溫度和硬實對金花菜種子萌發(fā)的影響

任海龍，魏臻武，喬志宏，陳 祥，李 毅

(1.廣州市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，廣東 廣州 510308；2. 揚州大學(xué) 動物科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，江蘇 揚州 225009；3. 新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院 海南三亞農(nóng)作物育種試驗中心，海南 三亞 572014)

金花菜(MedicagopolymorphaL.)為苜蓿屬一年生苜蓿，起源于地中海及相鄰的干旱、半干旱地區(qū)，由于其低光周期敏感性和春化性而廣泛分布于世界各地[1-3]。在澳大利亞南部，金花菜與其它一年生苜蓿被用于與谷類作物輪作的草地農(nóng)業(yè)系統(tǒng)[4]；而在智利中部，它被認(rèn)為是在牧場改良中最具價值的豆科固氮植物[5]。金花菜在我國又稱南苜蓿[6]、草頭[8]等，自20世紀(jì)50年代我國開始對金花菜的藥用價值、綠肥作用、飼用價值和菜用價值進(jìn)行研究[9]。因其耐低溫、抗旱、抗病蟲害能力強，且生長過程無需施化肥、農(nóng)藥，可作為無公害蔬菜生產(chǎn)，近年來在江浙地區(qū)得到發(fā)展迅速[10-11]。目前，我國對金花菜的研究主要集中在栽培技術(shù)、利用價值和食品加工等方面[9,12-14]。栽培技術(shù)中關(guān)于金花菜種子萌發(fā)特性的研究鮮有報道，實際生產(chǎn)中用種量大、出苗不齊等問題普遍存在。

種子萌發(fā)是金花菜生產(chǎn)中面對的首要問題，也是進(jìn)行其它研究的先決條件，本研究以不同來源的金花菜種子為對象，探討溫度、破除種子硬實對其萌發(fā)及幼苗生長的影響，以期為今后金花菜的田間生產(chǎn)、引種、新品種選育、種子儲藏、栽培措施及基礎(chǔ)研究提供指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

金花菜種子由揚州大學(xué)草業(yè)科學(xué)研究所提供(表1)。所用金花菜材料單株采集后，移栽到揚州大學(xué)揚子津校區(qū)實驗基地擴繁，并以采集地進(jìn)行命名。供試種子在儲藏室?guī)v存放1年，脫粒后用于本試驗。

表1 供試金花菜品種及其來源

1.2 試驗方法

供試金花菜種子要求大小均勻一致，無病蟲害，無機械損傷，無發(fā)育不良等。先將恒溫培養(yǎng)箱溫度設(shè)定為5℃、10℃、15℃、20℃、25℃、30℃、35℃、40℃，保持24 h恒定后待用。將直徑9 cm的培養(yǎng)皿中放入2層濾紙，并滴入清水至飽和。隨機攝取100粒供試種子置于培養(yǎng)皿中，放入培養(yǎng)箱，設(shè)3次重復(fù)，10 d后統(tǒng)計種子萌發(fā)率，并測定胚根露出種皮5 d后胚根長度。

種子硬實率的統(tǒng)計僅在20℃處理組中進(jìn)行。將金花菜種子用手術(shù)刀劃破種皮后，置于培養(yǎng)皿中，設(shè)3個重復(fù)，每個重復(fù)100粒種子，10 d后統(tǒng)計種子萌發(fā)率。

1.3 測定方法

金花菜種子萌發(fā)率=萌發(fā)種子數(shù)/供試種子數(shù)×100%[15]。從種子置床之日起，每天定時觀察記錄，胚根露出種皮時記錄為萌發(fā)種子，第10 d結(jié)束萌發(fā)試驗統(tǒng)計。每個處理隨機選取5株用精度為0.1 cm的直尺測量萌發(fā)5 d后的胚根長度。硬實率=未吸脹種子數(shù)/供試種子數(shù)×100%[16]。本研究種子硬實率的測定中，未吸脹種子僅指破除種皮后才能吸脹的種子，排除了破除種皮仍未吸脹的種子。

1.4 數(shù)據(jù)處理

利用Microsoft Excel 2003軟件對所得實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行處理與分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 溫度對種子萌發(fā)的影響

2.1.1 溫度對種子萌發(fā)率的影響

溫度是影響種子萌發(fā)的重要因素之一。由圖1可以看出，10 d后，除40℃條件下沒有種子萌發(fā)外，其余7個溫度處理的金花菜種子均能萌發(fā)。海門、揚中、江都金花菜種子萌發(fā)率在20℃達(dá)到最大值，海安金花菜種子在25℃下萌發(fā)率最高，溫嶺金花菜種子則在15℃和25℃下萌發(fā)率達(dá)最高，均為22%。萌發(fā)的適宜溫度范圍為15～25℃，當(dāng)溫度低于15℃或高于25℃時，金花菜的萌發(fā)率急驟下降，35℃時，海安金花菜種子萌發(fā)率僅為2%。在25℃及以下的溫度處理中，金花菜種子在10 d后至30 d以內(nèi)仍會陸續(xù)發(fā)芽，而在30℃及以上溫度處理下，10 d后則不再發(fā)芽。

