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介绍
获得高产取决于使用优质种子并结合使用管理技术。例如,大豆作物(Glycine max (L.) Merrill)是田间应用技术最多的商品,种子处理约占生产成本的 1.5%(里凯蒂和古拉特,2018;席尔瓦和土桥,2021)。
种子处理是控制种子传播病原体的重要工具,除了确保在不利的气候和土壤条件下建立适当的林地外(佩雷拉等人,2011)。为了确保对种子的这种保护,市场提供了多种通过种子处理施用的产品,并且使用了杀虫剂、杀菌剂、聚合物和干燥粉的各种组合(弗朗萨-内托等人,2016)。
文献报道了许多旨在评估化学品在种子处理中应用的效果的研究(布热津斯基等人,2017;卡米洛等人,2017;佩雷拉等人,2018;桑托斯等人,2021)。然而,很少有研究试图评估不同初始活力水平下植物检疫产品之间的孤立效应和相互作用。
不仅了解这些产品之间的相互作用及其孤立影响,而且了解种子处理中使用的物流对于确保维持种子质量至关重要,因为种子通常在加工单位或合作社中进行处理,其活力水平非常接近可接受的水平限制并在不受控制的条件下储存几个月直至播种(阿巴蒂等人,2013;卡瓦略等人,2020)。
本研究的目的是评估化学处理中的单独效果和产品组合对不同活力水平的大豆种子在几个储存期后的生理潜力的影响。
材料与方法
该研究是在巴西波多黎各马林加马林加大学(UEM)主校区的种子实验室和巴西波多黎各隆德里纳的巴西农业研究公司 (Embrapa Soybean) 进行的。
使用品种 TMG 7062 IPRO 的大豆种子,以两个商业批次为代表,具有两种活力水平:一种是高 (86%),另一种是低 (74%) 初始活力,通过四唑试验确定(弗兰萨-内托等人,2018)。种子被分离并处理,根据表格1。
所用化学品及其各自剂量的描述。
对于种子的处理,使用容量为3公斤的塑料袋。对种子进行处理,将其在塑料袋中摇动直至完全均质化。处理后,将种子置于温度约24°C的阴凉处20分钟,以使产品干燥。
治疗后,该研究分为四个实验,保存期限不同:0(实验一)、45(实验二)、90(实验三)和135(实验四)天。
所有实验均以完全随机设计进行,重复四次,处理按 12 x 2 (A x B) 因子方案排列。因素 A 包括种子处理的应用,包括杀菌剂、杀虫剂、聚合物和干燥粉,根据表 1和因子 B 由初始活力水平(高和低)组成。所有因素都被认为是固定的。
每个实验进行 45 天,旨在监测每个实验中经过不同处理的种子的生理潜力。种子保存在实验室环境中的牛皮纸袋中,整个实验期间平均温度为25℃±5℃,相对空气湿度为60%±25%。
在四个实验中使用以下变量评估种子的生理潜力:发芽测试的第一次计数、发芽率、沙基质中的幼苗出苗(巴西,2009 年),并用氯化钠饱和溶液加速老化(马科斯-菲略等人,2020),全部重复四次,每份 50 颗种子。
对于沙基质中的出苗试验,将种子播种在托盘中,保存在温室中,定期灌溉相当于5毫米水。天-1,温度约25℃,相对湿度60%,并进行评价播种后14天(克日扎诺夫斯基等人,2020)。
此外,采用自动种子活力分析系统(Vigor-S® )获得活力指数和平均苗长,使用四次重复,每次 20 粒种子,并在种植后 3 天根据罗德里格斯等人。(2020年)。
