低溫環(huán)境對(duì)紫花苜蓿發(fā)芽表現(xiàn)的影響

滿 達(dá)

（內(nèi)蒙古自治區(qū)阿魯科爾沁旗氣象局，內(nèi)蒙古 阿魯科爾沁 025550）

紫花苜蓿（Medicago sativaL.）是一種隸屬于豆科苜蓿屬的多年生植物，被譽(yù)為“草中皇后”，是世界上公認(rèn)的優(yōu)良飼草之一[1]。紫花苜蓿株高可達(dá)1.0 m，羽狀三出復(fù)葉，托葉卵狀披針形，小葉卵形等大，總狀或頭狀花序，花冠紫色，種子卵圓形，平滑[2]。紫花苜蓿原產(chǎn)于西亞，于漢代傳入中國，現(xiàn)已在世界各地被廣泛種植，多用于飼用牧草[3-4]。低溫冷害是我國北方地區(qū)主要自然災(zāi)害之一，嚴(yán)重影響高緯度、高海拔地區(qū)的植物萌發(fā)與生長[5-7]。尤其是近年來，強(qiáng)降溫、暴雪等極端天氣頻發(fā)，研究低溫環(huán)境對(duì)紫花苜蓿發(fā)芽表現(xiàn)的影響對(duì)我國牧草種植業(yè)和畜牧業(yè)的發(fā)展至關(guān)重要。

目前，國內(nèi)外學(xué)者針對(duì)紫花苜蓿發(fā)芽表現(xiàn)的影響展開了一系列研究。包懿瑋等[8]分析了鹽堿脅迫對(duì)苜蓿種子萌發(fā)的影響，結(jié)果表明，高pH值會(huì)抑制苜蓿種子的萌發(fā)，pH＞9.22時(shí)苜蓿的發(fā)芽率為0，而苜蓿pH為8.0～8.6時(shí)生長較好。王佳敏等[9]對(duì)29個(gè)紫花苜蓿品種種子萌發(fā)期的耐鹽性進(jìn)行了測(cè)試，結(jié)果表明，鹽堿條件會(huì)明顯抑制紫花苜蓿種子的萌發(fā)表現(xiàn)，其中皇冠、阿羅拉、賽迪7、莎莎和勁能5020等5個(gè)品種的耐鹽堿性較強(qiáng)，可在江蘇地區(qū)沿海灘涂種植。陸姣云等[10]研究發(fā)現(xiàn)，過氧化氫浸種處理可以明顯提高紫花苜蓿種子發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)，對(duì)幼苗、根系、全株的鮮重、干重、根冠比等指標(biāo)也有顯著促進(jìn)作用。Yahaghi等[11]研究發(fā)現(xiàn)，在瓊脂平板培養(yǎng)基中，當(dāng)Pb濃度或Zn濃度達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，苜蓿幼苗的根生長完全受到抑制。Hozayn等[12]研究發(fā)現(xiàn)，磁化水技術(shù)可明顯改善鹽分脅迫對(duì)苜蓿種子萌發(fā)的不利影響，這主要是因?yàn)榇呕蓪⒖扇苄喳}從毛狀根的擴(kuò)散中洗脫出來，并促進(jìn)大量營養(yǎng)元素（如氮、磷、鉀和鎂）和微量營養(yǎng)元素（如鐵、錳、鋅和銅）的吸收。但相關(guān)研究多以鹽分脅迫的影響為主，關(guān)于低溫脅迫對(duì)紫花苜蓿發(fā)芽表現(xiàn)影響的研究相對(duì)較少。本研究分析了2 ℃、4 ℃、6 ℃、8 ℃、10 ℃5種低溫環(huán)境和25 ℃（對(duì)照組）條件對(duì)紫花苜蓿種子發(fā)芽表現(xiàn)的影響，旨在為紫花苜蓿種植提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)品種：草原3號(hào)。試驗(yàn)試劑：0.1%高錳酸鉀溶液、無菌蒸餾水。試驗(yàn)儀器：恒溫培養(yǎng)箱、培養(yǎng)皿、游標(biāo)卡尺、電子天平。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本研究通過室內(nèi)試驗(yàn)?zāi)M了低溫環(huán)境對(duì)紫花苜蓿發(fā)芽的影響，共設(shè)置5個(gè)低溫處理和1個(gè)對(duì)照處理，低溫處理分別為2 ℃、4 ℃、6 ℃、8 ℃和10 ℃，對(duì)照處理為25 ℃，每個(gè)處理重復(fù)3次。選取籽粒飽滿、無病蟲害、無機(jī)械損傷、大小一致的紫花苜蓿種子，采用0.1%高錳酸鉀溶液消毒20 min，然后使用蒸餾水沖洗5～6次后置于培養(yǎng)皿內(nèi)，每個(gè)重復(fù)100粒種子，于恒溫培養(yǎng)箱內(nèi)按設(shè)定溫度進(jìn)行培養(yǎng)，培養(yǎng)光照強(qiáng)度為15 000 lx、相對(duì)濕度為78%。

