种用化控剂对玉米种子萌发及幼苗生长的影响

魏钟博　刘梦星　边大红

摘要：以4种植物生长延缓剂或生长抑制剂为材料，采用种子包衣的方式，分析种用化控剂对不同品种玉米种子萌发及幼苗生长特性的影响。结果表明，种用化控剂明显延缓玉米幼苗地上部的生长发育，明显降低幼苗干质量、株高、胚芽鞘长度，其中对后2种指标的影响达显著水平（P<0.05）；可显著促进根系的生长与发育，提高根表面积和根长度，进而提高根冠比；品种之间对不同药剂的反应存在一定差异。因此，采用化控剂包衣的方式有可能成为玉米化控的一种新途径。但化控剂包衣后对种子的萌发特性也会产生一定的影响，包衣后立即播种，种子发芽率、发芽势、发芽指数及种子活力会明显降低。有关包衣化控剂的安全有效浓度、包衣后的安全播种时间及其作用持续期等有待进一步研究。

关键词：种用化控剂；玉米；种子萌发；幼苗生长；根冠比

中图分类号： S513.04文献标志码： A

文章编号：1002-1302（2017）14-0058-04

倒伏是限制玉米高产的重要因素之一，既影响根系向叶片和果穗输送水分与养料，也影响叶片进行光合作用，给机械收获造成很大困难，也给产量带来损失。研究表明，华北地区一般年份倒伏率为10%～20%，灾害年份倒伏率达80%～90%[1]，随着种植密度的增加，密植与倒伏的问题日益突出[2-3]。近年来，作物化学调控技术已经成为我国粮食高产、高效、稳产栽培的重要组成部分[4-6]，并且在玉米高产栽培中，通过使用化学调控剂来改变植株生理特性和株型结构以增强植株抗倒伏能力的研究取得了重要进展[7-9]。但是目前化学调控的方式主要以人工田间喷施为主[10]，由于人工喷施操作受时间与空间的制约，容易产生药害、穗部发育受限制等诸多负面效应[11-12]，同时也存在费工费时等问题[13]。刘佳丽等研究表明，玉米种子经“锐胜+满适金”包衣剂处理后植株干物质积累量、根数、茎秆含钾量、植株抗拉力、抗折力均显著增加，植株抗倒能力和产量提高[10]。这为玉米化控防倒技术研究提供了新途径，但仍有待进一步系统研究。同时，有研究发现，用市售玉米化控抗倒剂“玉黄金”进行二次包衣，植株抗倒伏能力显著提高[14]。因此，探讨化控剂对玉米种子萌发及幼苗生长的影响是研究玉米种用化控剂的前提。本试验以3个玉米品种为材料，将植物生长延缓剂或生长抑制剂以种衣剂的形式包裹在种子上，研究种用化控剂对种子萌发及幼苗生长发育特性的影响，以期明确种用化控剂的作用，为简化化控技术提供理论依据。

1材料与方法

1.1试验材料与设计

以玉米品种先玉335（XY）、郑单958（ZD）、浚单20（XD）为试验材料，种子经严格精选后整齐一致；种用化控剂（一种玉米种子专用化学调控剂）由河北农业大学植物保护学院农药学实验室提供，分别为1.5% 抗倒酯（trinexapac-ethyl，简称TE）、3% 多效唑（paclobutrazol，简称PP333）、30% 缩节胺（mepiquat chloride，简称DPC）、30% 矮壮素（chlormequat chloride，简称CCC）+成膜剂，以单纯成膜剂包衣为对照（CK），共计5个处理。按照药种质量比 1 ∶[KG-*3]50进行包衣，搅拌均匀后晾晒24 h后密封保存。

1.2试验方法

[CM（26]1.2.1萌发试验

处理过的种子用方形塑料培养皿进行沙土出苗培养，每盒50 粒，3次重复，置于25 ℃智能光照培养箱内恒温培养，光照时间为12 h/d，光照度为12 000 lx。从播种开始至播后7 d，每天调查种子发芽数，以胚芽或胚根冲破种皮者计为发芽，4 d 后测发芽势，7 d 后统计发芽率；待成苗后将幼苗取出烘干得到单株幼苗干质量。

发芽指数（germination index，简称GI）=∑（Gt/Dt）。其中，Dt表示发芽时间，d；Gt表示相对应的每天发芽种子数，粒。

活力指数=发芽指数×植株干质量（g）。

1.2.2盆栽试验

苗期试验在河北农业大学温室内进行。室内温度维持昼温（23±1） ℃，夜温（17.5±2） ℃，光照条件为自然光照；供试土壤为壤土，pH值为7.49，土层养分含量分别为有机质14.09 g/kg、碱解氮65.82 mg/kg、速效磷 27.3 mg/kg、速效钾103.8 mg/kg、全氮1.08 g/kg。将试验土风干过筛，装入花盆（高30 cm，口端直径28 cm）中，每盆装干土14.70 kg，盆内容重上下一致，均为1.2 g/cm3。将处理后的玉米种子播于花盆中，每盆30粒，3次重复，之后覆土 2 cm，浇“蒙头水”，之后每隔4 d浇1次水，以保证盆内含水量达到75%；浇水采用称质量法以保持花盆澆水量相同。

