不同貯藏年限對(duì)羊茅屬兩種牧草種子萌發(fā)活力的影響

辛慧慧，張?jiān)屏幔瑢O 強(qiáng)，依甫拉音·玉蘇甫，杜 來

（新疆維吾爾自治區(qū)草原總站，烏魯木齊 830049）

羊茅屬（Festuca ovina L.）植物均為優(yōu)良牧草，本屬約100種，我國(guó)有20多種，新疆產(chǎn)14種7個(gè)亞種[1]。本屬植物作為天然草原重要牧草，有些種已作為人工牧草引入栽培，其中最重要的栽培種為紫羊茅和葦狀羊茅[2]。葦狀羊茅（Festuca arundinacea Schreb.）在新疆主要分布在河谷草甸，由于株叢高大，葉量豐富，草質(zhì)柔軟，飼用價(jià)值較高，屬刈牧兼用的優(yōu)等牧草，同時(shí)具有抗寒、抗旱、耐熱、耐濕等特點(diǎn),可作為退化河谷草甸人工補(bǔ)播修復(fù)的重要草種[3]。紫羊茅（Festuca rubra L.）主要分布在草甸、亞高山草甸及高寒草原，草質(zhì)細(xì)軟、耐寒、耐旱、適口性好、飼用價(jià)值較高、適應(yīng)性強(qiáng)，既是優(yōu)良的天然牧草也可作為退化草原人工補(bǔ)播修復(fù)的重要草種[4，5]。近年來，補(bǔ)播修復(fù)退化草原已成為國(guó)家實(shí)施草原生態(tài)保護(hù)建設(shè)項(xiàng)目的主要內(nèi)容，但篩選出適宜補(bǔ)播的草種是生態(tài)修復(fù)成功與否的關(guān)鍵步驟，而紫羊茅和葦狀羊茅是飼用和生態(tài)兼用型草種。目前對(duì)羊茅屬植物的研究多集中于引種、旱作栽培、抗旱、抗鹽、生物學(xué)特性以及生態(tài)適應(yīng)性[6-11]等方面，而關(guān)于貯藏年限對(duì)這兩種牧草種子壽命和活力的影響方面研究和報(bào)道較少。

種子從收獲到播種一般都要經(jīng)過一定時(shí)期的貯藏，種子會(huì)隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)和貯藏條件的變化而老化甚至失去活力，不利于種質(zhì)資源的保護(hù)和利用。關(guān)于種子貯藏過程中發(fā)生的新陳代謝變化，生活力下降和壽命減退現(xiàn)象的研究和報(bào)道較多。陳小龍研究表明小麥種子在常規(guī)庫(kù)存條件下,發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽率隨貯藏年限的增加逐年降低[12]。林興娥等研究證明常溫貯藏和低溫（4℃）貯藏下紅毛丹種子發(fā)芽率整體趨勢(shì)隨著貯藏天數(shù)增加逐漸降低[13]。殷換弟研究發(fā)現(xiàn)隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng),大蔥種子和茄子種子發(fā)芽率均呈下降趨勢(shì),大蔥種子的發(fā)芽率從86%下降至27%,茄子種子的發(fā)芽率從93%下降至75%[14]。本試驗(yàn)以不同貯藏年限的紫羊茅和葦狀羊茅種子為材料，通過測(cè)定千粒重、水分含量、發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、種子生活力、幼苗長(zhǎng)、胚根長(zhǎng)等指標(biāo)，旨在揭示不同貯藏年限對(duì)紫羊茅和葦狀羊茅種子萌發(fā)活力及幼苗生長(zhǎng)的影響，探明羊茅屬種子種用價(jià)值貯藏年限下限，為羊茅屬種子的正確貯藏和進(jìn)一步開發(fā)利用提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

紫羊茅（夢(mèng)神）和葦狀羊茅（護(hù)坡）種子由烏魯木齊天博草業(yè)有限公司提供，種子由丹麥丹農(nóng)種子公司在丹麥生產(chǎn)。選取2020年、2019年、2018年、2017年、2016年、2015年收獲的種子，當(dāng)年發(fā)芽率均在90%以上，水分含量在7.5%左右，室內(nèi)常溫條件下（室溫變溫15~30℃，濕度28%左右），黑暗無光條件貯藏0年、1年、2年、3年、4年、5年和6年的紫羊茅和葦狀羊茅種子。

