生物活性水對玉米種子萌發及幼苗生長的影響

張秋霞

摘 要：以北農青貯308玉米種子為試驗材料，分別用生物活性水稀釋10、25、50、100、200、400、800、4 000倍對玉米種子進行浸種處理，以蒸餾水為對照，比較種子的發芽率、發芽勢、吸水值、貯藏物質轉運率、生物量、根長、芽長、葉綠素含量。試驗結果表明，除稀釋10倍處理外，不同濃度生物活性水均能顯著提高玉米種子的發芽率、發芽勢及苗期的長勢和葉綠素的含量，其中稀釋100倍的生物活性水最有利于種子的萌發，稀釋50倍的生物活性水在苗期對壯苗和促進株高效果最明顯。

關鍵詞：生物活性水；玉米；萌發；葉綠素含量

種子是作物遺傳因素的載體，其質量的優劣決定了植株生長發育的好壞和產量的高低，其中種子播前處理是改善農作物品質、提高產量的一項重要措施，有利于提前啟動與萌發有關的生理生化過程和刺激生理活性物質，使之產生較強的動力學過程，從而提高種子活力。種子處理是農業生產中的一個重要環節，近年來，有關種子處理的方法和技術發展很快，包括物理方法、化學方法、生物農藥、種子引發、種子包衣及丸粒化等[1]，對于種子活力的提高、產量的增加和品質的提升有著深遠的影響，受到人們廣泛關注。尤其是隨著人們生活質量的提高和環保意識的加強，有助于保護生態環境、無污染的種子處理方法成為未來發展的方向。

生物活性水（BMW）技術[2]是日本學者于20世紀80年代提出的，該技術不僅可以處理畜禽糞便污水，減少環境污染，同時可以產生具有生物活性的水，在日本廣泛應用于農業生產中，但是缺乏相應的理論研究。本試驗以玉米為研究對象，就生物活性水對玉米萌發和幼苗生長的作用效果進行探討，以期為生物活性水在玉米生產中的應用提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

玉米品種為北農青貯308。生物活性水來源于中日合作糞尿無害化處理技術研究項目。生物活性水的化學特性如下，COD為120 mg/L，EC值為0.217 dS/m，pH值為7.1～8.5，總氮150 mg/L，總磷15 mg/L，黃褐色液體[3]，主要礦物質含量見表1。

1.2 試驗方法

選取籽粒飽滿、大小均勻且無損傷的玉米種子，分別置于鋪有雙層吸水紙的培養皿中，每皿30粒。試驗設對照CK為蒸餾水，處理1～8分別為生物活性水原液稀釋10倍、25倍、50倍、100倍、200倍、400倍、800倍、4 000倍，每個處理3次重復。將培養皿放在人工氣候箱中（光照10 h，溫度25℃，黑暗14 h，溫度22℃），每天往培養皿里定量加入相應濃度的處理液，以保持培養皿處理濃度的穩定，萌發一周。

1.3 測試項目及方法

種子發芽指標測定按《種子檢驗學》[4]中的方法進行。

①發芽率統計 胚芽長至種子大小一半時為萌發。種子萌發 24 h后，每天定時觀察，連續觀察 6 d記錄發芽數。至蒸餾水對照組種子的發芽數不再變化，統計各組發芽數，以其百分比表示發芽率。

②發芽勢的統計 種子萌發 24 h后，每天觀察，當蒸餾水對照組的種子發芽數達到一半時，統計各組的發芽數，以其百分比表示各組發芽勢。

③發芽指數 GI=∑（Gt/Dt），式中Gt為在不同時間的發芽數，Dt為相應的發芽日數。

④活力指數 VI=S×∑（Gt/Dt），S為一定時期內幼苗生長勢，以萌發試驗結束時每株苗的平均鮮質量（FW）表示。

⑤吸水值 通過比較種子浸泡前后質量差，并與種子浸泡前質量比較而得出，種子吸水后至胚根露出前測定吸水值。

⑥貯藏物質消耗率和運轉效率 每份種子試驗前稱取質量，萌發3 d后，將每粒發芽種子芽、根與籽粒分開， 105℃殺青15 min、80℃烘干至恒重，稱取每份發芽種子的各部分（芽+根、籽粒）干質量。貯藏物質消耗率（%）=（發芽前種子質量-發芽種子各部分干質量和）/發芽前種子質量×100%；貯藏物質運轉效率（%）=苗干質量（芽+根）/苗各部分干質量（芽+根+籽粒）×100%。

