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  1、超声对种子萌发和产量的影响核心提示：农作物种子生产的周期长,尤其是杂交种子从亲本提纯、繁殖到制种,一船需要45年时间,技术条件复杂,对自然气候的反应比大田作物敏感,储存条件要求严格。因此,研究种子的萌发特性是当前研究的热点 ,有关超声.农作物种子生产的周期长,尤其是杂交种子从亲本提纯、繁殖到制种,一船需要45年时间,技术条件复杂,对自然气候的反应比大田作物敏感,储存条件要求严格。因此,研究种子的萌发特性是当前研究的热点 ,有关超声波用于促进种子发芽和生长、提高种子产量和质量的研究国内外都有不少报道 2 - 4 。笔者综述了利用超声处理农作物种子,以提高种子萌发和产量方面的研究现状,并提出用超声

  2、处理种子过程中存在的问题以及需要努力的方向。1超声波对种子的作用原理 用超声处理种子的过程,是将种子悬浮于超声辐射的水槽之中,在一定的声强和频率下,当向液体中辐射超声波时,液体中会产生大量的微小气泡,这些微小气泡随声压振动而发生一系列动力学过程,即振荡、扩大、收缩等。当气泡的自身频率与所加的频率发生共振时,将出现强烈的空化现象,气泡产生崩坍。空化泡绝热收缩至崩坍瞬间,泡内可呈现5 000 以上的高温和数千个大气压,并伴有强大的冲击波或射流等, 冲击种子表面,改变细胞的壁膜结构,使细胞内外发生物质交换,种子内酶的活性提高 。 超声处理就是把植物种子放入超声场中,通过不同时间的超声照射,利用超声波

  3、所产生的强烈振动对照射物有不同的刺激,产生不同的效果。有关研究已证实,超声作为一种能量输入形式,可刺激植物种子,提高发芽率及种子产量,达到比野生或常规种植培育的植物生长速度快、缩短成熟期的效果。2超声对种子萌发和产量的影响2. 1超声对农作物种子萌发和产量的影响Betts等研究表明,超声波能够增强食物在细胞内的热传递而使微生物失活,能促进作物生长、提高产量 。为明确超声波与植物生长及对虫害防治的定量关系,秦玉川等研究了超声波对大白菜(B rassica pekinensis Rupr)生长及对蚜虫的防治作用。用20 kHz超声波发生器(300W) , 超声波处理的产量明显高于对照组,说明了超声

  4、波处理对大白菜的生长具有一定促进作用。超声波处理对菠菜种子萌发的影响因不同处理频率和时间而。在处理时间l8min内,频率50 kHz比20 kHz对种子发芽具有更加好的促进效应,发芽率一般可比对照提高10%以上;对植株生长发育及产量影响以50 kHz, 8 min处理效果最好,小区测产比对照增产26. 4%; 对植株叶片中过氧化物酶同工酶亦有一定影响。 任兴安等研究了超声处理对种子发芽、生根的影响。水稻(O ryza sativa Linn)经超声(输出电功率250W,频率1318 kHz)处理后,种子的发芽势提高10%以上,其中7、10 min两处理效果较好;芽子长度显著增加,其增长幅度在29

  5、. 11%43. 67%;生根速度显著提升,根的条数明显地增加,其增长幅度在44%以上。以上研究根据结果得出,经适当剂量超声处理,可促进水稻发芽、分蘖、成穗和提高产量;在低温下,以适当剂量的超声处理水稻种子的烂种、烂芽率较对照稻种有明显降低。 在小麦( Triticum aestivum Linn)的超声育种方面,我国也进行了不少的研究工作,利用不一样功率、频率、波型的超声波照射不同品种的小麦,已初步取得了超声具有育种效应的结果。并发现有早熟突变、矮杆突变和大穗、粒重、粒多等突变株出现,有的株系还具有全面超亲的优异性状。上述结果初步说明超声的作用能遗传给后代。2. 2超声对中草药种子萌发和产量的影响郭

  6、孝武用超声波对白术(Rhizoma atractylodisMacrocephalae)块根生长和产量的影响进行了研究,所用超声频率为20 kHz, 换能器辐射面的平均声强度约为0. 5W /cm2 。结果表明,经超声波处理后白术块根的出苗率和单株块根重均随超声波处理时间的延长而增加,以处理10 min为最好。杨胜利等研究了超声照射对红曲(Monacolin K)产量的影响,用频率为20 kHz,功率为200W的超声波照射红曲培养液。结果表明,每间隔8 h,照射2 min效果最明显。从试验结果可以看出,超声波处理时间会影响红曲的产量,较长时间会引起细胞死亡率升高,从而导致产量下降。而处理时间过