分析变量的数据采用 Lilliefors 检验 (p ≤ 0.05) 和 Bartlett 球形度检验 (p < 0.05) 进行方差分析的基本假设。为了满足基本假设,变量首次发芽数、用氯化钠饱和溶液加速老化和平均幼苗长度(实验II)、发芽率、活力指数和平均幼苗长度(实验III)和首次发芽数、发芽率和活力指数(实验IV)转化为X+1的平方根。然后,对每个实验的数据进行方差分析,均值比较采用Scott-Knott检验(p≤0.05)。
为了更好地表征处理对种子生理潜力的影响,对每个实验进行了主成分的多变量分析。为此,通过对不同响应变量的数据进行标准化,使均值等于 0,方差等于 1(巴博萨等人,2013)。进行这种转换是为了避免由于测量尺度的差异而高估或低估最终结果中研究变量的权重。
主成分分析(PCA)使用nxp矩阵计算,其中“n”是处理数(处理= 12),“p”是变量首次发芽数、发芽率、沙中幼苗出苗的平均结果、用 NaCl 饱和溶液加速老化、活力指数和平均幼苗长度(变量 = 6)。
根据相关矩阵,计算特征值(每个新成分保留的变异性的代表值)和特征向量(评估参数的线性组合)。结果用二维图(biplot)表示。统计程序R®版本3.6.3(R 核心团队,2018)被使用。
结果与讨论
四个实验的数据满足方差分析的基本假设(p≤0.05)。通过方差分析,可以推断实验中评估的所有响应变量均存在显着差异 (p ≤ 0.05)。
关于第一次发芽计数,在四个实验中,通常观察到高活力种子的百分比最高(表2),表明第一次发芽计数测试可以有效地分离具有不同初始活力水平的种子批次(中川,1999)。
实验I(储存0天)、II(储存45天)、III(储存90天)和IV(储存135天)中第一次发芽计数的平均值(%)。
另一方面,当比较种子处理对该变量的影响时,观察到,对于初始活力高的种子,使用的所有处理导致的百分比低于对照的百分比(表2)。
对于初始活力较低的种子,处理在每个实验中表现出不同的行为(表2)。这个结果是合理的,因为低活力种子的代谢过程速度较低,初始发育不均匀(马科斯一子,2015)。
对于发芽变量,在实验 I(储存 0 天)中可以观察到,处理吡虫啉 + 硫双威 + 聚合物(T5)、氟虫腈 + 甲基托布津 + 唑菌胺酯 + 聚合物(T7)、氟虫腈 + 甲基托布津 +唑菌胺酯+干燥粉(T8)、聚合物+干燥粉(T9)、吡虫啉+硫双威+聚合物+干燥粉(T10)和氟虫腈+甲基托布津+唑菌胺酯+聚合物+干燥粉(T11),促进效果与控制并优于其他治疗(表3)。
实验I(储存0天)、II(储存45天)、III(储存90天)和IV(储存135天)的发芽测试中获得的平均值(%)。
对于实验 II(储存 45 天),处理之间的发芽变量没有显着差异;对于实验III,在高初始活力的种子中,施用干燥粉(T4)、吡虫啉+硫双威+聚合物(T5)和氟虫腈+甲基托布津+唑菌胺酯+干燥粉(T8)处理后,发芽率降低。 )。对于实验IV(储存135天),吡虫啉+硫双威(T1)、氟虫腈+甲基托布津+唑菌胺酯+聚合物(T7)和聚合物+干燥粉(T9)处理促进的结果与对照相当。
对于初始活力较低的种子,观察到与对照相比,更多的处理会导致发芽率降低(T3、T4 和 T11)(表3)。
经证实,一般情况下,由于种子劣化,发芽率随着储存的进行而降低。这与不受控制的储存条件有关,而使用化学处理种子的产品则加剧了这种情况。这种行为也被观察到马泰拉等人。(2018年) 和佩雷拉等人。(2018年),他们建议在开始播种前最多 45 至 60 天对种子进行处理,目的是尽量减少活性成分对种子可能产生的植物毒性作用。
