冷等离子体种子处理技术在小麦上的应用效果研究

摘要 为明确冷等离子体种子处理技术在小麦生产中的应用效果，进行了室内冷等离子体处理机不同功率的种子发芽试验和大田生产试验。结果表明，冷等离子体种子处理的效果与品种和处理功率相关，在实际生产应用上，要根据品种选择适宜功率进行处理才能达到预期效果。经过冷等离子体处理后，小麦种子发芽率、成苗率显著提高，出苗整齐度也高于空白对照和常规拌种处理。另外，种子经冷等离子体机处理后，显著提高了小麦的株高、分蘖数和穗粒数等，说明其在促进种子萌发和小麦生长方面作用明显；且增产效果明显，产量相对空白对照增加43.21%，相对常规拌种处理增加10.37%。因此，冷等离子体种子处理技术具有广阔的应用前景和较高的使用价值。

关键词 小麦；种子处理；冷等离子；种子萌发；产量

中图分类号 S512.1 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2018）21-0008-03

随着现代农业的发展，人们已逐步意识到过量使用化肥和农药会造成地力衰减、作物品质下降和生态破坏等不良后果。现代物理技术与农业生产的结合，可有效减少化肥和农药的使用量，同时达到增产、优质、抗病和高效的目的[1-2]。冷等离子体种子处理技术是物理技术在生物学和农业领域的应用，在促进作物生长、提高作物产量等方面发挥着积极重要的作用。其原理是通过气体放电使气体电离而产生一种高能量聚集态，从而激发种子潜在活力。具体通过以下途径：一是改变种皮结构，增强种皮的亲水性和吸水能力，刺激种子萌发等；二是增加光合色素含量，提高光合能力；三是可以破除蔬菜、谷物和豆类等种子休眠，能够有效杀死种子表面的曲霉、青霉和真菌等，提高抗病、抗虫等抗逆能力等[3]。本研究的目的在于通过研究冷等离子体种子处理技术对小麦种子的发芽、生长以及产量等方面的影响，明确其在小麦生产应用中的可行性，为今后冷等离子种子处理技术在小麦生产中的推广应用提供技术依据。

1 材料与方法

1.1 试验概况

以扬辐麦4号小麦为试验材料，针对冷等离子体处理对小麦种子萌发的影响，开展室内发芽率试验。针对冷等离子体处理对小麦实际生产的影响，开展田间试验。田间试验于2016年在常州市新北区稻麦原种场试验基地进行，试验地地势平坦，排灌方便，土壤均匀，肥力一致。

1.2 试验设计

1.2.1 室内发芽试验。试验装置为常州普拉瑟等离子体科技有限公司研制的HD-2N型冷等离子体种子处理机，介质气体为氦气（He），等离子体处理参数以功率（W）表示，真空度150 Pa，处理时间15 s，容抗放电，极间距离3～8 cm。处理时先将种子置于真空工作台上，抽真空，充入适量氦气，适当功率放电，放气至常压，最后取出种子。供试小麦品种为扬辐麦4号、扬麦23、宁麦13。利用冷等离子体机对不同小麦品种的种子进行4个不同功率处理，分别为60、80、100、120 W及1个空白对照（CK），设3次重复，处理后种子置于种子纸质储存袋中，室温下保存。

将种子充分混匀后，随机数取100粒，置于铺有湿润发芽纸的发芽盒（12 cm×12 cm×5 cm）内，均匀摆放整齐后，覆一层浸湿的发芽纸。将发芽盒置于人工气候箱内（光照14 h/d，温度20 ℃）培养，发芽期间纸床需始终保持湿润。第4天开始，每天观察种子发芽情况，并进行计数，种子达到最高发芽率后停止计数。计算公式如下：

