CN105557118A - 一种提高直播早稻低温胁迫下出苗率的种子处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种提高直播早稻低温胁迫下出苗率的种子处理方法，其步骤：A、引发液的配制：引发液的用量根据种子的用量，按稻种质量与引发液体积比确定；B、品种选择：在华中双季稻区；C、浸泡种子：将种子浸没于引发液中，黑暗条件下进行引发；D、种子回干：将浸泡的种子置于尼龙网袋中，用自来水冲洗，沥干，然后置于干燥箱中，烘干，回干后将稻种置于冰箱中保存；E、整地：旱直播采用干耕干整、旋耕耙耢的方式整地；F、播种：播种方式为旱直播，采用机械直播。操作简便，适用于旱直播、湿直播，显著提高了直播早稻种子在低温条件下的发芽势、发芽率和秧苗素质，增强了水稻幼苗的抗逆性，解决了直播早稻一播全苗难的问题。
Description
技术领域
本发明属于农作物栽培技术领域，更具体涉及一种提高直播早稻低温胁迫下出苗率的种子处理方法，适用于双季稻双直播系统中早稻的旱直播、湿直播、人工撒播、条播或机械化播种等多种播种方式。
背景技术
双季稻双直播是一种轻简化的高效种植模式，该模式有着较高的劳动力和资源利用效率，且更加适合于全程机械化，对于保障我国粮食安全生产和维持复种指数有着重要的意义。但是，在华中双季稻区，直播早稻出苗率低、出苗不整齐的问题严重限制了双季稻双直播模式的进一步推广。其主要原因是早稻在播种期易遭受低温冷害，导致种子难以发芽出苗，甚至出现大面积的烂种烂芽，最终引起产量的下降。华中地区直播早稻一播全苗难的问题亟需解决。
种子引发是一项控制种子缓慢吸水和逐步回干的种子处理技术，许多研究报道表明种子引发处理能够显著提高种子在多种逆境条件下的发芽率，发芽速度、整齐度和幼苗素质。种子引发的原理主要是通过让种子吸水而进入萌动但胚根又未突破种皮的阶段，从而使种子内部发生一系列的代谢变化，如贮藏物质的动员，表现为淀粉酶活和可溶糖含量的增加以及抗氧化酶活力的增加等。相比未引发种子，引发处理过的种子有着更快的发芽速度，更高的发芽率和更好的秧苗素质，且有着更加旺盛的淀粉代谢活力和更高的呼吸速率。水杨酸是植物重要的生长调节物质，它可以在植物遭受逆境的时候大量表达，增加植物的抗逆性，而硒可以作为一种信号转导物质，在植物遭受逆境胁迫时诱导某些抗逆途径的表达。引发处理对种子内部贮藏物质的动员代谢以及水杨酸和硒在植物抗逆中的作用，也是本发明提出的原理和依据所在。
发明内容
针对直播早稻在种子发芽期易遭受低温胁迫而导致出苗率低、出苗不整齐的问题，本发明的目的是在于提供了一种提高水稻种子在低温条件下发芽率的种子处理方法，操作简便，适用于旱直播、湿直播等模式，且能够适用于机械化播种、人工点播、撒播等多种播种方式，该方法显著提高了直播早稻种子在低温条件下的发芽势、发芽率和秧苗素质，增强了水稻幼苗的抗逆性，解决了直播早稻一播全苗难的问题。
为了实现上述的目的，本发明采用如下技术方案：
一种提高直播早稻低温胁迫下出苗率的种子处理方法，其步骤是：
a、引发液的配制:引发液的用量根据种子的用量，按稻种质量与引发液体积比为1:5w/v来确定。两种引发液分别为硒酸钠溶液和水杨酸溶液，硒酸钠溶液的配制方法为，根据引发液的用量，按13.33mg的硒酸钠(Na2SeO4)溶于1L蒸馏水的比例配制，即为0.5μM的硒酸钠引发液；水杨酸溶液的配制方法为，根据需要引发液的体积，按100mg水杨酸(Salicylicacid)溶于1L蒸馏水的比例配制，即为100mg/L的水杨酸引发液。
b、品种选择：在华中双季稻区，为了保证晚稻的正常抽穗成熟，应选择生育期在85-95天、日产量大于100kgha-1d-1的高产、优质、抗逆性强早稻品种，如湘早籼6号，早珍珠，鄂早18。
c、浸泡种子：根据种子的用量，选择大小适当的铁桶、塑料桶、塑料盆或塑料盒，将种子完全浸没于引发液中，稻种质量与引发剂体积比为1:5w/v，于24-26℃，黑暗条件下进行引发，浸种时间为22-26个小时，于第10-14个小时更换一次引发液。