⑦根芽長增長率 萌發3 d后，測量種子芽長和根長，根（芽）長以平均根（芽）長計，根芽長增長率（%）=（處理長度-CK長度）/CK長度×100%。

⑧植株的生物量（第 7天） 種子萌發 6 d后，用刀片小心地將所有的根、植株剪下，用電子分析天平測其質量，平均得出每植株的生物量，將各組生物量分別除以對照組的相應值，后與100%相減的結果即為根長抑制率。

⑨葉綠素含量 第 7～10天，使用日本美能達公司的SPAD-502葉綠素儀測定[5]，測量葉片當前葉綠素的相對含量SPAD 值作為標準值。該儀器的測量精度為±1.0 SPAD，重復性優于±0.3 SPAD（0～50.0 SPAD之間）。

2 結果與分析

2.1 生物活性水對玉米種子萌發的影響

①生物活性水對玉米種子發芽率、發芽勢的影響 由表2可以看出，除在稀釋10倍條件下發芽率和發芽勢有所下降外，其他濃度生物活性水處理的種子發芽率和發芽勢普遍提高，與對照相比均達到極顯著水平；在較低稀釋倍數下，隨著稀釋倍數的增加，玉米種子的發芽率和發芽勢呈現上升趨勢，且稀釋100倍的生物活性水處理的種子發芽率和發芽勢均達到最高，分別比對照高出40%和30%。說明在較大濃度時，生物活性水對北農青貯308玉米種子的萌發起到了抑制作用；對于該玉米品種來說生物活性水原液稀釋100倍處理玉米種子萌發效果最好。

②生物活性水對玉米發芽指數、活力指數的影響 種子活力是衡量種子萌發好壞的一個重要指標，發芽指數和活力指數反映種子活力大小，其中活力指數既能反映種子的發芽速度，又能反映幼苗的生長勢[6]。從表2可以看出，北農青貯308品種玉米種子的發芽指數和活力指數在較低的稀釋倍數下均隨著稀釋倍數的增加而增加，其中發芽指數在稀釋100倍時達到最大值，活力指數在稀釋50倍條件下達到最大值，此后，隨著稀釋倍數的進一步提高，這兩個指標值又有所下降，但均高于對照。在稀釋10倍條件下種子的發芽指數和活力指數均低于對照，說明適宜濃度的生物活性水處理玉米種子可以促進種子的萌發、幼苗的生長，但較高濃度生物活性水抑制了玉米種子的萌發和生長。

2.2 生物活性水對玉米種子萌發生理活性的影響

①生物活性水對玉米吸水值的影響 成熟干燥的種子含水量低，原生質呈凝膠狀，生理活動微弱，種子吸水是萌發的開始，所以種子吸水量的大小是影響種子萌發的基礎。從圖1可以看出，不同濃度生物活性水浸種處理均能提高玉米種子的吸水值，其中稀釋100、200倍活性水處理的玉米種子吸水值增加最明顯，分別比對照高6.71%和7.93%。

②生物活性水對玉米貯藏物質轉運效率和消耗率的影響 從表3可看出，稀釋10倍生物活性水處理的玉米種子貯藏物質的消耗率和轉運率均低于對照，且轉運率差異達到極顯著水平，其余各處理貯藏物質的消耗率明顯高于對照，而轉運率與對照相當，其中稀釋100倍處理的玉米種子貯藏物質的消耗率和轉運率均達到最大值。說明高濃度的生物活性水對種子內貯藏物質的代謝起到了抑制作用，不利于種子根和芽的生長；100倍稀釋液處理最有利于玉米種子內各貯藏物質的分解、轉運及合成，為種子的萌發和生長做了充足的物質準備。

③生物活性水對玉米根、芽增長率的影響 從表4可以看出，生物活性水能促進玉米根、芽的生長，總體影響不大，在稀釋10倍的高濃度處理條件下，玉米種子的根、芽長度均低于對照；而稀釋100倍溶液處理的玉米種子根、芽最長，分別比對照增加14.7%和4.07%，說明稀釋100倍的生物活性水對玉米根長和芽長的促進效果最好。

