高壓靜電場對陳年棉種發(fā)芽及活力的影響

王宣高，陸長民，王秀蓮，劉 輝，亓 雙，張麗萍（聊城大學(xué)農(nóng)學(xué)院，山東聊城 252000）

高壓靜電場對陳年棉種發(fā)芽及活力的影響

王宣高，陸長民，王秀蓮，劉 輝，亓 雙，張麗萍（聊城大學(xué)農(nóng)學(xué)院，山東聊城 252000）

本試驗(yàn)研究了在3200 kV/m適宜高壓靜電場中，0 s、10 s、20 s、40 s、60 s、80 s不同處理時間對棉花陳年半毛籽發(fā)芽及活力的影響。結(jié)果表明：在高壓靜電場中，在0～60 s內(nèi)，隨著處理時間的增加，陳年棉種的發(fā)芽勢、發(fā)芽率、簡化活力指數(shù)以及脫氫酶的活性提高顯著，絕對電導(dǎo)率則呈現(xiàn)下降趨勢，陳年棉種活力提高；在處理時間為60 s時處理效果達(dá)到最佳，其簡化活力指數(shù)由最初的271.1升高至358.8；而隨著處理時間的繼續(xù)增加，處理效果逐漸減弱。

棉種；靜電場；種子；發(fā)芽率；發(fā)芽勢；活力指數(shù)

種子活力即種子的健壯度，是種子發(fā)芽率和出苗率、幼苗生長的潛勢、植株的生長能力和生產(chǎn)潛力的總和，是種子品質(zhì)的重要指標(biāo)。目前，已有大量關(guān)于種子播前處理提高種子活力的研究報道，特別是應(yīng)用電場處理具有成本低廉、方法簡單、效果明顯、無污染等優(yōu)點(diǎn)而引起了人們的極大興趣。高壓靜電場可促進(jìn)種子萌發(fā)和根系生長，提高淀粉酶、蛋白酶、脂肪酸、過氧化物酶和酯酶等的活性，促進(jìn)作物新陳代謝。這是因?yàn)楦邏弘妶鲎饔糜绊懮矬w的電特性，高壓電場作用在生物膜上改變了膜上電荷分布，影響了膜電位，使種子吸水后離子擴(kuò)散與電致泵系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)活躍，從而驅(qū)動合成更多的酶,高壓電場影響了膜透性，同時也影響了酶活性；高壓電場可使蛋白質(zhì)、氨基酸、維生素及油料作物的含油量增加[1～6]。

棉花種子經(jīng)高壓靜電場處理后，其發(fā)芽率、活力及抗病能力都有顯著提高[7]。電場處理小區(qū)的棉花產(chǎn)量都比對照高10%以上[8]。劑量不同，生物產(chǎn)生效應(yīng)也不同，即相同生物施以不同劑量的電場強(qiáng)度和時間，產(chǎn)生的效果各異。合適的劑量可提高種子的活力，增強(qiáng)種子萌發(fā)期的新陳代謝水平，不適合的劑量抑制種子的發(fā)芽，靜電場對生物的影響存在一個閥值[9]。本試驗(yàn)采用高壓靜電場處理棉花陳年半毛籽，考察其在陳年棉種活力的作用，以期為陳年棉種再利用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

供試品種為魯棉研28號一年陳棉種，由山東省聊城農(nóng)業(yè)學(xué)校植保技術(shù)服務(wù)站提供；處理儀器為山東農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院自制高壓靜電發(fā)生器。

1.2 處理方法

利用平行板電場輸出穩(wěn)定高壓，保持場強(qiáng)穩(wěn)定為3200 kV/m，將待處理棉花半毛籽干種子單層平鋪在平行板上，分別處理 10 s、20 s、40 s、60 s、80 s。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 種子發(fā)芽指標(biāo)、活力指數(shù)測定：此試驗(yàn)主要參照了國際種子檢驗(yàn)規(guī)程[10]進(jìn)行種子發(fā)芽實(shí)驗(yàn)，設(shè)3次重復(fù)，每個重復(fù)30粒種子。恒溫25℃，置于3GX2型智能光照培養(yǎng)箱發(fā)芽，每天觀察記載并加水，在第4天統(tǒng)計(jì)發(fā)芽勢，第12天統(tǒng)計(jì)發(fā)芽率，測量苗高，計(jì)算活力指數(shù)。

1.3.2 種子絕對電導(dǎo)率測定：不同處理時間的棉花種子分別各取50粒，重復(fù)3次，以蒸餾水作對照，靜置于20℃生化恒溫培養(yǎng)箱中24 h后，在室溫條件下用BFRL-210型中文實(shí)驗(yàn)室電導(dǎo)率儀測定種子浸出液的電導(dǎo)率。

1.3.3 酶活性測定：設(shè)3次重復(fù)，以TTC法測定棉花種子脫氫酶活性。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理時間對陳年棉種發(fā)芽指標(biāo)的影響

從圖1中可見，在處理時間為0～20s內(nèi)，陳年棉種的發(fā)芽勢及發(fā)芽率基本保持不變；當(dāng)處理時間達(dá)到20 s以后，陳年棉種的發(fā)芽勢及發(fā)芽率上升趨勢明顯，并于60 s時達(dá)到最高值，棉種的發(fā)芽勢由53.3%上升到68.9%，上升了13.6個百分點(diǎn)，而發(fā)芽率由66.7%上升到76.7%，上升了10個百分點(diǎn)；60 s以后處理效果逐漸減弱。