1.3 指標(biāo)測(cè)定與計(jì)算

從培養(yǎng)第1 d起記錄各培養(yǎng)皿內(nèi)發(fā)芽種子數(shù)，當(dāng)胚芽達(dá)到種子1/2時(shí)即為種子發(fā)芽，共記錄10 d。以發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、根長和簡(jiǎn)化活力指數(shù)作為紫花苜蓿發(fā)芽表現(xiàn)指標(biāo)。使用游標(biāo)卡尺隨機(jī)測(cè)定10株紫花苜蓿根長，取平均值，重復(fù)3次。隨機(jī)選取10株紫花苜蓿苗的芽和根，自然風(fēng)干后稱重作為生物量用于計(jì)算簡(jiǎn)化活力指數(shù)。其他指標(biāo)計(jì)算方法如下：

式（1）中，ND10為培養(yǎng)第10 d紫花苜蓿發(fā)芽種子數(shù)量，N為總紫花苜蓿種子數(shù)量。式（2）中，Ni為培養(yǎng)第id紫花苜蓿發(fā)芽種子數(shù)量，i為培養(yǎng)天數(shù)。式（3）中，P為紫花苜蓿種子發(fā)芽率，M為生物量。

1.4 統(tǒng)計(jì)分析

使用Excel軟件記錄并計(jì)算指標(biāo)值，使用SPSS軟件進(jìn)行ANOVA方差分析，采用LSD法多重比較，顯著水平為0.05，使用Origin軟件繪制柱狀圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同低溫環(huán)境對(duì)紫花苜蓿種子發(fā)芽率的影響

如圖1所示，不同低溫處理下，紫花苜蓿種子的發(fā)芽率之間存在顯著差異（P＜0.05），其中，25 ℃和10 ℃條件下紫花苜蓿種子的發(fā)芽率最高，分別為（9 9.2 3 7±0.0 2 3）%和（97.853±0.043）%，二者之間不存在顯著差異，但顯著高于其他4個(gè)處理（P＜0.05）；其次為8 ℃和6 ℃，分別為（87.113±2.003 ）%和（86.723±2.317）%，二者之間不存在顯著差異，但顯著高于剩余2個(gè)處理（P＜0.05）；2 ℃和4 ℃條件下的紫花苜蓿種子發(fā)芽率最低，分別為（20.626±1.930 ）%和（23.897±1.649 ）%，二者之間不存在顯著差異。

注：不同字母表示存在顯著差異（P＜0.05），下同。圖1 不同低溫環(huán)境下紫花苜蓿種子的發(fā)芽率

2.2 不同低溫環(huán)境對(duì)紫花苜蓿種子發(fā)芽指數(shù)的影響

如圖2所示，不同低溫處理下，紫花苜蓿種子的發(fā)芽指數(shù)之間存在顯著差異（P＜0.05），其中，25 ℃條件下紫花苜蓿種子的發(fā)芽指數(shù)最高，為49.423±1.268，顯著高于其他5個(gè)處理（P＜0.05）；其次為10 ℃條件下，發(fā)芽指數(shù)為38.666±1.207，且顯著高于其他4個(gè)處理（P＜0.05）；再次為8 ℃條件下，發(fā)芽指數(shù)為25.812±1.183，且顯著高于其他3 個(gè)處理（P＜0.05）；6 ℃條件下的發(fā)芽指數(shù)相對(duì)較低，為17.210±1.127，顯著高于2 ℃和4 ℃條件（P＜0.05）；2 ℃和4 ℃條件下的發(fā)芽指數(shù)最低，分別為3.221±0.907和3.067±0.893，二者之間不存在顯著差異。

