陳民志，馬鵬程，王文茂，張旺鋒

(石河子大學(xué)農(nóng)學(xué)院/新疆兵團(tuán)綠洲生態(tài)農(nóng)業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，新疆石河子 832003)

0 引 言

【研究意義】種子是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)最基本的生產(chǎn)資料，是決定作物產(chǎn)量與品質(zhì)的關(guān)鍵因素[1]；播種后種子能否快速發(fā)芽，達(dá)到早苗、全苗、壯苗等，關(guān)系到能否高產(chǎn)和穩(wěn)產(chǎn)[2]。新疆是中國棉花種植規(guī)模最大的省區(qū)[3]，棉花產(chǎn)業(yè)在新疆乃至整個(gè)國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中具有不可替代的作用[4]。生產(chǎn)實(shí)踐證明，使用隔年棉種與當(dāng)年棉種無明顯差異[5-7]。研究隔年棉種對棉花幼苗生長及產(chǎn)量的影響具有實(shí)際意義?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】隔年棉種對產(chǎn)量和品質(zhì)無顯著影響[8]，且在適宜的貯藏條件下，適當(dāng)延長棉種貯存時(shí)間可提高出苗率[5, 9]。楊義成等[10]研究表明貯藏1 a的百喜草種子發(fā)芽率高于貯藏0和2 a的種子。楊蕾等[11]研究表明貯藏2 a后紅三葉種子大部分可破除休眠，活力和生活力最高；貯藏3 a的野火球種子活力最高，貯藏15 a的種子仍具有較高的活力；生產(chǎn)應(yīng)用中紅三葉、野火球種子貯藏2～3年后再播種效果更好?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】棉種質(zhì)量在棉花生產(chǎn)中至關(guān)重要；由于生產(chǎn)許多不可控因素，常常出現(xiàn)棉種積壓現(xiàn)象；研究隔年棉種對棉花幼苗生長及產(chǎn)量的影響?！緮M解決的關(guān)鍵問題】選擇隔二年棉種(2015年)、隔一年棉種(2016年)、當(dāng)年(2017年)棉種,展開儲藏不同年份棉種對棉花幼苗生長、根系形態(tài)、葉片酶活性影響，及對產(chǎn)量和產(chǎn)量構(gòu)成因子影響的研究。分析儲藏不同年份棉種對棉花幼苗生長和產(chǎn)量的影響，為生產(chǎn)使用儲藏不同年份的棉種提供參考。

1 材料與方法

1.1 材 料

試驗(yàn)于2018年在石河子大學(xué)農(nóng)學(xué)試驗(yàn)站和新疆兵團(tuán)綠洲生態(tài)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室人工氣候箱進(jìn)行。供試材料為2017年(當(dāng)年)、2016年(隔一年)、2015年(隔二年)收獲的新陸早51號棉種。大田小區(qū)面積30 m2，隨機(jī)區(qū)組排列，重復(fù)3次。4月20日膜上人工點(diǎn)播，一穴一粒，澆水出苗；在第三片真葉和第五片真葉展平時(shí)測定幼苗生長及鮮重、干重的測定，在收獲期測定產(chǎn)量構(gòu)成因子和產(chǎn)量。室內(nèi)在5月2日將種子播于裝有基質(zhì)的缽中育苗，重復(fù)3次，每缽12粒；人工氣候箱維持晝溫22℃，夜溫18℃，光周期為14 h(光照)/10 h(黑暗)，光照強(qiáng)度27 000 lx，出苗后每缽保留4株苗，每2 d澆一次水，三葉期結(jié)束，在第一片真葉展平時(shí)測定SOD和MDA,在第三片真葉展平時(shí)測定SOD和MDA及根系形態(tài)；在室內(nèi)進(jìn)行發(fā)芽勢和發(fā)芽率的測定。

1.2 方 法

1.2.1 發(fā)芽勢、發(fā)芽率及出苗率

選顆粒飽滿、大小均勻且無病蟲害的種子，采用 0.1% HgCl2消毒，吸干種子表面水分，置于鋪有雙層濾紙的無菌培養(yǎng)皿內(nèi)，加適量水，加蓋放在發(fā)芽箱中發(fā)芽，發(fā)芽溫度為30℃；每處理均設(shè)置3次重復(fù)，每個(gè)重復(fù)30粒棉種；4 d后調(diào)查并計(jì)算發(fā)芽勢，7 d后調(diào)查計(jì)算發(fā)芽率。田間在播種后7 d進(jìn)行出苗率的測定調(diào)查。

