不同處理對東方山羊豆硬實種子萌發(fā)的影響

穆海婷, 賈 雪, 苗一凡, 郁偉杰, 劉 穩(wěn), 徐 博(吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)， 長春 130118)

東方山羊豆(GalegaorientalisL.)又稱飼用山羊豆，為根蘗型、多年生豆科牧草。具有產(chǎn)草量高、飼用價值高、易調(diào)制青貯飼料、干草，并具有耐寒抗旱，抗病性、抗昆蟲、抗侵害能力強等優(yōu)點，是利用價值較高的優(yōu)良豆科牧草[1]。

種子硬實是豆科植物種子中廣泛存在的現(xiàn)象，硬實率低者為1%，高者達100%[2]。種子硬實即種子在適宜的環(huán)境條件 (光照、氣溫、濕度和氧氣等)下[3]，長期保持堅硬緊實的狀態(tài)，種皮不透水、不膨脹、不生長萌發(fā)[4]。種子硬實度受遺傳因素、母本環(huán)境、貯藏溫度、水分以及采收方法等因素的影響[5]。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中種子硬實也帶來諸多難題，如收獲后的種子具有硬實則無法立即進行播種，給種子在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中增加工序[4,6]。種子硬實的存在降低了種子的萌發(fā)率，導(dǎo)致播種后種子發(fā)芽時間較長，造成缺苗或出苗不整齊，甚至斷壟的現(xiàn)象，給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成直接影響[7]。因此，對于硬實率較高的種子，在實際播種前需要對其進行處理，選擇適宜的破除方法打破種子硬實。

注:同列不同小寫字母表示差異顯著(p<0.05)。下同。圖1 熱水處理對東方山羊豆種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢、硬實率的影響Fig.1 Effect of hot water treatment on the germination rate, germination potential and hardness of Galega orientalis L.

國內(nèi)外對種子硬實破除及其機理已有大量研究，化學(xué)處理、物理處理、生物處理是破除種子硬實常用的3種方法[8]。其中硫酸、機械處理及熱水處理最為常用[9-10]。許多研究表明，硫酸腐蝕和熱水軟化種皮對破除種子硬實效果較明顯，但對種子硬實的破除則因品種及試驗方法的不同而有一定差異[11]，若試驗方法不適(如浸泡時間過長或處理濃度、溫度過高等)，則可能造成種子死亡率高或畸形苗增多[6]，也有研究表明，采用摩擦處理對種子的硬實有較好的破除效果[12]。因此，在大量種子播種之前,須確定硬實種子最佳破除方法?；谏鲜鲅芯?，本試驗以東方山羊豆種子為研究對象，采用熱水浸種、磨破種皮、濃硫酸浸種、高錳酸鉀浸種等處理方式，尋找硬實破除的最佳方法，提高種子萌發(fā)率，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

供試材料為東方山羊豆，種子來源于中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院畜牧獸醫(yī)研究所。

1.2 實驗方法

1.2.1物理方法

1) 磨破種皮。取120粒干凈飽滿的種子放入研缽，加少量水濕潤，再加入石英砂充分研磨，直至種皮出現(xiàn)砂劃痕跡，每個處理選用100粒，重復(fù)3次，放入人工氣候箱中進行發(fā)芽實驗。

2) 熱水處理。挑選適量干凈飽滿的種子分別放入50、65、75、85 ℃的熱水(300 mL)中，處理期間攪拌種子，使之自然浸泡24 h后取出，每個處理100粒，重復(fù)3次，放入人工氣候箱進行發(fā)芽實驗。

1.2.2化學(xué)方法

1) 濃硫酸處理。挑選好的種子放入容器中，利用濃硫酸處理種子5、10、15、20、30、40 min，處理期間晃動容器，使溶液均勻地浸泡種子，達到處理時間后，取出反復(fù)沖洗干凈，放入人工氣候箱進行發(fā)芽實驗。

2) 高錳酸鉀處理。挑選飽滿的種子放入容器中，用濃度為0.3%的高錳酸鉀溶液分別處理1、2、4、6 h，達到處理時間后，取出反復(fù)沖洗干凈，放入人工氣候箱進行發(fā)芽實驗。

1.2.3觀測與記錄

在種子發(fā)芽實驗期間，每天觀察人工氣候箱內(nèi)的溫度和水分。溫度保持在25 ℃左右，每天進行一次萌發(fā)檢測，胚根達2 mm左右即視為萌發(fā)，觀測持續(xù)15 d左右，直到?jīng)]有任何發(fā)芽新記錄為終止。計算種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢、硬實率。

發(fā)芽率(%)=(全部正常發(fā)芽的種子數(shù)/供試種子數(shù))×100%；

發(fā)芽勢(%)=(4 d發(fā)芽種子數(shù)/供試種子數(shù))×100%；

硬實率(%)=(未吸脹種子數(shù)/供試種子數(shù))×100%。

2 結(jié)果與分析

2.1 熱水處理對東方山羊豆種子發(fā)芽勢、發(fā)芽率和硬實率的影響

未經(jīng)處理的東方山羊豆種子發(fā)芽率20%、發(fā)芽勢13%、硬實率高達78%。經(jīng)熱水浸種處理的東方山羊豆種子隨著水溫的升高，發(fā)芽率和發(fā)芽勢逐漸升高，硬實率逐漸降低。當浸種溫度為75 ℃、85 ℃時，發(fā)芽率分別為26%、31.67%，發(fā)芽勢分別為15.67%、27.67%，顯著高于對照(圖1)，硬實率分別為76.67%、69%，硬實率顯著下降。說明，浸種溫度為75 ℃、85 ℃處理效果相對較好。50 ℃和65 ℃與對照相比發(fā)芽勢、發(fā)芽率均無顯著變化，較低溫度對硬實種皮軟化效果最差。在上述條件下，種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢隨熱水溫度升高而逐漸提高，在一定的處理溫度范圍內(nèi)，溫度越高，對軟化種皮、解除種子硬實、提高發(fā)芽率作用越顯著。

2.2 磨破種皮對東方山羊豆種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢和硬實率的影響

由圖2可以看出，研缽磨破種皮處理的東方山羊豆種子的發(fā)芽率達93.33%、發(fā)芽勢92.33%，硬實率6.67%。各項指標與對照相比，效果均極顯著(p<0.01)。

圖2 磨破種皮對東方山羊豆種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢及硬實率的影響Fig.2 Effect of grinding the seed coat on the germination rate,germination potential and hardness of Galega orientalis L.