发芽率（%）=末次计数发芽数/样品粒数×100

1.2.2 田间生产试验。共设置3个处理，分别为种子未做处理作空白对照（CK）、80 W冷等离子体处理种子（等离子处理，T1）、种子常规处理（种衣剂拌种，T2）。3次重复，采用随机区组设计，小区面积为80 m2。11月15日播种，播种量150 kg/hm2，稻秸秆切碎全量还田，施肥、旋耕、条播、镇压一体化，行距25 cm。基肥一次性施用复合肥（15-15-15）375 kg/hm2，返青肥施用尿素187.5 kg/hm2，施拔节孕穗肥复合肥（15-15-15）150 kg/hm2，穗肥施用尿素75 kg/hm2。其中种衣剂成分为奥拜瑞31.9%戊唑·吡虫啉（1.1%戊唑醇+30.8%吡虫啉）。田间栽培管理措施按大田常规管理进行。

2 结果与分析

2.1 不同功率冷等离子处理对小麦种子发芽率的影响

不同品种的小麦种子，经等离子处理后，发芽率差异显著。同一品种经不同功率冷等离子体机处理之间差异达到显著水平。120 W功率处理下，与空白对照（CK）相比，3个品种的小麦种子的发芽率均有所下降，分别下降5.5%、7.5%、5.2%。经过冷等离子处理的种子，在80 W功率处理下，发芽率达最大值。扬辐麦4号和宁麦13发芽率相比空白对照和其他功率处理，发芽率达最大值；扬麦23种子经等离子处理后，发芽率下降（表1）。同一处理功率不同品种间，扬辐麦4号发芽率最高。

2.2 冷等离子处理对小麦生长及產量的影响

2.2.1 对小麦苗期生长的影响。等离子处理（T1）后，种子发芽率和成苗率均高于常规处理（T2）的种子（图1、图2）。其中，等离子处理的种子发芽率及成苗率均高于90%。且相对常规处理出苗均匀、整齐。同一时期，经过等离子和常规处理的种子，分蘖数均高于未经处理（CK）的种子（图3）。总体上看，等离子处理后分蘖数多于常规处理。综上所述，种子经过等离子和常规处理后，可有效促进分蘖的发生，且等离子种子处理相对常规处理，对提高种子发芽率和成苗率、促进分蘖发生效果更明显。

经过等离子处理（T1）和常规处理（T2）后，小麦基本苗数均高于未经处理的种子（CK），且经过等离子处理的小麦基本苗数高于常规处理（图4）。进一步说明，等离子处理和常规处理能有效提高小麦种子的发芽率和成苗率，且等离子处理的种子发芽率和成苗率高于常规处理的种子。

2.2.2 对小麦成熟期穗长、株高的影响。从图5可以看出，经过等离子处理（T1）和常规处理（T2）后，成熟期小麦的穗长大于未做种子处理对照（CK），且常规处理的小麦穗长最长。经过等离子和常规处理后，成熟期小麦的株高均高于未做种子处理对照（CK）。其中，等离子种子处理后的成熟期小麦株高明显高于未做种子处理对照（CK）和常规处理的种子。结果表明，等离子处理和常规种衣剂拌种处理，可促进小麦生长，在株高方面，等离子种子处理技术效果更明显。

2.2.3 对产量的影响。从表2可以看出，种子处理后，有效穗数相对减少，每穗粒数、千粒重和产量均有所增加。其中，等离子处理（T1）、常规处理（T2）后有效穗数相对未做种子处理对照（CK）分别减少5.0%、5.7%，差异不明显；穗实粒数相对未做种子处理对照（CK）分别增加23.3%、15.5%；千粒重相对未做种子处理对照（CK）分别增加22.6%、19.5%；产量相对未做种子处理对照（CK）分别增加43.21%、29.75%，差异显著。等离子处理后，有效穗数、每穗实粒数、千粒重、产量均高于常规处理，其中产量相对常规处理增产10.37%。

2.3 不同处理对小麦经济效益的影响

从表3可以看出，不同种子处理对小麦经济效益有明显影响，种子经处理后可明显提高净收益，其中等离子处理（T1）净收益最高，达5 442.54元/hm2。等离子处理和常规处理（T2）相对未做种子处理对照（CK），净收益分别增加154.2%、116.4%。等离子处理相对常规处理净收益增加17.4%。