2.3 生物活性水對玉米苗期的影響

①生物活性水對玉米根、苗生物量的影響 由表5可以看出，生物活性水對玉米幼苗的苗和根生長均有明顯的促進作用。不同生物活性水濃度對苗和根的影響不同，不同濃度稀釋液均促進了玉米根部的生長，其中稀釋50倍的活性水作用最顯著，與其他處理間差異均達到顯著水平，高于對照59.38%；而經稀釋10、800、4 000倍的生物活性水處理的玉米幼苗生物量則低于對照，其余各處理玉米幼苗部分的生物量顯著增加，其中經50倍稀釋液處理的玉米種子幼苗增長最快，比對照高70.97%，說明用稀釋50倍生物活性水處理最有利于玉米苗期根部和幼苗的生長。

②生物活性水對玉米株高的影響 由圖2看出，玉米植株在前5 d內各組長勢差異不是很明顯，第5天之后玉米的植株生長較快，但不同時期經生物活性水處理的玉米株高均高于對照，其中稀釋25倍與50倍的生物活性水處理的玉米株高在3個調查時期與對照相比差異都最明顯，株高最高。說明稀釋25倍、50倍生物活性水處理下玉米植株長勢快，株高變化明顯。

2.4 生物活性水對玉米幼苗葉綠素含量的影響

葉綠素含量會直接影響光合產物的合成速率，保持較高水平的葉綠素含量是提高葉片光合作用強度和延長葉片功能期的基礎。從表6看出，除稀釋10倍處理外，生物活性水處理的玉米葉片的SPAD值普遍高于對照組，其中稀釋25倍、50倍的溶液處理的葉綠素含量最高，說明適宜濃度的生物活性水處理可以提高玉米葉片光合色素含量，這有利于玉米積累更多的光合產物，從而為玉米的優質、高產提供物質基礎。

3 討論與結論

長期以來使用種衣劑處理玉米種子，是玉米生產實際中常用的方法，對玉米生產起了很重要的作用[7～10]，但目前市場上廣泛應用的種衣劑一般都含有農藥，不利于環保和食品安全，開發環保型種子處理方法的研究越來越受到人們的重視。張烈等[11]等采用液體EM 500倍液浸種玉米種子，可以促進種子萌發，提高發芽率和發芽勢，改善幼苗出苗狀況，并且幼苗地上干物質量提高了12.5%，地下干物質量提高25%。牛東海等[12]采用等離子種子處理技術處理玉米種子，結果表明，劑量為1.0 A時，能提高種子發芽率、發芽勢，增加產量。亢福仁等[13]、王富剛等[14]分別研究了生物活性水對番茄和油菜種子萌發和生長的影響，發現稀釋100倍的生物活性水最有利于番茄種子的萌發和主根生長，而稀釋400倍的生物活性水最有利于油菜種子的萌發和主根的生長。

本試驗通過不同濃度的生物活性水處理玉米種子的研究，探討生物活性水對玉米種子萌發和生長的影響，結果表明，高濃度的生物活性水會抑制種子的萌發和生長，但適宜濃度的生物活性水能夠明顯地提高種子的發芽勢及發芽率，同時能促進種子主根的形成及株高的增長，此外，對葉綠素的生物合成也有重要的促進作用。綜合研究表明，生物活性水原液稀釋100倍時對玉米種子的萌發影響最大，發芽率、發芽勢、活力指數等有顯著提高，種子發芽快速、整齊，效果最好；而苗期則是稀釋50倍的活性水處理的種子植株生物量、株高增加最明顯，葉綠素含量最高。所以，在玉米實際生產中，種子的萌發期應用稀釋100倍溶液進行處理，到苗期以后用稀釋50倍的溶液進行處理，有利于種子快速、整齊萌發和植株的健壯生長，有利于后期產量的形成和品質的提高。

本試驗只對不同濃度生物活性水對玉米種子的萌發和生長的基本生理指標進行了研究，對于生物活性水處理過程中引起的物質代謝的相關酶活性的變化以及各貯藏物質之間的內在聯系有待于進一步深入研究。

參考文獻

[1] 張靜，胡立勇.農作物種子處理方法研究進展[J].華中農業大學學報，2012，31（2）：258-264.