可以观察到,与对照(T12)相比,所使用的商业产品(杀菌剂、杀虫剂、干燥粉和聚合物)降低了种子的生理潜力。观察到类似的结果马泰拉等人。(2018年),他指出,基于吡虫啉+硫双威和氟虫腈+甲基托布津+唑菌胺酯的种子处理可能会影响大豆种子的发芽,即使处理后立即进行分析也是如此。
同样指出的是卡瓦略等人。(2020年)等人观察到大豆种子施用杀菌剂和杀虫剂后,储存超过60天后对幼苗的初期发育产生不利影响,表明这种有害影响可能与所使用的活性成分有关。
此外,用干燥粉(T4)处理导致种子发芽潜力显着降低。这些结果与由阿巴蒂等人。(2018年),其中干燥粉的使用降低了大豆种子的生理潜力。
这一结果可能与干燥粉的成分(二氧化钛和天然氯化滑石)有关,尽管干燥粉本质上是亲水性的,但可能会造成与吸胀相关的损害,从而导致种子发芽问题。克利夫顿,1985;托莱多等人,2010)。
对于沙中出苗,初始活力高的种子在四个实验中普遍表现出更好的表现(表 4)。根据马科斯二号 (2015),这是合理的,因为初始质量高的种子批次的出苗率波动较小。
实验I(储存0天)、II(储存45天)、III(储存90天)和IV(储存135天)中在沙基质中的出苗测试中获得的平均值(%)。
在实验I(储存0天)和II(储存45天)中,观察到类似的效果;对于高初始活力的种子,使用氟虫腈 + 甲基托布津 + 唑菌胺酯 + 聚合物 + 干燥粉 (T11) 和对照 (T12) 观察到最好的结果,根据表 4 . 对于初始活力低的种子,吡虫啉+硫双威+干燥粉(T6)、氟虫腈+甲基托布津+唑菌胺酯+干燥粉(T8)、聚合物+干燥粉(T9)和对照(T12)处理的出苗率最好。紧急情况。
在实验III(储存90天)和IV(储存135天)中,可以验证对于高初始活力的种子,施用氟虫腈+甲基托布津+唑菌胺酯(T2)以及对照( T12),在沙基质中显示出更好的出苗性能。对于初始活力较低的种子,发现未添加产品的种子(T12)表现出更好的结果(表 4)。这种行为可能已经被观察到,因为根据研究马科斯一子 (2015),长期处理和储存的种子可能会降低其出苗潜力。
一般来说,观察到,随着恶化的进展,在沙中出苗的测试允许所采用的处理有更大的区别,特别是在实验III(储存90天)和IV(储存135天)中。
关于用氯化钠饱和溶液进行的加速老化试验,发现对于高活力种子,处理聚合物(T3)和干燥粉(T4)在实验I(储存0天)至实验III的胁迫情况下造成有害影响(储存 90 天),实验 IV 中测试的处理(储存 135 天)之间没有差异。当比较不同初始活力水平的种子时,初始活力高的种子通常观察到更好的结果(表5)。
实验I(储存0天)、II(储存45天)、III(储存90天)和IV(储存135天)中加速老化测试中获得的平均值(%)。
对于活力指数变量,初始活力高的种子在四个实验中表现出更好的性能,表明该工具得出的结果与传统测试的结果一致(表 6)。发现了类似的结果席尔瓦与西塞罗 (2014)。
实验I(储存0天)、II(储存45天)、III(储存90天)和IV(储存135天)中活力指数的平均值。
根据结果,证实对于实验I(储存0天),使用初始活力较高的种子,对照(T12)被归类为活力较高,其次是氟虫腈+甲基托布津+唑菌胺酯+聚合物处理( T7)、聚合物+干燥粉(T9)和氟虫腈+甲基托布津+唑菌胺酯+聚合物+干燥粉(T11)。对于初始活力较低的种子,根据吡虫啉+硫双威+干燥粉(T6)、氟虫腈+甲基托布津+唑菌胺酯+聚合物(T7)和聚合物+干燥粉(T9)观察到的最佳效果。表 6 .
