不同處理水浸種對西葫蘆種子發(fā)芽的生理效應(yīng)

孔繁榮，張 偉，陳達(dá)渝，羅亞蘭，莊 琪，孫 斌，李靈芝，李海平

（1.山西農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院，山西 晉中 030801；2.山西省農(nóng)業(yè)機(jī)械化服務(wù)中心，山西 太原 030031）

水對植物生命活動具有十分重要的意義。水是由1 個氧原子和2 個氫原子構(gòu)成的，整個分子具有極性。水的這種特殊結(jié)構(gòu)，給水分子團(tuán)結(jié)構(gòu)的改造帶來了多種可能。

生物磁學(xué)是涉及多種學(xué)科的一門邊緣性科學(xué)[1]，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的應(yīng)用日益廣泛。施加磁場后，水的內(nèi)部結(jié)構(gòu)會發(fā)生變化[2-3]，水分子的接觸角減少，表面張力降低，滲透壓增加，水的物理化學(xué)性能也隨之發(fā)生變化[4-5]。麥飯石內(nèi)含有大量礦物質(zhì)元素，通過吸附和溶出多種礦物質(zhì)離子，對水質(zhì)具有良好的調(diào)節(jié)作用[6]。氫氣已被證明在促進(jìn)植物正常生長和抗逆性方面起到了積極的作用[7-8]。

利用物理或者化學(xué)方法與水作用促進(jìn)植物發(fā)芽，增強(qiáng)抗逆性，提高產(chǎn)量，逐漸成為研究熱點(diǎn)。本試驗(yàn)研究了磁化水、礦物質(zhì)水、富氫水對西葫蘆種子發(fā)芽的生理效應(yīng)，以期為農(nóng)業(yè)合理高效利用不同功能性質(zhì)的水提供理論參考。

1 試驗(yàn)材料與方法

試驗(yàn)材料為農(nóng)園1 號西葫蘆。磁化水為自來水經(jīng)磁場強(qiáng)度為5 000 Gs 的磁化裝置循環(huán)20 min 而得；礦物質(zhì)水為12.5 kg 麥飯石顆粒浸泡于45 L 水中24 h 制得；富氫水為自來水經(jīng)3 個串聯(lián)裝氫料濾芯（每個裝富氫礦物質(zhì)顆粒500 g）制得。

1.1 西葫蘆浸種發(fā)芽試驗(yàn)

選擇大小一致的西葫蘆種子消毒洗凈，將種子分別在自來水（CK）、磁化水（T1）、礦物質(zhì)水（T2）、富氫水（T3）中浸泡12 h，放在有兩層濾紙的培養(yǎng)皿中，放于25 ℃培養(yǎng)箱中發(fā)芽。每個處理30 粒種子，3 次重復(fù)。每天統(tǒng)計(jì)發(fā)芽數(shù)（以胚根長2 mm 作為萌芽標(biāo)志）。發(fā)芽結(jié)束后，各處理取10 株分別測量胚根長、胚軸長以及相應(yīng)指標(biāo)。

1.2 種子萌發(fā)指標(biāo)

種子萌發(fā)指標(biāo)計(jì)算方式如下。

式中：n 為4 d 內(nèi)西葫蘆種子發(fā)芽數(shù)，N 為西葫蘆種子總數(shù)。

式中：n 為7 d 西葫蘆種子發(fā)芽數(shù)，N 為西葫蘆種子總數(shù)。

式中：Gt 為西葫蘆種子在第t 天的發(fā)芽數(shù)，Dt 為西葫蘆種子相應(yīng)的發(fā)芽天數(shù)。

式中：S 為西葫蘆種子全株干重量，每個重復(fù)以10 株種子總干重計(jì)。

用直尺測量芽苗高度和根長，用電子天平測定10 株西葫蘆胚芽鮮重，在105 ℃下殺青20 min，75 ℃下烘干后進(jìn)行干重稱量。

SOD、POD 和CAT 活性測定參考《植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)》[9]。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理浸種對西葫蘆種子發(fā)芽指標(biāo)的影響

