模擬損傷對玉米種子萌發和幼苗生長的影響

摘要：種子加工過程引起的種子機械損傷難以在種子清選中規避，影響后續種子貯藏、包衣等種子活力保持和質量提升環節。為引起種子加工企業對機械損傷的重視，明確種子生產加工過程中機械損傷對玉米種子質量的影響，以鄭單958雜交玉米種子為試驗材料，通過模擬機械加工損傷，測定了損傷后的種子發芽率、正常苗率、畸形苗率、幼苗株高、葉片數、幼苗和根系鮮重、干重等關鍵指標，分析了玉米種子不同部位損傷對種子萌發和幼苗生長的影響。結果表明：與對照相比，種皮損傷基本不影響種子發芽率，對正常苗率和畸形苗率的影響不顯著，種皮損傷后仍可作種用，但需注意種子貯藏環節；胚乳損傷后幼苗生長緩慢，長勢弱，畸形苗率顯著提高，正常苗率降低至86.7%以下；胚損傷畸形苗率可高達65.0%，正常苗率低至1.7%，因此胚乳和胚損傷對玉米種子質量的影響大，建議后期不作種用。在玉米制種加工過程中，應盡量降低種子機械損傷，清除胚乳和胚損傷種子，提高種子質量。

關鍵詞：玉米；損傷；種子質量；發芽；幼苗生長

Effects of Simulated Breakage on the Corn Seed

Germination and Seedling Growth

XIE Quangang1，YANG Yang1，WANG Jin1，ZHANG Dongyu2，

SONG Xuelin2，ZHANG Jinhan2，ZHAO Rui2

（1College of Agriculture and Ecological Engineering，Hexi University/ Key Laboratory of Hexi Corridor Resources Utilization of Gansu，Zhangye 734000，Gansu；2Zhangye Seed Administration Bureau，Zhangye 734000，Gansu）

玉米是我國重要的糧食作物和飼料作物，為我國三大主糧之一。隨著玉米制種機械化的推進，逐漸降低了勞動強度，提高了勞動生產率。但是，在收獲、剝皮、烘干、脫粒、除雜、包衣等生產過程中，受種子含水量及種子加工設備等影響，極易使種子因外力作用而受到機械損傷，降低種子質量，因此種子加工損傷成為限制玉米種子發芽率的重要因素之一[1]。研究表明，玉米籽粒機械化收獲過程中，含水量約19.06%時收獲，籽粒破碎率最低[2]，但因西北玉米制種區無霜期的限制，玉米果穗收獲時水分在30%左右，機械收獲時的平均破損率通常高于5.1%，機械造成的種子損傷會嚴重影響種子活

力[3]。因此制種玉米果穗收獲后，需要進一步晾曬或進行烘干處理，降低果穗含水量后，再脫粒加工[4]。當前加工機械距離制種玉米收獲總損失率≤3%、籽粒破碎率≤0.6%的要求還有一定差距[5]，因此探討損傷對玉米種子發芽和幼苗生長的影響有一定價值。

追求密植高產栽培的現代農業生產對種子質量的要求逐漸提高，目前主要通過改進種子清選精選工序，提高種子質量和耐貯性來進一步提高種子活力[6]，通過設計柔性果穗收獲加工機械，降低種子加工損傷，從而減少生產損失[7-10]。機械損傷后的種子，因比重和外觀等與正常種子相似，混雜在正常種子中難以清除，降低了種子質量，進而對倉庫管理和種子包衣等種子貯藏加工的后續工作產生重要影響，因此機械損傷對種子質量的影響不容忽視，但對于機械損傷對玉米種子發芽和幼苗生長具體影響的研究較少。因此，本文以鄭單958玉米種子為材料，通過對種子不同部位進行破損處理，探究模擬損傷對種子發芽和幼苗生長的影響，明確不同部位損傷對種子萌發和幼苗發育的影響，引起種子加工廠對種子機械損傷的重視，提高后續的種子貯藏管理、質量監測、包衣包裝等種子質量保持和提升工序的質量控制。