2.3 濃硫酸處理對東方山羊豆種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢和硬實率的影響

由圖3可以看出，東方山羊豆種子經(jīng)濃硫酸處理15～20 min，發(fā)芽率、發(fā)芽勢均有明顯提高，硬實率呈下降趨勢。在濃硫酸處理30 min時發(fā)芽率升高至59.33%，發(fā)芽勢56.67%，硬實率降低至45%以下。與對照相比，濃硫酸處理15～30 min均顯著提高了東方山羊豆硬實種子的萌發(fā)率(p<0.05)。浸種時間達到40 min時發(fā)芽率為40.33%，隨著浸種時間的延長，開始呈下降趨勢,發(fā)芽的種子根系出現(xiàn)變短的現(xiàn)象。說明隨著酸蝕時間的增加會對種子產(chǎn)生一定的傷害。因此，綜合來看，濃硫酸處理30 min是打破東方山羊豆種子硬實的最佳處理時間。

圖3 濃硫酸處理對東方山羊豆種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢及硬實率的影響Fig.3 Effect of concentrated sulfuric acid on the germination rate,germination potential and hardness of Galega orientalis L.

2.4 高錳酸鉀處理對東方山羊豆種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢和硬實率的影響

由圖4可知。與對照相比,經(jīng)0.3%高錳酸鉀溶液處理1～6 h，不同處理的各項活力指標均無顯著變化 (p>0.05)。表明規(guī)定時間內(nèi)東方山羊豆硬實種子在低濃度的高錳酸鉀溶液浸泡下，對種子破除硬實、提高發(fā)芽率無顯著作用。

圖4 高錳酸鉀處理對東方山羊豆種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢及硬實率的影響Fig.4 Effect of potassium permanganate on the germination rate, germination potential and hardness of Galega orientalis L.

3 討論與結(jié)論

植物中普遍存在種子硬實的現(xiàn)象,是指種皮堅厚不透水、不透氣，在正常不做處理情況下不能吸水、萌發(fā)的現(xiàn)象[13]，其中最常見于豆科種子。寶力德巴特等[14]對東方山羊豆硬實種子以不同處理進行發(fā)芽試驗，結(jié)果表明，東方山羊豆硬實率達77%，不做處理時種子萌發(fā)率較低。因種皮透水性差，在播種后不能很好地吸水膨脹和萌發(fā),不做處理時50%～95%的種子不能正常發(fā)芽。在播種前須采取一定的措施進行硬實破除處理。

熱水浸種可以軟化種皮，改善種子透性，從而提高種子的發(fā)芽率。但破除硬實適宜溫度因品種不同而存在一定差異，浸種時間與種子大小、種子表皮堅硬程度及水溫有一定的關(guān)系[15]。采用熱水浸種處理下東方山羊豆種子在75 ℃、85 ℃浸泡的種子發(fā)芽率分別為26%、31.67%，相較于對照組的發(fā)芽率21%，說明熱水浸種對解除種子硬實促進萌發(fā)有一定的作用，但整體發(fā)芽率未超過48%，未達到提高種子萌發(fā)率的目的。

磨破種皮是通過研缽的摩擦使硬實種子種皮破損，促使種子吸脹萌發(fā)。許多研究表明，種皮損傷是提高種子發(fā)芽率最直接有效的方法[16-19]。試驗中，采用磨破種皮的處理方法，提高發(fā)芽率效果顯著，發(fā)芽率和發(fā)芽勢分別提高至93.33%、92.33%，硬實率下降到10%以下。磨破種皮雖然能顯著降低種子硬實率，但如果摩擦力度不合適，常易傷胚而導(dǎo)致死亡率增加，且大量操作費時費工，在實際生產(chǎn)中種子數(shù)量不多時，可用磨破種皮的方法。

濃硫酸通過腐蝕種子破壞種皮堅硬的結(jié)構(gòu)，增強種子透水性來提高發(fā)芽率[12]，常作為植物硬實種子破除的處理方法[20]。本研究中，濃硫酸處理15～40 min，均顯著提高種子發(fā)芽率，其中處理30 min時效果最好，隨時間延長，濃硫酸處理40 min后種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢開始呈現(xiàn)下降趨勢。濃硫酸處理時間過長，會增加發(fā)芽種子的死亡。這可能是濃硫酸對種胚有所傷害導(dǎo)致。綜合濃硫酸對東方山羊豆硬實處理的各項指標，以濃硫酸處理30 min對破除種子硬實效果最佳，處理時間過短，種皮未被完全腐蝕，處理時間過長則對種子的結(jié)構(gòu)有破壞作用，從而導(dǎo)致發(fā)芽率低，死亡率高。

高錳酸鉀處理對提高硬實種子發(fā)芽率，降低硬實率無明顯作用。這可能是高錳酸鉀短時間浸種不能破壞種皮堅硬的結(jié)構(gòu)，致使種子不能吸水萌發(fā)，從而使高錳酸鉀浸泡對打破硬實種子均無顯著作用。