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)院奇臺麥類試驗站,新疆奇臺 831800)

0 引 言

【研究意義】種子質(zhì)量是實現(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)藝性狀的測定,對種子活力的描述意義重大[2]?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】朱建峰等[3]認(rèn)為,種子大小對發(fā)芽勢、發(fā)芽率、苗重和根重4個指標(biāo)影響顯著,大粒種子活力優(yōu)于小粒種子。時偉芳等[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價種子質(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明顯上升的趨勢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,種子重量會隨著種子的成熟而不斷增加,在種子鮮重最大時,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、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)呈不斷增加的態(tài)勢,但達(dá)到一定水平后便趨于穩(wěn)定,此時種子的干物質(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)系研究報道較少。需研究種子活力對小麥?zhǔn)斋@時期及穗部位的響應(yīng)。【擬解決的問題】小麥花后不同時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

大田試驗于2021年在新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院奇臺麥類試驗站(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。前茬作物為小麥。

1.2 方 法

1.2.1 試驗設(shè)計

隨機(jī)區(qū)組設(shè)計,收獲時間設(shè)開花后15(A15)、20(A20)、25(A25)、30(A30)、35(A35)、40(A40)、45 d(A45)天7個處理,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。

1.2.2 測定指標(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)芽實驗。第4 d統(tǒng)計發(fā)芽數(shù)并計算發(fā)芽勢,并測量幼苗高度、鮮重、干重、根長、根表面積、根體積和根系直徑、每個重復(fù)測5株并求平均值,第8 d統(tǒng)計發(fā)芽率。

參照周愛清等[11]計算簡化活力指數(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)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同收獲時期對小麥種子物理指標(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,差異顯著,且增長量逐漸減小,最大增長量出現(xiàn)的時間相同。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 不同收獲時期下小麥種子物理指標(biāo)變化

2.2 不同收獲時期對小麥種子活力指標(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)芽勢和發(fā)芽率均呈顯著上升趨勢,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,且增長量逐漸減小,最大增長量出現(xiàn)的時間相同。發(fā)芽勢在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,且增長量逐漸減小,最大增長量出現(xiàn)的時間相同;根平均直徑呈顯著上升趨勢。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。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)?；縇種子活力指數(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”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個穗位,并進(jìn)行卡方測驗,檢驗劃分是否平衡。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,成熟度對種子活力差異呈先升后降趨勢,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,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個穗部位的種子活力是選擇種子綜合活力的重要指標(biāo)。