1 材料與方法

1.1 試驗材料 供試種子為未包衣的鄭單958玉米種子，采收自張掖市臨澤縣明永種子加工基地。

1.2 試驗設計 用橫格分樣器隨機分取飽滿、無破損、無病蟲害的凈種子。種子初清后，用75%乙醇浸泡30s，無菌水沖洗3次，再用10%雙氧水消毒15s后，用無菌水沖洗5次，將種子在40℃的無菌水中浸泡8h，均勻攪拌，使種子完全吸脹，然后瀝干水分準備進行種子破損處理。

按表1和圖1的處理方式模擬玉米種子損傷，共19種處理，每組50粒，3次重復。按GB/T 3543.4—1995《農作物種子檢驗規程 發芽試驗》的要求進行標準發芽試驗。

試驗采用沙床發芽法，選取干凈的河沙過篩（顆粒大小0.05～0.80mm），淘洗干凈后置于烘箱中進行滅菌處理（高溫130℃，4h），取出晾涼備用。按沙床制備要求準備濕沙，將不同方式的模擬破損種子均勻播于發芽盒內，要求播種深度及胚方向一致，覆蓋1cm的濕沙，50粒為一組，3次重復，并做標記，置于恒溫培養箱內，參考標準發芽試驗要求開展發芽試驗。

1.3 測定項目與方法 幼苗生長第7～10天，統計發芽率、畸形苗率、正常苗率。每個處理隨機選擇5株幼苗測量根長、根系數量、根系鮮重、根系干重、株高、葉片數、幼苗鮮重、幼苗干重等指標。

1.4 數據統計及分析 將數據進行整理后，用SPSS 22.0軟件采用單因素方差分析進行處理。

2 結果與分析

2.1 不同破損方式對玉米種子發芽的影響 不同的模擬破損方式對玉米種子發芽率的影響差異較大。由圖2可知，處理T1～T4的4種種皮損傷處理方式與對照相比差異不顯著，說明種皮損傷不影響玉米種子發芽。處理T13、T15與對照相比，發芽率降低5.6～6.0個百分點，說明胚乳損傷對發芽率略有影響。處理T5～T12、T14、T16～T19顯著降低了發芽率；處理T5、T7、T10、T14的發芽率在73.3%以上，發芽率較高，處理T6的發芽率為61.7%，較對照降低了37.7個百分點；處理T8、T11、T17、T19的發芽率在36.7%～40.0%之間，較對照下降59.3～62.6個百分點，說明胚軸+胚芽損傷、胚外部損傷、全種損傷均對種子發芽明顯不利；處理T9、T12、T16、T18的發芽率較低，在8.3%～20.0%之間，較對照下降79.3～91.0個百分點，說明胚芽剔除、胚內部損傷、去胚乳、全種損傷對玉米種子發芽率的影響最顯著，種子收獲加工時需特別注意。

2.2 不同破損方式對玉米幼苗生長的影響 由圖3可知，處理T1～T4種皮破損處理產生畸形苗的幾率較低，與對照差異不顯著；處理T7、T9、T12～T16畸形苗率有明顯上升，與對照相比差異顯著，說明胚軸損傷、胚芽損傷、胚乳損傷產生畸形苗；處理T8、T10、T11、T18、T19畸形苗率在20.0%～23.3%之間，與對照差異顯著，說明胚軸+胚芽損傷、胚根剔除、胚外部損傷、全種損傷、擠壓損傷均能顯著增加畸形苗的數量；處理T5、T6、T17的畸形苗率較高，在36.7%～65.0%之間，與對照差異顯著，說明胚部縱切、胚芽斜切、全種縱切合種會使得畸形苗率顯著提高，種子處理時需特別注意。