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[4] 張春慶，王建華.種子檢驗學[M].北京：高等教育出版社，2006.

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[6] 陶嘉齡.種子活力[M].北京：科學出版社，1991.

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11 141.

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[11] 張烈，戴俊英，金忠華，等.EM浸種對玉米種子萌發及出苗的影響初報[J].遼寧農業科學，1999（6）：46-47.

[12] 牛東海，孫志安，郁富景，等.等離子種子處理對玉米生長的影響研究初報[J].耕作與栽培，2011（1）：43-44.

[13] 亢福仁，朱銘強，馮光慧，等.生物活性水對番茄種子萌發及幼苗生長的影響[J].北方園藝，2010（14）：49-50.

[14] 王富剛，朱銘強，蔣花，等.生物活性水對油菜種子萌發及幼苗生長的影響[J].中國種業，2010（9）：74-76.

2.2 生物活性水對玉米種子萌發生理活性的影響

①生物活性水對玉米吸水值的影響 成熟干燥的種子含水量低，原生質呈凝膠狀，生理活動微弱，種子吸水是萌發的開始，所以種子吸水量的大小是影響種子萌發的基礎。從圖1可以看出，不同濃度生物活性水浸種處理均能提高玉米種子的吸水值，其中稀釋100、200倍活性水處理的玉米種子吸水值增加最明顯，分別比對照高6.71%和7.93%。

②生物活性水對玉米貯藏物質轉運效率和消耗率的影響 從表3可看出，稀釋10倍生物活性水處理的玉米種子貯藏物質的消耗率和轉運率均低于對照，且轉運率差異達到極顯著水平，其余各處理貯藏物質的消耗率明顯高于對照，而轉運率與對照相當，其中稀釋100倍處理的玉米種子貯藏物質的消耗率和轉運率均達到最大值。說明高濃度的生物活性水對種子內貯藏物質的代謝起到了抑制作用，不利于種子根和芽的生長；100倍稀釋液處理最有利于玉米種子內各貯藏物質的分解、轉運及合成，為種子的萌發和生長做了充足的物質準備。

③生物活性水對玉米根、芽增長率的影響 從表4可以看出，生物活性水能促進玉米根、芽的生長，總體影響不大，在稀釋10倍的高濃度處理條件下，玉米種子的根、芽長度均低于對照；而稀釋100倍溶液處理的玉米種子根、芽最長，分別比對照增加14.7%和4.07%，說明稀釋100倍的生物活性水對玉米根長和芽長的促進效果最好。

2.3 生物活性水對玉米苗期的影響

①生物活性水對玉米根、苗生物量的影響 由表5可以看出，生物活性水對玉米幼苗的苗和根生長均有明顯的促進作用。不同生物活性水濃度對苗和根的影響不同，不同濃度稀釋液均促進了玉米根部的生長，其中稀釋50倍的活性水作用最顯著，與其他處理間差異均達到顯著水平，高于對照59.38%；而經稀釋10、800、4 000倍的生物活性水處理的玉米幼苗生物量則低于對照，其余各處理玉米幼苗部分的生物量顯著增加，其中經50倍稀釋液處理的玉米種子幼苗增長最快，比對照高70.97%，說明用稀釋50倍生物活性水處理最有利于玉米苗期根部和幼苗的生長。

②生物活性水對玉米株高的影響 由圖2看出，玉米植株在前5 d內各組長勢差異不是很明顯，第5天之后玉米的植株生長較快，但不同時期經生物活性水處理的玉米株高均高于對照，其中稀釋25倍與50倍的生物活性水處理的玉米株高在3個調查時期與對照相比差異都最明顯，株高最高。說明稀釋25倍、50倍生物活性水處理下玉米植株長勢快，株高變化明顯。

2.4 生物活性水對玉米幼苗葉綠素含量的影響

葉綠素含量會直接影響光合產物的合成速率，保持較高水平的葉綠素含量是提高葉片光合作用強度和延長葉片功能期的基礎。從表6看出，除稀釋10倍處理外，生物活性水處理的玉米葉片的SPAD值普遍高于對照組，其中稀釋25倍、50倍的溶液處理的葉綠素含量最高，說明適宜濃度的生物活性水處理可以提高玉米葉片光合色素含量，這有利于玉米積累更多的光合產物，從而為玉米的優質、高產提供物質基礎。