d、种子回干：将浸泡好的种子置于尼龙网袋中，用自来水冲洗1-3分钟，稍沥干，然后置于25-35℃的鼓风干燥箱中，烘干48-64小时，直至种子含水量低于10％。回干后将稻种置于0-4℃冰箱中保存。
e、整地：旱直播采用干耕干整、旋耕耙耢的方式整地；湿直播采用泡田、水翻耕、耙田、匀田的方式整地。
f、播种：为了保证播后出苗，直播早稻播种日期确定为4月8-15日，亩用种量为2-4kg，播种方式为旱直播或者湿直播，采用机械直播或者人工撒播、条播、穴播。
本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：
低温胁迫下与非引发对照相比，引发处理显著提高了水稻种子的发芽速度和发芽率，旱直播和湿直播模式下，引发水稻种子的发芽率分别提高了27％和33％。引发处理还促进了低温胁迫下水稻幼苗的生长，使湿直播条件下水稻幼苗的根长，芽长，单根重，单芽重提高了27.7％,18.4％,31.7％和26.2％,，使旱直播条件幼苗的各项生长指标提高了13.3％-22.5％。除此之外，引发处理还使得种子在萌发过程中的淀粉代谢进程及呼吸速率加速了近2倍。硒引发和水杨酸引发在旱直播模式和湿直播模式中都表现出了显著的效果，且在不同水稻品种类型间表现出一致的趋势。
附图说明
图1A为一种大田试验中湿直播模式下不同处理种子的出苗动态过程示意图。
图1B为一种大田试验中旱直播模式下不同处理种子的出苗动态过程示意图。
其中：DAS：播种后天数。该图说明在湿直播和旱直播模式中，相比对照而言，引发处理显著提升了种子在低温环境下的发芽势和发芽率，使水稻种子的最终发芽率提升23.7％-33.2％。
图2A为一种湿直播生长箱环境下引发和非引发黄华占水稻种子的出苗动态过程示意图。
图2B为一种湿直播生长箱环境下引发和非引发扬两优6号水稻种子的出苗动态过程示意图。
图2C为一种旱直播生长箱环境下引发和非引发黄华占水稻种子的出苗动态过程示意图。
图2D为一种旱直播生长箱环境下引发和非引发扬两优6号水稻种子的出苗动态过程示意图。
引发种子在生长箱模拟低温环境下的出苗动态过程，其中DAS：播种后天
数。该图说明低温胁迫下引发处理可以使水稻种子的发芽率提升22％-35％。
图3A为一种生长箱试验中湿直播模式下各处理水稻种子在萌发过程中的淀粉酶活示意图。
图3B为一种生长箱试验中旱直播模式下各处理水稻种子在萌发过程中的淀粉酶活示意图。
图3C为一种生长箱试验中湿直播模式下各处理水稻种子在萌发过程中的可溶糖含量示意图。
图3D为一种生长箱试验中旱直播模式下各处理水稻种子在萌发过程中的可溶糖含量示意图。
该图说明引发处理能够加速种子内部的淀粉代谢进程，使种子的淀粉酶活提升约31.7％-76.6％，可溶糖含量提升40.8％-45.8％，从而促进低温胁迫下种子的萌发。
图4A为一种生长箱环境下黄华占水稻种子在萌发过程中的呼吸速率动态示意图。
图4B为一种生长箱环境下扬两优6号水稻种子在萌发过程中的呼吸速率动态示意图。
其中DAS：播种后天数。该图说明低温胁迫下与对照相比，引发处理显著提升了水稻种子在萌发过程中的呼吸速率，提升幅度为31.8％-48.4％。
具体实施方式
实施例1：
一种提高直播早稻低温胁迫下出苗率的种子处理方法(大田试验)，其步骤是：
a、引发剂的配制:引发液的用量根据种子的用量，按稻种质量与引发剂体积比为1:5w/v来确定。两种引发液分别为硒酸钠溶液和水杨酸溶液，硒酸钠溶液的配制方法为，根据引发液的用量，按13.33mg的硒酸钠溶于1L蒸馏水的比例配制，即为0.5μM的硒酸钠引发液；水杨酸溶液的配制方法为，根据需要引发液的体积，按100mg水杨酸(Salicylicacid)溶于1L蒸馏水的比例配制，即为100mg/L的水杨酸引发液。
b、品种选择：在华中双季稻区，为了保证晚稻的正常抽穗成熟，应选择生育期在85或88或90或93或95天、日产量大于100kgha-1d-1的高产、优质、抗逆性强早稻品种,如湘早籼6号、鄂早18、早珍珠等，本大田试验所选用的品种为华中地区大面积推广的品种黄华占。