1.2 方法

1.2.1 種子發(fā)芽率測(cè)定實(shí)驗(yàn)

種子千粒重測(cè)定：隨機(jī)數(shù)出三個(gè)一千粒種子，分別稱重，求其平均值。

參照草種子檢驗(yàn)規(guī)程國(guó)標(biāo)GB/T2930.2-2017進(jìn)行發(fā)芽實(shí)驗(yàn)，隨機(jī)數(shù)不同貯藏年限的紫羊茅和葦狀羊茅種子4份，每份100粒，將種子放入鋪有2層濕潤(rùn)濾紙的培養(yǎng)皿中，硝酸鉀溶液5℃預(yù)處理7 d，隨后放置于光照培養(yǎng)箱中，在25℃恒溫、光照8 h、黑暗16 h條件下培養(yǎng)。在第10 d統(tǒng)計(jì)發(fā)芽率，在第5 d時(shí)計(jì)算發(fā)芽勢(shì)，并按以下公式計(jì)算發(fā)芽率和發(fā)芽勢(shì)，最后求其平均值。

發(fā)芽率（%）＝規(guī)定的發(fā)芽天數(shù)內(nèi)發(fā)芽種子數(shù)／供試種子總數(shù)×100%

種子發(fā)芽勢(shì)（%）=發(fā)芽初期正常發(fā)芽種子數(shù)（本試驗(yàn)為5d）/供試種子粒數(shù)×100%

1.2.2 種子生活力測(cè)定實(shí)驗(yàn)隨機(jī)取不同貯藏年限的紫羊茅和葦狀羊茅種子4份，每份100粒，在20℃水中預(yù)濕4 h，然后取出放在1%的四唑溶液中30℃恒溫箱中染色18 h，取出后縱切胚及3/4胚乳，數(shù)具有生活力種子的數(shù)量。

1.2.3 種子水分含量測(cè)定實(shí)驗(yàn)

先將樣品盒放入130℃烘箱中烘干30 min，取出放在干燥器中冷卻30 min，在1‰天平上先稱樣品盒的重量，再取5 g樣品，后將裝有樣品的樣品盒放入烘箱中烘干1 h，之后取出樣品盒放于干燥器中冷卻30 min，再稱量烘干后樣品盒和樣品的重量，采用以下公式計(jì)算樣品水分含量：

種子含水量（%）=（樣品盒和樣品烘前重量-樣品盒和樣品烘后重量）/（樣品盒和樣品的烘前重量-樣品盒的重量）×100%

1.2.4 苗長(zhǎng)和胚根長(zhǎng)測(cè)定實(shí)驗(yàn)

在萌發(fā)10 d時(shí)測(cè)定幼苗苗長(zhǎng)度和胚根長(zhǎng)度，在每個(gè)培養(yǎng)皿里選10株幼苗，用游標(biāo)卡尺測(cè)量其苗長(zhǎng)和胚根長(zhǎng)度，4個(gè)重復(fù)取其平均值。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同貯藏年限對(duì)紫羊茅和葦狀羊茅千粒重和含水量的影響

千粒重是檢驗(yàn)種子質(zhì)量、田間預(yù)測(cè)產(chǎn)量和作物考種的重要指標(biāo)之一，種子的飽滿程度與千粒重密切相關(guān)，千粒重越大種子越飽滿。如圖1所示，紫羊茅種子和葦狀羊茅種子千粒重隨貯藏年限的增加，呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢(shì)，紫羊茅種子千粒重從1.17 g下降到0.86 g，葦狀羊茅種子千粒重從2.62 g下降到2.13 g。種子含水量對(duì)種子貯藏非常重要，含水量越大，種子的呼吸作用越強(qiáng)，種子越容易變質(zhì)。本實(shí)驗(yàn)中紫羊茅和葦狀羊茅種子貯藏時(shí)含水量都是7.5%左右，隨貯藏年份的增加呈微弱下降趨勢(shì)，各貯藏年份之間水分含量差異均不顯著，按照國(guó)家牧草種子分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)GB6142-2008，貯藏6年紫羊茅和葦狀羊茅含水量單項(xiàng)均可以達(dá)到合格標(biāo)準(zhǔn)。