  7、短又达不到刺激其生产红曲的效果,作用时间为2 min左右时效果最明显。采用超声波处理可以使菌丝体分散,甚至是游离的单菌体,克服了对菌体生产及红曲生成的限制,从而有利于菌体的代谢和产物量的提高。同时超声波处理可以使发酵液粘度降低,物质混合均匀,有利于氧气及营养物质的传递。 针对苏铁(Cycas revolute Thumb)种子萌发中发芽率低、萌发时间长、种子易霉变等问题,肖宜安等探讨了超声辐照对苏铁种子萌发的影响 12 。将成熟的苏铁种子贮藏15 d后,以功率为25W、频率为1. 45 MHz正弦波进行处理。试验种子分别辐照10、20、60 s,然后与不辐照的种子进行对比。辐照后立即进行播种,

  8、并进行正常管理和观察,最后计算发芽率、萌发时间和霉烂率。结果表明, 10、20 s的超声辐照对苏铁种子的发芽率、萌发时间和霉烂率均有明显改善作用。20 s超声辐照更明显,发芽率达到100%,霉烂率下降为0,萌发时间显著缩短,比不辐照的缩短了183 d。超声辐照时间延长,种子萌发时间加长、发芽率下降、霉烂率上升。2. 3超声对林木种子萌发和产量的影响利用超声波技术处理树木种子,可提高树木种子的播种品质,改善林业育的生产状况,提高经济效益。超声处理的结果表明,超声波处理落叶松(Larix gmelini Rupr) 、云杉( Picea crassifolia Ru2pr)种子,提高了种子发芽势和

  9、发芽率 。当发生器输出功率为250W,频率为21 kHz时,试验结果表明,经超声处理过的干种子,其发芽率提高,幅度最低为5. 4%,最高为29. 3%,在功率1. 8W /cm2 时,处理效果以30 min为最好;种子含水量增大,处理时间要缩短,浸泡超过1 h的湿种,处理时间不要超过10 min。21 kHz的超声波,可以提高林木种子发芽率,并能使兴安林落叶松出苗早、出苗齐、生长健壮、发育期提前,超声还可以使陈种发芽率得到恢复。经超声处理后的苗木生长都比对照高,特别在生长的20 d内,处理苗远远高出对照苗, 1年后超声比对照高出58%;超声处理苗侧根平均为15. 2根,对照平均为10. 5根,

  10、两者相差46%。2. 4超声对草类种子萌发和产量的影响庄南生等采用超声波对柱花草(S tylosanthes guiancnsis)种子进行了不同时间的处理。结果表明,一定时间的超声波处理柱花草陈种子后,可提高其发芽势、发芽率和活力指数,促进胚根及幼苗株高的生长。从发芽势、发芽率、活力指数、胚根及幼苗的株高等指标综合考虑, 10 min的处理更能提高种子发芽率,缩短萌发时间,同时也能促进幼苗生长。Francko等用50W, 20 kHz的超声对项圈藻照射5 min,结果表明,超声能促进项圈藻的生长,其叶绿素等成分比不用超声照射时有所增加 。 另外,对短期绿肥种子的超声处理也取得明显的增产效果。

  11、对柽麻(Crotalaria juncea L. ) 、田菁( Sesbania cannabina(Retz. ) Pers) 、绿豆( Pisum radiatus L. )、黑豆等种子的处理都取得了较理想的增产效果,其中黑豆用超声处理30min,产量比对照增加40. 7%;绿豆处理20 min,产量比对照增加15. 1%。超声在种子体积小、用量不多的绿肥生产中会发挥更大优越性。 采用各种物理、化学因素提高种子发芽率和发芽势以及种子生理生化指标的变化 ,是创造农作物优良品种方面的重要手段之一。目前应用最多的是电离辐射诱变和化学诱变,超声对植物细胞的诱变效应是发现在1939年,近年来,超声辐

  12、射诱变育种的研究又受到重视,如提高转基因效率及诱导微生物变异。众多试验说明了超声波具有在植物组织中引起细胞学和生物化学变化的特殊能力,是其他物理因子所不能比拟的优点。3讨论 用超声处理种子过程中需要努力的方面有: 我国目前所生产的牧草种子远远不能满足草地建设的需求,提高牧草种子产量和质量将是我国草业发展的当务之急,也是牧草种子科技工作者们面临的时代挑战。为此,如果利用功率超声技术具有明显提高植物种子的萌发能力、种苗发育强度,以及促进生长、增加产量、提高活化性能等优点,进行牧草种子超声波处理显得十分必要和可行。在不同的温度下,采用不一样的功率、不同频率和不同波型的超声波,以不同的照射时间对种子做处理,然后对处理后的种子进行标准发芽试验,得出用适宜超声处理不同农作物种子的参量(包括超声频率、功率、波型及照射时间和温度等) 。在进行标准发芽试验的基础上,对超声处理后的种子进行田间试验,观测其生育期及单位面积的分蘖数、小穗数、每穗花数、结实率,定种子产量,建立超声处理种子的参量与种子产量之间的相关性。经田间试验和室内检测,建立超声处理种子的参量与种子质量之间的相关性。 用超声处理农作物及牧草种子,以提高种子萌发、产量和质量在农作物及牧草种植中具有十分广阔的应用前景。相信随超声处理种子技术的不断深入和完善,在不久将会得到普遍应用。

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