不同環境因子對玉米萌發的影響

陳云玲

(信陽學院，河南 信陽 464000)

玉米是禾本科玉蜀黍屬一年生草本植物，是重要的糧食作物和飼料作物，也是全世界總產量最高的農作物，其種植面積和總產量僅次于水稻和小麥[1]。近年來，由于全球環境惡化，玉米的生長環境發生了變化，傳統的種植條件已經達不到生產要求，因此需要探究適合當前玉米種子萌發的各種因素以提高產量。

關于各種環境因子對玉米種子萌發的影響已有大量報道。其中溫度是影響玉米萌發的最基本環境因子之一。謝皓等[2-3]研究表明，溫度主要影響玉米種子的吸水速度，玉米種子萌發的最適溫度在25～31℃，此時玉米種子發芽率高且生長快。張雪峰等[4]研究發現，低溫能抑制玉米種子的發芽能力，減緩發芽速度，導致幼苗生長不均勻。NaCl為易溶解的鹽類，對植物的損傷更為嚴重，同時，糧食作物抗鹽性差[5]。胡燕梅等[6]發現玉米對鹽極其敏感，在鹽脅迫下，活性氧會毀壞植物體內的大分子物質，如脂質、蛋白質，并介導膜脂的過氧化作用，影響植物生長發育并降低產量。中國受重金屬污染的農田面積約占耕地總面積的1/5[7]。主要的重金屬污染有銅、鎘、鉛、汞，其中，最嚴重的污染元素之一是鉛[8]，重金屬在土地內難分解，直接影響作物的生長[9]。近年來，重金屬對我國動植物和土壤的污染日益嚴重，因此重金屬對種子生長發育的影響也引起了更多的關注。結合前期的研究成果，綜合考慮將溫度、鹽、重金屬作為探究影響玉米萌發的環境因子，將條件設置在較精確的范圍內，為玉米耐性的研究及土地的發展、改良和利用提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗均在實驗室完成，選用的玉米品種為浚單28，種子來自于信陽學院植物實驗室。

1.2 不同處理下種子的萌發

1.2.1 溫度 選擇大小均勻，籽粒飽滿的玉米種子800粒。用0.5%的雙氧水浸泡種子12 h，促進萌發，提高發芽勢、發芽速度[10]，再用蒸餾水緩慢沖洗3次，備用。溫度設置成5℃、10℃、15℃、25℃、30℃，共5個梯度。取5個干凈的培養皿，用75%的乙醇消毒并晾干，將紗布放在培養皿里，每皿取玉米種子50粒，放在紗布上，玉米的種胚朝上，保持種子間的距離，把培養皿放入培養箱中進行發芽，重復3次，以胚根萌發為標準，定期觀察萌發情況并記錄其發芽數，計算發芽率。

1.2.2 鹽脅迫 將預處理后的種子放在培養皿上進行發芽，每個培養皿放40粒種子，對各個培養皿進行標記，將種子擺放整齊，每個皿中分別加入15 mL的0 mmol/L、40 mmol/L、80 mmol/L、120 mmol/L、160 mmol/L鹽溶液。將培養皿蓋上放在光照培養箱(晝夜時間為12 h，晝夜溫度為25℃)中培養，每天定時補充水分，保持每個培養皿中的鹽濃度不變，以蒸餾水處理作為對照。從第3天起每天記錄發芽數，并將已經發芽的種子和未發芽的區分開，在第10天停止發芽試驗。對試驗數據進行處理，測量苗高，計算發芽率和發芽勢。

1.2.3 鉛處理 首先用稱量紙稱取固體硝酸鉛，加水溶解稀釋得到質量濃度為160 mg/L的母液。稀釋后將濃度設置成5 mg/L、10 mg/L、20 mg/L、40 mg/L、80 mg/L。然后再稱取一定量的NaCl，加水稀釋成40 mmol/L、80 mmol/L、120 mmol/L、160 mmol/L共4個梯度。用75%的乙醇進行消毒，在培養皿內鋪兩層紗布做發芽床。將處理過的種子放在培養皿內，每個培養皿內放40粒。對每個培養皿進行標記，每個皿內分別加入配制好的濃度不同的鉛溶液10 mL，并用蒸餾水作為對照試驗，定期向每個皿內加入等量等濃度溶液。

1.3 測定方法

株高采取直尺法進行測量，發芽勢、發芽率等參見閆先喜等[11]的測定方法。

1.4 數據處理

試驗數據分析采用Excel 2007和SPSS 18.0軟件。

2 結果與分析

2.1 不同溫度處理玉米種子的萌發

由表1可見，玉米的發芽率、發芽勢都隨著溫度的上升增加，溫度低時生命力很弱，玉米無法正常生長。經方差分析，5℃處理玉米種子不發芽；溫度為25℃時，差異顯著，出苗時間3 d，一旦溫度上升，玉米的發芽率也上升且出苗時間變短；在30℃時，玉米出苗時間最短，顯著低于其他溫度，需要2 d，玉米的發芽率、發芽勢均達到最大值。表明，玉米種子萌發的最適溫度在25～30℃，玉米種子發芽率高且生長較快，低溫顯著抑制玉米種子的發芽能力，減緩發芽速度。

表1 不同溫度處理玉米種子的萌發

2.2 不同濃度NaCl溶液處理玉米種子的萌發

由表2可見，40 mmol/L NaCl處理3 d時，種子大部分萌發；NaCl濃度為160 mmol/L時，萌發率為60%。當濃度小于80 mmol/L處理后發現，大部分種子的子葉變長，株高和根長增加，差異顯著；而NaCl濃度在80～160 mmol/L，子葉較少，根系短，植株矮小。在鹽的作用下，玉米幼苗萌發和生長受到不同程度的抑制，NaCl濃度大幼苗高度反而降低。低鹽處理玉米種子第7天的發芽率與對照組相差不大。表明，高濃度的鹽溶液抑制了種子的萌發。

表2 不同濃度NaCl、Pb2+處理玉米種子的萌發情況

2.3 不同濃度重金屬鉛處理玉米種子的萌發

由表2還可見，當Pb2+濃度為5 mg/L、10 mg/L時，玉米種子的發芽率、根長、苗高均比對照組高；當Pb2+濃度大于20 mg/L時，隨著鉛濃度的升高幼苗生長呈緩慢下降趨勢。Pb2+濃度為5 mg/L、10 mg/L時，根長有明顯的下降趨勢。表明，高濃度鉛明顯抑制玉米種子萌發和幼苗生長。這一結果與姚倫富等[12]的研究一致。

3 小結

玉米萌發除了受上述條件影響外，還受其他條件的影響，如氣象條件、機械損傷、病蟲鼠害、農藥化肥等。玉米種子萌發和幼苗生長需要適宜的溫度和土壤濕度，也需要無機鹽和重金屬。低溫干旱阻止玉米生長，鹽和重金屬超標降低發芽率。該次試驗旨在提高玉米種子發芽率和為生產科學用種提供參考，但是試驗中也發現了種子、溶液使用量等問題。雖如今的種植條件非常不利，但是科學技術在發展，很多學者也在更深層次的探索。如采取覆膜技術[13]等適宜的農藝條件，防止春季持續低溫寒冷和干旱影響玉米播種和出苗，阻止水分流失，提高土壤溫度，保證玉米的正常生長。研究方向可以為培育出同時耐高溫、耐鹽、耐重金屬的雜交新品種提供參考。