不同貯藏年限對(duì)燕麥種子活力的影響

金小雯，趙桂琴，柴繼寬，孫浩洋，黎 蓉，焦?jié)櫚?/p>

(甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué) 草業(yè)學(xué)院/草業(yè)生態(tài)系統(tǒng)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/甘肅省草業(yè)工程實(shí)驗(yàn)室/中-美草地畜牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展研究中心，甘肅 蘭州 730070)

種子是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中最基本和不可替代的生產(chǎn)資料，是農(nóng)業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)和先導(dǎo)[1]。種子質(zhì)量對(duì)后期產(chǎn)品的品質(zhì)和產(chǎn)量至關(guān)重要，而種子活力是檢驗(yàn)種子質(zhì)量最重要的指標(biāo)之一，高活力種子有明顯的生長(zhǎng)優(yōu)勢(shì)，生產(chǎn)潛能和貯藏潛力[2]。隨著種子的成熟，其活力逐漸升高，在形態(tài)和生理成熟時(shí)達(dá)到頂峰。生理成熟后，種子開(kāi)始老化，活力逐漸降低[3]，表現(xiàn)為發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)等指標(biāo)下降。貯藏時(shí)間對(duì)種子活力的影響在沙芥、檸條[4]、狗尾草[6]、苜蓿[7]、甜瓜[8]等多種植物上均有報(bào)道。

燕麥(Avenanuda)是優(yōu)良的糧飼兼用作物[9]，世界五大洲42個(gè)國(guó)家都有分布[10]。隨著人們生活水平的不斷提高以及對(duì)燕麥營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和健康功效的了解，燕麥產(chǎn)品的消費(fèi)量不斷增加，同時(shí)燕麥作為我國(guó)高寒地區(qū)主要的一年生飼用作物，種植面積也逐年擴(kuò)大，對(duì)燕麥種子的需求日益旺盛。燕麥種子的油脂含量較高，其中不飽和脂肪酸可達(dá)80%[11]，很容易氧化酸敗，導(dǎo)致種子不耐貯藏，降低利用價(jià)值和產(chǎn)品品質(zhì)[12]，因此，研究貯藏時(shí)間對(duì)燕麥種子活力的影響對(duì)其安全貯藏有重要意義。

有關(guān)燕麥種子老化研究多集中在利用人工老化方法模擬種子老化。楊苗苗[13]對(duì)燕麥進(jìn)行老化處理發(fā)現(xiàn)，隨人工老化時(shí)間的延長(zhǎng)，供試燕麥種子發(fā)芽率呈下降趨勢(shì)。孔令琪[14]報(bào)道，不同老化處理的燕麥種子經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的貯藏，發(fā)芽率顯著下降。韓亮亮等[15]通過(guò)研究不同老化條件對(duì)燕麥種子的影響發(fā)現(xiàn)，老化種子發(fā)芽率顯著下降，老化嚴(yán)重的種子基本喪失活力。有關(guān)自然貯藏條件下燕麥種子活力隨貯藏時(shí)間變化的研究較少。甘肅是我國(guó)燕麥生產(chǎn)大省，每年在通渭、岷縣、定西、會(huì)寧等中部地區(qū)生產(chǎn)大量燕麥種子，均在常溫條件下貯藏。因此，試驗(yàn)通過(guò)對(duì)不同貯藏年限下燕麥的種子含水量、萌發(fā)特性、幼苗生長(zhǎng)情況以及種子浸提液電導(dǎo)率進(jìn)行測(cè)定，旨在了解燕麥種子活力隨貯藏時(shí)間的變化情況，探討甘肅中部地區(qū)常溫條件下燕麥種子的安全貯藏期限，為其科學(xué)貯藏及高效利用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試燕麥品種為白燕2號(hào)、壩莜9號(hào)、壩莜14號(hào)，種子產(chǎn)自甘肅省通渭縣華家?guī)X鎮(zhèn)，分別于2017年、2016年、2015年、2013年和2009年收獲，常溫貯藏于甘肅省蘭州市甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)牧草實(shí)訓(xùn)基地種子室(年均溫6.9℃)。試驗(yàn)于2017年在甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)學(xué)院實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，供試材料分別貯藏了0年、1年、2年、4年和8年。