圖1 不同貯藏年限紫羊茅和葦狀羊茅千粒重和含水量變化

2.2 不同貯藏年限紫羊毛和葦狀羊茅生活力、發(fā)芽率和發(fā)芽勢(shì)比較

種子生活力代表著種子潛在的發(fā)芽能力和胚根具有的生命力。由圖2可知，隨著貯藏年限的延長(zhǎng)，紫羊茅和葦狀羊茅種子生活力整體呈下降趨勢(shì)，貯藏3年內(nèi)紫羊茅和葦狀羊茅種子生活力各年份之間差異不顯著，都可以達(dá)到90%以上，貯藏3年后種子活力下降趨勢(shì)明顯，各年份間種子生活力差異顯著，貯藏6年紫羊茅和葦狀羊茅種子活力分別下降到74%和82%。隨著貯藏年限的延長(zhǎng)紫羊茅和葦狀羊茅種子發(fā)芽率均成下降趨勢(shì)，貯藏前3年各年份間差異不顯著，3年以上發(fā)芽率有明顯的下降趨勢(shì)，各年份間差異顯著。紫羊茅和葦狀羊茅種子發(fā)芽勢(shì)隨著貯藏年限的延長(zhǎng)均成下降趨勢(shì)，3年以上發(fā)芽勢(shì)有明顯的下降趨勢(shì)，各年份間差異顯著，實(shí)驗(yàn)中，隨貯藏年限延長(zhǎng)，種子發(fā)芽所需時(shí)間越長(zhǎng)，長(zhǎng)勢(shì)減弱。

圖2 不同貯藏年限紫羊毛和葦狀羊茅生活力、發(fā)芽率和發(fā)芽勢(shì)變化

2.3 貯藏年限對(duì)紫羊毛和葦狀羊茅苗長(zhǎng)和胚根長(zhǎng)的影響

種子在貯藏期間由于呼吸作用會(huì)消耗體內(nèi)的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，羊茅屬種子發(fā)芽時(shí)靠胚乳提供營(yíng)養(yǎng)，種子的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量直接關(guān)系幼苗的發(fā)芽生長(zhǎng)。如圖3所示，隨著貯藏年限的延長(zhǎng)，紫羊茅和葦狀羊茅苗長(zhǎng)呈降低趨勢(shì)，貯藏0年紫羊茅和葦狀羊茅苗長(zhǎng)分別為55.4 mm，62.6 mm，貯藏6年紫羊茅和葦狀羊茅苗長(zhǎng)分別為36.9 mm，50.4 mm。隨著貯藏年限的延長(zhǎng)，紫羊茅和葦狀羊茅胚根長(zhǎng)呈降低趨勢(shì)，貯藏0年紫羊茅和葦狀羊茅胚根長(zhǎng)分別為41.5 mm，54.8 mm，貯藏6年紫羊茅和葦狀羊茅苗長(zhǎng)分別為26.5 mm，41.6 mm。說明貯藏年限的延長(zhǎng)不利于紫羊茅和葦狀羊茅幼苗的生長(zhǎng)。

