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静电场对豫麦70种子活力影响的机理探讨 　　摘要:豫麦70 种子经不同强度的均匀静电场作用一定时间或经相同强度的均匀电场作用不同时间后,观察种子的发芽情况。统计发现经不同静电强度和时间处理之后,种子的发芽率和发芽指数有明显的变化。本文对其产生变化的机理进行了分析,结果表明:通过适当强度的静电场处理后,豫麦种子的发芽率、发芽指数以及活力指数均有明显提高。当场强为3Kv/cm的静电场对豫麦70种子作用30min时,它们的发芽情况及其发芽期生长的综合影响效果最佳。 　　关键词:静电场 豫麦70种子 发芽率 活力指数 　　 　　 1.前言 　　 科学发展到今天,随着对静电生物效应的广泛而深入的研究,使得我们在研究生物与环境的相互作用时,不能仅仅只考虑我们周围环境中的空气、阳光、水分、温度、海拔、营养、气候条件以及其他生物的影响,还必须考虑到电磁场――这一地球表面客观存在的因素对生物的影响。种子的活力不仅影响农作物的出苗率,而且影响农作物的整个生长过程,最终影响到农作物的产量, 所以增加种子的活力是提高农作物产量的关键因素。用静电场对种子进行预处理是提高种子活力的有效方法之一。 　　 2.理论分析 　　种子是作物个体生长发育的一个特定阶段,由受精的胚珠发育而成,虽然不同的作物种子的形状、大小、颜色等存在明显差异,但基本结构是一致的,一般均由胚根、胚芽和种皮三部分组成,使得整粒种子呈明显的分层性。 　　种子各层内所含物质的化学成分、密度和介电常数差异较大,一般内层的含水量和密度大于外层。根据种子的这些特征,从物理学角度看,可以将种子当作一种非均匀介质。在静电作用下产生极化,同时受到静电力。根据电动力学原理可知,由于种子各层之间存在这样的差异,使得种子在外电场的作用下产生极化应力和电致伸缩应力。 　　在静电场的作用下,种子内部产生的极化应力和内伸缩应力不仅与种子各层之间的介电常数和密度有关,而且与外加电场强度有关。如果外加电场使种子产生的极化应力和伸缩应力适当,则可使种子膜表面磷脂分子构相在常温态脱水时即可发生变化,进而导致膜相在常温脱水态即可部分地发生变化,或趋于发生变化,因此种子在吸水中便很快完成膜相和功能的恢复,使得种子在浸泡时相应的离子外渗减小,浸泡液电导率降低。而过大的静电场产生过大的极化应力和伸缩应力,不仅无助于膜相的恢复,而且可能会进一步破坏种子的膜相。同样在静电场的作用下,种子内部产生的极化应力和伸缩应力可以引起细胞内蛋白质、糖类、脂类等极性分子和金属离子的定向排列,从而引起含镁、铜、锰、锌、铁等金属的酶的构相发生变化,激活相应的酶,使酶的活性增加。但过大的静电场将产生过大的极化应力和伸缩应力,使酶的活性增加。但过大的静电场将产生过大的极化应力和电致伸缩应力,使酶的结构遭到破坏,导致酶的活性降低。从上述分析可以看出,种子经过适当强度的静电场的处理后,其膜相可提前恢复或趋于恢复,而相应的酶的活性被激活,所以种子的发芽率、成活率提高,其苗和芽的抗旱能力得到增强。 　　 3.实验探究 　　 3.1材料:种子为豫麦70(内乡188),由内乡县农科所选育而成。 　　 3.2方法:选择饱满、整齐一致的种子,每次处理为200粒。静电处理设10min、20min和30min三个时间梯度;在每个梯度内,电场强度设1.0Kv/cm、2.0Kv/cm、3.0Kv/cm、4.0Kv/cm、5.0Kv/cm五个梯度,以不作静电处理的种子对照,三次重复。在未作静电处理及静电处理后的种子中,各选饱满种子100粒,放入培养皿中,加水后放入25℃恒温箱中培养,做种子萌发试验,实验过程中每次观察做记录。萌发观测时间15d左右,以最后全部正常发芽种子数的百分率计算发芽率,以发芽率前5d内正常发芽种子数占供试种子数的百分率计算发芽势,用直尺量出萌发种子的胚根长度(cm),并计算平均简化活力数。在静电作用的时间梯度上,10min、20min、30min的发芽率平均提高4.7%、10.3%、18.9%,随着时间的延长有较好的增加效果;胚根长平均增长0.17cm、0.21cm、0.27cm,略有变化,简化活力指数分别为0.19、0.28、047,也有按一定比例增强的趋势。在静电强度1.0Kv/cm、2.0Kv/cm、3.0Kv/cm、4.0Kv/cm、5.0Kv/cm各梯度上,发芽率分别增加,发芽势平均提高,均呈明显效果。同样,胚根长度、简化活力指数两项指标也随强度增强而略有增加。 　　图1经不同电场处理后种子的平均胚根长度 图2. 不同电场处理后种子的活力指数 　　种子经过静电场处理后,由于电场强度的不同,种子的发芽率和豆芽的抗旱能力有所不同。适当的电场可以提高种子的发芽率和豆芽的抗旱能力,而过大的静电场正好起着相反的作用。因为在静电场的作