冷等離子體種子處理技術在小麥上的應用效果研究

張娜 許峰 沈劍 杭杰

摘要 為明確冷等離子體種子處理技術在小麥生產中的應用效果，進行了室內冷等離子體處理機不同功率的種子發芽試驗和大田生產試驗。結果表明，冷等離子體種子處理的效果與品種和處理功率相關，在實際生產應用上，要根據品種選擇適宜功率進行處理才能達到預期效果。經過冷等離子體處理后，小麥種子發芽率、成苗率顯著提高，出苗整齊度也高于空白對照和常規拌種處理。另外，種子經冷等離子體機處理后，顯著提高了小麥的株高、分蘗數和穗粒數等，說明其在促進種子萌發和小麥生長方面作用明顯；且增產效果明顯，產量相對空白對照增加43.21%，相對常規拌種處理增加10.37%。因此，冷等離子體種子處理技術具有廣闊的應用前景和較高的使用價值。

關鍵詞 小麥；種子處理；冷等離子；種子萌發；產量

中圖分類號 S512.1 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2018）21-0008-03

隨著現代農業的發展，人們已逐步意識到過量使用化肥和農藥會造成地力衰減、作物品質下降和生態破壞等不良后果。現代物理技術與農業生產的結合，可有效減少化肥和農藥的使用量，同時達到增產、優質、抗病和高效的目的[1-2]。冷等離子體種子處理技術是物理技術在生物學和農業領域的應用，在促進作物生長、提高作物產量等方面發揮著積極重要的作用。其原理是通過氣體放電使氣體電離而產生一種高能量聚集態，從而激發種子潛在活力。具體通過以下途徑：一是改變種皮結構，增強種皮的親水性和吸水能力，刺激種子萌發等；二是增加光合色素含量，提高光合能力；三是可以破除蔬菜、谷物和豆類等種子休眠，能夠有效殺死種子表面的曲霉、青霉和真菌等，提高抗病、抗蟲等抗逆能力等[3]。本研究的目的在于通過研究冷等離子體種子處理技術對小麥種子的發芽、生長以及產量等方面的影響，明確其在小麥生產應用中的可行性，為今后冷等離子種子處理技術在小麥生產中的推廣應用提供技術依據。

1 材料與方法

1.1 試驗概況

以揚輻麥4號小麥為試驗材料，針對冷等離子體處理對小麥種子萌發的影響，開展室內發芽率試驗。針對冷等離子體處理對小麥實際生產的影響，開展田間試驗。田間試驗于2016年在常州市新北區稻麥原種場試驗基地進行，試驗地地勢平坦，排灌方便，土壤均勻，肥力一致。

1.2 試驗設計

1.2.1 室內發芽試驗。試驗裝置為常州普拉瑟等離子體科技有限公司研制的HD-2N型冷等離子體種子處理機，介質氣體為氦氣（He），等離子體處理參數以功率（W）表示，真空度150 Pa，處理時間15 s，容抗放電，極間距離3～8 cm。處理時先將種子置于真空工作臺上，抽真空，充入適量氦氣，適當功率放電，放氣至常壓，最后取出種子。供試小麥品種為揚輻麥4號、揚麥23、寧麥13。利用冷等離子體機對不同小麥品種的種子進行4個不同功率處理，分別為60、80、100、120 W及1個空白對照（CK），設3次重復，處理后種子置于種子紙質儲存袋中，室溫下保存。

將種子充分混勻后，隨機數取100粒，置于鋪有濕潤發芽紙的發芽盒（12 cm×12 cm×5 cm）內，均勻擺放整齊后，覆一層浸濕的發芽紙。將發芽盒置于人工氣候箱內（光照14 h/d，溫度20 ℃）培養，發芽期間紙床需始終保持濕潤。第4天開始，每天觀察種子發芽情況，并進行計數，種子達到最高發芽率后停止計數。計算公式如下：

