物理农业装备涉及种子的处理，譬如烟气气溶胶在静电场的作用下吸附在种子表面能否提高种子的发芽率、幼苗长势、带菌数量的变化等等都需要一整套检测方法来确定。

  

   一、原理

 

   由于指示活力特性和指标是多种多样，而且因不同作物或种子生理发芽特性不同，幼苗生长表现各异，因此活力测定的方法也是种类很多。大致可将这些方法分为直接法和简接法两大类：所谓直接法，是利用实验室可控制的条件，模拟田间不良的因素，观察种子田间出苗能力或幼苗生长的整齐健壮的程度。如玉米低温试验、棉花低温发芽，及大小麦砖砂试验（低温及机械抑制力）等。间接法是在实验室中测定与田间出苗力相关的种子特性、生理生化特性指标，如酶的活性、呼吸强度、种子浸泡液的电导率等。如何正确选用活力测定方式是很重要的，通常应该考虑以下几点：首先是所采用的方法，其测定结果能否真正反映一批种子的活力水平；其次是所用方法要简单易行，节用费用；第三是测定方法最好能快速及时；最后是测定结果要有重演性，即不同地区、不同实验室所测结果比较一致。

 

   二、目的要求

 

   1、了解种子活力测定原理和生产意义。

   2、掌握重要种子活力测定方法和评定标准。

 

   三、材料和器具

 

   1、材料准备不同活力的大麦、小麦、玉米、大豆和豌豆等种子样品。

   2、器具培养箱、老化箱、老化盒、电导仪、天平、玻璃培养皿、发芽纸或滤纸、烧杯、镊子、尺子等。

 

   四、方法和步骤

 

  （一）幼苗生长测定 

   本法适用于具有直立胚芽和胚根的禾谷类和蔬菜类作物种子。

   其测定方法是取试样4份，各25粒种子。取发芽纸3张（30cm×45cm），取其中1张画线，先在纸长轴中心画一条横线，距顶端15cm。并在其上、下每隔1cm画平行线。在中心线上平均间隔画25点，在每点上放1粒种子，胚根端朝向纸卷底部，再盖二层湿润发芽纸，纸的基部向上折叠2cm，将纸松卷成4cm直径的筒状，用橡皮筋扎好，将纸卷竖放容器内，上用塑料袋覆盖。置于黑暗恒温箱内培养7d，温度为正常发芽所规定温度，然后统计苗长：计算每对平行线之间的胚芽或胚根尖端的数目，按下列公式求出幼苗平均长度：

式中：L：    胚芽平均长度（cm）；

n    每对平行线之间的胚芽尖端数；

x    中点至中线之间的距离（cm）。

发芽试验中不正常幼苗不统计长度。

直根作物种子可用直立玻板发芽法测定其幼根长度：取滤纸2张，其中1张划1条中线，用水湿润贴在玻板上。将25粒种子等距排列在中心线上，将另1张滤纸湿润后盖上，将玻板以70º角直立置于水盘内，放在25℃黑暗下培养3d后测量根的长度，计算平均值。据报道莴苣种子发芽3d的根长与田间出苗密切相关。

 

   （二）幼苗评定试验

 

    幼苗评定试验适用于大粒豆类种子，这些种子不能用幼苗长度表示活力，因其细弱苗可达相当的长度。此法是采用标准发芽方法，幼苗评定时分成不同等级。豌豆种子试验方法如下：取试样4份，各50粒种子。将1~2mm的粗沙清洗消毒后加水，使保持最大持水力约15％（W/W），放入4个容积为15cm×20cm×10cm的聚乙烯盒中，移于生长箱或培养箱中，于20℃、相对湿度95％~98％、光照12h、光强度12000lx培养，经6d后取出幼苗洗涤干净，进行幼苗评定，先将种子分成发芽和不发芽两类，再将幼苗分成三级：①健壮幼苗。胚芽强壮、深绿色。初生根强壮或初生根少而有大量次生根。②细弱幼苗。胚芽短或细长，初生根少或较弱，但属正常幼苗。③不正常幼苗。根或芽残缺或根芽破裂，苗色褪绿等。第一级为高活力种子，第二级为低活力而具有发芽力的种子，一、二级相加即为种子发芽率。

 

   （三）发芽速率测定

 

    这是一种最古老和最为简单的方法，适用于各种作物的活力测定。其方法是采用标准发芽试验，每日记载正常发芽种子数（牧草、树木等种子发芽缓慢，可隔日或隔数日记载）。然后按公式计算各种与发芽速度有关的指标。发芽速度表示的方法很多，如初期发芽率、发芽指数、发芽平均日数，以及到达规定发芽率（90％或50％）所需的日数等，还可用发芽指数结合幼苗生长率（活力指数）表示。