1.2.2 幼苗生長及鮮重、干重測定

在第三片真葉和第五片真葉展平時(shí)，分別選20株長勢一致的棉株測定株高、莖粗，選8株長勢一致的棉株測定葉片和莖稈鮮重，將鮮樣置于105℃烘箱中殺青30 min后調(diào)至80℃烘至恒重，稱重。

1.2.3 葉片SOD和MDA測定

超氧化物歧化酶(SOD)活性按李合生等[12]的氮藍(lán)四哇法測定；丙二醛(MDA)的測定用硫代巴比妥法[12]測定，MDA含量以每克鮮重組織中MDA的nmol數(shù)表示。

1.2.4 根系形態(tài)測定

將地下部棉花根系剪下，撿出所有活體根系，將根樣放入有機(jī)玻璃托盤內(nèi)，加入適量水，使得根樣容易分離，用根系掃描儀進(jìn)行掃描。圖片掃描后使用WinRHIZO軟件分析，獲取根長、根表面積、根體積。

1.2.5 產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因子測定

于收獲期調(diào)查各小區(qū)單株鈴數(shù)，選代表性棉花10株取整株棉鈴測定單鈴重，軋花后計(jì)算衣分，并實(shí)收小區(qū)產(chǎn)量計(jì)算單位面積籽棉產(chǎn)量。

1.3 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2007進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，通過SPSS19.0進(jìn)行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同儲藏年份棉種的田間出苗率、發(fā)芽勢及發(fā)芽率

研究表明，不同儲藏年份棉種對發(fā)芽勢和發(fā)芽率無顯著影響；隔二年(2015)棉種出苗率顯著低于當(dāng)年(2017)和隔一年(2016)棉種的出苗率，但隔一年和當(dāng)年棉種的出苗率無顯著差異；在隔二年后棉種的出苗率才會(huì)顯著下降，發(fā)芽勢和發(fā)芽率保持不變。表1

表1 不同年份棉種下發(fā)芽勢和發(fā)芽率變化
Table 1 Effects of cotton varieties on germination potential and germination rate in different yeas

存放年份Yearofstorage出苗率Rateofseedling(%)發(fā)芽勢Germinationpotential(%)發(fā)芽率Germinationrate(%)256.6±6.24b86.7±1.65a88.3±3.35a177.8±4.08a88.3±1.65a90.0±1.70a081.5±7.83a85.0±1.70a88.3±1.65a

注：不同小寫字母表示0.05(P<0.05)水平下的差異分析

Note: Different small letters mean significant differences at the 0.05 level (P<0.05)

2.2 不同儲藏年份棉種的棉花幼苗生長

研究表明，在第三片真葉展平時(shí)，隔一年比當(dāng)年棉種株高增加16.2%，莖粗增加9.9%，葉片鮮重增加30.8%，葉片干重增加22.1%，莖鮮重增加32.8%，差異均顯著；隔二年與當(dāng)年差異不顯著；在第五片真葉展平時(shí)，隔一年比當(dāng)年莖粗增加12.4%，差異顯著；隔二年比當(dāng)年株高和葉片干重顯著減低；棉種在儲存一年后(2016年)會(huì)促進(jìn)幼苗生長，增加生物量；在隔二年和當(dāng)年棉種的幼苗生長、生物量差異不明顯。表2，表3

表2 不同年份種子棉花幼苗第三片真葉展平時(shí)生長狀況
Table 2 Effects of seed on the growth of cotton seedlings in different years on third pieces of true leaf exhibition

存放年份Yearofstorage株高Plantheight(cm)莖粗Stemdiameter(mm)葉片鮮重Leaffreshweight(g)葉片干重Leafdryweight(g)莖鮮重Stemfreshweight(g)莖干重Stemdryweight(g)27.75±0.82b2.86±0.23b2.39±0.12b0.23±0.04b1.14±0.04b0.12±0.01b19.22±0.32a3.34±0.17a3.21±0.14a0.33±0.02a1.56±0.04a0.16±0.02a07.93±0.80b3.04±0.11b2.53±0.18b0.25±0.03b1.18±0.03b0.14±0.01ab

注：不同小寫字母表示0.05(P<0.05)水平下的差異分析

Note: Different small letters mean significant differences at the 0.05 level (P<0.05)

