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玉米种子发芽生理和培育壮苗

2015-1-6 11:07| 发布者: 涂运平| 查看: 2024| 评论: 0|来自: 互联网

摘要: 玉米是世界上最重要的粮饲兼用作物。玉米籽粒含碳水化合物70%~75%,蛋白质10%左右,脂肪4%~5%和多种维生素。玉米还是重要的工业原料,初加工和深加工可生产二三百种产品。湖南省玉米产业发展迅速,2008年~2012年 ...
        玉米是世界上最重要的粮饲兼用作物。玉米籽粒含碳水化合物70%75%,蛋白质10%左右,脂肪4%5%和多种维生素。玉米还是重要的工业原料,初加工和深加工可生产二三百种产品。湖南省玉米产业发展迅速,2008年~2012年玉米播种面积及总产量实现跨越式增长,播种面积从25.3万公顷增加到45.3万公顷,总产量从129.6万吨提高到258万吨,每667平方米产量从341公斤增加到380公斤。2013年我们特邀湖南农业大学农学院玉米生产专家罗红兵教授执笔,从玉米的生理角度讲解玉米的栽培技术。

一、玉米种子的结构特点

玉米种子由种皮、胚乳和胚组成,一般千粒重约250克~350克。种皮由子房壁发育成的果皮和种皮连在一起,坚硬,外面覆盖角质层,防止病菌侵入,有保护作用。种皮一般占种子重量的5%~8%。胚乳是由极核受精后发育成的内胚乳,贮有丰富的营养物质,占种子重量的80%~85%。胚由受精卵发育而成,是玉米植株的雏型。在禾谷类作物中,玉米的胚最大,一般占种子重量的10%~15%。玉米的胚由子叶(盾片)、胚芽、胚轴、胚根组成。

二、玉米种子萌发过程中的物质转化

休眠种子的生命活动很微弱,但种子只要一吸水膨胀,不仅外部形态会发生明显变化,内部的生理生化活动也会显著地活跃起来,其中最重要的表现就是物质的转化。

1.碳水化合物的转化 在种子萌发过程中,碳水化合物的转化主要是淀粉的分解。种子萌发首先分解利用的是胚中的淀粉,然后才是胚乳中的淀粉。分解淀粉的酶有3类,分别是淀粉酶(包括α-淀粉酶和β-淀粉酶)、麦芽糖酶和淀粉磷酸化酶。淀粉的分解有2种方式:①水解。这是淀粉分解的主要形式,起作用的水解酶是淀粉酶和麦芽糖酶,淀粉在其共同作用下水解成葡萄糖。②磷酸解。这是淀粉分解的次要形式,起作用的酶是淀粉磷酸化酶,淀粉在其作用下分解成葡萄糖-1-磷酸。

2.脂肪的转化 脂肪的分解产物也是种子萌发所需物质和能量的重要来源。种子吸胀后,脂肪酶活性大大增强,脂肪在脂肪酶的作用下水解成甘油和脂肪酸。甘油经过磷酸化后变为磷酸丙糖;磷酸丙糖可以进入呼吸过程被彻底氧化分解,也可以转化为糖和淀粉。与此同时,脂肪酸也被逐步分解成乙酰辅酶A,乙酰辅酶A可以再进入呼吸过程被氧化分解,也可以转化为糖。

3.蛋白质的转化 在淀粉分解的同时,胚乳中的贮藏蛋白在蛋白酶的催化下生成氨基酸,并转移至正在萌动的胚中重新合成新的蛋白质。

蛋白质的分解是在蛋白酶和肽酶的共同作用下进行的。种子吸胀后,蛋白酶和肽酶的活性大大提高。蛋白质在蛋白酶的作用下水解成多肽;多肽在肽酶的作用下水解成氨基酸和其他含氮化合物。接着大部分水解生成的氨基酸被转运至胚并在酶的催化作用下重新排列组合合成新的蛋白质,进一步形成原生质和酶等;还有少数氨基酸经过转氨基作用与其他有机酸形成了新的氨基酸。

4.核酸的变化 在种子萌发过程中,胚乳和胚中的核酸也发生着显著的变化。种子吸胀后,胚乳中的核糖核酸(RNA)和脱氧核糖核酸(DNA)在相关酶的作用下被大量分解,含量大幅下降。而胚芽中合成核糖核酸和脱氧核糖核酸却很旺盛,含量迅速增加。据测定,萌发后4小时~121小时,胚乳中的DNA减少了2/3以上;而胚芽中DNA的含量却增长了15.9倍,RNA增长了10.2倍,可溶性核苷酸增长了31.1倍。

