禾本科牧草種子萌發(fā)特性的比較研究

徐偉洲，史 雷,2，卜耀軍，劉翠英，屈 雷,2，白小磊

（1榆林學院生命科學學院，陜西榆林719000；2榆林學院陜西省絨山羊工程技術研究中心，陜西榆林719000）

禾本科牧草種子萌發(fā)特性的比較研究

徐偉洲1，史 雷1,2，卜耀軍1，劉翠英1，屈 雷1,2，白小磊1

（1榆林學院生命科學學院，陜西榆林719000；2榆林學院陜西省絨山羊工程技術研究中心，陜西榆林719000）

通過系統(tǒng)比較陜北農(nóng)牧交錯區(qū)11種引進禾本科牧草種子的萌發(fā)特性，以期為有效開展優(yōu)質(zhì)牧草品種篩選與評價提供理論依據(jù)。結(jié)果表明：不同禾本科牧草種子的發(fā)芽指標和幼苗指標均存在顯著差異，高丹草種子的田間發(fā)芽率、室內(nèi)發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)顯著最高，披堿草種子的田間發(fā)芽率、室內(nèi)發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)顯著最低；蘇丹草幼苗鮮重、根長、芽長和根芽比均顯著高于其他牧草幼苗；不同牧草種子室內(nèi)發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)、幼苗鮮重和根長兩兩之間均存在顯著的正相關關系；隸屬函數(shù)分析表明綜合排序前3位的牧草為蘇丹草、高丹草和多年生黑麥草。綜上表明蘇丹草、高丹草和多年生黑麥草較適宜于在陜北農(nóng)牧交錯區(qū)進行推廣種植。

牧草種子；發(fā)芽率；活力指數(shù)；鮮重

0 引言

禾本科牧草又稱禾草，為一年生、二年生或多年生植物，因具有產(chǎn)量高、品質(zhì)好、適口性強等優(yōu)良特性而在陜北農(nóng)牧交錯區(qū)分布較為廣泛，也兼具水土保持、防風固沙和庭園綠化等作用[1]。榆林市為傳統(tǒng)的農(nóng)牧交錯區(qū)，也是陜西省重要的畜牧業(yè)基地。近年來隨著國家大力實施退耕還草、退牧還草工程以及現(xiàn)代草業(yè)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，陜北農(nóng)牧交錯區(qū)天然草地植被恢復和人工草地建設取得顯著成效。但是在人工草地建設過程中，牧草品種單一、優(yōu)質(zhì)草種缺乏，且種子市場上出現(xiàn)草種類型混雜、純凈度偏低、質(zhì)量差等問題，嚴重制約陜北農(nóng)牧交錯區(qū)草產(chǎn)業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展[2-3]。

優(yōu)質(zhì)牧草種子是發(fā)展草產(chǎn)業(yè)的物質(zhì)基礎，種子的發(fā)芽率及苗期特性是綜合評價其質(zhì)量好壞的重要指標，也是決定種子是否具有保存價值和連續(xù)使用的基礎依據(jù)[4-5]。由于國內(nèi)禾本科牧草的應用偏重于營養(yǎng)生長且馴化時間短，且生產(chǎn)技術與方式相對落后，種子產(chǎn)量通常較低[6]。因此，陜北農(nóng)牧交錯區(qū)在引進國內(nèi)外優(yōu)良禾本科牧草品種之前，系統(tǒng)比較不同牧草種子的發(fā)芽率與苗期特性顯得尤為重要[7]。目前，有關引進禾本科牧草種子萌發(fā)特性的研究相對較多，但多為探討溫度、鹽脅迫、干旱脅迫或解破休眠機制等方面的報道[8-10]，而就通過比較禾本科牧草種子的萌發(fā)特性進行品種篩選與評價等方面的研究報道相對較少。

本研究通過系統(tǒng)比較陜北農(nóng)牧交錯區(qū)11種引進禾本科牧草種子的發(fā)芽率與苗期特性，旨在為該地區(qū)有效開展不同優(yōu)良禾本科牧草品種的引進、篩選與種植推廣提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試禾本科牧草種子購買于北京佰青源畜牧業(yè)科技發(fā)展有限公司，選取顆粒飽滿、完全成熟、大小一致且無病蟲害的種子裝于紙袋保存以備開展試驗。不同禾本科牧草種子名稱與原產(chǎn)地如表1。

