楊 松，賈一磊，沈進(jìn)松，吳冬冬，宋春蓮，卜永清，史立芳，曺今熙

（1.江蘇省農(nóng)墾農(nóng)業(yè)發(fā)展股份有限公司黃海分公司，江蘇 鹽城 224600；2.天津鑫悅達(dá)科技有限公司，天津 300113）

高溫處理種子在水稻生產(chǎn)實(shí)踐中經(jīng)常被廣泛應(yīng)用，如采取曬種、溫水燙種等措施能起到提高水稻種子的發(fā)芽率和消毒殺菌的作用[1-3]。但是在目前大面積生產(chǎn)中，這些措施都是作為對水稻種子的輔助措施加以應(yīng)用的，很少有對種子采用專門的高溫消毒技術(shù)，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(shù)難以掌握，一旦出現(xiàn)失誤就會對水稻種子的發(fā)芽率造成嚴(yán)重影響；另一方面是目前對水稻種子高溫處理技術(shù)增產(chǎn)的相關(guān)原理研究得比較少，推廣該技術(shù)的力度還不夠。本試驗(yàn)通過引進(jìn)一款韓國生產(chǎn)的專用水稻高溫消毒催芽機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)示范，該發(fā)芽機(jī)節(jié)省了傳統(tǒng)水稻種子藥劑浸種消毒等處理程序，具有自動控制、綠色環(huán)保、催芽整齊、秧苗健壯等效果。本文對其對水稻的發(fā)芽率、秧苗素質(zhì)及產(chǎn)量等諸多方面的影響進(jìn)行跟蹤研究，旨在探討水稻種子高溫處理技術(shù)的原理和可行性。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)概況

試驗(yàn)地點(diǎn)為江蘇省黃海農(nóng)場（119°93′E、34°21′N），地處黃淮海平原東部沿海墾區(qū)，土壤有機(jī)質(zhì)含量為1.0%～2.3%，質(zhì)地為黏壤土。前茬作物為小麥，試驗(yàn)田規(guī)格一致，地勢平坦，肥力均勻，灌排便捷。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.2.1 不同溫度處理對水稻種子發(fā)芽率和幼苗素質(zhì)的影響試驗(yàn)。本試驗(yàn)采用水稻種子消毒催芽機(jī)（韓國日雙產(chǎn)業(yè)有限公司，WK600型），供試品種為常規(guī)粳稻華粳5號（江蘇省大華種業(yè)集團(tuán)有限公司黃海分公司提供），共設(shè)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(fā)芽機(jī)33℃進(jìn)行催芽40 h至露白。稻種露白后，每個處理各數(shù)100粒種子分別放在4個培養(yǎng)皿中進(jìn)行培養(yǎng)生長。

1.2.2 大田試驗(yàn)。試驗(yàn)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(chǎn)水稻種子消毒發(fā)芽機(jī)60℃處理10 min，另外的600 kg種子采用常規(guī)25℃浸種催芽技術(shù)（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(jī)中33℃催芽40 h至露白。

1.3 測定項(xiàng)目與方法

1.3.1 幼苗素質(zhì)調(diào)查。水稻立針期和2葉期進(jìn)行考苗，每期測定2個重復(fù)。立針期主要測定水稻種子發(fā)芽率、種子出苗整齊度、種子干物質(zhì)量等指標(biāo)；2葉期主要測定發(fā)芽率、種子出苗整齊度、種子谷殼、莖葉和根系干質(zhì)量等指標(biāo)。水稻稻谷和幼苗干物質(zhì)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(zhì)量。

1.3.2 大田秧苗素質(zhì)及產(chǎn)量調(diào)查。田間水稻2葉期時，調(diào)查秧苗發(fā)芽率、壯苗率、弱苗率。田間水稻立針期、3葉期、4葉期分別調(diào)查秧苗葉齡、株高及百株干物質(zhì)。成熟期采用多點(diǎn)取樣法，調(diào)查產(chǎn)量結(jié)構(gòu)。各測3個重復(fù)。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2010對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理及圖表繪制。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同溫度處理對水稻幼苗素質(zhì)和發(fā)芽率的影響