对于实验II(贮藏45天),种子初始活力较高,除吡虫啉+硫双威处理(T1)、干燥粉处理(T4)和吡虫啉+硫双威+聚合物处理(T5)外,所有处理均表现出良好的分类性;另一方面,对于初始活力较低的种子,其反应与实验 I(0 天储存)中观察到的非常相似(表 6)。
实验三(贮藏90天)中,吡虫啉+硫双威+干燥粉(T6)、氟虫腈+甲基托布津+唑菌胺酯+聚合物(T7)处理、氟虫腈+甲基托布津处理获得了初始高活力种子的最佳分级。 +唑菌胺酯+干燥粉(T8)和吡虫啉+硫双威+聚合物+干燥粉(T10);然而,低活力种子表现出与高活力种子相似的行为(表 6)。
在第四个实验(储存135天)中,种子活力显着降低。对于高活力种子,降低最高的处理是吡虫啉 + 硫双威 (T1) 和氟虫腈 + 甲基托布津 + 唑菌胺酯 + 聚合物 + 干燥粉 (T11),而对于低活力种子,处理次数越多,降低幅度越低。活力指数高于对照(T12),根据表 6 .
其他作者也观察到由于使用产品组合而导致种子活力降低(兰费尔迪尼等人,2017;佩雷拉等人,2018;马泰拉等人,2018;桑托斯等人,2021),表明在不受控制的储存条件下使用化学品可以加剧种子变质的强度。对于由 Vigor-S ®软件获得的幼苗长度,初始活力高的种子在所有实验中都显示出最好的结果(表7)。
实验I(储存0天)、II(储存45天)、III(储存90天)和IV(储存135天)中幼苗长度的平均值。
对于四个实验,在具有高初始活力的种子中,处理吡虫啉+硫双威(T1)、氟虫腈+甲基托布津+唑菌胺酯(T2)、吡虫啉+硫双威+聚合物(T5)、聚合物+干燥粉(T9)和吡虫啉+与对照相比,硫双威+聚合物+干燥粉(T10)导致苗长较短。对于初始活力低的种子,处理之间存在明显的行为。
一般来说,用干燥粉(T4)处理是最能显着减少幼苗生长的一种处理,幼苗是由初始活力较低的种子长成的,与阿巴蒂等人。(2018年),他们评估了使用和不使用干燥粉的种子处理对大豆种子生理潜力的影响,并观察到使用干燥粉会导致发芽速度问题,降低大豆种子的生理潜力。
对于第一个实验,存储 0 天(如图 1 所示),参数的线性组合生成了一个新的线性分量,即主分量 1 (PC1),它代表了高活力种子数据总变异性的 62.4%,以及第二个分量,即主分量 2 ( PC2),代表 17.8% 的变异性,总计 80.2% 的累积变异性。
实验 I 大豆种子的主成分分析。A——初始活力高的种子;B——初始活力低的种子;emer(出现);fc(第一次计数);g(发芽);aa(加速老化)。
在分析主成分时图 1 A 中观察到,对于 PC1,干燥粉 (T4) 导致估计值最低,影响了首次发芽数、活力指数和平均幼苗长度,因为它们对该成分的权重较高;另一方面,对照(T12)观察到最好的结果。对于主成分2,发现干燥粉(T4)对种子的生理潜力,特别是出苗率产生负面影响。另一方面,氟虫腈+甲基托布津+唑菌胺酯+聚合物(T7)处理获得了较高的出苗率。
对于初始活力较低的种子,主成分(PC1 和 PC2)总计为累积变异的 67%。据观察,对于 PC1,干燥粉(T4)处理再次获得最低的估计值,受发芽率、活力指数和平均幼苗长度的驱动。氟虫腈+甲基托布津+唑菌胺酯+干燥粉(T8)和聚合物+干燥粉(T9)的处理观察到最好的结果。对于 PC2,T2 处理表现出较低的性能,特别是由于加速老化,因为该变量有助于处理聚合物 (T3) 和氟虫腈 + 托布津 + 唑菌胺酯 + 干燥粉 (T8),如在图 1 B.