c、浸泡种子：根据种子的用量，选择大小合适的铁桶、塑料桶或塑料盒，将种子完全浸没于引发液中，稻种质量与引发剂体积比为1:5w/v，于24或25或26℃，黑暗条件下进行引发，浸种时间为22或23或24或25或26个小时，于第10或11或12或13或14个小时更换一次引发液。
d、种子回干：将浸泡好的种子置于尼龙网袋中，用自来水冲洗1或2或3分钟，稍沥干，然后置于25或27或30或33或35℃的鼓风干燥箱中，烘干48或50或53或57或60或62或64小时，直至种子含水量低于10％。回干后将稻种置于0℃或1或2或3或4℃冰箱中保存。
e、试验地点：大田试验地点选择在武穴市大金镇周干村，属于华中双季稻区。
f、田间试验设计：试验分为两个部分，一部分采用湿直播，另一部分为旱直播，供试品种为黄华占，采用完全随机区组设计，小区面积为4m2,，以未引发的种子作为对照，试验设置四个重复。
g、整地：旱直播采用干耕干整、旋耕耙耢的方式整地；湿直播采用泡田、水翻耕、耙田、匀田的方式整地。
h、播种日期和方式：为了保证播后出苗，直播早稻播种日期确定为4月8或10或12或15日，亩用种量为2或3或4kg，播种方式为旱直播或者湿直播，湿直播需耘田，播种前排去多余水分，使田间无明水后再播种，旱直播则不需耘田，把土壤整细耙平后播种。播种方式采用人工穴直播，每穴播一粒种子，每5cm播一粒种子，行距为20cm，每小区播9行。
i、土壤温度动态记录：采用HOBODataLogger(OnsetComputerCorporation生产)记录土壤昼夜温度的动态变化，将HOBODataLogger温度探头埋入约5cm深的土壤中，共埋入6个探头(探头方向与地面垂直)，旱直播田块和湿直播田块各埋入3个。从播种后1天开始记录土壤温度。播种后1-10天的白天温度平均值为18.8℃，夜间温度平均值为12.7℃。
j、出苗速度的观测：从播种后1天开始记录出苗动态，直至出苗数达到恒定。
k、秧苗素质测定：在播种后12天，每个小区选取12株幼苗测定秧苗素质，随后将芽和根分开，立刻称得鲜重。
试验结果分析：
HOBO记载的田间温度显示，在播种后1-10天，土壤的日均温度为16.0℃左右，夜间平均温度在12.8℃-13.4℃之间，田间温度较低，能对水稻种子的萌发造成一定的胁迫。图1A、图1B为湿直播和旱直播条件下不同处理水稻种子的出苗动态，可以看出，引发处理对水稻种子在低温条件下的出苗率和出苗速度有明显的提升作用，与对照相比，在第18天时，引发水稻种子在湿直播和旱直播模式下的出苗率分别提高了33.19％和23.73％，水杨酸引发和硒引发的效果相当。表1为不同处理的秧苗生长状况，结果显示，无论是在旱直播模式还是湿直播模式下，两种引发处理均显著促进了水稻幼苗在低温田间环境下的生长。两种引发处理平均使湿直播模式水稻种子的根长、芽长、单根重、单芽重提升了27.7％,18.4％,31.7％和26.2％，使旱直播模式的各项秧苗素质指标分别提升了15.7％,13.3％,20.9％和22.5％。
表1：大田低温胁迫下不同引发处理幼苗的秧苗素质指标
实施例2：
一种提高低温胁迫下直播早稻出苗率的种子处理技术(生长箱试验)，其步骤是：
1.试验设计：试验于华中农业大学作物栽培与生理研究中心进行，试验分为旱直播和湿直播两部分，采用完全随机设计，引发处理为硒引发和水杨酸引发，供试品种为常规稻黄华占和杂交稻扬两优6号。根据大田环境下播种后1或3或5或7或10天的土壤温度，生长箱试验的温度设置为湿直播处理：白天18.8℃，夜晚12.7℃；旱直播处理:白天19.7℃，夜晚13.4℃。光照11或12或13hd-1，光照强度为12000lux，相对湿度设置为60％。设置8个重复，其中4个重复用于发芽动态和秧苗素质的观测，4个重复用于生理生化指标的测定。
2、稻种的引发处理：在播种前一周用硒酸钠引发液和水杨酸引发液按上述方法分别引发黄华占和扬两优6号水稻种子，引发完毕后，将种子装入自封袋中于-4℃冰箱中储存至播种前。
