种子包衣剂对小麦种子萌发及幼苗生长的影响

陈 韬

(河南省平舆县农业技术推广站，河南 平舆 463400)

0 引言

小麦是我国主要的粮食作物，随着人口的持续增长和可利用耕地面积的不断减少，保障粮食安全的重要性日益突显[1]。近年来，由于长期连作和不合理的耕作措施，导致小麦病虫害发生加剧，除了优良品种的选育，在播种前对小麦种子进行包衣处理是减少小麦病虫害、提高产量最为有效的方法[2-3]。种子包衣是以杀虫剂、杀菌剂、植物生长调节剂、成膜剂及其他功能性助剂为原料加工而成的农药剂型[4]。包衣后的种子随着发芽和植株的生长，种衣剂活性物质逐渐释放，发挥作用，能够有效防治蚜虫、地下害虫和纹枯病等病虫害，且种子包衣剂具有成本低、操作简单和药效长等特点，在小麦生产中被广泛应用[5-6]。

小麦种子萌发和幼苗生长是小麦生长过程中的关键环节，直接影响小麦后期生长和最终产量。包衣剂对种子萌发及幼苗生长有显著作用。李纪白[7]研究表明，种衣剂处理会延迟种子的出苗，不同种衣剂处理均降低了种子的发芽势和发芽指数，且发芽指数与种衣剂浓度正相关。张梦晗等[8]研究了吡虫啉种衣剂对小麦的影响，结果表明，种衣剂处理后出苗推迟，幼苗根系活力增加。田体伟等[9]研究了戊唑醇种衣剂对小麦种子萌发及幼苗生长的影响，结果表明，戊唑醇种衣剂推迟小麦出苗时间，影响种子吸水性和相关酶活性进而影响种子萌发。尽管小麦种衣剂在小麦生产上运用较多，也有种衣剂对小麦种子萌发相关报道，但是均未能够深入研究小麦幼苗生长的变化特征。因此，本文通过室内发芽试验和田间试验研究小麦种子萌发和幼苗的生长变化特性，以揭示种衣剂对小麦种子萌发及幼苗生长影响的生理基础，为合理、高效地在生产中应用种衣剂提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验品种选用百农207，试验药剂采用35%咯菌腈·精甲霜悬浮种衣剂(先正达作物保护有限公司)；31.9%戊唑·吡虫啉悬浮种衣剂(德国拜耳公司)；12%吡唑·灭菌唑悬浮种衣剂[巴斯夫(中国)有限公司]；12%噻·咯菌腈·苯醚悬浮种衣剂(陕西上格之路生物科技有限公司)。

1.2 处理方法

称量相应的种衣剂药剂，加清水稀释后均匀拌种，35%咯菌腈·精甲霜悬浮种衣剂10 mL拌种10 kg，31.9%戊唑·吡虫啉悬浮种衣剂30 mL拌种10 kg，12%吡唑·灭菌唑悬浮种衣剂6.5 mL拌种10 kg，12%噻·咯菌腈·苯醚悬浮种衣剂50 mL拌种10 kg。拌种后种子在通风阴凉处晾干24 h，防止种衣剂脱落。

1.3 试验设计

1.3.1 室内试验设计

试验采用完全随机设计，以清水拌种为对照(CK)，设置4个包衣剂处理，分别为35%咯菌腈·精甲霜悬浮种衣剂(N1)，31.9%戊唑·吡虫啉悬浮种衣剂(N2)，12%吡唑·灭菌唑悬浮种衣剂(N3)，12%噻·咯菌腈·苯醚悬浮种衣剂(N4)。选择颗粒饱满、色泽正常且整齐一致的小麦种子包衣，将准备好的种子置于铺有2层滤纸的发芽盒中，腹沟朝下，种胚朝上，每个培养皿放30粒种子，每处理设置5次重复，置于人工气候培养箱中培养。保持滤纸湿润，气候室内每天12 h光照，12 h暗处理培养，昼夜温度为25和22 ℃，相对湿度为50%。每天统计正常发芽的种子数，第4天计算发芽势，第7天统计发芽率，7 d后将幼苗取出，测定各指标。

1.3.2 田间试验设计

田间试验于2019年10月在河南省平舆县进行，试验处理设置同室内试验，于2019年10月13日播种，小区面积15 m×3 m=45 m2，播种前将全部玉米秸秆粉碎后翻压还田，施入氮肥(N)180 kg/hm2，磷肥(P2O5)120 kg/hm2，钾肥(K2O)120 kg/hm2，试验田按照当地高产栽培麦田管理要求进行，播种后60 d测定各指标。

1.4 测定项目及方法

1.4.1 发芽率、发芽势和发芽指数的测定

室内试验以芽长2 mm为发芽标准，测定发芽势、发芽率和发芽指数。

(1)