由表1可知，不同溫度對水稻種子進(jìn)行處理，對發(fā)芽過程有較明顯的影響。溫度在25～50℃范圍內(nèi)，不論在立針期還是在2葉期，溫度的變化對水稻的發(fā)芽率沒有明顯的影響，但當(dāng)溫度上升到60℃，對水稻的發(fā)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(fā)芽率下降2～3個百分點(diǎn)。

表1 不同溫度處理對水稻幼苗素質(zhì)和發(fā)芽率的影響

對已經(jīng)出苗的幼苗素質(zhì)進(jìn)行進(jìn)一步分析，發(fā)現(xiàn)不同溫度處理對發(fā)芽長勢質(zhì)量有明顯影響。在水稻立針期調(diào)查幼苗的整齊度和壯弱苗（以發(fā)根速度為判斷壯苗和弱苗的標(biāo)準(zhǔn)）數(shù)量，結(jié)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(fā)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(fā)芽勢較強(qiáng)。水稻2葉期調(diào)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(biāo)準(zhǔn)）數(shù)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(zhì)積累的影響

由表2可知，對不同苗期的干物質(zhì)分析表明，水稻種子在發(fā)芽至3葉期生長過程中，由于以異養(yǎng)生長為主，加之呼吸作用的消耗，總干物質(zhì)積累在不斷減少，但是在同一時間進(jìn)行調(diào)查，不同溫度處理總干物質(zhì)質(zhì)量的變化差異不大。立針期各處理干物質(zhì)質(zhì)量都約為原種子的95%，差異不大；2葉期各處理幼苗干物質(zhì)質(zhì)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(fā)芽過程中總干物質(zhì)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(zhì)積累的影響

2.3 不同溫度處理對水稻干物質(zhì)積累分配的影響

水稻種子在發(fā)芽的過程中，淀粉等營養(yǎng)物質(zhì)在水解酶的作用下不斷轉(zhuǎn)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(yǎng)物質(zhì)的流動和分配狀況（表3），可以明顯地發(fā)現(xiàn)不同溫度處理對水稻干物質(zhì)積累分配有明顯差異。首先，稻谷營養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)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(nèi)，隨著溫度的上升，莖葉干物質(zhì)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(zhì)質(zhì)量的比例由19.09%上升到24.01%。根系干物質(zhì)積累的比例相對穩(wěn)定，在25～60℃范圍內(nèi)，隨著溫度的上升，干物質(zhì)積累的比例基本穩(wěn)定在15%左右，變化不大。而余下谷殼干物質(zhì)質(zhì)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(yǎng)物質(zhì)的輸出轉(zhuǎn)化率，并且將更多的營養(yǎng)物質(zhì)向莖葉分配輸送。

表3 不同溫度處理對水稻幼苗干物質(zhì)積累分配的影響

2.4 高溫處理對大田水稻發(fā)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(fā)芽率為87.5%，常規(guī)25℃處理的水稻發(fā)芽率為92.5%，表明高溫處理對水稻的發(fā)芽率有一定的影響，高溫處理水稻發(fā)芽率比對照下降5%。但對秧苗進(jìn)行進(jìn)一步調(diào)查發(fā)現(xiàn)，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(jié)果與室內(nèi)培養(yǎng)試驗(yàn)所得結(jié)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(fā)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(fā)芽率的影響

2.5 高溫處理種子對大田水稻秧苗素質(zhì)的影響

由表5可知，在水稻華粳5號立針期測定干物質(zhì)，高溫處理的種子干物質(zhì)與常規(guī)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(yǎng)生長向自養(yǎng)生長轉(zhuǎn)變，干物質(zhì)積累由負(fù)轉(zhuǎn)正。在這個轉(zhuǎn)換的過程中，高溫60℃處理的水稻不論是株高增加、葉齡進(jìn)程還是干物質(zhì)積累都明顯快于常規(guī)25℃處理的。3葉期高溫處理秧苗的葉齡、株高、百株干物質(zhì)質(zhì)量分別為2.85張、10.37 cm、2.53 g，分別比常規(guī)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(zhì)質(zhì)量分別為4.15張、12.70 cm、4.51 g，分別比常規(guī)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(zhì)的影響