   （1）初期发芽率测定  许多作物种子如小麦、大豆、玉米等采用计算3d发芽率，也可采用计算发芽势或初次计算发芽率。

   （2）发芽日数测定  发芽达90％所需日数或达50％所需日数测定。后者可适用于发芽率较低的种子样品。

   （3）发芽指数测定

 

 

式中：Gt ：   在不同（7d）的发芽数；

      Dt ：   发芽日数；

      ∑ :  总和。

      GI值与活力成正相关。

（4）活力指数测定

活力指数（VI）＝GI×S

式中：S:    一定时期内幼苗长度（cm）或幼苗重量（g）；

      GI:    发芽指数。

 

   （四）低温发芽试验

 

    此法主要适用于棉花，也可用于高梁、黄瓜、水稻等。棉花早春播种常遇低温，会引起胚根损伤，下胚轴生长速率降低，棉花发芽最低温度一般为15℃。本法采用18℃低温模拟田间低温条件，其试验方法与标准发芽试验基本相同。种子置砂床后于18℃、黑暗条件下发芽，培养6d（硫酸去绒）或7d（未去短绒），检查幼苗生长，凡苗高达4cm或以上的即为高活力种子。

此法也可用纸巾卷发芽，用30cm×45cm的湿润发芽纸一张，置放50粒种子（类似于纸间发芽），上盖一张湿润的发芽纸，将两层纸松卷成筒状，筒直径约为4cm，用橡皮筋扎住筒两端，斜放在桶或盒内，容器上顶留有10cm的空间，用塑料袋套住容器，用橡皮筋扎紧。将容器置于18℃黑暗下处理7d。到时间后将种子分成正常幼苗和不正常幼苗，计算正常幼苗从根尖到子叶着生点的距离，凡达到4cm或以上的作为高活力种子。

 

   （五）TTC定量法

 

   （1）测定原理  氧化态的无色的氯化三苯基四氮唑（TTC），接受了活种子呼吸过程脱氢酶所产生的氢，而变成还原态的红色三苯基甲月替。种子染色后经丙酮提取，在分光光度计上测定光密度值，或从标准曲线查出TTC含量（mg/ml），以定量计算脱氢酶的活性。其光密度高或TTC含量高，则表明种子活力强。

   （2）标准曲线的配制  在容器瓶中配0.1％TTC母液（即1000mg/ml）。取5ml容量瓶5只，每只瓶中加入极少量（粒数）的强还原剂连二亚硫酸钠（Na₂S₂O₄），以便将四唑还原成红色的甲，用微量注射器分别加入0.1％TTC溶液25、50、75、100、150ml，并加入定容，摇匀，配制成每毫升含有5、10、15、20、30mg的标准溶液。在490nm波长的72－1型分光光度计下，分别测定其光密度，并绘出标准曲线图。

   （3）TTCH含量测定  将待测种子浸泡至充分吸胀，除去种皮，剥出种胚（大粒种子）或整粒种子（中、小粒种子），每个样品取数量相同的颗粒（如种子大小均匀时，还可称鲜重），重复三次。将样品放入具塞试管中，加10ml  0.1％TTC溶液，试管放置在38℃左右的恒温水浴中，加盖保持在黑暗条件下，时间长短随种类而异，一般1－3h即可，尔后倾出TTC溶液，以中止反应，用水冲洗样品2~3次，以粗滤纸吸去浮水，观察并记录样品染色部位、程度，并按圆形法记录。同时将样品倒入研钵，加少许分析纯石英砂及丙酮，充分研碎，把研磨液全部倒入容量瓶中，再用丙酮冲洗研钵2~3次，并倒入容量瓶，定容并摇匀。将部分提取液倾入10ml离心管中，于3000转/min下离心5min，吸出一定量的红色上清液，供比色用。若上清液混浊，可加入1％的NaCl溶液数滴（以溶液达到清亮为度）。在72－1型分光光度计490nm波长测量光密度值。再从标准曲线中查出相应的还原态TTC量。

   （4）简化TTC定量法  为了简化测定手续，也可略去标准曲线的配制和换算TTC含量等步骤，按上述说明进行样品的浸泡、染色、提取和光密度测定，直接按光密度的高低，评定种子活力的高低。

 

   （六）种子浸出液的电导率测定

 

