旱作下節水抗旱稻種子引發劑的篩選及其對產量的影響

畢俊國，譚金松，寇志奎，李風雷，劉國蘭，余新橋，羅利軍*

(1上海市農業生物基因中心，上海 201106；2長江大學農學院，荊州 413022)

種子引發又稱種子滲透調節，即在控制條件下使種子緩慢吸水，然后通過一定的措施使種子回干[1]，為種子萌發提前進行生理準備的一種播前種子處理技術。種子引發處理可使作物種子的出苗時間提前[2]，幼苗抗逆性增加[3]。在旱地缺水條件下，利用種子引發能夠提前作物種子的萌發時間[4]，提高作物苗期的抗旱性[5]。Rehman等[6-7]研究表明，干旱條件下進行種子引發處理，能明顯提高水稻幼苗的鮮重、干物質積累、光合速率和淀粉的合成，顯著增加水稻產量。

節水抗旱稻是指既具有水稻高產優質特性，又具有旱稻節水抗旱特性的一種新的栽培稻品種類型。它是在水稻高產優質的基礎上，引進旱稻的節水抗旱特性育成的新品種[8]。節水抗旱稻在旱作條件下，由于土壤水分不足，直播后往往要等降水種子才能萌發，極易造成出苗不整齊，群體均衡性下降，最終使水稻的產量降低[9]。因此，改善節水抗旱稻旱直播出苗不齊，提高發芽勢和幼苗的抗旱性，增強群體的均衡性，對穩定旱作條件下節水抗旱稻的產量有積極意義。本試驗在前人研究的基礎上[11-13]，選取不同引發劑對節水抗旱稻進行種子引發處理，探討種子引發劑對節水抗旱稻的種子萌發、幼苗生長和產量的影響，以期為在旱作條件下建立節水抗旱稻高產栽培體系提供技術支持。

1 材料與方法

1.1 供試品種

試驗材料為節水抗旱稻品種‘滬旱15’和‘旱優73’(表1)，均由上海市農業生物基因中心選育，目前在安徽省和江西省推廣面積較大。

表1 參試品種信息

1.2 試驗方法

1.2.1 引發處理

選取在前人研究中效果較好的引發劑和濃度[11-12]，以干谷為對照(CK)。將150g節水抗旱稻種子分別浸泡于VC(50 μgL)、蒸餾水(H2O)、CaCl2(1 110 μgL)、KCl(2 074 μgL)、KT(25 μgL)、NAA(25 μgL)和SA(50 μgL)等不同引發劑的溶液中，籽粒質量與溶液體積的比例為1∶5，浸泡時間為12h，溶液溫度為20℃[13]，浸泡期間溶液中需不斷用增氧泵增加溶劑中氧含量。浸泡后，將籽粒放于25℃烘箱中，通風將籽粒烘干至浸泡前的水分含量備用。

1.2.2 室內種子萌發試驗

將濾紙鋪在培養皿中，消毒后將含有質量體積比為20%的PEG(相當于重度干旱強度)的溶液倒入培養皿中，直至濾紙濕潤。將不同引發處理的節水抗旱稻種子各100粒整齊排列于濕潤的濾紙上，每個處理3次重復，然后放入光溫培養箱中，在黑暗25℃條件下進行萌發。待種子萌發完成后，設置光照培養箱條件為白天32℃、黑夜28℃,12h12 h(LD)光照，光強為12 000 lx。

1.2.3 大田試驗

根據室內發芽試驗結果，選擇效果最佳的引發劑，以干谷為對照(CK)，進行大田試驗。試驗于2015年和2016年在安徽省阜南縣農業科學研究所內試驗田進行，采用隨機區組設計，每個處理3次重復，每次重復小區面積30 m2。播種期為 4月10日，采用穴播方式播種，株行距為20 cm×23 cm。所有肥料均以基肥一次性施入，施氮量為150 kghm2，施磷量為75 kghm2P2O5，施鉀量為120 kghm2K2O。水分管理主要依靠降水，當試驗田中50%以上的葉片在中午出現卷葉時，補灌1—2cm深度的灌溉水。

1.3 測定指標

于光溫培養箱中放置3 d 后調查發芽勢，7 d 后調查發芽率，以種子破胸露白為標準。

在光溫培養箱中放置14 d后，用直尺測量每個處理所有幼苗的苗長和最大根長。

大田試驗于3葉1心期調查基本苗，成熟期調查產量及產量構成因素。每個小區調查5個點，每點調查10穴，計數每穴苗數(苗期)和穗數(成熟期)，求平均值。收獲前各小區取10穴考種，考查穗長、穗粒數、結實率和千粒重等性狀。小區人工實收計產。

1.4 數據分析

以植株性狀和穗部性狀的變異系數(CV)反映均衡性，CV值越高，表示群體的均衡性越差。

使用Excel 2007軟件處理數據和繪制圖表；使用SPSS 17.0軟件進行數據方差分析，采用Duncan’s法檢驗平均數間差異顯著性。由于2年試驗結果趨勢基本一致，以2016年的數據進行分析。

2 結果與分析

2.1 引發處理對種子發芽和幼苗生長的影響

2.1.1 引發處理對種子發芽的影響

從表2可見，2個節水抗旱稻品種的發芽勢有較大差異，‘滬旱15’的發芽勢明顯高于‘旱優73’。與對照相比，不同引發劑處理均提高了種子的發芽勢，提高幅度為7.38%—25.21%，其中KCl引發處理的發芽勢顯著高于其他處理，‘滬旱15’為KCl>VC>SA>KT>CaCl2>NAA>H2O>CK；‘旱優73’為KCl>VC>NAA>SA>H2O>CaCl2>KT>CK。與對照相比，不同引發劑處理均提高了種子的發芽率，提高幅度為2.56%—8.43%，其中KCl處理的發芽率高于其他處理。