處理T1～T4種皮破損的正常苗率與對照無顯著差異，在96.7%以上；處理T7、T10、T13、T14、T15正常苗率在53.3%～86.7%之間，與對照差異顯著；處理T5、T6、T8、T11、T19正常苗率在8.3%～18.3%之間，與對照差異顯著，正常苗率明顯下降；處理T9、T12、T16、T17、T18正常苗率過低，在0～3.3%之間，與對照差異顯著，其中處理T9、T17、T18無正常苗。以上結果說明，種皮破損不影響種子正常苗率，但其余部分損傷會使得正常苗率顯著下降，并且胚芽、全種損傷時無正常苗出現。

2.3 不同破損方式對幼苗根系的影響 不同損傷方式對幼苗根長有一定影響，由圖4可以看出，處理T1、T4、T9處理的根長與對照差異不顯著，在15.9～17.1cm之間；處理T2、T3、T15的根長顯著下降，在11.0～12.4cm之間；處理T6、T7、T11～T14、T16的根長在7.7～9.5cm之間，與對照差異顯著；處理T5、T8、T10、T17～T19的根長過短，在4.3～5.7cm之間，與對照差異顯著。以上結果說明，胚軸、胚芽、胚根、胚乳無論哪個部位損傷，均會造成幼苗根長的明顯下降，對幼苗后期發育不利。

根系數量在處理T7中比對照顯著上升，處理T1、T3略有提高，但與對照差異不顯著；處理T4、T8、T11略有下降，但與對照差異不顯著；處理T2、T13～T16根系數量在3.0～3.6條之間，與對照比顯著下降；處理T5、T6、T9、T10、T12、T17～T19根系數量在1.8～2.9條之間，與對照比顯著下降。以上結果說明，種皮損傷對根系數量的影響不大，胚乳損傷造成根系數量減少可能是因為胚乳營養供給不足，胚和胚乳損傷對根系發育的影響較大。

模擬破損對玉米幼苗根系物質積累有一定的影響。由圖5可知，處理T9顯著增加根系鮮重；處理T1、T7根系鮮重為0.91～0.98g，較對照略有增加，但不顯著；處理T2～T4根系鮮重分別為0.68～0.70g，較對照顯著下降；其余處理均較對照根系鮮重顯著降低且降幅較大，變幅為0.23～0.56g。處理T8、T10、T14～T18根系干重較對照顯著降低，其他處理與對照相比無顯著差異。以上結果說明，胚乳損傷時，根系鮮重明顯降低，影響根系的發育；當胚芽剔除時，根系發達，根系物質積累增加；胚軸損傷的種子，根系發育較好，可能是因為損傷刺激了根系生長點的發育。

2.4 不同破損方式對幼苗植株的影響 由圖6可知，處理T7的株高較對照顯著增加，為5.67cm；處理T1、T3的株高與對照比略有增加但不顯著，為4.22～4.28cm；其余處理的株高在1.84～3.89cm之間，較對照顯著下降。以上結果說明，種皮單側損傷、種皮去除對株高的影響不大，但玉米種子胚軸損傷可使株高顯著增加；胚縱切、全種縱切后會產生一胚雙苗，但是幼苗畸形，株高顯著降低，還會出現生長停滯、幼苗枯萎現象。

處理T1～T4、T7、T15的葉片數均與對照相當，處于2葉1心狀態；處理T8、T9、T17、T18葉片數在0.5片以下，損傷處理嚴重影響了葉片數量；其余處理葉片數在1.0～1.8片之間，比對照顯著下降。以上結果說明，胚損傷后玉米幼苗羸弱，無法長成正常的完全葉，并且胚縱切和全種縱切時，幼苗破土便達到2葉1心，但是幼苗嫩黃、易折斷，可能因為在損傷時破壞了胚芽鞘，導致幼苗生長畸形。

由圖7可以看出，處理T2的幼苗鮮重比對照略有降低，但差異不顯著；處理T5、T6、T8、T9、T17、T18幼苗鮮重過低，在0.030～0.107g之間，與對照比下降75.0%～93.0%；其余處理幼苗鮮重在0.130～