   （1）测定原理  种子随着衰老或损伤，细胞膜中的脂蛋白变性，分子排列改变，渗透性增加，则其内部的电解质（如糖分、氨基酸和有机酸等）外渗增多。如果把这种衰老种子浸在无离子水中，电解质外渗而扩散到水中变为混浊，则其中存在带电的离子，在电场的作用下，离子移动而传递电子，具有电导作用。因此，一般来说，种子愈衰老，水中的电解质愈多，电导率愈高，活力愈低，成反比关系，从而可用电导仪测定种子浸出液的电导率，间接地判断种子批的活力水平，评价种子质量。

   （2）仪器设备和用品

    ①玻璃或塑料烧杯  这是用于浸种时存放种子的容器，其杯的直径最好是80mm±5mm。杯的清洁度是十分重要的，使用前或用后应用热水洗净，最后用无离子水清洗。杯中的清洁度可用定期测量杯中无离子水的电导率来检查。

    ②无离子水  可用无离子水和重蒸馏水，但不能使用电导率大于每厘米20mΩ的水。使用前应先在20℃放置至少24h。

    ③电导仪  我国目前通常使用上海第二分析仪器厂生产的DDS－11A型电导仪。

   （3）测定方法

    ①取样称重  中小粒种子可数50或100粒，大粒种子可数25或50粒，重复2－4次，称重精确到0.01g。

    ②种子浸泡  将每份种子倒入烧杯中，用定量加水器加入定量的无离子水（按种子大小而定，30－250ml），加盖，以防水分蒸发和灰尘污染，并备二只杯，装同量无离子水，以作对照，然后将全部处理放在20℃下18－24h。

    ③电导率测定  利用网兜，将浸渍种子滤出，然后把浸出液倒回原杯，用作测定。

按电导仪的使用说明，将浸入式电极浸入浸出液里，测出电导值。

    ④活力评价  凡是电导率低的种子批为活力强的，反之，则弱。如果经过电导率与田间成苗率相关关系的研究，就可确定每种作物、每个品种种子质量分级的电导值，评定种子批的种用价值，指导播种。

 

   （七）加速老化测定

 

    （1）测定原理  一般认为，高活力的种子批在一定范围的恶劣条件下，忍受能力强，而低活力种子忍受能力弱。经恶劣环境（高温高湿）加速老化后，种子已发生内部的劣变，再放在正常发芽条件下培养，使其内部的劣变表现出来，则可从幼苗形态的正常或异常状态，以及死亡率的高低，判断种子活力的强弱。凡是经老化处理后，受影响较小而仍保持较高的正常幼苗比例的种子批，则耐藏性好，活力强，田间成苗率高；反之，则差。

    （2）设备

    ①加速老化箱或恒温培养箱。

    ②加速老化容器  这种容器要求能湿，又备有网架，可放置种子，但又使种子不接触水分，保持老化条件的一致性。

   （3）处理方法  目前通常应用的有两种处理方法：

    ①快速人工老化法  清洗老化容器，底部加适量的水，装好网架，数取种子100或50粒，4次重复，分别放在老化容器的网架上，盖上盖子，移入恒温培养箱，用40－45℃和100％相对湿度，处理1－10天。处理温度和时间因种子种类而不同（见表6-1），最适的老化时间可根据经验加以调整。如要研究老化的最适时间，采用高、中、低活力（从发芽力确定）的三个种子样品，选好温度和100％相对湿度，以时间加以调节。在老化处理后，高活力种子仅有少数种子死亡，中活力种子有相当部分死亡，低活力种子则大多数死亡，则可认为，这种条件是该种种子老化处理的理想条件。

    ②缓慢人工老化法  基本处理方法同上，但不同之处是用35－37℃较低的温度和75％较低的相对湿度，处理数周或数个月的较长的时间。一般油质种子处理1－10周，而蛋白质种子处理1－10个月。

   （4）活力评价  经老化处理后，凡是正常幼苗百分率高的，为活力强的种子批；反之，则为低活力种子批。

    如老化处理与种子贮藏时间或田间成苗率同时进行试验，那么就可从其相关关系中找出相应的数值，用于实际的指导。

 

表1  不同作物种子加速老化试验的温度和时间

(ISTA，1995)

 

    五、结果报告

    计算各种活力测定结果，评定不同种子批的活力差异。

    六、思考题

     1、您认为种子生活力和种子活力有何异同点？

     2、请您分析一下不同活力测定方法的特点和生产意义。

     3、为什么过高或过低的种子水分会影响到电导率测定结果？

 

种子活力测定（二）

 

    一、目的要求

 