表2 引發處理對節水抗旱稻種子發芽的影響

注：括號中百分數表示與對照相比的增加幅度；同列不同小寫字母表示不同處理間在0.05水平差異顯著，下同

2.1.2 引發處理對幼苗生長的影響

在室內試驗條件下，‘旱優73’的苗高整體高于‘滬旱15’(表3)。經過種子引發處理的苗高均高于未進行引發處理的苗高，不同處理的增幅為0.94%—43.45%。KCl引發處理的2個品種的苗高均高于其他處理，‘滬旱15’為KCl>KT>VC>H2O>NAA>CaCl2>SA>CK；‘旱優73’為KCl>VC>KT>CaCl2>SA>NAA>H2O。

表 3 引發處理對節水抗旱稻幼苗生長的影響

在室內試驗條件下，‘旱優73’的最大根長與‘滬旱15’無明顯差異(表3)。經過種子引發處理的最大根長均高于未進行引發處理的最大根長，不同處理的增幅為1.01%—21.51%，KCl引發處理的2個品種的最大根長均高于其他處理，‘滬旱15’為KCl>KT>NAA>H2O>VC>CaCl2>SA>CK；‘旱優73’為KCl>NAA>SA>VC>H2O>CaCl2>KT>CK。綜上，種子引發處理能顯著提高水分脅迫下節水抗旱稻種子的發芽勢，并促進幼苗生長，其中KCl(2 074 μgL)效果最好。

2.2 種子引發對產量及其構成因素的影響

大田試驗條件下，相同引發劑處理的‘滬旱15’的基本苗數、穗數、穗粒數均顯著高于‘旱優73’，千粒重顯著低于‘旱優73’，結實率差異不顯著，最終產量前者低于后者(表4)。KCl引發處理的基本苗數、穗數顯著高于CK，結實率和千粒重差異不顯著，最終產量顯著高于CK。

表4 種子引發對節水抗旱稻農藝性狀的影響

2.3 種子引發處理對節水抗旱稻群體均衡性的影響

在室內試驗條件下，‘滬旱15’苗高的變異系數整體低于‘旱優73’。VC、KCl和KT 3個引發處理的苗高變異系數顯著低于對照，2個品種表現一致。在最大根長變異系數上，KCl處理的最大根長變異系數顯著低于其他處理(表5)。

表5 引發處理對節水抗旱稻苗高和最大根長變異系數的影響

在大田試驗條件下，KCl引發處理的節水抗旱稻基本苗和穗數的變異系數顯著低于CK(表6)，說明經KCl引發處理后，基本苗和穗數的變異系數較小，群體的均衡性較好。在其他農藝性狀上，除經KCl處理后‘旱優73’的結實率變異系數顯著低于對照外，穗粒數、穗長、結實率和千粒重變異系數與對照差異不顯著。

表6 引發處理對節水抗旱稻農藝性狀變異系數的影響

3 討論與結論

我國的中低產田主要分布在東北、長江中下游和華北[14]。東北和長江中下游地區是主要的水稻產區，土壤障礙因子為干旱缺水的土地分別占兩地全區耕地總面積的20.6%和15.43%[15]。本研究表明，種子引發處理能夠減小干旱缺水對節水抗旱稻出苗和成穗的負面影響，促進節水抗旱稻產量的提高。將引發處理用于節水抗旱稻的栽培，對提高中低產田的糧食產量有積極意義。同時，KCl為農業生產常規肥料之一，獲取方便，進行引發處理較其他引發劑具有較大優勢。

Kaya等[13]研究表明，出苗率低和幼苗生長較弱是植物面臨干旱時的第一反應。干旱脅迫能夠顯著抑制水稻種子萌發及早期幼苗生長[16]。孫園園等[18]的研究結果也證實了逆境脅迫下種子引發處理能夠促進水稻種子萌發、提高種子出苗速度及出苗整齊度，進而能夠保證幼苗早期生長健壯。本研究表明，種子引發處理能夠提高節水抗旱稻種子的發芽勢，并提高節水抗旱稻幼苗的整齊度。

水稻群體的均衡性與水稻產量呈顯著正相關，均衡性高的群體，產量一般較高。不同的栽培措施對水稻群體均衡性指標的影響也不盡相同，其中，栽插方式主要影響穗粒數整齊度[9]，噴施赤霉素主要影響穗層整齊度[19]，栽插密度則主要影響一次枝梗和穗數的整齊度[20]。本研究表明，經KCl(2 074 μgL)引發處理后，節水抗旱稻的產量與基本苗和穗數整齊度呈顯著正相關，說明種子引發增加了基本苗和穗數的整齊度。

室內試驗表明，種子引發處理可顯著增加發芽勢，其中，KCl(2 074 μgL)引發處理能顯著增加水分脅迫下‘旱優73’和‘滬旱15’兩個品種的發芽勢，且能促進根系和地上部分的生長。大田試驗表明，采用KCl(2 074 μgL)進行種子引發后，‘旱優73’和‘滬旱15’2個品種的基本苗和穗數均顯著增加，基本苗和穗數的均衡性提高，與對照相比，產量顯著提高。