不同氮素处理下玉米种子活力及耐储性评价

郝 楠，李月明，王 成，何宏晔

(1.辽宁省农业科学院玉米研究所/农业农村部东北主要作物遗传育种重点实验室，辽宁 沈阳 110161；2.抚顺市农业特产学校，辽宁 抚顺 113123)

施肥是提高农业生产力的重要途径，近年来，过度施肥尤其是氮肥施用量不断增加，导致肥料浪费，污染环境的问题日趋明显。在很多地区，氮肥的施用量常常远高于适宜的施肥量，这不仅造成资源的浪费，降低氮肥的增产效果，过量施肥更会引起严重的环境问题并增加农民的投入成本[1～4]。农民承担玉米制种任务，主要目的是为了获得比种植普通玉米更高的收益。随着农业机械化对单粒(精量)播种技术的要求，企业对制种质量的要求高于产量，因此，如何通过合理的栽培措施培育出优质的高活力种子成为关注的重点[5]。

种子耐储性是指作为种子或种质保存的、经过长时间的储存后仍保持较高的活力的种子性状。近些年，我国玉米种子生产量远大于消费量，大量的种子需要短期或长期贮藏。玉米种子的耐储性研究显得尤为迫切，而耐贮性的差异与制种田栽培措施特别是氮肥施用量的关系研究尚不明确[6]。本文对不同品种差异化氮素处理制种的玉米种子活力水平及贮藏后的衰减变化进行评价。旨在明确不同类型玉米种子在贮藏后的种子活力变化规律，为研究东北玉米制种田高活力种子氮素适宜用量及种子耐贮性生理机制提供理论依据[7～9]。

1 材料与方法

田间试验于2016年在辽宁省抚顺祝家街道田家屯村八家子进行，以玉米郑单958(郑58×昌7-2)、辽单 565(中 106×辽 3162)、辽单 588(辽8821×S121)、先玉 335(Ph6wc×Ph4cv)为试验材料进行杂交制种(文中用 ZD958、LD565、LD588、XY335表示)，制种过程中母本处理为基施450 kg/hm2复合肥，追施氮肥分别为纯氮为0 kg/hm2、75 kg/hm2、150 kg/hm2、225 kg/hm2、300 kg/hm2(文中用 N0、N1、N2、N3、N4 表示)，种植密度为60 000株/hm2，每个小区5 m行长，5行区，垄距0.6 m，小区面积15 m2，其他同正常田间管理。种子收获当年(2016年)与低温种子库(5℃)贮藏2年后(2018年)分别测定相关种子萌发相关指标。比较贮藏前后供试材料的种子质量，评价不同氮肥处理下玉米种子在低温贮藏条件下的种子活力水平及耐储性。

田间试验地处于中温带，属大陆性季风气候，年平均降水量为 760～790 mm；年日照时数为2 230～2 520 h，日照百分率为 51%～58%。大于10℃积温3 523.90℃，无霜期131 d。试验地前茬玉米，土壤基本养分性状见表1。

1.1 种子萌发测定指标

从培养后的第2天开始，每24 h记录发芽种子数至试验结束，统计种子的发芽势、发芽率、发芽指数、活力指数等指标。

发芽率(%)=第7天正常发芽种子数/供试种子总数×100

发芽指数=∑第n天正常发芽种子数/相应发芽天数

活力指数=发芽指数×发芽结束时幼苗干重根重

1.2 标准发芽率

将发芽纸在121 ℃ 下灭菌20 ～ 30 min，每次采收的杂交种果穗风干种子用1. 0%次氯酸钠消毒3～5 min，然后冲洗至无味，利用纸卷发芽，重复4 次，放入恒温光照培养箱，在25 ℃ 条件下发芽7 d 后统计发芽率(正常发芽种子数/ 供试种子总数×100%)。

1.3 人工加速老化

每个样品取约400 粒种子分别装入人工老化盒，放入人工老化箱内，用40 ℃ 、100% RH 条件处理72 h，每个处理100 粒种子， 4 次重复。进行玉米种子标准发芽试验，并统计加速老化试验发芽率。

1.4 干重的测定

发芽结束后，用水冲洗掉其幼苗及根上附着的土，并用吸水纸吸干其表面水分，分别称其地上、地下鲜重；然后将其放入烘箱105℃杀青30 min，80℃烘干至恒重，分别称其干重。每份材料取样5株，取平均值。

采用Microsoft Excel 2010和Dps 18.1数据分析系统进行数据统计及方差分析。

2 结果与分析

2.1 不同氮素处理下各品种贮藏前后发芽率变化

种子发芽率是国家标准中种子检验的4项指标之一，是影响田间出苗率的内在因素，也是在实际播种前预知种子质量最快捷与准确的方法之一。不同氮素处理下各玉米品种在贮藏前后的发芽率变化存在显著性差异(图1)。各品种各氮素处理下在收获当年的种子发芽率除郑单958以外差异均不显著，低温贮藏2年后种子发芽率均有下降，辽单575、先玉335、郑单958的种子发芽率分别在 N3、N1/N2、N1与其他处理呈极显著差异，说明在相对应的氮素处理下种子质量好于其他处理。辽单565在贮藏前发芽率无显著差异，贮藏后N3与 N0，N4呈显著差异，另外在 N0和N3处理下发芽率还出现负增长，说明该品种可能存在生理后熟现象，贮藏后发芽率有上升的可能。