表3 第五片真葉展平時(shí)不同年份種子下棉花幼苗生長變化
Table 3 Effects of seed on the growth of cotton seedlings in different years on fifth pieces of true leaf exhibition

存放年份Yearofstorage株高Plantheight(cm)莖粗Stemdiameter(mm)葉片鮮重Leaffreshweight(g)葉片干重Leafdryweight(g)莖鮮重Stemfreshweight(g)莖干重Stemdryweight(g)216.60±1.22b3.13±0.21b4.97±0.51b0.51±0.04b2.76±0.50b0.27±0.06b120.37±0.90a3.61±0.14a6.23±0.26a0.62±0.06a4.20±0.50a0.41±0.07a018.76±0.86a3.21±0.21b6.05±0.40ab0.60±0.04a3.99±0.80ab0.35±0.04ab

注：不同小寫字母表示0.05(P<0.05)水平下的差異分析

Note: Different small letters mean significant differences at the 0.05 level (P<0.05)

2.3 儲藏不同年份棉種棉花幼葉SOD活性和MDA含量

研究表明，不同儲藏年份對第一片和第三片真葉SOD活性影響顯著，且均表現(xiàn)為：隔一年>當(dāng)年>隔二年的棉種；儲藏一、兩年棉種的第一片真葉MDA含量顯著低于當(dāng)年棉種；第三片真葉MDA含量隔一年最低，比當(dāng)年棉種低41.4%，隔二年與當(dāng)年棉種差異不顯著。棉種在隔一年后(2016年)有利于SOD活性增加、MDA含量減少；隔二年后SOD活性減少、MDA含量減少。表4

表4 不同年份棉種下棉花幼葉SOD活性和MDA含量變化
Table 4 Effects of cotton varieties on SOD activity and MDA content in young leaves of cotton in different years

存放年份Yearofstorage第一片真葉Thefirstmainstemleaf第三片真葉ThethirdmainstemleafSOD(U/g)MDA(nmol/g)SOD(U/g)MDA(nmol/g)2101.81±26.43b32.01±4.20b29.03±5.67b14.51±2.59ab1181.08±20.03a48.26±5.11b52.91±8.47a10.05±2.64b0112.08±13.43b75.87±12.69a49.16±13.53a17.15±3.51a

注：不同小寫字母表示0.05(P<0.05)水平下的差異分析

Note: Different small letters mean significant differences at the 0.05 level (P<0.05)

2.4 儲藏不同年份棉種棉花幼苗根系形態(tài)

研究表明，隔一年根長比當(dāng)年增長13.3%，但差異不顯著；比隔二年增長21.6%，且差異顯著；隔二年根長比當(dāng)年有所下降，但差異不明顯；根表面積隔一年>隔二年>當(dāng)年，但差異不明顯；根體積無明顯差異。隔一年有助于根長，對根表面積和根體積影響不明顯；隔二年后根長有下降的趨勢。表5

表5 不同年份棉種下棉花根系形態(tài)變化
Table 5 Effects of cotton varieties on root morphology of cotton in different years

存放年份Yearofstorage根長Rootlength(cm)根表面積Rootsurfacearea(cm2)根體積RootVolume(cm3)21144.9±48.4b187.95±20.10a2.47±0.47a11392.8±209.8a205.48±36.41a2.41±0.49a01229.0±76.3ab174.11±6.94a1.96±0.04a

注：不同小寫字母表示0.05(P<0.05)水平下的差異分析

Note: Different small letters mean significant differences at the 0.05 level (P<0.05)

2.5 儲藏不同年份棉種產(chǎn)量

研究表明，不同儲藏年份對籽棉產(chǎn)量、單株鈴數(shù)、單鈴重、衣分的影響不顯著，儲存一年的棉種較當(dāng)年棉種籽棉產(chǎn)量、單株結(jié)鈴、衣分分別高2.96%、3.70%、1.58%。表6

表6 不同年份棉種下產(chǎn)量及其構(gòu)成因子變化
Table 6 The difference of cotton seed yield components in different years

存放年份Yearofstorage單鈴重Bollweight(g)衣分Lintpercentage(%)單株鈴數(shù)BollNO.perplant籽棉產(chǎn)量Yield(kg/hm2)25.06±0.06a46.0±0.2a5.30±0.50a4211.4±153.7a15.10±0.10a45.0±0.6a5.60±0.30a4485.3±132.5a05.10±0.10a44.3±2.0a5.40±0.60a4356.5±123.4a

