种子发芽率检验的教学实践与思考

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  摘    要:种子质量的优劣在很大程度上决定着农作物增产措施的发挥。发芽率是衡量种子质量最重要的指标之一。结合多年的教学实践,从种子样品准备、发芽介质选择、发芽环境调控、发芽率调查、种子休眠破除、幼苗鉴定6个方面进行了总结、思考与建议,供种子教学工作者和种子检验者参考。
  关键词:种子;发芽率;检验;教学实践;思考
  文章编号: 1005-2690(2021)09-0029-03       中國图书分类号: S339.31       文献标志码: A
  种子产业是农业的“芯片”产业,是落实“藏粮于地、藏粮于技”战略的核心。2020年中央经济工作会议提出“解决种子和耕地问题”,此项又是2021年中国经济八大重点任务之一。良种是农业各种增产措施得以发挥的前提,发芽率是衡量种子质量最重要的指标之一[1]。
  种子发芽试验虽然是按照GB/T 3543.4—1995《农作物种子检验规程》(简称规程)进行,但是发芽试验步骤和不定量的因素较多,操作过程中常因出现细节上的疏漏,最终导致试验失败[2]。
  为了将发芽率检测的结果控制在容许误差范围内,得到科学、准确、重演性好的试验结果,笔者结合多年教学实践进行了探讨。
  1   种子样品准备
  种子发芽试验的目的是确定测定种子批的种用价值及播种品质[3]。规程中规定了进行发芽试验的样品必须是经过净度分析后的净种子,且要求种子数量为400粒。
  以水稻为例,其种子批的最大重量为25 000 kg,若以其千粒重25.00 g计算,则400粒净种子的发芽结果代表的是109粒种子发芽力。所以说,试验样品的获取必须具有均匀性和代表性,否则检验结果不仅没有任何意义,甚至会给农业生产造成致命打击。
  2   发芽介质选择
  发芽时,若发芽床选择不当,会有不同的试验结果。规程中根据介质的不同,将种子发芽的方法分为沙床法和纸床法两种。
  通常中大粒种子、陈种子、包衣种子及对水分较敏感的中小粒种子宜选用沙床[4]。沙床法的介质有沙和沙质土壤。沙在使用前必须进行洗涤和高温消毒,然后用孔径为0.80 mm和0.05 mm的圆孔筛过筛,选取直径0.05~0.80 mm的沙粒[5];沙质土壤也必须进行消毒方可使用。另外,采用沙床法发芽,在计数时需要将幼苗从沙床中分离出来,并清洗残留沙粒,这样有可能会破坏幼苗,继而影响幼苗的鉴定。
  通常小、中粒种子选用纸床法。纸床法的发芽床可以选用滤纸或者擦手纸,但是不同类型的纸张,其质量存在明显差异。规程只对发芽纸有一定的要求,而没有其他明确的规定与标准。市售手纸由于可能含有漂白剂等化学物质,一般不建议选用。纸床法包括纸上法和纸间法两种,其中纸间法又包括两类,第一类是将种子卷于发芽纸中发芽,第二类是将种子置于发芽纸上,然后再在种子上覆盖一层发芽纸[6]。第一类方法,种子幼苗根极易互相缠绕交错,部分根还有可能伸入纸床难以分离,同时由于种子在两层纸间的黑暗环境中发芽,易引起幼苗黄化、中胚轴增长受阻,继而影响幼苗的鉴定与观察计数。第二类方法,在发芽管理期间进行补水时容易使发芽床水分含量不均匀,造成种子发霉、幼苗畸形等。
  笔者认为,应在种子露白后立即将覆盖层的发芽纸移除,这样既可以降低次生感染的可能,同时有利于幼苗的生长,然而规程对移除覆盖层发芽纸没有提及;补水易引起水分不均匀,规程中也没有对有关补水量、补水时间等相关表述。
  3   发芽环境调控
  种子检验的原则是检测结果的重演性。为了摒除试验者由于试验技术不当而引起的试验误差,规程中规定了发芽率的测定须在适宜条件下进行,这样能保证种子批的最大发芽潜力充分表现出来。种子发芽的环境主要包括水分、温度、氧气、光照等[7]。
