高压电场处理种子,具有操作简单、低耗高效、投资小、无污染等特点,适宜的高压电场处理可有效提高种子活力。本项研究中,高粱种子的萌发试验在运城农业职业技术学院组培试验室进行,生理生化试验在山西省农科院棉花研究所生理生化试验室进行,大田试验在棉花研究所农场进行。试验采用二次通用旋转组合设计,利用高压静电发生装置处理高粱种子(晋杂122),通过主成分分析把种子7项发芽指标简化为综合指标Z,建立电场强度和处理时间的二因素综合指标的回归模型,并对其进行分析,筛选出高压电场的优化处理区间；利用完全随机设计,在优化区间内处理高粱种子,测定其萌发期间的相关生理生化指标,分析并探讨其变化的原因及机制,选取最佳优化条件；采用随机区组设计,在最佳优化条件下处理高粱种子,进行大田试验,通过对比分析苗期高粱叶片的生理生化指标和光合特性,揭示高压电场处理高粱种子对苗期生长生理效应的影响,结论如下：1、采用二次通用旋转组合设计,在电场强度100-800kV/m、处理时间5-60min范围内处理高粱种子,进行萌发实验。结果表明,各处理与对照之间的差异均达到显著水平(P<0.05)。其中,除T4、T6的发芽率和T5鲜重略低于对照外,其余均高于对照。利用主成分分析把7项发芽指标简化成发芽综合指标Z,进行回归分析后,得到电场强度和处理时间对发芽综合指标Z的数学模型：Y=2.36600+0.64096X1+0.56077X2-2.61613X12-0.76112X22-1.08750X1X2。对模型的主因素效应解析表明,试验中的二因素对高粱种子发芽综合指标的影响效应顺序为电场强度>处理时间,且电场强度和处理时间对其影响都有临界效应；对模型的二因素耦合效应解析表明,电场强度和处理时间对高粱种子发芽综合指标的影响有阈值效应,造成阈值效应的原因是不同的高压电场剂量下,生物体会表现出促进、抑制或无应答的响应机制,同时,二因素耦合效应还表明二因素对高粱种子发芽综合指标影响呈现显著(P<0.05)的负交互效应,二者具有互相替代和互相消减的作用。经模型解析,能够满足高粱种子发芽综合指标≥-0.1723的优化方案为：电场强度400-600 kV/m,处理时间20-55min。2、种子萌发期研究结果表明,高压电场处理能减轻膜系统的损伤程度,提高保护酶系活性和α-淀粉酶活性,增加可溶性蛋白含量和内源GA含量。主成分分析结果表明,除CAT外,其它生理指标间均有显著相关性,且电导率、内源ABA与其它指标间呈显著负相关关系(P<0.05)；主成分分析中,第一、第二主成分的累计贡献率达到86.07%,基本反映了所有指标的相关信息；对第一、第二主成分分析结果的综合分析得出,生理指标对高粱种子萌发的得分排序为：CK<T9<T8<T7<T1<T6<T3<T2<T4<T5,各处理的得分都高于对照,其中T5各项生理指标对萌发活力贡献最大,其次为T4、T2。3、苗期生理生化及光合特性试验结果表明,在T1(,500kV/m×40min)、T2(500kV/m×30min)、T3(400 kV/m×40min)处理条件下,苗期叶片的叶绿素和脯氨酸(Pro)、可溶性蛋白(SP)的含量及超氧化物岐化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)的酶活性均高于对照,T1效果明显,其影响顺序依次为T1>T2>T3。叶片叶绿素含量、氮含量及超氧化物岐化酶(SOD)活性,其区组间差异达显著水平(P<0.05),其余各指标差异均不显著；而各生理生化指标处理间差异均达到极显著水平(P<0.01)。对高粱苗期叶片光合特性进行分析,发现高压电场处理后的高粱苗期叶片在各时段内的净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)均高于对照,而胞间C02浓度(Ci)均低于对照。净光合速率与蒸腾速率和气孔导度数值变化呈现正相关关系,与胞间CO2浓度呈现负相关关系,这说明经高压电场处理后气孔导度的增加可能是提高净光合速率的重要原因。