由表2可看出经过2年自然贮藏各品种发芽率的减损状况。辽单575初次收获时发芽率比较高，贮藏后发芽率减损率较大，但仍有较高发芽率。先玉335的减损率仅次于辽单575，郑单958贮藏前后变幅不大，发芽率与其他3个品种比较均偏低。不同品种的减损率为辽单575＞先玉335＞郑单958＞辽单565。在不同氮肥处理下发芽率的减损为 N1＞N4＞N0＞N2＞N3。 N1 条件下的种子发芽率降幅最大，N3条件下降幅最小。

表1 不同品种生产田土壤理化性质Table 1 Soil physical and chemical pr operties in different production regions

表2 不同品种贮藏前后发芽率减损率Table 2 Germination loss r ate before and after storage in different Var iety

2.2 不同氮素处理下各品种自然老化与人工老化

近年来，许多学者利用高温高湿人工老化的方法对种子劣变的生理生化规律进行了研究，通过快速劣变测定种子活力和生理变化指标来评价种子的耐贮性[6～8]。本研究采用实际贮藏后的种子进行测定可以更真实有效的反应种子的耐储藏能力。由图2可知，在该贮藏条件下，各品种及各氮素处理的玉米在贮藏后的实际发芽率均高于人工加速老化发芽率，这说明人工加速老化的高温高湿处理在短时间内极限降低了种子的发芽能力，使种子的膜透性增加、降低了酶的活性和核酸的合成能力、贮藏养料消耗等。但在实际贮藏条件下种子有所劣变但并未达到人工加速老化的极限程度。辽单565和辽单575在 N3条件，先玉335在N1和N2条件，郑单958在N0条件下发芽率较高。种子萌发总体水平较高，贮藏条件比较适宜。

2.3 贮藏后不同氮素处理下各品种发芽指数与活力指数

将低温贮藏2年后的种子进行种子发芽测定其萌发性状，比较不同品种的发芽指数与活力指数。发芽指数是发芽率指标的细化和深化，它放大了种子活力的特征[9]。本研究结果中辽单565在 39.63～45.19，辽单 575在 47.37～51.45，先玉335在27.9～36.44，郑单958在21.7～32.13。 可见不同品种在贮藏后的的活力水平有所差异，辽单575的活力水平高于其他品种。不同氮素处理对种子的发芽指数也有不同影响，其中辽单565在 N1/N2/N3，辽单 575和郑单 958在 N3，先玉335在N0条件下其发芽指数与其他氮素处理呈极显著差异，种子活力较高。

活力指数是种子发芽速率和生长量的综合反映，是衡量种子活力更好的指标。活力指数也是一个评价种子劣变程度的很好的指标[9]。本研究结果中辽单565在 18.11～23.15，辽单 575在13.27～18.98，先玉 335在 7.39～10.21，郑单 958在7.19～10.92。可见辽单565在种子出苗速率及幼苗干物质积累上均高于其他3个品种，表现为活力较高比较耐储。不同氮素处理对种子的活力指数也有不同影响，其中辽单565、辽单575在N2，先玉335在N0，郑单958在N3条件下活力指数显著高于其他氮素处理。

表3 不同氮肥处理下各品种发芽指数与活力指数Table 3 Germination index and activity index of differ ent cultivars under differ ent nitrogen fer tilizer treatments

3 结论与讨论

在玉米杂交制种中栽培条件影响到种子活力水平。合理地施用氮肥，提高制种质量与产量，是玉米杂交制种的关键因素之一[10]。本研究以制种企业实际储藏环境下不同氮素处理的种子为研究对象评价其耐储性。研究表明玉米种子的种子活力及耐贮性可以通过发芽率、发芽指数和活力指数真实可靠地反映出来。活力指数和发芽指数将种子生活力趋势进行了放大，故二者比发芽率能更灵敏地反映种子的劣变程度及老化程度，是表现种子生活力最直接和稳定的指标[11～12]。

在东北春玉米种植体系中，过量投入氮素导致土壤氮素大量累积，不仅造成氮素利用率降低，而且这些盈余的氮素部分以气体形式损失或以硝态氮的形式通过淋洗、径流等途径污染农业生态环境[13～15]。因此，如何科学合理的施用氮肥，提高肥料利用率，减少对农业生态环境的污染已成为当前农业科学研究的重大课题。制种玉米是一个新的玉米栽培体系，制种田生产力水平远低于商品玉米生产田，不同氮素处理下各品种耐储性有一定差异[16]。本研究中，各品种在 N3条件发芽率下降幅最小，多数品种在N2和N3条件下耐储性较好。这与前期研究结果不同氮素水平对各品种标准发芽率均无显著影响但对耐储性有一定影响相吻合[14]。因此，为获得高活力耐储性较好的种子并做到氮素的有效利用，玉米制种田施氮量150～225kg/hm2可以作为一个参考用量。深入研究不同品种的配套栽培技术不仅有益于氮肥的节本增效还有益于品种潜力的发掘与应用。另外制种田的需肥特点与种子质量的机理研究仍未系统明确。因此，开展制种玉米需肥规律研究可为平衡施肥提供理论依据，具有重要研究意义和实际的应用价值[17～19]。