1.2 測(cè)定內(nèi)容與方法

含水量參照《國(guó)際種子檢驗(yàn)規(guī)程》規(guī)定，稱(chēng)取凈種子4.5 g放入鋁盒，重復(fù)2次。在130～133℃下，將鋁盒放入烘箱內(nèi)烘1 h。蓋好鋁盒放入干燥器冷卻30 min后稱(chēng)重并計(jì)算含水量：

種子含水量(%)=(m2-m3)/(m2-m1)×100

式中：m1為鋁盒的重量，g；m2為鋁盒和樣品烘干前的重量，g；m3為鋁盒和樣品烘后的重量，g。

參照《國(guó)際種子檢驗(yàn)規(guī)程》規(guī)定的燕麥種子發(fā)芽方法，采用培養(yǎng)皿紙上法進(jìn)行萌發(fā)試驗(yàn)。隨機(jī)選取燕麥種子200粒，用濃度為1%的次氯酸鈉溶液消毒10 min后，無(wú)菌水沖洗種子3～5次，每50粒均勻擺放于內(nèi)鋪兩層濾紙濕潤(rùn)的培養(yǎng)皿內(nèi)，重復(fù)4次。置于25℃智能型光照培養(yǎng)箱內(nèi)，前3 d暗培養(yǎng)，第4 d起按照14 h/10 h的光暗比進(jìn)行光照培養(yǎng)，并開(kāi)始每天統(tǒng)計(jì)種子發(fā)芽數(shù)，至第10 d統(tǒng)計(jì)結(jié)束。

發(fā)芽勢(shì)(%)=第5 d發(fā)芽的種子數(shù)/供試種子總數(shù)×100%

發(fā)芽率(%)=發(fā)芽終期(10 d)發(fā)芽的種子數(shù)/供試種子總數(shù)×100%

發(fā)芽指數(shù)(GI)=∑Gt/Dt

活力指數(shù)(VI)=GI×S

式中：Dt為相應(yīng)的發(fā)芽天數(shù)；Gt為與Dt相對(duì)應(yīng)的不同時(shí)間(t天)的發(fā)芽數(shù)；S為發(fā)芽10 d幼苗的鮮重(g)。

幼苗生長(zhǎng)10 d后，用游標(biāo)卡尺測(cè)定每株幼苗從種子胚到最長(zhǎng)葉葉尖和最長(zhǎng)根根尖的長(zhǎng)度，每皿隨機(jī)測(cè)定5株。

隨機(jī)數(shù)取每品種凈種子50粒，放入150 mL三角瓶中，加入100 mL去離子水，輕輕搖晃三角瓶，確保所有種子完全浸沒(méi)。以未放種子的去離子水為空白對(duì)照，4次重復(fù)。所有三角瓶用封口膜封好，于25℃恒溫培養(yǎng)箱中浸泡24 h(±15 min)。浸種結(jié)束后，馬上測(cè)定溶液的電導(dǎo)率[16]。

1.3 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)通過(guò)Microsoft excel 2010，SPSS 22.0數(shù)據(jù)分析軟件進(jìn)行整理、方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 貯藏年限對(duì)燕麥種子含水量的影響

貯藏年限對(duì)燕麥種子含水量的影響較小(表1)。無(wú)論是貯藏8年還是當(dāng)年收獲的燕麥種子，其含水量均在6%變化。新收獲的種子(2017年)含水量稍高于貯藏年限長(zhǎng)的。白燕2號(hào)種子的含水量(6.12%～6.55%)并未因貯藏年限的延長(zhǎng)而發(fā)生顯著變化。壩莜14號(hào)的含水量變化(5.89%～6.67%)稍高于壩莜9號(hào)(5.84%～6.35%)。