1.2 田間發(fā)芽率測定

于2016年4月20日，在榆林學院榆林市牧草遺傳改良與資源利用重點實驗室陽臺上進行。采用盆栽控制試驗，盆缽采用規(guī)格為13 cm×10 cm（高度×內(nèi)徑）的塑料桶，土壤采用陜西省榆林市榆陽區(qū)農(nóng)田耕層(0～10 cm)沙土，將不同禾本科牧草種子分別播于盆內(nèi)，每盆播種100粒，重復3次，試驗期間保持充分供水，種子萌發(fā)后每天上午8:00記錄出苗數(shù)，田間發(fā)芽率為第7天的種子出苗數(shù)與供試種子數(shù)的比值。

1.3 室內(nèi)發(fā)芽試驗

根據(jù)GB/T 2930.4—2001《牧草種子檢驗規(guī)程發(fā)芽試驗》進行室內(nèi)培養(yǎng)皿法發(fā)芽試驗，于2016年4月20日在榆林市牧草遺傳改良與資源利用重點實驗室進行，分別從11份禾本科牧草品種中取出適量種子，用0.5%的高錳酸鉀溶液消毒15 min，然后用蒸餾水清洗6～8次，并將經(jīng)過處理的種子放置于室溫下自然晾干。發(fā)芽床為底部平鋪有2層濾紙的120 mm培養(yǎng)皿，用鑷子挑選出100粒顆粒完整飽滿的種子均勻地平擺在發(fā)芽床上，每個品種重復3次，共計33個培養(yǎng)皿。將上述培養(yǎng)皿放入恒溫恒濕光照培養(yǎng)箱(MGC-250)中進行發(fā)芽試驗，其溫度設為25℃，采用10 h光照和14 h黑暗處理，每天早晚給發(fā)芽床添加適量的蒸餾水以保持濾紙濕潤。待種子開始萌發(fā)后，每天上午8:00定時記錄萌發(fā)正常的種子數(shù)，并將發(fā)生腐爛的種子記錄后及時撿出發(fā)芽床。

1.3.1 發(fā)芽指標測定 主要測定的指標為發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)、簡易活力指數(shù)等指標，其中發(fā)芽勢為種子萌發(fā)后第3天的發(fā)芽種子數(shù)與供試種子的比值，發(fā)芽率為種子萌發(fā)后第7天的發(fā)芽種子數(shù)與供試種子的比值。發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)通過以式(1)～(3)計算。

式中，Gt為每天對應的種子發(fā)芽數(shù)，Dt為相應的發(fā)芽日數(shù)，S表示幼苗生長勢且一般以每株幼苗的平均鮮重表示。

1.3.2 幼苗指標測定 室內(nèi)發(fā)芽試驗第7天結(jié)束時，每個品種隨機選取5株幼苗并采用直尺測量出每株的根長和芽長，分別取5株的平均值獲得各品種的根長和芽長，并將每個品種的幼苗稱重獲得幼苗鮮重。

1.4 隸屬函數(shù)值計算

不同禾本科牧草種子萌發(fā)特性的隸屬函數(shù)值計算如式(4)，以田間發(fā)芽率、室內(nèi)發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)、簡易活力指數(shù)、鮮重、根長、芽長和根芽比等10項指標進行綜合評價。

式中，Mab為a品種的b指標的隸屬函數(shù)值，Nab為a品種的b指標的平均值，Na,max為各品種a指標平均值的最大值；Na,min為各品種b指標平均值的最小值。

1.5 數(shù)據(jù)分析

試驗數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2003進行表格繪制，使用SPSS 16.0進行統(tǒng)計分析，不同禾本科牧草品種間萌發(fā)指標均值間差異顯著性采用單因素方差分析(One-ANOVA)進行顯著檢驗(P＜0.05)。