圖1 不同溫度處理下5份金花菜種子的萌發(fā)率Fig. 1 Germination rates of M. polymorpha L. seeds under different temperatures

2.1.2 溫度對種子萌發(fā)快慢的影響

萌發(fā)快慢是種子活力強弱的重要指標(biāo)，萌發(fā)越快說明種子活力越旺盛。由圖2可以看出，金花菜種子在20～25℃時萌發(fā)最快，2～3 d即可萌發(fā)。隨著溫度的過高或過低，萌發(fā)速度均出現(xiàn)明顯降低。在5份金花菜種子中，來自海門的種子萌發(fā)快慢受溫度影響最大，而溫嶺的材料受溫度影響最小。

圖2 不同溫度處理下5份金花菜種子的萌發(fā)時間Fig.2 Germination time of M. polymorpha L. seeds under different temperatures

2.1.3 溫度對種子胚根生長速度的影響

25℃時金花菜種子胚根生長速度最快，可達(dá)10 cm以上(表2)。隨溫度升高或降低，種子胚根的生長速度均減慢。在5～25℃處理下，各材料間胚根的生長速度變化趨勢基本一致，高于25℃時，各材料間出現(xiàn)較大差異。江都金花菜種子胚根生長速度受抑制最嚴(yán)重，30℃時胚根長度僅為4.43 cm。

表2 不同溫度處理下5份金花菜種子的胚根長度

2.2 破除種皮對種子萌發(fā)的影響

種子硬實現(xiàn)象是由于種皮不透水、不透氣造成的，在豆科牧草中普遍存在。由圖3可以看出，海安、海門、揚中、江都、溫嶺等金花菜種子硬實率分別為84.67%、50.83%、40.50%、37.67%、67.67%。金花菜種皮經(jīng)劃割后，種子萌發(fā)率明顯提高，均在85%以上。這說明種皮硬實是限制金花菜種子萌發(fā)的主要因素，并且不同來源金花菜種子的硬實率相差很大，來源于草坪的海安金花菜材料的硬實率達(dá)80%以上，明顯高于農(nóng)田栽培的其它材料。

3 討論與結(jié)論

溫度對金花菜種子的萌發(fā)影響顯著。隨著溫度升高，五個不同來源的金花菜種子的萌發(fā)率均表現(xiàn)出先升高后降低的趨勢，溫度在20～25℃時萌發(fā)率最高。溫度過低或過高均對萌發(fā)率有明顯抑制，當(dāng)溫度達(dá)到40℃時金花菜種子無法萌發(fā)。金花菜在長江、淮河流域的生產(chǎn)中于9月下旬播種為宜[17-18]。播期過早，會因溫度適宜而生長過盛，刈割后植株仍較大，導(dǎo)致抗寒能力差，冬季易受凍害；如播期過晚，因溫度較低，植株會生長矮小，雖抗凍能力較強，但春季回暖后發(fā)育遲緩，導(dǎo)致產(chǎn)量劇減，效益下降[19]。因此，金花菜的播種要考慮溫度變化對金花菜后期生長的影響。

種子硬實是豆科植物普遍存在的現(xiàn)象，是植物適應(yīng)生存環(huán)境，獲得繁衍生息的一種方式[20,21]。羅小燕等[22]對30份豆科牧草種子的硬實特性進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)平均硬實率達(dá)50.18%，且物種存在很大差異。金花菜種子硬實率高，是導(dǎo)致金花菜田間出苗率低，萌發(fā)不整齊等問題的主要原因。生產(chǎn)上則通常采用每畝6 kg的光籽播種量或30 kg的帶莢播種量[17-18]，即每畝理論苗數(shù)達(dá)300萬株才能保證金花菜的出苗密度。本研究所采用的5份金花菜材料表明，不同來源金花菜的種子硬實率差別較大，應(yīng)根據(jù)不同金花菜硬實率的實際情況調(diào)整田間播種量。另外，也可以通過打破種子硬實提高金花菜的出苗率，Nazila等[23]研究認(rèn)為砂紙摩擦、變溫處理、次氯酸鈉等均可提高金花菜硬實種子的萌發(fā)率，其中機械損傷是最為有效的方法。因此，在播種前有必要對金花菜莢果進(jìn)行機械摩擦脫粒，以提高種子出苗率，節(jié)省種子用量。

圖3 不同處理下5份金花菜種子在20℃時的萌發(fā)率Fig.3 Germination rates of M. polymorpha L. seeds under different treats at 20℃

綜上所述，種子硬實是限制金花菜種子萌發(fā)的主要因素，不同來源金花菜種子的硬實率差異較大。割破種皮可明顯提高金花菜的萌發(fā)率；金花菜種子在20℃時萌發(fā)率最高，40℃時不能萌發(fā)，25℃時幼芽生長最快。