3 结论与讨论

种子萌发是作物生育期中的重要阶段，对作物后期的生长发育有重要影响，从而间接影响到作物产量的形成。提高种子发芽率和整齐度是提高作物产量的重要途径。目前已有大量研究表明，等离子种子处理技术能显著促进作物种子的萌发[3-5]。但是等离子处理对同一作物不同品种间的种子萌发影响的研究较少。本研究结果表明，冷等离子体种子处理的效果与品种相关，同一种作物不同品种之间种子的最佳处理功率不同，且处理功率的高低对种子萌发的影响显著。因此，在实际生产应用上，应根据不同的品种来选择适宜的处理功率，才能起到促进种子萌发的作用。

本研究系统地探索了小麦整个生育期内主要农艺性状受种子处理技术的影响，发现冷等离子体种子处理技术显著提高了小麦的株高、分蘖数和穗粒数等，说明其在促进小麦生长方面效果明显。同时产量数据表明，冷等离子体处理种子后，小麦的产量相对空白处理增加43.21%，相对常规拌种处理增加10.37%，增产效果明显。前人经过大量研究认为，小麦产量由单位面积穗数、每穗粒数和平均粒重构成，受株高、分蘖、穗粒数等产量相关性状的影响[6]。目前已不仅局限于对株高、分蘖、穗粒数与产量相关性的研究，而是为明确各产量性状对产量的作用机理进行了一系列探索试验。例如，吴同彦等[7]研究发现，小麦株高对产量的贡献大小主要受株高构成因素中穗茎节长的影响，穗茎节长与产量成正相关，主要是因为穗茎节长较长，植株重心下移，扩大了群体对光、热、气等资源的利用空间，从而提高了籽粒产量。张 晶等[6]认为，分蘖是决定小麦产量的重要因素，其中单株有效分蘖的增加将导致不孕小穗数增加和穗粒数、单穗重降低。综上所述，深入研究冷等离子种子处理技术对穗茎节长、单株有效分蘖数等重要指标的影响，对获得小麦高产稳产方法具有重要意义，是下一步研究的重点。

根据目前生产实际，在小麦生产中，通常经过药剂拌种处理后进行播种，冷等离子体处理种子相对药剂拌种，在提高发芽率、促进苗期整齐度、提高产量等方面均具有一定的优势，从这个角度出发，冷等离子体应用前景较为可观。但是，冷等离子体技术在小麦生产上的应用成本较高，如果达不到预期的收益，大面积运用具有一定的风险。冷等离子体种子处理技术应用于蔬菜、瓜果等经济效益较高的种植产业，风险相对较低，但在蔬菜、瓜果生产上的应用效果有待进一步研究。另外，前人研究结果表明，等离子体种子处理技术可改变种皮结构，达到提高种子发芽率的目的，但是种皮结构的改变是否会影响种子的贮藏性能值得进一步研究。

4 参考文献

[1] 杨兆民，孔彦.物理技术在我国农业生产中应用的研究[J].广东农业科学，2010（8）：356-358.

[2] 陈永琴，高岩，崔宏磊.谈物理农业新技术在农业推广中的应用与发展[J].农机使用与维修，2015（1）：87.

[3] 王永维，曹林，王俊，等.冷等離子体处理对水稻种子萌发的影响[J].农业机械学报，2013，44（6）：206-209.

[4] 李玲，申民翀，李建刚，等.冷等离子体种子处理对油料作物种子萌发及幼苗生长的影响[J].江西农业学报，2015，27（8）：1-5.

[5] 邵长勇，方宪法，唐欣，等.冷等离子体处理对大葱种子发芽特性的影响[J].农业机械学报，2013，44（6）：201-203.

[6] 张晶，张定一，王姣，等.小麦单株有效分蘖数与农艺性状的相关性研究[J].山西农业科学，2009，37（6）：17-19.

[7] 吴同彦，谢令琴，杨学举，等.小麦株高构成因素与产量及其他性状相关性的研究[J].河北农业大学学报，2002，25（3）：10-12.

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