jié) 論

4.13種方法的結(jié)果呈現(xiàn)出的規(guī)律一致,成熟度對(duì)種子活力差異呈先升后降趨勢(shì),在花后35～40 d處達(dá)到最大。

4.2選取適宜收獲期35～40 d的種子進(jìn)行穗部位活力比較,種子活力指數(shù)Ⅰ和種子活力指數(shù)Ⅱ差異不顯著,種子活力指數(shù)Ⅲ呈顯著下降趨勢(shì),基部種子活力與根平均直徑、穗中部種子活力與千粒重、穗上部種子活力與比重相關(guān)性均較高,3個(gè)穗部位的種子活力是選擇種子綜合活力的重要指標(biāo)。