2 結(jié)果與分析

2.1 發(fā)芽指標比較

由表2可知，不同禾本科牧草種子發(fā)芽指標存在顯著差異。高丹草的田間發(fā)芽率、室內(nèi)發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)等指標顯著最高，分別為96%、92%、83%、42.41和6.60；披堿草的田間發(fā)芽率、室內(nèi)發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)等指標顯著最低，分別為12%、13%、13%、5.90和0.34。

不同牧草種子的田間發(fā)芽率以籽粒莧、高丹草和蘇丹草顯著較高，扁穗冰草和高羊茅顯著較低；發(fā)芽指數(shù)以高丹草和籽粒莧顯著較高，高羊茅和披堿草顯著較低。

就室內(nèi)發(fā)芽率而言，不同牧草種子存在以下顯著順序：籽粒莧/高丹草＞多年生黑麥草/蘇丹草＞高冰草＞細莖冰草＞老芒麥＞沙生冰草/扁穗冰草＞披堿草/高羊茅。

不同牧草種子發(fā)芽勢存在以下顯著順序：高丹草＞蘇丹草＞多年生黑麥草/籽粒莧＞高冰草＞細莖冰草＞沙生冰草/扁穗冰草＞高羊茅/披堿草。

活力指數(shù)在不同牧草種子之間呈以下顯著順序：高丹草/蘇丹草＞高冰草/多年生黑麥草＞細莖冰草/沙生冰草/扁穗冰草/高羊茅/披堿草/老芒麥/籽粒莧。

簡易活力指數(shù)在不同牧草種子之間呈以下顯著順序：蘇丹草＞高丹草＞高冰草/多年生黑麥草＞細莖冰草＞沙生冰草/扁穗冰草/高羊茅/披堿草/老芒麥/籽粒莧。

綜合分析不同禾本科牧草種子的發(fā)芽指標及其差異，11種引進禾本科牧草種子以高丹草的發(fā)芽率、田間發(fā)芽率和發(fā)芽勢顯著最高，這說明高丹草種子具有較強的生命力和較高的出苗整齊度；而高羊茅和披堿草的發(fā)芽率和發(fā)芽勢顯著最低，則說明其種子生命力和出苗整齊度較差。此外，高丹草的發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)、蘇丹草的簡易活力指數(shù)均顯著高于其他品種，由此可見，高丹草和蘇丹草均具有較強的種子活力。

2.2 幼苗指標比較

由表3可知，不同禾本科牧草種子幼苗特性存在顯著差異。蘇丹草的鮮重、根長、芽長、根芽比均顯著高于其他種子，分別為0.2069 g、13.69 cm、6.73 cm、2.03；就同一指標比較而言，籽粒莧的鮮重(0.0176 g)、高羊茅和披堿草的根長(2.69、2.57 cm)與芽長(2.57、2.61 cm)、細莖冰草的根芽比(0.89)均顯著最低。