对于实验 II(储存 45 天),对于高初始活力的种子,参数的线性组合生成变异性为 57.4% 的 PC1 和变异性为 18.8% 的 PC2,总计累积变异性的 76.2%(图2)。
大豆种子实验II 的主成分分析。A——初始活力高的种子;B——初始活力低的种子;emer(出现);fc(第一次计数);g(发芽);aa(加速老化)。
当单独分析每个主成分时,可以注意到,对于 PC1,由于观察到的变量第一发芽数、发芽率和活力指数的权重,使用干燥粉 (T4) 的处理仍然是估计值最低的处理;另一方面,据观察,T12 的结果最好图 2 A。
对于初始活力较低的种子,主成分(PC1 和 PC2)总计为累积变异的 71.4%。当单独分析各个成分时,我们发现 PC1 遵循之前观察到的相同趋势,其中 T4 获得最低的估计值,这是由首次发芽数、发芽率和平均幼苗长度的低值驱动的。对于PC2,氟虫腈+甲基托布津+唑菌胺酯(T2)处理由于活力指数低而表现出较低的性能。另一方面,聚合物+干燥粉(T9)和氟虫腈+甲基托布津+唑菌胺酯+聚合物(T7)处理显示出更好的效果(图 2 B)。
在实验III(储存90天)中,对于高活力种子,参数的线性组合产生变异性为51.3%的PC1和变异性为26.8%的PC2,总计78.1%的累积变异性(图3)。
大豆种子实验 III 的主成分分析。A——初始活力高的种子;B——初始活力低的种子;emer(出现);fc(第一次计数);g(发芽);aa(加速老化)。
对于初始活力高的种子,其主要成分图 3A显示,对于 PC1,处理聚合物 (T3) 和干燥粉末 (T4) 获得了最低的估计值,首次发芽计数、发芽、出苗和加速老化的权重较高。对于PC2,吡虫啉+硫双威(T1)处理对活力指数和平均苗长有一定影响,而吡虫啉+硫双威+干燥粉(T6)处理效果最好。
对于初始活力较低的种子,主成分PC1和PC2总计为累积变异的68.3%;对于主成分 1,干燥粉 (T4) 获得最低的估计值,因为首次发芽数和活力指数的权重较高。氟虫腈+甲基托布津+唑菌胺酯+聚合物(T7)、氟虫腈+甲基托布津+唑菌胺酯+干燥粉(T8)和对照(T12)观察到最好的结果,如图所示图3B。
在实验 IV(储存 135 天)中,对于高活力种子,PC1 的变异性为 54.5%,PC2 的变异性为 17.7%,总计累积变异性为 72.2%(图4)。
大豆种子实验 IV 的主成分分析。A——初始活力高的种子;B——初始活力低的种子;emer(出现);fc(第一次计数);g(发芽);aa(加速老化)。
对于初始活力高的种子,主成分1中,处理干燥粉(T4)获得较低的估计值,首次发芽数、发芽率、出苗率、加速老化和平均苗长的权重较高;然而,对照(T12)观察到了最好的结果。对于主成分2,吡虫啉+硫双威(T1)处理的性能较差,活力指数非常低,而氟虫腈+甲基托布津+唑菌胺酯+干燥粉(T8)处理的活力指数效果较好(图 4A)。
对于初始活力较低的种子,主成分显示 PC1 的变异性为 47.5%,PC2 的变异性为 20.1%,总计 67.6%。对于主成分 1,干燥粉 (T4) 再次获得最低的估计值,并且首次发芽数和活力指数的权重最高。正如在其他实验中观察到的那样,根据结果,在对照 (T12) 中获得了最佳结果图4B。
因此,四个实验中的主成分分析表明,一般来说,前两个成分的组合保留了 76.6% 的变异性,这证实了由伦彻 (2002),表示主成分 1 和 2 的总和应约为数据总方差的 70%。
总的来说,据观察,无论研究的储存期如何,未经处理的种子表现出最好的结果,而用干燥粉单独处理的种子其生理潜力显着降低,这一结果可能与植物毒性作用有关。干燥粉处于隔离效应(阿巴蒂等人,2018)。
结论
在不受控制的条件下储存种子会导致更大的变质,并且可以通过先前对种子的化学处理来强化该过程,特别是使用氟虫腈+甲基托布津+唑菌胺酯+干燥粉的混合物。
在所研究的产品中,单独使用干燥粉是在所研究的不同情况下造成更大损失的处理方法。
为保证大豆种子的生理品质,处理应尽量在临近播种时进行。