0.350g之間，顯著下降。處理T6、T8、T9、T17、T18幼苗干重過低，在0.007～0.010g之間，與對照比下降75.0%～83.3%；其余處理幼苗干重在0.013～0.037之間，顯著下降。以上結果說明，玉米種子胚損傷過多，會導致幼苗物質積累減少；胚芽剔除后，有些仍然會發育長出幼苗，這可能和胚芽的損傷程度有關，胚芽損傷較輕，未破壞到胚芽生長點的胚性細胞時，胚芽具有一定的損傷修復能力，可再生長出幼苗；胚乳損傷會對幼苗產生一定的影響，表現為幼苗短小，生長緩慢；種皮損傷對幼苗生長影響較小。

2.5 不同破損方式處理后的畸形苗與正常苗表現 通過對比不同損傷處理的發芽結果看，胚損傷易產生畸形苗，發芽率也明顯降低，與正常苗對比幼苗矮小，葉片皺縮，不能長成植株（圖8）。當種子剔除胚根后，胚芽能長出，但是幼芽矮小長勢緩慢，長出后不久就會死亡。當種子剔除胚芽后，與正常苗對比，部分種子根系數量增多。當胚根、胚芽損傷時，表現為不能發芽，或者產生畸形芽，根系短小，根系數量減少。胚乳是種子的重要營養源，胚乳損傷的種子，幼苗萌發和根系發育緩慢，但對發芽率影響較小。全種縱切時，胚和胚乳同時受到損傷，雖能發芽，但是幼苗生長異常。縱切還會產生一胚出雙苗的現象，但是幼苗畸形，幼苗出土時無胚芽鞘包裹，幼葉黃嫩易斷。

3 討論與結論

隨著種業現代化的推進，種子加工機械化、自動化、智能化是必然趨勢。玉米種子為淀粉類種子，種子較大且扁平，在加工過程中極易受到機械損傷，導致種子破損，造成發芽率和成苗率低。破損的種子影響種子商品性，易導致種子霉變，降低出苗率，增加畸形苗率，降低經濟效益。目前，種子破損到什么程度的種子不能作為種用，一直沒有明確的標準，并且近年來對此方面的研究也較少。因此開展種子破損對種子發芽和幼苗生長的影響研究有利于種子品質的提高，從而提高農業生產的經濟效益。

通過模擬種子不同部位的機械損傷，研究種子破損對種子發芽率和幼苗生長的影響，可以使種子加工企業更加了解機械損傷對玉米種子質量的影響，進一步改良加工機械，提升種子加工水平，降低機械損傷對種子質量的影響。研究結果表明，玉米在種皮損傷時，發芽率穩定、幼苗畸形率低，對根系長度、根系數量和根系物質積累的影響不明顯，同時對幼苗株高、物質積累的影響較小，因此種皮損失種子可以使用，但是這部分種子必須注意貯藏時間及包衣劑的使用，防止其受到病蟲侵染或藥劑毒害。胚乳是種子生長過程的營養源，本試驗分別對種子的胚乳進行了不同程度的破損，胚乳損傷顯著提高畸形苗率至6.7%～11.7%，降低正常苗率至86.7%以下，低于國家標準發芽率，因此建議胚乳損傷時不作種用。種子胚損傷時容易產生畸形苗，胚部縱切損傷可導致高達65.0%的畸形苗率，胚部針刺損傷可使正常苗率低至1.7%，對根系和幼苗生長都有不同程度的影響，因此胚損傷的種子不能作為種用。另外，在試驗中發現，種子吸水后從胚中部切開可以產生一粒雙苗現象，但容易產生畸形苗，去除胚乳的部分種子仍能發育成幼苗。

綜上所述，種子在受到機械損傷后，種子發芽率和幼苗的生長均受到不同程度的影響，導致種子不發芽或者產生畸形苗，降低了種子質量。因此在玉米種子生產加工過程中，為保障種子質量，應嚴格篩選清除胚乳或胚損傷的種子，避免在農業生產中應用破碎種子。

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（收稿日期：2024-06-10）