發芽率（%）=末次計數發芽數/樣品粒數×100

1.2.2 田間生產試驗。共設置3個處理，分別為種子未做處理作空白對照（CK）、80 W冷等離子體處理種子（等離子處理，T1）、種子常規處理（種衣劑拌種，T2）。3次重復，采用隨機區組設計，小區面積為80 m2。11月15日播種，播種量150 kg/hm2，稻秸稈切碎全量還田，施肥、旋耕、條播、鎮壓一體化，行距25 cm。基肥一次性施用復合肥（15-15-15）375 kg/hm2，返青肥施用尿素187.5 kg/hm2，施拔節孕穗肥復合肥（15-15-15）150 kg/hm2，穗肥施用尿素75 kg/hm2。其中種衣劑成分為奧拜瑞31.9%戊唑·吡蟲啉（1.1%戊唑醇+30.8%吡蟲啉）。田間栽培管理措施按大田常規管理進行。

2 結果與分析

2.1 不同功率冷等離子處理對小麥種子發芽率的影響

不同品種的小麥種子，經等離子處理后，發芽率差異顯著。同一品種經不同功率冷等離子體機處理之間差異達到顯著水平。120 W功率處理下，與空白對照（CK）相比，3個品種的小麥種子的發芽率均有所下降，分別下降5.5%、7.5%、5.2%。經過冷等離子處理的種子，在80 W功率處理下，發芽率達最大值。揚輻麥4號和寧麥13發芽率相比空白對照和其他功率處理，發芽率達最大值；揚麥23種子經等離子處理后，發芽率下降（表1）。同一處理功率不同品種間，揚輻麥4號發芽率最高。

2.2 冷等離子處理對小麥生長及產量的影響

2.2.1 對小麥苗期生長的影響。等離子處理（T1）后，種子發芽率和成苗率均高于常規處理（T2）的種子（圖1、圖2）。其中，等離子處理的種子發芽率及成苗率均高于90%。且相對常規處理出苗均勻、整齊。同一時期，經過等離子和常規處理的種子，分蘗數均高于未經處理（CK）的種子（圖3）。總體上看，等離子處理后分蘗數多于常規處理。綜上所述，種子經過等離子和常規處理后，可有效促進分蘗的發生，且等離子種子處理相對常規處理，對提高種子發芽率和成苗率、促進分蘗發生效果更明顯。

經過等離子處理（T1）和常規處理（T2）后，小麥基本苗數均高于未經處理的種子（CK），且經過等離子處理的小麥基本苗數高于常規處理（圖4）。進一步說明，等離子處理和常規處理能有效提高小麥種子的發芽率和成苗率，且等離子處理的種子發芽率和成苗率高于常規處理的種子。

2.2.2 對小麥成熟期穗長、株高的影響。從圖5可以看出，經過等離子處理（T1）和常規處理（T2）后，成熟期小麥的穗長大于未做種子處理對照（CK），且常規處理的小麥穗長最長。經過等離子和常規處理后，成熟期小麥的株高均高于未做種子處理對照（CK）。其中，等離子種子處理后的成熟期小麥株高明顯高于未做種子處理對照（CK）和常規處理的種子。結果表明，等離子處理和常規種衣劑拌種處理，可促進小麥生長，在株高方面，等離子種子處理技術效果更明顯。

2.2.3 對產量的影響。從表2可以看出，種子處理后，有效穗數相對減少，每穗粒數、千粒重和產量均有所增加。其中，等離子處理（T1）、常規處理（T2）后有效穗數相對未做種子處理對照（CK）分別減少5.0%、5.7%，差異不明顯；穗實粒數相對未做種子處理對照（CK）分別增加23.3%、15.5%；千粒重相對未做種子處理對照（CK）分別增加22.6%、19.5%；產量相對未做種子處理對照（CK）分別增加43.21%、29.75%，差異顯著。等離子處理后，有效穗數、每穗實粒數、千粒重、產量均高于常規處理，其中產量相對常規處理增產10.37%。