(2)

(3)

1.4.2 贮藏物质的测定

取25粒风干种子称量，在80 ℃烘干后称量，小麦种子在培养室培养7 d后取出，将种子取下在80 ℃烘干后称量，用于计算贮藏物质转运量、贮藏物质转运率、贮藏物质转化效率。

贮藏物质转运量=最初种子干质量-残留物干质量

(4)

(5)

贮藏物质转化效率

(6)

1.4.3 小麦根系形态的测定

大田试验在小麦播种后60 d，各处理随机选取10株小麦幼苗，小心地取出根系，用蒸馏水冲洗干净，幼苗自根茎处分开，通过根系扫描仪(Scan Wizard EZ)扫描图像，并使用WSeens根系分析系统(杭州万深检测科技有限公司)分析和计算根系长、表面积、体积和直径，测定完成后将地上部和地下部分别放在烘箱105 ℃杀青20 min，80 ℃烘干至恒质量后，称量。

1.4.4 小麦幼苗质量的测定

在小麦播种后60 d，每个小区连续取20株，测定小麦苗高、叶龄和分蘖数，用LI-3100C叶面积仪(美国)测定单株叶面积。

1.4.5 小麦幼苗叶绿素含量及光合参数的测定

叶绿素含量采用95%乙醇提取-分光光度法测定叶绿素a和叶绿素b；净光合速率、气孔导度、胞间二氧化碳浓度和蒸腾速率选择晴朗的上午用光合仪(LI-6400型，美国)测定[10]。

1.5 数据处理

采用Excel 2010和SPSS24.0进行数据整理、分析，Duncan’s法进行显著性检验；采用Excel 2010作图。

2 结果与分析

2.1 小麦种子萌发

种子发芽率、发芽势和发芽指数是反映种子萌发状况的重要指标。由表1可知，各处理发芽率除了N1处理和CK没有显著差异，其他处理均显著高于CK，N2、N3和N4处理分别比CK高出4.55%、3.79%和5.30%，包衣剂处理间差异均不显著；各处理种子发芽势均显著低于CK，N1、N2、N3和N4处理分别比CK低21.12%、23.87%、32.93%和14.74%，表现为CK>N4>N1>N2>N3；N1处理发芽指数显著高于CK，其他处理和CK没有显著差异。

表1 种子包衣剂对小麦种子萌发的影响

2.2 小麦种子贮藏物质转运特性

小麦幼苗的生长主要靠胚乳贮藏物质的分解转运提供碳源和能量，贮藏物质的转运特性能够反映种子萌发过程中物质转化和植株生长快慢。由表2可知，种子包衣剂处理后小麦种子贮藏物质转运量显著高于CK，N1、N2、N3和N4处理分别比CK高出5.37%、8.96%、7.06%和9.95%，N4处理最高，显著高于N1和N3处理；小麦种子贮藏物质转运率表现为N4>N2>N3>N1>CK，种子包衣剂各处理显著高于CK，N1、N2、N3和N4处理分别比CK高出5.37%、8.80%、7.06%和10.01%，N4处理最高，显著高于N1和N3处理；种子包衣剂处理小麦种子贮藏物质转化效率均显著高于CK，处理分别比CK高出8.58%、14.83%、12.09%和16.99%，N4处理最高。

表2 种子包衣剂对小麦种子贮藏物质转运特性的影响

2.3 小麦幼苗根系形态

小麦根系形态对土壤养分、水分的吸收起着关键作用。由表3可知，种子包衣剂对小麦根系影响显著，包衣剂处理的根系长均显著高于CK，N1、N2、N3和N4处理分别比CK高出26.54%、37.27%、33.55%和41.43%，N4处理最高；根系表面积变化趋势和根长相似，N1、N2、N3和N4处理分别比CK高出30.28%、46.80%、38.23%和52.30%；根系体积表现为N4>N2>N3>N1>CK，N2和N4处理间没有显著差异，其他处理间差异均显著。根尖数N4处理最大，显著高于其他处理。

表3 种子包衣剂对小麦幼苗根系形态的影响

2.4 小麦幼苗质量

幼苗质量反映小麦幼苗生长状况的好坏。由表4可知，包衣剂处理的小麦苗高显著高于CK，N1、N2、N3和N4处理分别比CK高出8.72%、11.34%、10.20%和16.23%，N4处理最高，N1、N2和N3处理间差异不显著；分蘖数N4处理最大，显著高于CK，和其他处理没有显著差异；叶面积表现为N4>N2>N3>N1>CK，N2和N3处理间差异不显著，其他处理间差异均显著；干物质积累量变化趋势和叶面积指数相似，包衣剂处理均显著高于CK，N1、N2、N3和N4处理分别比CK高出3.82%、7.42%、5.41%和9.91%。