  3.1   水分
  水分是种子发芽的关键因素,所以试验过程中必须保证水分适量、均匀、持续供应。众所周知,供水量对种子的发芽率有一定影响[8]。例如烟草属种子在太湿润的种子发芽床发芽,长出的幼苗会细弱、呈玻璃透明状或根尖破裂[9];水稻种子虽然对水分供应不太敏感,但是如果水分过多,也无法形成正常的幼苗[10]。然而,规程中并没有对种子发芽过程中外界供给水分的量作具体、明确规定,使得在试验操作过程中难以掌控,只能凭经验和感觉操作,这样种子发芽试验很难形成标准化。
  实际操作种子发芽试验时,纸床法建议:先将发芽纸浸于无菌水中达饱和状态后取出,用镊子捏起纸角,以滤去多余水分后置床,如果是吸水量大的种子,为了防止水分供应量不足,可以酌情增加纸张的数量,或者在置床后的第2天酌量加无菌水;置床时需排出纸床下的空气,然后再均匀地摆放种子,以保证种子水分供应的一致性;最后将发芽容器置于湿型发芽箱内发芽,如果没有湿型发芽箱,可在发芽箱内摆几盒装有水的发芽盒,以增加发芽箱内的湿度[11];发芽期间还要适时、适量地补充水分。
  沙床法则建议先将沙加无菌水搅拌均匀,至手握成团、放手轻压易散,轻拍沙面不出现水膜时开始置床,这样可防止沙床水分不均匀,置床后需适时适量地补充水分,但是如何通过补充水分来保证沙床水分的均匀性,规程中并没有进行具体说明。
  3.2   氧气
  发芽期间必须保证种子有足够的空气。种子发芽时,胚根伸长对氧气的需求比胚芽伸长更为敏感,所以发芽床必须要保持湿润,否则会导致幼苗生长不均衡。当然发芽床加水量也不宜过多,否则会阻碍氧气进入种胚。
  另外,发芽时宜选用有通风装置的发芽箱或发芽室,对氧气需求较多的种子应经常打开发芽盒盖进行通气[12]。   3.3   温度
  发芽温度宜选择规程中所列的各农作物种子发芽温度。对新收获的休眠种子,一般选用较低温度或变温处理,低温可防止陈种子产出畸形苗;变温有利于氧气渗入、促进酶活化、加速发芽,同时可避免因温度引起的能量转化慢而出现畸形苗的情况。
  另外,发芽时宜将样品放置在有通风装置的发芽箱或发芽室内,这样除了可在一定程度上保证氧气供给外,还可在一定程度上保证箱内温度均匀。然而,即便是放在具有通风装置的发芽箱或发芽室,發芽箱或发芽室内部的温度仍存在一定的差异,特别是样品太多,布满了整个发芽箱或发芽室时。因此,发芽试验必须设置重复,若重复间的差距超过最大容许误差,则需重新试验。
  3.4   光照
  虽然种子发芽可以在黑暗下完成,但是黑暗会使幼苗出现徒长或形成白化苗。由于光照有利于抑制发芽过程中真菌的生长繁殖,防止出现徒长和白化苗,且增加光照幼苗生长健壮,有利于幼苗的鉴定,当然光照过强也有可能会抑制发芽,因此,光强以750~1 250 lx为宜。
  4   发芽率调查
  4.1   调查时间
  种子检验测定的发芽率,是指采用标准发芽试验,在规定条件和时间内,正常幼苗数占供检种子数的百分率[13]。但是,规程同时规定了试验时间延长和提前结束的情况[14-15],因此不必过分强调或纠结试验持续时间。
  发芽率的调查是以能获得最高发芽率为原则,但发芽试验不可能等到所有能发芽的种子全部发芽完毕后再统一计数。若等到最后期限统一计数,那些早先发芽的种子由于生长快,根系纠缠成堆不易计数,因此,建议采用两次计数,即在规定发芽时间过1/2时先计数1次,将已判断为发芽的种子先行移去,以利于第2次计数,最后将两次计数的结果相加即为该种子批的发芽率。
  4.2   调查内容
  种子检验的发芽试验不只是了解或比较种子样品的可发芽粒数或百分比,还需了解不发芽种子是死种子还是休眠种子。
  规程规定,检测结果可分为发芽种子和不发芽种子两大类,发芽种子分为正常幼苗和不正常幼苗两项,不发芽种子分为硬实种子、新鲜不发芽种子和死种子3项。