2.3 不同處理對小麥經濟效益的影響

從表3可以看出，不同種子處理對小麥經濟效益有明顯影響，種子經處理后可明顯提高凈收益，其中等離子處理（T1）凈收益最高，達5 442.54元/hm2。等離子處理和常規處理（T2）相對未做種子處理對照（CK），凈收益分別增加154.2%、116.4%。等離子處理相對常規處理凈收益增加17.4%。

3 結論與討論

種子萌發是作物生育期中的重要階段，對作物后期的生長發育有重要影響，從而間接影響到作物產量的形成。提高種子發芽率和整齊度是提高作物產量的重要途徑。目前已有大量研究表明，等離子種子處理技術能顯著促進作物種子的萌發[3-5]。但是等離子處理對同一作物不同品種間的種子萌發影響的研究較少。本研究結果表明，冷等離子體種子處理的效果與品種相關，同一種作物不同品種之間種子的最佳處理功率不同，且處理功率的高低對種子萌發的影響顯著。因此，在實際生產應用上，應根據不同的品種來選擇適宜的處理功率，才能起到促進種子萌發的作用。

本研究系統地探索了小麥整個生育期內主要農藝性狀受種子處理技術的影響，發現冷等離子體種子處理技術顯著提高了小麥的株高、分蘗數和穗粒數等，說明其在促進小麥生長方面效果明顯。同時產量數據表明，冷等離子體處理種子后，小麥的產量相對空白處理增加43.21%，相對常規拌種處理增加10.37%，增產效果明顯。前人經過大量研究認為，小麥產量由單位面積穗數、每穗粒數和平均粒重構成，受株高、分蘗、穗粒數等產量相關性狀的影響[6]。目前已不僅局限于對株高、分蘗、穗粒數與產量相關性的研究，而是為明確各產量性狀對產量的作用機理進行了一系列探索試驗。例如，吳同彥等[7]研究發現，小麥株高對產量的貢獻大小主要受株高構成因素中穗莖節長的影響，穗莖節長與產量成正相關，主要是因為穗莖節長較長，植株重心下移，擴大了群體對光、熱、氣等資源的利用空間，從而提高了籽粒產量。張 晶等[6]認為，分蘗是決定小麥產量的重要因素，其中單株有效分蘗的增加將導致不孕小穗數增加和穗粒數、單穗重降低。綜上所述，深入研究冷等離子種子處理技術對穗莖節長、單株有效分蘗數等重要指標的影響，對獲得小麥高產穩產方法具有重要意義，是下一步研究的重點。

根據目前生產實際，在小麥生產中，通常經過藥劑拌種處理后進行播種，冷等離子體處理種子相對藥劑拌種，在提高發芽率、促進苗期整齊度、提高產量等方面均具有一定的優勢，從這個角度出發，冷等離子體應用前景較為可觀。但是，冷等離子體技術在小麥生產上的應用成本較高，如果達不到預期的收益，大面積運用具有一定的風險。冷等離子體種子處理技術應用于蔬菜、瓜果等經濟效益較高的種植產業，風險相對較低，但在蔬菜、瓜果生產上的應用效果有待進一步研究。另外，前人研究結果表明，等離子體種子處理技術可改變種皮結構，達到提高種子發芽率的目的，但是種皮結構的改變是否會影響種子的貯藏性能值得進一步研究。

4 參考文獻

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[2] 陳永琴，高巖，崔宏磊.談物理農業新技術在農業推廣中的應用與發展[J].農機使用與維修，2015（1）：87.

[3] 王永維，曹林，王俊，等.冷等離子體處理對水稻種子萌發的影響[J].農業機械學報，2013，44（6）：206-209.

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[5] 邵長勇，方憲法，唐欣，等.冷等離子體處理對大蔥種子發芽特性的影響[J].農業機械學報，2013，44（6）：201-203.

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[7] 吳同彥，謝令琴，楊學舉，等.小麥株高構成因素與產量及其他性狀相關性的研究[J].河北農業大學學報，2002，25（3）：10-12.