由表1 可知，磁化水、礦物質(zhì)水、富氫水浸種后西葫蘆的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)均高于CK，促進(jìn)西葫蘆種子發(fā)芽效果不同，處理T1＞處理T3＞處理T2＞CK。處理T2、T3 效果優(yōu)于CK，但差異不顯著。其中，處理T1 效果最佳，發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)達(dá)到了95.55%、91.11%、35.02、4.17，比CK 顯著升高了10.26%、13.89%、9.27%、61.63%。

表1 不同處理西葫蘆種子發(fā)芽指標(biāo)

2.2 不同處理浸種對西葫蘆胚芽抗氧化酶活性的影響

如圖1 所示，不同水處理浸種可以提高西葫蘆種子胚芽SOD、POD、CAT活性。其中，處理T1 的SOD、POD、CAT 活性最高，比CK 顯著提高，分別提高14.65%、21.71%、32.73%。處理T2 的SOD、CAT 活性高于CK但差異不顯著，POD 活性與CK 差異不顯著；處理T3的SOD、POD、CAT 活性高于CK，但差異不顯著。

圖1 不同處理西葫蘆胚芽的抗氧化酶活性對比

2.3 不同處理浸種對西葫蘆種子胚發(fā)育的影響

如圖2 所示，不同處理浸種有利于西葫蘆種子胚的發(fā)育。處理T1 的胚軸比CK 顯著增粗9.71%，處理T2、T3 的胚軸也高于CK，但差異不明顯；處理T1、T3的胚芽長度比CK 長23.08%、19.45%，差異顯著，處理T2 的胚芽長度比CK 長12.09%，但差異不顯著；處理T1、T2、T3的胚根長比CK顯著增長，分別增長26.61%、8.62%、13.60%。

圖2 不同處理西葫蘆種子胚的發(fā)育情況對比

2.4 不同處理浸種對西葫蘆種子胚芽干、鮮重的影響

如圖3 所示，處理T1、T3 效果均顯著優(yōu)于CK，處理T1 效果最佳。處理T1、T3 的胚芽鮮重比CK 顯著增加，分別增加了35.05%、16.49%；處理T1、T3 的胚芽干重為0.12g、0.10g，比CK顯著增加，分別增加了47.28%、27.16%。處理T2 效果優(yōu)于CK，但差異不顯著。

圖3 不同處理西葫蘆種子胚芽干、鮮重對比

3 討論

磁化水是通過外加磁場改變水理化性質(zhì)的物理方法[10]。經(jīng)磁化水灌溉的生菜、雪豌豆、黃瓜等作物，表現(xiàn)出植株生長促進(jìn)優(yōu)勢[11-14]。本研究中，磁化水增加了西葫蘆種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)，比對照分別提高了10.26%、13.89%、9.27%、61.63%。磁化水灌溉可以提高番茄葉片SOD、POD 和CAT 活性[15]。本研究中，磁化水處理的SOD、POD 和CAT 活性分別比對照提高了14.65%、21.71%、32.73%。

外源性氫氣具有刺激種子萌發(fā)的作用[16]。本研究中，富氫水提高了西葫蘆種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)，與富氫水促進(jìn)當(dāng)歸種子發(fā)芽的研究結(jié)果一致[17]。富氫水浸種可提高黃瓜幼苗的SOD、POD 和CAT 活性[18]。本研究中，富氫水處理的西葫蘆種子胚芽SOD、POD 和CAT 活性均高于CK。

有研究表明，麥飯石顆粒與水混合攪拌60 min后，測定離子溶出量最大的是Ca2+，然后依次為Zn2+、Mg2+、Mn2+[19]。本試驗(yàn)礦物質(zhì)水處理的種子萌發(fā)率及發(fā)芽指數(shù)等指標(biāo)優(yōu)于對照，但差異不顯著，可能與微量元素溶出數(shù)量和種類有關(guān)。

4 結(jié)論

由試驗(yàn)可知，磁化水、礦物質(zhì)水、富氫水浸種可以促進(jìn)西葫蘆種子發(fā)芽，與對照相比，活力指數(shù)分別提高61.63%、21.70%、31.39%，可以促進(jìn)SOD、POD、CAT 活性提高，促進(jìn)種子胚芽發(fā)育，胚芽干重比對照分別增加47.28%、12.71%、27.16%。對西葫蘆種子發(fā)芽的促進(jìn)效應(yīng)從高到低依次為磁化水＞富氫水＞礦物質(zhì)水。