圖3 貯藏年限對(duì)紫羊毛和葦狀羊茅苗長(zhǎng)和胚根長(zhǎng)的影響

3 討 論

3.1 貯藏年限對(duì)羊茅屬種子萌發(fā)活力的影響

種子壽命可分為三類,短壽種子（在3年內(nèi)能萌發(fā)生長(zhǎng)），中壽種子（在3~15年內(nèi)能萌發(fā)生長(zhǎng)）及長(zhǎng)壽種子（15年以上能萌發(fā)生長(zhǎng)）[15]。植物種子的壽命主要因物種的不同而表現(xiàn)出差異，不同的科、屬、種之間種子的壽命有明顯的差異，種子壽命主要由自身結(jié)構(gòu)和壽命相關(guān)基因調(diào)控[16]。本實(shí)驗(yàn)中貯藏3年的紫羊茅和葦狀羊茅的發(fā)芽率分別為85%和95%，生活力分別為95%和96%，生活力和發(fā)芽率都維持在較高的水平。說明紫羊茅和葦狀羊茅種子屬于中長(zhǎng)壽命種子。除過遺傳因素外，不同的采收處理和貯藏環(huán)境對(duì)種子的壽命影響也很大。譚俊研究表明隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，杉木、馬尾松種子的發(fā)芽率均逐漸降低[17]。李吟平研究表明室溫（變溫15~30℃）貯藏的黃精種子發(fā)芽率降為42.3%[18]。金小雯實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，燕麥種子發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)、幼苗芽長(zhǎng)和根長(zhǎng)均隨貯藏年限的延長(zhǎng)而下降，種子浸提液電導(dǎo)率則明顯上升，膜透性增大[19]。石鳳玲等（2015）研究了3種牧草種子在不同老化時(shí)間處理下的發(fā)芽率變化，均隨著老化時(shí)間延長(zhǎng)不斷下降[20]。本試驗(yàn)得出的結(jié)果與前人研究結(jié)果相似，紫羊茅和葦狀羊茅種子在3年的貯藏期內(nèi)具有較高的生活力、發(fā)芽率和發(fā)芽勢(shì)，4~6年的貯藏期生活力、發(fā)芽率和發(fā)芽勢(shì)逐漸降低，而且降低趨勢(shì)明顯，貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)會(huì)降低種子的生活力、發(fā)芽率和發(fā)芽勢(shì)。

3.2 貯藏年限對(duì)羊茅屬種子內(nèi)含物質(zhì)及幼苗生長(zhǎng)的影響

貯藏過程中種子劣變的根本原因是自由基引起的脂質(zhì)過氧化作用，MDA等有害物質(zhì)的產(chǎn)生與積累進(jìn)一步引起膜脂過氧化的發(fā)生，破壞種子的膜系統(tǒng)，導(dǎo)致種子活力下降[21，22]。廖文燕和邢麗偉等研究發(fā)現(xiàn)隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，種子內(nèi)含物質(zhì)可溶性糖含量、淀粉含量、可溶性蛋白質(zhì)含量均呈下降趨勢(shì)，胚乳細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)被破壞[23，24]。本實(shí)驗(yàn)中紫羊茅和葦狀羊茅的水分含量在5.5年的貯藏期內(nèi)均在7.5左右，變化不大，而千粒重隨貯藏年限的延長(zhǎng)呈現(xiàn)降低趨勢(shì)，從側(cè)面也反映出種子內(nèi)含物質(zhì)含量隨貯藏年限的延長(zhǎng)逐漸降低。張熙穎研究表明貯藏年限的延長(zhǎng)會(huì)降低甜瓜幼苗整齊度，較弱小的苗或小老苗比例增加，導(dǎo)致幼苗生長(zhǎng)時(shí)期的延遲或遲緩[25]。本實(shí)驗(yàn)也得出了相似的結(jié)論，貯藏年限的延長(zhǎng)延緩了紫羊茅和葦狀羊茅萌發(fā)，同時(shí)由于內(nèi)含物的降低，貯藏時(shí)間延長(zhǎng)明顯降低了紫羊茅和葦狀羊茅幼苗長(zhǎng)度和胚根長(zhǎng)度，表明貯藏時(shí)間越長(zhǎng)會(huì)減慢紫羊茅和葦狀羊茅的萌發(fā)速度，影響幼苗的質(zhì)量。

4 結(jié) 論

紫羊茅和葦狀羊茅種子在3年的貯藏期內(nèi)種子能保持較高的發(fā)芽率和種子生活力，4~6年的貯藏期內(nèi)生活力和發(fā)芽率有明顯的降低趨勢(shì)。6年貯藏期內(nèi)，種子含水量變化不大，均在7.5左右，千粒重、苗長(zhǎng)和胚根長(zhǎng)隨年限的延長(zhǎng)呈減低趨勢(shì)。隨著種子貯藏年限的延長(zhǎng)，紫羊茅和葦狀羊茅種子的發(fā)芽進(jìn)程和幼苗質(zhì)量逐年降低，貯藏3年內(nèi)紫羊茅和葦狀羊茅種子的種用價(jià)值較高，貯藏4~6年種用價(jià)值降低。