3、播种：在长30cm，宽21cm的塑料盒中进行，每个塑料盒中装入风干土5kg，湿直播处理先将土壤浸泡24h，再排去多余水分，抹平后播种，旱直播的土壤含水量控制在19％或20或21％，将土壤整细整平后播种。用于观测发芽的4个重复，将24粒健康、饱满的种子均匀条播成两行，每行12粒种子。用于生理生化测定的4个重复，将10g种子均匀撒播于塑料盒中，湿直播播种后轻压种子，旱直播播种后在表面覆盖一层薄土。置于生长箱中培养。
4、相关指标的统计和测定：播种后第一天开始观察出苗情况，至出苗情况保持稳定。于播种后第12天取12株幼苗测定秧苗素质，另于第3、6、9天每个处理取样1g测定α-淀粉酶活、可溶糖含量及呼吸速率。
其它实施步骤与实施例1相同。
试验结果分析：
图2A、图2B、图2C、图2D是生长箱低温环境下各处理种子的出苗动态。无论是旱直播模式还是湿直播模式，两种引发处理均显著的提升了两个品种水稻种子的发芽速度和发芽率。在低温环境下，对照种子的发芽率在湿直播和旱直播模式下分别只有55.2％-59.4％和55.0％-58.8％。而引发处理使湿直播和旱直播水稻种子的最终发芽率分别提升了23％和35％,除此之外，引发处理还显著提升了水稻种子的萌发速度，如湿直播模式中，黄华占种子在播种后第5天时对照的发芽率仅为7.3％，而引发处理的平均发芽率则达到了34.7％。两种引发处理在不同模式、不同品种间的效果相当，都表现出了显著的提升效果。
生长箱试验中各处理幼苗的秧苗素质如表2所示，引发处理显著促进了水稻幼苗在低温环境下的生长，两种引发处理使得湿直播水稻种子的根长、芽长、单根重、单芽重平均提升了71.5％，101.2％，35.2％，104.3％，使旱直播种子的各项秧苗素质分别提升了34.6％，84.3％，38.1％，48.3％，且硒引发和水杨酸引发在不同模式和品种间均表现出一致的效果。
通过测定水稻种子的α-淀粉酶活和可溶糖含量(图3A、图3B、图3C、图3D)可以看出，相比对照而言，引发处理显著提升了低温环境下水稻种子的淀粉代谢活力，湿直播模式中，两种引发处理平均使水稻种子的淀粉酶活力和可溶糖含量分别提升了76.3％和45.8％，而旱直播模式中水稻种子的淀粉酶活力和可溶糖含量分别提升了31.72％和40.8％，种子萌发过程中的呼吸动态(图4A、图4B)显示，引发处理对种子在萌发过程中的呼吸作用有明显的的促进作用，与对照相比，在播种后第3天引发处理使水稻种子的呼吸速率提升了31.8％，而在第9天，呼吸速率提升了48.4％。
表2：生长箱低温环境下两种引发处理对水稻幼苗生长的影响
Claims (1)
1.一种提高直播早稻低温胁迫下出苗率的种子处理方法，其步骤是：
a、引发液的配制：引发液的用量根据种子的用量，按稻种质量与引发液体积比为1:5w/v来确定，两种引发液分别为硒酸钠溶液和水杨酸溶液，硒酸钠溶液的配制为，根据引发液的用量，按13.33mg的硒酸钠溶于1L蒸馏水的比例配制，为0.5μM的硒酸钠引发液；水杨酸溶液的配制为，根据需要引发液的体积，按100mg水杨酸溶于1L蒸馏水的比例配制，为100mg/L的水杨酸引发液；
b、品种选择：在华中双季稻区，为了晚稻的正常抽穗成熟，选择生育期在85-95天、日产量大于100kgha-1d-1的早稻品种，湘早籼6号，早珍珠，鄂早18；
c、浸泡种子：根据种子的用量，选择铁桶、塑料桶、塑料盆或塑料盒，将种子浸没于引发液中，稻种质量与引发剂体积比为1:5w/v，于24-26℃，黑暗条件下进行引发，浸种时间为22-26个小时，于第10-14个小时更换一次引发液；
d、种子回干：将浸泡的种子置于尼龙网袋中，用自来水冲洗1-3分钟，沥干，然后置于25-35℃的鼓风干燥箱中，烘干48-64小时，直至种子含水量低于10%，回干后将稻种置于0-4℃冰箱中保存；
e、整地：旱直播采用干耕干整、旋耕耙耢的方式整地；湿直播采用泡田、水翻耕、耙田、匀田的方式整地；
f、播种：为了保证播后出苗，直播早稻播种日期为4月8-15日，亩用种量为2-4kg，播种方式为旱直播或湿直播，采用机械直播或者人工撒播、条播、穴播。
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