3 討論與結論

長期以來使用種衣劑處理玉米種子，是玉米生產實際中常用的方法，對玉米生產起了很重要的作用[7～10]，但目前市場上廣泛應用的種衣劑一般都含有農藥，不利于環保和食品安全，開發環保型種子處理方法的研究越來越受到人們的重視。張烈等[11]等采用液體EM 500倍液浸種玉米種子，可以促進種子萌發，提高發芽率和發芽勢，改善幼苗出苗狀況，并且幼苗地上干物質量提高了12.5%，地下干物質量提高25%。牛東海等[12]采用等離子種子處理技術處理玉米種子，結果表明，劑量為1.0 A時，能提高種子發芽率、發芽勢，增加產量。亢福仁等[13]、王富剛等[14]分別研究了生物活性水對番茄和油菜種子萌發和生長的影響，發現稀釋100倍的生物活性水最有利于番茄種子的萌發和主根生長，而稀釋400倍的生物活性水最有利于油菜種子的萌發和主根的生長。

本試驗通過不同濃度的生物活性水處理玉米種子的研究，探討生物活性水對玉米種子萌發和生長的影響，結果表明，高濃度的生物活性水會抑制種子的萌發和生長，但適宜濃度的生物活性水能夠明顯地提高種子的發芽勢及發芽率，同時能促進種子主根的形成及株高的增長，此外，對葉綠素的生物合成也有重要的促進作用。綜合研究表明，生物活性水原液稀釋100倍時對玉米種子的萌發影響最大，發芽率、發芽勢、活力指數等有顯著提高，種子發芽快速、整齊，效果最好；而苗期則是稀釋50倍的活性水處理的種子植株生物量、株高增加最明顯，葉綠素含量最高。所以，在玉米實際生產中，種子的萌發期應用稀釋100倍溶液進行處理，到苗期以后用稀釋50倍的溶液進行處理，有利于種子快速、整齊萌發和植株的健壯生長，有利于后期產量的形成和品質的提高。

本試驗只對不同濃度生物活性水對玉米種子的萌發和生長的基本生理指標進行了研究，對于生物活性水處理過程中引起的物質代謝的相關酶活性的變化以及各貯藏物質之間的內在聯系有待于進一步深入研究。

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[6] 陶嘉齡.種子活力[M].北京：科學出版社，1991.

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[12] 牛東海，孫志安，郁富景，等.等離子種子處理對玉米生長的影響研究初報[J].耕作與栽培，2011（1）：43-44.

[13] 亢福仁，朱銘強，馮光慧，等.生物活性水對番茄種子萌發及幼苗生長的影響[J].北方園藝，2010（14）：49-50.

[14] 王富剛，朱銘強，蔣花，等.生物活性水對油菜種子萌發及幼苗生長的影響[J].中國種業，2010（9）：74-76.

2.2 生物活性水對玉米種子萌發生理活性的影響

①生物活性水對玉米吸水值的影響 成熟干燥的種子含水量低，原生質呈凝膠狀，生理活動微弱，種子吸水是萌發的開始，所以種子吸水量的大小是影響種子萌發的基礎。從圖1可以看出，不同濃度生物活性水浸種處理均能提高玉米種子的吸水值，其中稀釋100、200倍活性水處理的玉米種子吸水值增加最明顯，分別比對照高6.71%和7.93%。

②生物活性水對玉米貯藏物質轉運效率和消耗率的影響 從表3可看出，稀釋10倍生物活性水處理的玉米種子貯藏物質的消耗率和轉運率均低于對照，且轉運率差異達到極顯著水平，其余各處理貯藏物質的消耗率明顯高于對照，而轉運率與對照相當，其中稀釋100倍處理的玉米種子貯藏物質的消耗率和轉運率均達到最大值。說明高濃度的生物活性水對種子內貯藏物質的代謝起到了抑制作用，不利于種子根和芽的生長；100倍稀釋液處理最有利于玉米種子內各貯藏物質的分解、轉運及合成，為種子的萌發和生長做了充足的物質準備。

③生物活性水對玉米根、芽增長率的影響 從表4可以看出，生物活性水能促進玉米根、芽的生長，總體影響不大，在稀釋10倍的高濃度處理條件下，玉米種子的根、芽長度均低于對照；而稀釋100倍溶液處理的玉米種子根、芽最長，分別比對照增加14.7%和4.07%，說明稀釋100倍的生物活性水對玉米根長和芽長的促進效果最好。