以播种时间为起始日期，播种后10、15、20、25 d将植株从土壤中轻轻分离，避免损伤植株任何部位，测定株高和胚芽鞘长度；然后将根苗分开，将幼苗地上部烘干至恒质量；用清水洗净根系，用EPSON expression V330根系扫描仪扫描根系成像，用WinRHIZO软件分析图像，得出根系总根长、根系表面积及根系平均直径；最后将根系放入铝盒中烘干至恒质量，测定根、苗干质量，按如下公式计算根冠比：

[JZ]根冠比=根系干质量（g）/地上部幼苗干质量（g）。

1.3数据分析

采用DPS 7.05和Excel 2003进行数据分析，用Duncans新复极差法进行显著性测验。

2结果与分析

2.1种用化控剂对玉米幼苗生长的影响

2.1.1种用化控剂对幼苗株高及胚芽鞘长度的影响

由图1可知，4种种用化控剂明显降低幼苗株高，3个品种表现一致。CCC处理对株高的影响最大，3个品种的株高平均较CK降低24.71%；TE处理对株高的影响最小，平均降低1011%；DPC处理与PP333处理对株高的影响差异不显著。由图2可知，4种种用化控剂缩短了玉米的胚芽鞘长度，其中DPC处理对3个品种胚芽鞘长度降低作用最为明显，与对照相比胚芽鞘长度平均降低53.51%。CCC处理对植株胚芽鞘的作用最小，与对照相比，对ZD958没有显著影响。CCC、PP333处理对XY335的胚芽鞘长度的影响较一致，TE处理对XY335影响最大，较对照降低58.00%。这表明种用化控剂具有降低幼苗株高、缩短胚芽鞘长度的作用，但是不同品种对相同药剂的反应不同。由图1、图2还可以看出，CCC处理对玉米幼苗的株高影响最大，但是对胚芽鞘长度影响最小，这说明相同药剂对玉米幼苗不同器官的调控作用是不同的。

2.1.2种用化控剂对幼苗地上部干物质积累及根冠比的影响

由图3可以看出，种用化控剂抑制了玉米幼苗地上部干物质积累。在播种后10 d，各个处理间干物质量差异不明显，随着时间的推移， 各个处理的干物质量发生变化； 在播种后15 d，经DPC处理的幼苗地上部干质量明显高于对照；在播种后25 d，各个处理的地上部干质量均小于对照，DPC处理的地上部干质量最小，较对照减少27.57%，TE處理的地上部干质量较对照减少8.31%；在播种后10～15 d，DPC处理的日增质量最大，在15～20 d之间日增质量降低。这说明在幼苗生长初期DPC处理可以促进幼苗干物质积累，随后明显抑制植株地上部生长发育；4种种用化控剂在15～20 d之间不同程度抑制了幼苗干物质积累，在20～25 d时，各个处理的日增质量较15～20 d有不同程度的提高。说明种用化控剂具有缓释调控作用，对幼苗抑制作用是从播种后15 d开始的，并随时间改变而逐渐降低。

由图4可以看出，种用化控剂可以显著提高玉米幼苗的根冠比，3个品种的规律表现一致，具体为PP333处理>CCC处理>DPC处理>TE处理>CK。在PP333处理下，ZD958、XY335、XD20根冠比较对照分别提高72.17%、54.20%、6625%。这是由于种用化控剂对玉米幼苗地上部的抑制作用[CM（25]大于对根系的抑制作用。较大的根冠比说明根系相对发达，有利于玉米中后期生长。

2.1.3种用化控剂对玉米幼苗根系特征参数的影响

由表1可知，种用化控剂对根系特征参数存在显著影响。TE处理可显著增加3个品种根系总长度，ZD958、XY335、XD20较对照分别提高0.87%、1.48%、1.86%。TE、PP333、DPC处理均可显著增加3个品种根系总表面积，其中ZD958的根系表面积在上述3个处理影响下分别较对照提高8.39%、6.99%、7.34%；XY335根系表面积分别较对照提高3.73%、3.05%、3.39%；XD20根系表面积分别较对照提高339%、2.71%、3.05%，可见ZD958的增加程度大于XD20、XY335。结果表明，种用化控剂对ZD958的根系表面积影响更加明显。4种种用化控剂整体上降低3个品种的玉米根系体积。与对照相比，PP333处理可以显著增大XD20根系平均直径，对ZD958、XY335的根系平均直径没有显著性影响；TE处理降低3个品种的根系平均直径；DPC、CCC处理可以明显降低ZD958、XY335根系平均直径，但DPC处理显著增加XD20的根系平均直径，CCC处理对XD20根系平均直径无显著影响。由此可以看出，种用化控剂可以提高根系长度，增加根系表面积，有助于根系吸收养分及水分，但对根系平均直径、根系体积有不同程度的抑制作用，说明种用化控可以调控玉米根系的生长发育。