2.6 高溫處理對大田水稻產(chǎn)量的影響

水稻成熟以后經(jīng)過大田實(shí)地多點(diǎn)測產(chǎn)（表6），結(jié)果表明經(jīng)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(fā)生快，最后水稻產(chǎn)量結(jié)構(gòu)比常規(guī)種子處理要有明顯優(yōu)勢，各項(xiàng)產(chǎn)量結(jié)構(gòu)指標(biāo)都有所改善，特別是表現(xiàn)出穗粒數(shù)偏大、結(jié)實(shí)率高、粒質(zhì)量高，理論產(chǎn)量平均為642.7 kg/667 m2，比對照田塊增加7.18%，增產(chǎn)效果較明顯。實(shí)際產(chǎn)量結(jié)果與理論產(chǎn)量趨勢一致。

表6 高溫處理對水稻產(chǎn)量結(jié)構(gòu)和產(chǎn)量水平的影響

3 結(jié)論與討論

水稻種子經(jīng)高溫處理對稻谷營養(yǎng)的轉(zhuǎn)化速度和轉(zhuǎn)化率具有重要影響。水稻發(fā)芽的過程是稻谷內(nèi)營養(yǎng)物質(zhì)在各種酶的作用下加速分解轉(zhuǎn)化，合成新的根系和葉片的過程[6]。稻谷內(nèi)營養(yǎng)物質(zhì)能順利向根系和葉片輸送轉(zhuǎn)運(yùn)是形成壯苗的關(guān)鍵。在水稻發(fā)芽的過程中進(jìn)行適當(dāng)?shù)母邷靥幚砜赡軙せ詈驮鰪?qiáng)水稻種子體內(nèi)各種水解酶的活性，加快水稻營養(yǎng)物質(zhì)的轉(zhuǎn)化進(jìn)程，有利于培育水稻壯苗。試驗(yàn)表明，高溫可以加快稻谷營養(yǎng)物質(zhì)的轉(zhuǎn)化速度，提高營養(yǎng)物質(zhì)向水稻秧苗根系和莖葉輸送的轉(zhuǎn)化率，促進(jìn)秧苗生長速度，對秧苗早發(fā)根、早立苗，增加壯苗比例，減少弱苗數(shù)量具有明顯的改善。但是過高的溫度（≥60℃）對水稻的發(fā)芽率有一定的降低作用，在水稻生產(chǎn)應(yīng)用過程中可根據(jù)情況適當(dāng)增加一些用種量。

室內(nèi)試驗(yàn)表明，高溫（≥50℃）不但可以加快稻谷營養(yǎng)物質(zhì)的轉(zhuǎn)化速度和轉(zhuǎn)化率，還對營養(yǎng)物質(zhì)向根系和莖葉的分配產(chǎn)生了重要影響。水稻2葉期測定，在25～60℃范圍內(nèi)，隨著溫度的上升，莖葉干物質(zhì)積累的比例呈明顯增加趨勢，而根系干物質(zhì)積累的比例相對穩(wěn)定，這樣更有利于促進(jìn)秧苗地上部的生長，加快秧苗由異養(yǎng)生長向自養(yǎng)生長的轉(zhuǎn)變，為水稻形成壯苗、促進(jìn)水稻低位分蘗的早生快發(fā)積累了物質(zhì)基礎(chǔ)。大田試驗(yàn)結(jié)果也表明，水稻種子經(jīng)過高溫處理對水稻增產(chǎn)效果較明顯，特別是穗粒數(shù)較大、結(jié)實(shí)率高、粒質(zhì)量高，可能是經(jīng)過高溫處理的水稻種子出苗較整齊、秧苗壯、水稻分蘗發(fā)生快，水稻產(chǎn)量結(jié)構(gòu)比常規(guī)種子處理要有明顯優(yōu)勢。

本試驗(yàn)表明，該款水稻高溫消毒催芽機(jī)節(jié)省了傳統(tǒng)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(huán)保、催芽整齊、安全可靠、操作簡便等特點(diǎn)，建議今后可繼續(xù)進(jìn)行大面積示范試驗(yàn)。另一方面，該機(jī)器是集高溫消毒和催芽兩項(xiàng)措施復(fù)合作業(yè)的，應(yīng)用較方便。本研究內(nèi)容是針對不同高溫處理對單一品種水稻發(fā)芽和秧苗素質(zhì)的影響，今后還需要進(jìn)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(zhì)的影響。