表1 不同貯藏年限下燕麥種子的含水量

注：同列不同小寫(xiě)字母表示差異顯著(P<0.05)，下同

2.2 貯藏年限對(duì)燕麥種子發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽率的影響

燕麥種子的發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率隨貯藏年限的延長(zhǎng)呈下降趨勢(shì)(表2)。當(dāng)年收獲的白燕2號(hào)與貯藏1年的種子發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽率并無(wú)顯著差異，但貯藏2年后開(kāi)始顯著(P<0.05)下降。貯藏8年后其發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽率較當(dāng)年收獲的分別下降了64.38%和60.96%。壩莜14號(hào)的變化規(guī)律與白燕2號(hào)有所不同，其種子在貯藏2～4年時(shí)的發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽率顯著高于當(dāng)年收獲和貯藏1年。壩莜9號(hào)的變化趨勢(shì)則類(lèi)似于白燕2號(hào)，貯藏時(shí)間短的種子發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽率高于貯藏時(shí)間長(zhǎng)。

不同燕麥品種隨貯藏年限的延長(zhǎng)其發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽率的變化有明顯差異。白燕2號(hào)和壩莜9號(hào)發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽率均在貯藏1年后最高，而壩莜14號(hào)在貯藏2年后最高。另外，白燕2號(hào)和壩莜14號(hào)貯藏4年后仍有90%的發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽率，但壩莜9號(hào)只有60%。當(dāng)貯藏年限延長(zhǎng)至8年時(shí)，其發(fā)芽率僅有15%，不及前2個(gè)品種的一半。

表2 不同貯藏年限下燕麥種子的發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽率

2.3 貯藏年限對(duì)燕麥種子發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)的影響

貯藏年限對(duì)燕麥種子發(fā)芽指數(shù)影響顯著(表3)。隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，燕麥種子發(fā)芽指數(shù)呈明顯下降趨勢(shì)。白燕2號(hào)發(fā)芽指數(shù)貯藏1年后開(kāi)始顯著下降，貯藏4年后較收獲當(dāng)年下降了12.04%，貯藏8年后發(fā)芽指數(shù)降至9.56，較收獲當(dāng)年下降了79.84%。壩莜14號(hào)的發(fā)芽指數(shù)在貯藏2～4年后達(dá)到最高，顯著高于收獲當(dāng)年和貯藏1年的；貯藏8年后較收獲當(dāng)年下降了64.06%。壩莜9號(hào)在2年內(nèi)發(fā)芽指數(shù)保持穩(wěn)定，到貯藏4年后降至27.92，為3個(gè)品種中最低，降幅也最大；貯藏8年后其發(fā)芽指數(shù)仍最低(8.28)。

燕麥種子的活力指數(shù)也隨貯藏年限的延長(zhǎng)而顯著下降(表3)。與發(fā)芽指數(shù)的趨勢(shì)相同，白燕2號(hào)的活力指數(shù)也在貯藏2年后顯著下降(P<0.05)；壩莜14號(hào)也是貯藏2～4年后活力指數(shù)最高，顯著高于收獲當(dāng)年和貯藏1年的種子。壩莜9號(hào)活力指數(shù)在貯藏4年后顯著下降至48.45(P<0.05)，較同時(shí)期的白燕2號(hào)和壩莜14號(hào)分別低27.30%和38.54%；貯藏8年后活力指數(shù)降為5.99，較收獲當(dāng)年下降了90.97%。

表3 不同貯藏年限下燕麥種子的發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)