2.2种用化控剂对种子萌发及活力的影响

由表2可以看出，4种种用化控剂降低了3个品种玉米的发芽势、发芽率、发芽指数、幼苗干质量、活力指数。在4种种用化控剂的处理下，ZD958的发芽势、发芽率、发芽指数、幼苗干质量、活力指数平均降低6.67%、3.32%、22.81%、3505%、50.00%；XY335分别降低21.40%、13.04%、4449%、56.85%、77.91%；XD20分别降低34.94%、2533%、3549%、61.40%、74.75%。ZD958的降幅最小，XD20降幅最大。结果表明，种用化控剂具有延缓种子萌发的作用，不同品种玉米种子对种用化控剂的反应不同；PP333处理对3个玉米品种的单株干质量降低最为明显，分别较对照减少21.8、23.3、30.8 mg；TE处理对3个品种的发芽势、发芽率均有显著影响，但是对3个品种的单株干质量的影响程度小于PP333处理。这说明PP333处理对幼苗干质量的影响大于TE处理，TE处理对种子萌发的影响较其他处理更强，同时也说明不同种用化控剂对种子的调控作用不同。

3讨论

植物幼苗形态改变是植物最敏感的生理反应，也是最能直观反映植物受影响的可测生理效应之一。影响幼苗形态的因素有品种遗传特性和水分、温度、氧气等环境因子[15]，通过使用外源生长调节剂也可以改变幼苗的形态[16]。杨文钰等认为，用种用化学调控剂处理种子，可以促进或抑制植物的生长发育，使植物生长发育发生质的变化[17]。本研究发现，利用延缓型或抑制型化控剂能降低幼苗高度、胚芽鞘长度，降低地上部干质量，抑制地上部的生长。同时增加根系表面积、根系长度，提高根冠比，具有促下控上的作用。这可能是因为生长抑制剂可以抑制植株内赤霉素的合成，进而调控植物细胞分裂和细胞伸长，从而改变植株形态[18-19]。但是同一药剂对不同品种的各个器官的抑制或促进的强弱并不规律，PP333对3个品种的根系长度有明显抑制，这与周文亮研究PP333浸种后抑制地上部伸长促进根系增长的结果[20]不一致，这可能与药剂浓度、基因型、缓释材料等多种因素综合互作有关。前人研究认为，矮化植株、缩小株型结构[21-22]和提高根冠比[23]可以有效预防玉米倒伏发生。本研究通过种用化控剂的作用，发现玉米在幼苗生长阶段已经表现出延缓地上部发育、促进根部特性改变、提高根冠比等特点。结果表明，种用化控技术有可能成为玉米抗倒伏的一种新途径。

种子萌发的先决条件是水分，干燥种子从外界吸收足够水分后，胚细胞进行一系列修复和活化活动，为细胞分化及胚生长提供能量物质，完成种子萌发[24]。种子吸水速度缓慢、吸水量降低，致使细胞自由水含量较低，导致萌发延迟[25]。蔡万涛等认为，种子包衣材料影响了种子吸水作用，从而延迟种子萌发[26]。王斌等认为，不同药剂成分会对种子萌发及幼苗生长产生抑制作用[27]。本研究中，4种种用化控剂对3个玉米品种种子萌发活力具有不同程度的抑制或延缓作用。这可能是由于种用化控剂阻碍了种子吸水，降低吸水量，导致萌发延迟，从而降低了种子萌发活力。田体伟等认为，不同种衣剂的药剂成分与含量不同，对种子和作物生长的影响也不尽相同[28-29]。智慧等研究认为，改变药种比例、包衣后晾晒时间等方法，可以对谷子种子活力产生影响[30]。本研究在化控剂包衣后晾晒24 h后立即进行种子萌发试验，关于种用化控剂对种子萌发特性的影响是否会随时间的延迟而降低，这种影响会在多长时间之内降到最低，这些问题还有待今后进一步研究。

有研究认为，种衣剂的药效期可以持续到播种后的50～60 d[31]。杨会营等认为，播种21 d后，含有0.5%胺鲜酯的3%戊唑醇悬浮种衣剂对玉米幼苗根长和侧根数的刺激生长作用仍然突出[32]。本研究还发现，播种15～20 d后，植株干物质积累速率较播种10～15 d后明显降低，随着时间的推移干物质积累速率逐渐提高，这说明种用化控剂对幼苗有持续抑制作用，并且这种作用效果随时间推移而减弱。关于种用化控剂对玉米植株的影响到底有多久，以及能持续到什么时期，均有待进一步研究。

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