5.激素的变化 休眠的玉米种子体内激素活性很微弱,或含量很低。种子吸胀后,激素的活性或含量就会明显提高,尤其以生长素(也叫吲哚乙酸)为代表。

种子萌发时,胚乳中生长素的活性和含量明显提高。发芽时,胚乳中以吲哚乙酸葡萄糖苷和吲哚乙酸肌醇的形式存在的无活性的IAA (吲哚乙酸)被水解分离成有活性的IAA;同时胚乳中的贮藏蛋白质分解产生的色氨酸也能合成IAA

三、影响玉米种子发芽的因素

1.种子的生活力与成熟度 种子生活力是指种子能够发芽形成幼苗的潜力,只有具有生活力的种子才能发芽。玉米种子生活力的高低,直接影响到播种后出苗、全苗、齐苗和壮苗。玉米籽粒形成末期,胚基本发育完全,具有发芽能力。种子的成熟度越高,发芽率越高。

2.温度 温度的高低直接决定酶活性的有无,进而影响着物质转化的速度和细胞的分裂与生长,所以温度与种子萌发和培育壮苗关系密切。据研究,土温在10~34.8℃之间,出苗速度比低温下快6.7倍。土温在10~25℃的范围内,出苗率随温度升高而增加;在25~40.9℃范围内,出苗率随温度升高而降低。玉米发芽最适温度为25~35℃。

3.水分 首先,水可以软化和膨胀种皮,增大种皮的透性,增加胚的呼吸,使胚易于突破种皮。其次,水可以使种子细胞原生质由凝胶状态转变为溶胶状态,使胚乳的贮藏物质逐渐转化成可溶性化合物,以供幼小器官生长之用。再次,水还可以促进种子中可溶性物质运输到正在生长的幼芽和根中,提供萌发的种子呼吸作用所需的基质以及形成新的细胞、组织、器官所需的有机物质。一般在玉米生产上,播种时的土壤水分要求达到田间持水量的60%即可以满足玉米种子发芽和出苗的需要。

4.氧气 从物质代谢上说,种子中的贮藏物质要分解成简单的可溶性有机化合物,产生的这些有机化合物要在种子内的组织和器官之间进行快速而频繁的转移,运输到新器官部位的这些物质要进行再合成以建成新的组织和器官,这些过程均需大量氧气。在缺氧的条件下,玉米种子只能进行无氧呼吸,这将在短时间内消耗大量的有机物质;同时无氧呼吸产生的酒精也会使种子胚中毒。另外,在氧气不足的情况下,土壤中一些厌气性微生物也可以大量繁殖,加大种子感染病菌、发生霉烂的机会。一般情况下,土壤中的空气含氧量完全可以满足发芽的需要;但若播种过深或土壤含水量过高或播种后遇大雨,都会引起氧气不足而影响发芽。

5.物理、化学因素 一些物理、化学处理措施能够影响玉米种子的发芽。如用低频电流(频率50赫兹,电压220伏)处理浸泡过10~18小时的玉米种子20~30分钟,能提早出苗一二天,植株生长快且健壮;如用0.01‰的胡敏酸钠浸种13~24小时,可提早出苗一二天,并能促进根系和茎叶生长。

四、播种和培育壮苗

1.土壤的选择 玉米应选择土壤肥沃深厚或有浇灌条件的平坦旱地或缓坡地上种植,这样可以增强玉米生长中后期供水供肥的能力,从而获得高产。

2.种子精选和处理 选择已经包衣好的优质种子,去除破坏粒,播种前选晴天将种子晒二三天,以提高种子发芽率。

3.适时播种,地膜覆盖 露地直播春玉米要求在地温稳定通过10~12℃时播种。湘中、湘南3月中下旬,湘西、湘北3月下旬至4月上旬为适宜播种期;但各地要因时制宜,适时早播。秋玉米在7月下旬播种,最迟不得超过8月5日。

春播玉米还可以采用地膜覆盖,地膜玉米的播种期可比正常露地直播提早7~10天。

4.苗期管理 ①防旱、防板结,助苗出土。如播后遇天气干旱,土壤水分低于田间持水量的60%时,应及时浇水和松土保墒;如播后遇大雨,土壤板结,应及时松土,助苗出土。②查苗、补苗,育壮苗。出苗前及时检查发芽情况,发现烂种、烂芽时,应及时补种;出苗后发现缺苗,尽早带土移栽补缺。适时间苗定苗,一般三四片可见叶时间苗,四五片可见叶时定苗。③化学除草或中耕除草。通常在玉米播种后出苗前使用芽前除草剂除草,如使用乙草胺,每667平方米用量150~200毫升,施用时应保持土壤湿润。5叶期前后还可使用化学除草剂进行除草。



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