2.4 貯藏年限對(duì)燕麥幼苗生長(zhǎng)的影響

貯藏年限對(duì)燕麥幼苗的生長(zhǎng)也有顯著影響，燕麥幼苗芽長(zhǎng)均隨貯藏年限的增加而縮短(圖1)。白燕2號(hào)的芽長(zhǎng)在2年的貯藏期內(nèi)未發(fā)生顯著變化，但貯藏4年后明顯縮短；貯藏8年后其芽長(zhǎng)較收獲當(dāng)年縮短了48.24%。壩莜14號(hào)在0～4年的貯藏期內(nèi)幼苗芽長(zhǎng)變化不大，貯藏8年后顯著縮短，較收獲當(dāng)年降低了25.74%。壩莜9號(hào)在貯藏2年后芽長(zhǎng)就顯著縮短(P<0.05)。

與芽長(zhǎng)的變化相似，燕麥幼苗根長(zhǎng)隨貯藏年限的增加也呈縮短趨勢(shì)(圖2)。白燕2號(hào)幼苗根長(zhǎng)在貯藏1年后顯著縮短(P<0.05)，在1～4年變化較?。毁A藏8年后較收獲當(dāng)年縮短了54.54%。壩莜14號(hào)在0～4年無(wú)明顯變化，貯藏8年后顯著縮短(P<0.05)。壩莜9號(hào)幼苗的根長(zhǎng)與芽長(zhǎng)變化一致，在貯藏2年后顯著縮短，貯藏8年后降至最低(圖2)。

圖1 不同貯藏年限下燕麥幼苗芽長(zhǎng)注：B2：白燕2號(hào)；B14：壩莜14號(hào)；B9：壩莜9號(hào)；同一品種不同小寫(xiě)字母表示差異顯著(P<0.05)，下同

圖2 不同貯藏年限下燕麥幼苗根長(zhǎng)Fig.2 The root length of oat seeding under different storage years

2.5 貯藏年限對(duì)燕麥種子細(xì)胞膜透性的影響

貯藏年限顯著影響了燕麥種子細(xì)胞膜的透性。隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，燕麥種子浸提液電導(dǎo)率急劇增大(表4)。白燕2號(hào)貯藏8年，燕麥種子細(xì)胞膜透性增大，電導(dǎo)率增至74 μS/cm，壩莜9號(hào)甚至達(dá)到了84.17 μS/cm。品種之間的差異在貯藏1年后達(dá)到最大，壩莜14號(hào)的電導(dǎo)率較白燕2號(hào)和壩莜9號(hào)分別高出80.75%和14.91%。

不同燕麥品種隨貯藏年限的增加電導(dǎo)率增大的趨勢(shì)不同。白燕2號(hào)和壩莜14號(hào)隨貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)呈先降低后升高的趨勢(shì)，壩莜9號(hào)呈逐漸上升的趨勢(shì)。壩莜9號(hào)在貯藏2年，4年和8年后的電導(dǎo)率均高于同時(shí)期其他2個(gè)品種。

表4 不同貯藏年限下燕麥種子的電導(dǎo)率

2.6 供試燕麥材料各項(xiàng)指標(biāo)的方差分析

貯藏年限對(duì)燕麥種子含水量、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)、電導(dǎo)率、幼苗根長(zhǎng)和芽長(zhǎng)的影響均達(dá)到極顯著水平(P<0.01)；而品種對(duì)燕麥種子活力的影響較小，除對(duì)發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率和電導(dǎo)率的影響差異顯著外，對(duì)其他指標(biāo)無(wú)明顯影響(P>0.05)(表5)。