   (1) 了解种子活力测定原理和生产意义。

   (2)掌握重要种子活力测定方法和评定标准。

 

     二、材料和器具

 

    (1)材料  准备不同活力的大麦、小麦、玉米、大豆和豌豆等种子样品。
    (2)器具  培养箱、老化箱、老化盒、电导仪、天平、玻璃培养皿、发芽纸或滤纸、烧杯、镊子、尺子等。

 

     三、方法和步骤

 

     1．幼苗生长测定

 

    (1) 从不同活力种子样品取样，每批数取大麦或小麦种子25粒，2～4次重复。

    (2)  取30cm X 25cm发芽纸1张，与长边平行在纸张中心划一条直线，再在其上下每隔2cm划平行线各5条，在中心线上画上25点，隔距1cm。

    (3) 将纸湿润，在每一点上播一粒种子，上盖相同大小的湿润发芽纸，然后纸的基部向上折叠2cm，再横卷成约4cm直径的卷筒，用橡皮圈固定，直立于保湿盒中。

    (4) 到第七天结束试验，统计苗长和每对平行线之间的幼芽尖端的数目，求出幼苗平均长度。计算公式：

                                      L＝(nx＋nx2…＋nxn)/25

式中：L为幼芽平均长度；n为每对平行线内的幼芽数；x为平行线中点至中心线距离。

     一般幼苗平均长度大的，为高活力种子批。

 

     2．幼苗分级评定测定

 

     (1) 从不同活力种子样品取样，各数取豌豆或大豆种子50粒，2～4次重复。

     (2) 取长、宽、高分别约为15cm，20cm，10cm的聚乙烯盒，加入湿润砂2cm，将种子播入砂中，再盖上湿砂3cm，盒子装入聚乙烯袋中。

     (3) 在温度20℃、相对湿度95％～98％及光照条件下培养。

      (4) 6d后取出幼苗洗净，然后进行幼苗评定。

 

      幼苗分级标准：

      高活力健壮幼苗  胚芽健壮、发育良好、深绿色、初生根健壮。如初生根不健壮，但次生根发育良好。

       低活力幼苗  幼苗有如下一个或多个缺陷：胚芽短、不及最大幼苗的二分之一、胚芽纤细、胚芽包在种皮内、胚芽白化或黄化、初生根很少、细弱或残缺等。然后统计健壮幼苗百分率，其百分率高，则表明该批种子活力强。

 

      3．发芽速度测定

 

     (1) 从不同活力种子样品取样，各数取大麦或小麦种子100粒，2～4次重复。

     (2) 置于发芽床，20℃培养。

     (3) 第二天起每天记载发芽数，并测定幼苗长度或干重，至第八天结束。

     (4) 分别计算  ①初期发芽率；②发芽速率；③发芽指数；④活力指数。

 

     4．低温试验

 

    (1) 从不同活力种子样品取样，各数取玉米种子50粒，4次重复。

    (2) 取发芽纸1张(58cm?5cm)，清水湿润。

    (3) 取pH值中性、持水量40％的砂壤土300g平铺于纸上。

    (4) 将种子均匀播在土壤中，种胚紧贴土壤。 

    (5) 盖上一张相同大小的湿发芽纸，连纸带土壤卷成筒状，用绳缚牢，放入容器内。

    (6) 于温度10℃、相对湿度95％黑暗条件下处理7d。

    (7) 取出后于25℃、适当光照条件下发芽，13d后进行幼苗鉴定，计算正常幼苗的百分率。

 

     5．加速老化试验

 

     (1) 从不同活力种子样品取样各数取小麦种子100粒，2～4次重复。

     (2) 将种子放在老化盒内的网上，盒内装有6～8cm高的水。

     (3) 老化盒放人45℃老化箱内处理48h。

     (4) 取出种子，薄摊，风干。

     (5) 种子置发芽床，20℃条件下培养。

     (6)8d后结束试验，计算正常幼苗百分率，比较种子活力水平。

 

     6．电导率测定

 

   (1)从不同活力种子样品取样，各数取豌豆种子50粒，两次重复。 

   (2)种子称重，精确至0．01g。 

   (3)种子放入干净的500mL烧杯中，加入无离子水250mL，于20℃条件下浸种24h；另用一杯无离子水做对照。 

    (4)用滤纸或清洁丝网沥出种子。 

    (5)用电导仪测出浸种液和对照液的电导率。 

    (6)计算平均电导率。

 

     四、总结

 

    (1) 计算各种活力测定结果，评定不同种子批的活力差异。

    (2) 分析不同活力测定方法的特点和生产意义。