表2 不同禾本科牧草種子發(fā)芽指標比較

表3 不同禾本科牧草種子幼苗特性比較

就鮮重而言，沙生冰草、扁穗冰草、高羊茅、披堿草和老芒麥之間均無顯著差異，細莖冰草、沙生冰草和老芒麥之間均無顯著差異，且細莖冰草和多年生黑麥草之間均無顯著差異。

不同牧草種子根長存在以下顯著順序：蘇丹草＞多年生黑麥草＞高冰草/細莖冰草/沙生冰草/扁穗冰草＞老芒麥/籽粒莧/高丹草＞高羊茅和披堿草。

芽長在不同牧草種子間存在以下顯著順序：蘇丹草＞細莖冰草＞高冰草/扁穗冰草/多年生黑麥草＞沙生冰草/老芒麥/籽粒莧/高丹草＞高羊茅和披堿草。

高冰草、扁穗冰草、高羊茅、老芒麥和高丹草的根芽比間無顯著差異，高冰草、細莖冰草、高羊茅和披堿草的根芽比間無顯著差異。

綜上分析表明，蘇丹草的幼苗鮮重、根長、芽長和根芽均顯著高于其他牧草種子，這說明蘇丹草的苗期生長狀況表現(xiàn)明顯優(yōu)勢。

2.3 隸屬函數(shù)值分析

由表4可知，通過對11種牧草種子的田間發(fā)芽率、室內(nèi)發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)、簡易活力指數(shù)、鮮重、根長、芽長和根芽比進行隸屬函數(shù)值分析，其各項指標的隸屬均值排序為：蘇丹草＞高丹草＞多年生黑麥草＞高冰草＞籽粒莧＞細莖冰草＞老芒麥＞扁穗冰草＞沙生冰草＞高羊茅＞披堿草。本研究中，通過隸屬函數(shù)對11種牧草種子發(fā)芽和幼苗指標進行綜合分析表明，隸屬函數(shù)值排序前3位的分別為蘇丹草、高丹草和多年生黑麥草，而高羊茅和披堿草的隸屬函數(shù)值均顯著低于其他牧草品種。

表4 不同禾本科牧草種子萌發(fā)特性的隸屬函數(shù)值和排序

2.4 各指標相關性分析

由表5可知，不同牧草種子室內(nèi)發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)、鮮重和根長兩兩之間均存在顯著的正相關關系，芽長、活力指數(shù)、鮮重和根長間均具有顯著的正相關關系。由此看出，不同禾本科牧草種子的室內(nèi)發(fā)芽率、發(fā)芽勢、活力指數(shù)、鮮重和根長均可作為種子萌發(fā)特性評價的最佳指標，即這5個指標中的任何一個指標均可用來代表11種引進牧草品種的種子萌發(fā)特性，而種子芽長的代表性較差。

3 結(jié)論

（1）從11種引進禾本科牧草的種子發(fā)芽指標看出，高丹草的發(fā)芽率、田間發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)顯著高于其他牧草品種，而高羊茅和披堿草的發(fā)芽率和發(fā)芽勢顯著低于其他牧草品種。

（2）就幼苗指標而言，蘇丹草的幼苗鮮重、根長、芽長和根芽均顯著高于其他牧草種子，由此說明蘇丹草的苗期生長狀況較其他牧草品種具有明顯優(yōu)勢。

（3）11種禾本科牧草種子萌發(fā)特性的隸屬函數(shù)值排序前3位的牧草分別為蘇丹草、高丹草和多年生黑麥草，而高羊茅和披堿草的隸屬函數(shù)值均顯著低于其他牧草品種。

表5 不同禾本科牧草種子萌發(fā)指標相關性分析

（4）通過各指標相關性分析表明，11禾本科牧草種子的室內(nèi)發(fā)芽率、發(fā)芽勢、活力指數(shù)、鮮重和根長均可作為種子萌發(fā)特性評價的最佳指標。

4 討論

本研究中，11種引進禾本科牧草品種的種子發(fā)芽指標和萌發(fā)指標均存在顯著差異，系統(tǒng)分析比較不同品種的種子萌發(fā)特性將為陜北農(nóng)牧交錯區(qū)優(yōu)質(zhì)牧草的篩選與評價提供理論依據(jù)[11]。相關性分析用于衡量2個變量因素的相關密切程度，且有利于把相關顯著的指標進行歸類，以便達到精簡優(yōu)化測定指標的目的[12-13]。11種引進牧草品種的種子室內(nèi)發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)、鮮重和根長兩兩之間均存在顯著的正相關關系，說明以上5個指標中的任何一個指標均作為評價這11種引進牧草品種種子萌發(fā)特性的最佳指標，這與王娟等[7]研究的種子發(fā)芽率與其發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)呈極顯著正相關關系等結(jié)論相似。此外，除細莖冰草和披堿草幼苗的根芽比值分別為0.89和0.98外，其他禾本科牧草種子的根芽比均大于1（在1.08～2.03），這表明不同牧草品種幼苗期根系的生長能力較芽生長占主導地位[14-15]。