表5 貯藏年限和品種間的方差分析

3 討論

種子活力是種子發(fā)芽以及幼苗生長(zhǎng)的速率和整齊度等多種特性的總和，受遺傳基因、種子發(fā)育期間的環(huán)境條件、貯藏性能、貯藏環(huán)境等多種因素的影響，種子在完成生理成熟后會(huì)進(jìn)入衰老過(guò)程，活力下降甚至喪失，因此，種子劣變是不可避免的[16]。在劣變的初期，種子發(fā)芽率或生活力下降，生產(chǎn)性能降低。根據(jù)國(guó)標(biāo)GB4404.4-2010，燕麥種子發(fā)芽率低于85%、含水量高于13%，即不能作為種子使用。貯藏時(shí)間極大地影響種子的壽命[17]，長(zhǎng)時(shí)間貯藏會(huì)導(dǎo)致種子老化，即種子膜脂過(guò)氧化作用增強(qiáng)、抗氧化酶活性下降、活性氧積累增多、膜完整性降低，造成種子活力下降[18]。最直觀的表現(xiàn)是種子顏色變暗，失去光澤，發(fā)芽率明顯下降，幼苗生長(zhǎng)受到抑制[19-20]。王勇等[21]對(duì)不同貯藏年限老芒麥種子活力的研究發(fā)現(xiàn)，老芒麥發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)隨貯藏年限的增加呈下降趨勢(shì)。申青嶺[22]也報(bào)道，春小麥種子貯藏年限越長(zhǎng)其種子活力指數(shù)越小，發(fā)芽率等越低。紀(jì)亞君等[23]認(rèn)為，當(dāng)年收獲的燕麥種子會(huì)發(fā)生休眠，之后其發(fā)芽率隨儲(chǔ)藏時(shí)間的增加而降低。貯藏9年的蒙農(nóng)紅豆草種子發(fā)芽率降為18.5%，貯藏8年后的緣毛雀麥種子發(fā)芽率僅為4.4%。試驗(yàn)中燕麥種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)等也隨著貯藏年限的延長(zhǎng)而顯著下降，貯藏8年后燕麥種子的發(fā)芽率只有15.33%～38.00%，完全喪失了種用價(jià)值。

種子含水量是保持種子活力的關(guān)鍵因素。有研究發(fā)現(xiàn)沙芥種子的含水量與發(fā)芽率、相對(duì)電導(dǎo)率之間都呈一定的相關(guān)關(guān)系。種子含水量高則呼吸作用增強(qiáng)，貯藏物質(zhì)水解加快，種子內(nèi)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消耗也加快[25-28]。燕麥種子的含水量在5.75%～6.67%，變化幅度很小，而且顯著低于國(guó)標(biāo)GB4404.4-2010要求的安全含水量(13%)。

電導(dǎo)率是進(jìn)行種子活力判定的一個(gè)重要指標(biāo)。種子老化后，細(xì)胞膜中的脂蛋白變性，膜結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，完整性喪失，種子內(nèi)可溶性物質(zhì)滲漏；且隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，種子活力下降，可溶性物質(zhì)(如糖、氨基酸等)滲出量增加，其相應(yīng)的種子浸提液電導(dǎo)率增加[29]。在大多數(shù)牧草和作物種子活力測(cè)定中，電導(dǎo)率大小與種子活力高低呈負(fù)相關(guān)。試驗(yàn)也發(fā)現(xiàn)，隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，燕麥種子活力顯著下降，而電導(dǎo)率則急劇增大。貯藏8年后，燕麥種子活力指數(shù)降至活力指數(shù)降至5.99～13.68，而電導(dǎo)率則增大至74～84.17 μS/cm。

不同燕麥品種隨貯藏年限的增加其種子活力變化情況不盡相同。白燕2號(hào)和壩莜14號(hào)種子在貯藏4年后發(fā)芽率仍在90%，活力指數(shù)在66；而壩莜9號(hào)的發(fā)芽率只有60%，活力指數(shù)也降為48.45，其種子活力遠(yuǎn)不及前二者，說(shuō)明不同燕麥品種其種子的耐貯性差異較大，安全貯藏期明顯不同。這在披堿草、狗牙根、水稻、玉米、老芒麥等牧草和作物上也有類(lèi)似報(bào)道[30-34]。

4 結(jié)論

貯藏年限是引起燕麥種子活力變化的最主要原因。貯藏8年后燕麥種子發(fā)芽率低于40%，喪失種用價(jià)值。3個(gè)品種中，白燕2號(hào)和壩莜14號(hào)種子的安全貯藏期為4年；壩莜9號(hào)耐貯性最差，安全貯藏期只有2年。