2.3 生物活性水對玉米苗期的影響

①生物活性水對玉米根、苗生物量的影響 由表5可以看出，生物活性水對玉米幼苗的苗和根生長均有明顯的促進作用。不同生物活性水濃度對苗和根的影響不同，不同濃度稀釋液均促進了玉米根部的生長，其中稀釋50倍的活性水作用最顯著，與其他處理間差異均達到顯著水平，高于對照59.38%；而經稀釋10、800、4 000倍的生物活性水處理的玉米幼苗生物量則低于對照，其余各處理玉米幼苗部分的生物量顯著增加，其中經50倍稀釋液處理的玉米種子幼苗增長最快，比對照高70.97%，說明用稀釋50倍生物活性水處理最有利于玉米苗期根部和幼苗的生長。

②生物活性水對玉米株高的影響 由圖2看出，玉米植株在前5 d內各組長勢差異不是很明顯，第5天之后玉米的植株生長較快，但不同時期經生物活性水處理的玉米株高均高于對照，其中稀釋25倍與50倍的生物活性水處理的玉米株高在3個調查時期與對照相比差異都最明顯，株高最高。說明稀釋25倍、50倍生物活性水處理下玉米植株長勢快，株高變化明顯。

2.4 生物活性水對玉米幼苗葉綠素含量的影響

葉綠素含量會直接影響光合產物的合成速率，保持較高水平的葉綠素含量是提高葉片光合作用強度和延長葉片功能期的基礎。從表6看出，除稀釋10倍處理外，生物活性水處理的玉米葉片的SPAD值普遍高于對照組，其中稀釋25倍、50倍的溶液處理的葉綠素含量最高，說明適宜濃度的生物活性水處理可以提高玉米葉片光合色素含量，這有利于玉米積累更多的光合產物，從而為玉米的優質、高產提供物質基礎。

3 討論與結論

長期以來使用種衣劑處理玉米種子，是玉米生產實際中常用的方法，對玉米生產起了很重要的作用[7～10]，但目前市場上廣泛應用的種衣劑一般都含有農藥，不利于環保和食品安全，開發環保型種子處理方法的研究越來越受到人們的重視。張烈等[11]等采用液體EM 500倍液浸種玉米種子，可以促進種子萌發，提高發芽率和發芽勢，改善幼苗出苗狀況，并且幼苗地上干物質量提高了12.5%，地下干物質量提高25%。牛東海等[12]采用等離子種子處理技術處理玉米種子，結果表明，劑量為1.0 A時，能提高種子發芽率、發芽勢，增加產量。亢福仁等[13]、王富剛等[14]分別研究了生物活性水對番茄和油菜種子萌發和生長的影響，發現稀釋100倍的生物活性水最有利于番茄種子的萌發和主根生長，而稀釋400倍的生物活性水最有利于油菜種子的萌發和主根的生長。

本試驗通過不同濃度的生物活性水處理玉米種子的研究，探討生物活性水對玉米種子萌發和生長的影響，結果表明，高濃度的生物活性水會抑制種子的萌發和生長，但適宜濃度的生物活性水能夠明顯地提高種子的發芽勢及發芽率，同時能促進種子主根的形成及株高的增長，此外，對葉綠素的生物合成也有重要的促進作用。綜合研究表明，生物活性水原液稀釋100倍時對玉米種子的萌發影響最大，發芽率、發芽勢、活力指數等有顯著提高，種子發芽快速、整齊，效果最好；而苗期則是稀釋50倍的活性水處理的種子植株生物量、株高增加最明顯，葉綠素含量最高。所以，在玉米實際生產中，種子的萌發期應用稀釋100倍溶液進行處理，到苗期以后用稀釋50倍的溶液進行處理，有利于種子快速、整齊萌發和植株的健壯生長，有利于后期產量的形成和品質的提高。

本試驗只對不同濃度生物活性水對玉米種子的萌發和生長的基本生理指標進行了研究，對于生物活性水處理過程中引起的物質代謝的相關酶活性的變化以及各貯藏物質之間的內在聯系有待于進一步深入研究。

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