采用隸屬函數(shù)法對11種引進禾本科牧草種子的萌發(fā)特性進行綜合分析與評價更客觀地接近實際情況，且有利于避免使用單一指標評價造成的片面性[16-17]。本研究中，不同禾本科牧草種子發(fā)芽指標和幼苗指標的隸屬函數(shù)均值排序前3位的分別為蘇丹草、高丹草和多年生黑麥草，說明這3種禾本科牧草種子具有較強的生命力和種子活力[18-20]以及較高的出苗整齊度[21-22]。上述分析表明，從種子萌發(fā)特性角度看，蘇丹草、高丹草和多年生黑麥草較適宜于在陜北農(nóng)牧交錯區(qū)進行推廣，且可直接通過播種法進行大田栽培種植，但其他牧草品種需要通過脫穎、催芽、預處理等技術手段來促進禾本科牧草種子萌發(fā)[23-25]。此外，蘇丹草、高丹草和多年生黑麥草種子表現(xiàn)出較好的萌發(fā)特性，但在下一步研究中應注重這3個種類在陜北農(nóng)牧交錯區(qū)的田間生長條件的抗逆性、生產(chǎn)量和飼草品質(zhì)等方面的研究，進而篩選出適宜于陜北農(nóng)牧交錯區(qū)種植的綜合性狀優(yōu)良的禾本科牧草。

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Seed Germination Characteristics of Gramineae Forage Grasses

Xu Weizhou1,Shi Lei1,2,Bo Yaojun1,Liu Cuiying1,Qu Lei1,2,Bai Xiaolei1
(1College of Life Science,Yulin University,Yulin 719000,Shaanxi,China;2Shaanxi Province Engineering&Technology Research Center of Cashmere Goat,Yulin University,Yulin 719000,Shaanxi,China)

The study aims to clarify the seed germination characteristics of eleven introduced gramineae forage grasses in agro-pastoral ecotone of northern Shaanxi,and to provide a theoretical basis for the selection and evaluation of high quality forage grasses in this area.The results showed that there were significant differences in seed germination of different gramineae forage grasses,the field germination percentage,indoor germination percentage,germinative force,germination index and vitality index ofSorghum hybrid sudangraswere significantly higher than those of other species,butElymus dahuricusshowed the opposite trends.The fresh weight,root length,shoot length and root shoot ratio ofS.sudanenseyoung seedlings were significantly higher than those of other young seedlings.For different forage grasses,the indoor germination percentage, germinative force,germination index,vitality index,fresh weight and root length were positively correlated with the shoot length.According to the membership function analysis,the top three species wereS.sudanense,S. hybrid sudangrasandLolium perenne.These results suggested thatS.sudanense,S.hybrid sudangrasandL. perennewere more suitable for planting in agro-pastoral ecotone of northern Shaanxi.

Forage Seeds;Germination Percentage;Vigor Index;Fresh Weight

S54

：A論文編號：cjas17030001

陜西省自然科學基礎研究計劃項目“黃土丘陵區(qū)兩鄉(xiāng)土草混播下種間作用生育期動態(tài)變化研究”(2016JQ4013)；陜西省教育廳專項科研計劃項目“陜北礦區(qū)水土保持草本植物的選擇與應用研究”(16JK1894)；榆林學院博士科研啟動基金項目“陜北農(nóng)牧交錯區(qū)優(yōu)良牧草抗旱生理生態(tài)特征動態(tài)變化研究”(16GK04)；榆林市產(chǎn)學研合作項目“陜北牧草資源開發(fā)利用創(chuàng)新團隊”(2015cxy-28)；榆林市產(chǎn)學研合作項目“榆林市牧草遺傳改良與資源利用實驗室”(2014cxy-02-05)；榆林市產(chǎn)學研合作項目“榆林市優(yōu)質(zhì)牧草品種引進及配套栽培技術研究與示范”(2014cxy-02-04)。

徐偉洲，男，1985年出生，陜西藍田人，講師，博士，主要從事植被恢復與生態(tài)適應性研究。通信地址：719000陜西省榆林市崇文路4號榆林學院生命科學學院211室，E-mail：wzxu@yulinu.edu.cn。

史雷，女，1985年出生，陜西藍田人，助教，碩士，主要從事優(yōu)良飼草品種選育方面的研究。通信地址：719000陜西省榆林市崇文路4號榆林學院陜西省絨山羊工程技術研究中心，E-mail：shilei_ylxy@126.com。

2017-03-01，

：2017-03-21。