2.2 不同處理時間對陳年棉種簡化活力指數(shù)的影響

從圖2中可見隨著高壓靜電處理時間的延長，陳年棉種的簡化活力指數(shù)在處理時間為0 s～60 s總體呈現(xiàn)上升趨勢，當(dāng)處理時間達(dá)到60 s之后，棉種的簡化活力指數(shù)開始出現(xiàn)下降的趨勢。結(jié)果表明當(dāng)場強(qiáng)為3200 kV/m時，處理時間為60 s對陳年棉種活力再激活效果最明顯。

2.3 不同處理時間對陳年棉種絕對電導(dǎo)率值的影響

試驗(yàn)結(jié)果表明，在0～60 s內(nèi)，不同處理的棉種絕對電導(dǎo)率都表現(xiàn)出了隨著處理時間的延長絕對電導(dǎo)率呈逐漸下降的趨勢。當(dāng)處理時間達(dá)到40～60 s時，棉種的絕對電導(dǎo)率值下降至一個低范圍區(qū)間，其中處理時間為60 s時達(dá)到最低值，為24.02 μs/cm·g。在60～80 s時，棉種的絕對電導(dǎo)率呈輕微上升趨勢。

2.4 不同處理時間對陳年棉種脫氫酶活性的影響

由圖4可知，隨著高壓電場作用時間的增長，逐漸改變了膜上電荷分布，影響了膜電位，使種子吸水后離子擴(kuò)散與電致泵系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)活躍，從而驅(qū)動合成更多的酶，同時也影響了酶活性，使陳年棉種的脫氫酶活性由0 s時的2.5341上升至60 s時的3.4362，然后開始下降。

3 小結(jié)與討論

從試驗(yàn)結(jié)果可知，陳年棉種的發(fā)芽勢、發(fā)芽率、簡化活力指數(shù)、電導(dǎo)率及種子的脫氫酶活性與適宜電場強(qiáng)度的處理時間相關(guān)且極為顯著。隨著處理時間的增加，陳年棉種的發(fā)芽率、簡化活力指數(shù)都有顯著提高，絕對電導(dǎo)率也有明顯下降；隨著處理時間的繼續(xù)增加，處理效果逐漸減弱。選擇適宜的電場強(qiáng)度及處理時間可大大提高種子的活力。本試驗(yàn)以60 s處理效果最佳。

高壓靜電場處理棉花種子簡單易行，效果良好，并且無藥害殘毒，是一種行之有效的種子處理的好方法。適宜劑量的高壓靜電處理陳年棉種，可提高種子活力指數(shù)，改善種子內(nèi)部代謝水平。但只此一項(xiàng)種子處理技術(shù)還不能充分激活陳年棉種的活力，使其達(dá)到再利用的標(biāo)準(zhǔn)。陳年棉種活力再激活的機(jī)理有待進(jìn)一步的探討。

[1]征榮，楊體強(qiáng)，王海增，等.電場處理油葵種子對幼苗期生長的影響[J].內(nèi)蒙古大學(xué)學(xué)報，2001，32（3）：306 ～ 308.

[2]王莘，王德輝，祝威，等.靜電處理對月見草種子萌發(fā)期酶譜譜帶的影響[J].吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，1998，20（2）：93 ～ 95.

[3]侯建華，楊體強(qiáng)，呂劍剛，等.電場處理油葵種子后對其萌芽期抗旱性的影響[J].生物物理學(xué)報，2003，19（2）：193 ～ 197.

[4]侯建華，楊體強(qiáng)，那日，等.電場處理油葵種子在干旱脅迫下萌發(fā)及酶活性的變化[J].中國油料作物學(xué)報，2003，25（1）：40～44.

[5]陳志遠(yuǎn)，謝菊芳，羅治鋼，等.高壓靜電場預(yù)處理對作物種子活力影響的機(jī)理探討[J].湖北大學(xué)學(xué)報，2003，25（3）：224 ～227.

[6]喬振先，蔡興旺，劉木華，等.高壓靜電場分離油菜、芝麻種子對萌發(fā)期超氧物歧化酶的影響[J].江西農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，1998，2（1）：106 ～ 109.

[7]夏建英，黃江華.電場處理棉種對提高出苗率和苗期抗病能力初探[J].中國棉花加工，2004，（2）.

[8]郭克婷，蔡興旺.高壓靜電場處理對棉種發(fā)芽的影響[J].中國棉花，2004，（10）：23 ～ 24.

[9]王玉蓮.電場處理技術(shù)對棉花產(chǎn)量的影響[J].安徽農(nóng)學(xué)通報，2008，14（3）：65.

[10]國際技術(shù)監(jiān)督局.農(nóng)作物種子檢驗(yàn)規(guī)程[M].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，1995.

[11]趙麗芳，張旭霞，王疑，等.自然貯藏條件對棉花種子發(fā)芽率影響分析[J].中國棉花，2002，29（1）：19 ～ 20.

1005-2690（2011）06-0023-02

S 562.041

A

2011-03-30