注：不同小寫字母表示0.05(P<0.05)水平下的差異分析

Note: Different small letters mean significant differences at the 0.05 level (P<0.05)

3 討 論

3.1 隔年棉種對幼苗生長的影響

種子質(zhì)量關(guān)系到播種后能否及時(shí)出苗、出全苗、育壯苗，進(jìn)而影響最終產(chǎn)量。在生產(chǎn)中，種子的出苗率、發(fā)芽率、發(fā)芽勢都是衡量種子種用價(jià)值的重要指標(biāo)。種子的發(fā)芽率和發(fā)芽勢受儲存環(huán)境影響較大[13-14]；在新疆南疆自然室溫條件下，陸地棉儲存10 a、海島棉儲存15 a，對出苗、發(fā)芽無明顯影響[7]；在河北自然保存下，種子活力在收獲第2 a達(dá)到最高，后持續(xù)下降，在第7 a已經(jīng)下降到較低水平[15]，研究表明,隔一年或二年的棉種發(fā)芽率和發(fā)芽勢與當(dāng)年棉種差異不顯著；出苗率隔一年與當(dāng)年的棉種無差異，隔二年的棉種顯著低于當(dāng)年和隔一年棉種；隔一年的棉種對種子活力和生活力影響不顯著，隔二年的棉種生活力不變，活力顯著降低。

前人研究表明，隔年種子對幼苗的生長無明顯影響，甚至有一定的促進(jìn)作用[5-9]。試驗(yàn)表明，隔一年的棉種在三片真葉時(shí)幼苗長勢顯著優(yōu)于當(dāng)年和隔二年棉種的幼苗，隔二年與當(dāng)年棉種的幼苗性狀差異不明顯；隔一年后有助于棉株幼苗的生長，隔二年和當(dāng)年棉種幼苗的生長無顯著差異。

幼苗葉片的SOD活性和MDA含量對幼苗的生長有較大影響[16]。SOD活性與種子發(fā)芽率正相關(guān)[17]，超干儲存的棉種SOD明顯高于常規(guī)儲存[18]。研究表明,隔一年棉種的SOD高于當(dāng)年和隔二年棉種，棉種在隔一年后保護(hù)酶含量有所提高，發(fā)芽率有增加的趨勢，但不顯著。植物在逆境脅迫時(shí)會(huì)導(dǎo)致膜脂過氧化作用加強(qiáng)，膜脂過氧化的最終產(chǎn)物MDA都會(huì)嚴(yán)重?fù)p傷生物膜[19-20]；SOD活性的增加可降低MDA的含量[16]。研究表明，與當(dāng)年棉種相比，隔一年后棉種幼苗的MDA含量顯著降低，隔一年后棉花幼苗的細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)完整性增強(qiáng)，增加了幼苗的抗性。

3.2 隔年棉種對棉花產(chǎn)量的影響

新疆是我國棉花主產(chǎn)區(qū)，單產(chǎn)在全國乃至世界上均處于領(lǐng)先地位[21-22]；優(yōu)質(zhì)種子是提高產(chǎn)量的必要條件，在生產(chǎn)實(shí)踐中表明,使用隔年棉種與當(dāng)年棉種無明顯差異[5-7]。研究表明,隔一年和二年的棉種與當(dāng)年棉種的產(chǎn)量及構(gòu)成因子無顯著差異，與生產(chǎn)實(shí)踐一致；且儲存一年的棉種較當(dāng)年棉種籽棉產(chǎn)量、單株結(jié)鈴、衣分分別高2.96%、3.70%、1.58%，這可能是隔一年的棉種提高了苗期葉片SOD活性，降低了葉片MDA含量，促進(jìn)了棉花幼苗生長的原因[16]；隔一年的棉種種子活力較強(qiáng)，有利于苗期生長發(fā)育，實(shí)現(xiàn)壯苗，進(jìn)而影響最終產(chǎn)量。在北疆地區(qū)選用隔一年和二年的棉種對產(chǎn)量無顯著影響，且使用隔一年的棉種還有增產(chǎn)的潛力。

4 結(jié) 論

在北疆地區(qū)自然存儲下，與當(dāng)年棉種相比，隔一年的棉種提高了葉片SOD活性，降低了葉片MDA含量，促進(jìn)了棉花幼苗的生長；且隔一年或兩年的棉種對發(fā)芽勢、發(fā)芽率和產(chǎn)量構(gòu)成因子均無顯著影響，隔一年或兩年的棉種可在生產(chǎn)中應(yīng)用。