  死种子是指到发芽试验期限时已经软化、变色或发霉的种子;新鲜不发芽种子是指种子坚硬与初吸水时无差异,且充分吸水的种子;若种子坚硬,且确认未能吸水,则为硬实种子。
  如果新鲜不发芽种子或硬实种子数量过多,可通过四唑染色法、离体胚法或X射线衬比法测定,判断新鲜健康粒或硬粒是否具有生活力[16]。在判定其具有生活力的前提下再选择恰当的种子休眠破除措施,重新布置试验。
  5   种子休眠破除
  促进种子发芽的方法有很多,若是硬实种子,可采取预先浸水、割伤、酸蚀、碱蚀、变温处理、预冷、预热、光照等措施。这些方法中可能会伤害种子的有割伤、酸蚀、预热等,在操作时需特别小心。鉴于部分处理方法可能会伤害种子,使原本可以发芽的种子丧失活力,降低发芽潜力,因此,需将处理方法与时间列于报告中,这样可保证检验结果的一致性。
  为了防止破除种子休眠措施伤害种子,笔者认为,最保险的方法是先进行一般的发芽试验,计算在该条件下可发芽的种子数,在试验期限后再针对不发芽种子作休眠破除促进发芽处理,正确地计算出死种子及休眠种子的数量。
  6   幼苗鉴定
  幼苗鉴定必须在幼苗达到子叶从种皮中伸出(如莴苣属),或初生叶展开(如菜豆属)或叶片从胚芽鞘中伸出(如小麦属)时才能进行。检查及鉴定计数时,可用脱脂棉或海绵等柔软材料包裹镊子头部,防止镊子夹伤幼苗,扯断根系。
  另外,幼苗或种子摆放不合适,根系悬空,也可能会影响最终鉴定结果。建议在鉴定前充分湿润发芽床,夹取幼苗鉴定时尽量避免夹带出那些未达到发芽标准的幼苗或种子。
  6.1   幼苗鉴定标准
  准确判断幼苗正常与否,是种子发芽试验的关键。正常幼苗不仅包括发育正常的幼苗,还包括轻微缺陷的幼苗。为了避免主观的影响,规程中列有幼苗鉴定的标准。
  幼苗鉴定时必须考虑单子叶植物的5类幼苗发育类型和双子叶植物的4类幼苗的特征,重点观察、分析和判断[17]。如单子叶植物中的稻属、玉米属不正常幼苗主要考虑根、胚轴、胚芽鞘及第一片叶和整个幼苗,因子叶已退化为盾片,所以鉴定时不需要考虑子叶[18];双子叶植物中的大豆属种子构造完整、分化程度较高,从根、下胚轴、上胚轴、顶芽、初生叶等器官可鉴定不正常幼苗。
  6.2   感染源与幼苗鉴定
  在幼苗鉴定过程中若遇见病株,首先要判断是初生感染还是次生感染。由初生感染引起的,判断为不正常幼苗;由次生感染引起的,即使严重腐烂或致病,也列为正常幼苗。但是,从幼苗外观上是很难区分初生感染和次生感染的。
  如何从根本上区分出初生感染和次生感染,具体有以下两方面。
  首先,采取措施预防次生感染,如发芽箱、发芽容器等用20%高锰酸钾液或75%酒精擦试,清洗干燥后再使用;纸、沙、土在150 ℃条件烘30 min或高温高压灭菌,静置7 d后使用;水采用蒸馏水、去离子水、0.1%氯化汞溶液或0.2%氯化汞溶液;种子用杀菌剂或次氯酸钠溶液处理等[19]。
  其次,在病菌还未蔓延或侵染不深时辨别初生感染和次生感染,主要观察幼苗新生部分是否色泽正常、是否生长健康。若发现初生感染的幼苗,应立即剔除,防止感染蔓延;如果感染源已污染周围幼苗,应立即清洗幼苗,并将其转移到清洁的发芽床上;如果幼苗大量腐烂或致病,则要重新进行试验。
  7   小结   种子发芽率检测与一般的发芽试验不同,一般的发芽试验是测定一批种子在某一条件下的发芽百分率,发芽标准是生理发芽;而种子发芽率检验是为了掌握样品将来成为新植株的潜力,主要是用来比较不同种子批的质量,发芽标准是长成正常植株。
  在实际教学中必须注重细节分析,操作时要严格执行检验规程,这样才能避免出现错误,确保试验结果准确、可靠,防止伪劣种子流入市场,为种子质量保驾护航。
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