表4 种子包衣剂对小麦幼苗质量的影响

2.5 小麦幼苗叶绿素含量

由图1可知，种子包衣剂处理叶绿素a含量和叶绿素b含量显著提高，N1处理叶绿素a含量和CK差异不显著，N2、N3和N4处理分别比CK显著高出4.69%、4.43%和5.99%，各处理表现为N4>N2>N3>N1>CK；种子包衣剂处理叶绿素b含量均显著高于CK，N1、N2、N3和N4处理分别比CK显著高出10.12%、16.07%、13.10%和18.45%，N4处理叶绿素a含量和叶绿素b均最高。

图1 种子包衣剂对小麦幼苗叶绿素含量的影响

2.6 小麦幼苗光合参数

由图2可知，各处理净光合速率均显著高于CK，N1、N2、N3和N4处理分别比CK显著高出7.65%、15.74%、13.01%和19.20%，N4处理最高，显著高于其他处理；各处理气孔导度均显著高于CK，N1、N2、N3和N4处理分别比CK显著高出9.91%、18.02%、9.91%和24.32%，N4处理最高，和N2差异不显著，显著高于其他处理；蒸腾速率表现为N4>N2>N3>N1>CK，处理间差异均显著；胞间二氧化碳浓度N1处理显著高于CK，高出4.90%，其他处理间没有显著差异。

图2 种子包衣剂对小麦幼苗光合参数的影响

3 讨论

3.1 种子发芽和贮藏物质

种衣剂处理后种子正常萌发是植株生长的保障，其中种衣剂的成分、剂型和剂量是影响种子萌发的关键[11]。有研究表明，种子包衣剂能够影响种子发芽。刘孟娟等[12]研究表明，种衣剂可降低花生种子的发芽势和发芽率。战欣欣等[13]对紫花苜蓿包衣后，虽然发芽率、发芽势和发芽指数较对照降低，但有效提高了田间出苗。本研究结果表明，包衣剂处理种子发芽率显著升高，但是发芽势和发芽指数降低，第4天小麦种子发芽数较少，在一定程度上说明种衣剂处理推迟了小麦种子发芽，和前人研究结果一致，可能由于包衣药剂中使用了粘着剂而导致包衣种子发芽势降低的现象。但种子发芽率整体提升，可能是由于包衣剂含有成膜剂，在种子表面形成保护膜，减缓了种子吸水，从而延缓发芽，因此种衣剂处理后对种子发芽的抑制影响可能与种子吸水能力的降低有关[14]。

种子萌发到幼苗生长主要依靠贮藏在种子中的有机物质的转化来提供能量[15]。本研究中，种子包衣剂处理后幼苗干质量、小麦种子贮藏物质转运量、贮藏物质转运率和贮藏物质转化效率均显著高于CK，N4处理最高，可能是由于种衣剂中的微量元素、植物激素及有效成分的代谢产物能够促进种子中物质转化，能够为中后期生长发育奠定基础。小麦的幼苗干质量低于种子贮藏物质转运量是由于种子萌发过程中呼吸作用消耗了一部分干物质。

3.2 小麦幼苗生长及光合特性

根系是小麦重要组成部分，不仅起着吸收、固定和支持等作用，还是多种激素、氨基酸的合成部位[16]。崔文艳等[17]研究认为，种衣剂包衣可有效地防止玉米幼苗根系老化、增强根系活力。蒋敏等[18]研究认为，种子包衣后有利于根系微环境的调节，幼苗根长、根直径、根表面积、根体积显著增加。本研究表明，包衣剂处理的根系长、根系表面积、根系体积和根尖数显著增加，且N4处理最大，主要可能是由于包衣剂含有的生长调节剂调节小麦幼苗内源激素平衡，促进根系的生长，也有可能是种衣剂处理增加植物根部的活力，从而促进根生长的变化，提高根部吸收水分和影响的能力，促进根系的生长发育，有利于土壤养分和水分的吸收，从而促进地上部的生长，提高幼苗质量。光合作用决定作物物质积累[19]。本研究结果表明，种子包衣剂处理叶绿素a含量、叶绿素b含量及光合参数显著提高，可能是由于种衣剂促进根系生长，有利于养分和水分的吸收，为光合作用提供充足的物质基础。

4 结论

种子包衣剂是小麦病虫害防治的有效措施，种子包衣能够促进种子发芽率，但是降低了发芽势和发芽指数，显著提高了种子贮藏物质的转运量和转运速率。田间试验表明，包衣剂处理的小麦幼苗根系健壮，表现在根长、表面积、体积和根尖数，幼苗质量较好，干物质积累量较多，叶色浓绿，光合特性较好，整体来看，12%噻·咯菌腈·苯醚悬浮种衣剂处理效果最佳。