圖2 不同低溫環(huán)境下紫花苜蓿種子的發(fā)芽指數(shù)

2.3 不同低溫環(huán)境對(duì)紫花苜蓿根長的影響

如圖3所示，不同低溫處理下，紫花苜蓿根長之間存在顯著差異（P＜0.05），其中，25 ℃條件下紫花苜蓿根長最長，為（2.799±0.101）cm，顯著大于其他5個(gè)處理（P＜0.05）；其次為10 ℃條件下，根長為（1.831±0.091）cm，且顯著大于其他4個(gè)處理（P＜0.05）；再次為8 ℃條件下，根長為（1.521±0.093）cm，且顯著大于其他3個(gè)處理（P＜0.05）；6 ℃條件下的根長相對(duì)較短，為（0.893±0.048）cm，顯著大于2 ℃和4 ℃條件（P＜0.05）；2 ℃和4 ℃條件下的根長最短，分別為（0.404±0.047）cm和（0.334±0.039）cm，二者之間不存在顯著差異。

圖3 不同低溫環(huán)境下紫花苜蓿的根長

2.4 不同低溫環(huán)境下紫花苜蓿種子的簡(jiǎn)化活力指數(shù)

如圖4所示，不同低溫處理下，紫花苜蓿簡(jiǎn)化活力指數(shù)之間存在顯著差異（P＜0.05），其中，25 ℃和10 ℃條件下簡(jiǎn)化活力指數(shù)最高，分別為13.068±0.537和11.163±0.519，二者之間不存在顯著差異，其中25 ℃條件顯著高于其他4個(gè)處理（P＜0.05）；其次為10 ℃條件下，簡(jiǎn)化活力指數(shù)為1.831±0.091，顯著高于2 ℃和4 ℃條件（P＜0.05）；再次為6 ℃和8 ℃條件下，簡(jiǎn)化活力指數(shù)分別為9.214±0.443和9.658±0.457，二者之間不存在顯著差異，但顯著高于2 ℃和4 ℃條件（P＜0.05）；4 ℃條件下的簡(jiǎn)化活力指數(shù)相對(duì)較低，簡(jiǎn)化活力指數(shù)為2.189±0.373，顯著高于2 ℃條件（P＜0.05）；2 ℃條件下的簡(jiǎn)化活力指數(shù)最低，為1.347±0.347。

圖4 不同低溫環(huán)境下紫花苜蓿種子的簡(jiǎn)化活力指數(shù)

3 結(jié)論

低溫環(huán)境是影響紫花苜蓿種子萌發(fā)的重要因素，本研究通過控制溫度，測(cè)定了2 ℃、4 ℃、6 ℃、8 ℃、10 ℃和25 ℃條件下紫花苜蓿種子的發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、根長和簡(jiǎn)化活力指數(shù)，以分析不同低溫環(huán)境對(duì)紫花苜蓿種子發(fā)芽表現(xiàn)的影響。結(jié)果表明，不同低溫處理對(duì)紫花苜蓿種子的發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、根長和簡(jiǎn)化活力指數(shù)均有顯著影響，其中，25 ℃條件下紫花苜蓿種子的發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、根長和簡(jiǎn)化活力指數(shù)均最高，10 ℃條件下次之?？梢姷蜏靥幚韺?duì)紫花苜蓿種子發(fā)芽表現(xiàn)均有一定抑制作用?？傮w來看，2 ℃、4 ℃對(duì)紫花苜蓿種子發(fā)芽表現(xiàn)的抑制作用最明顯，溫度升至6 ℃和8 ℃，紫花苜蓿種子已有較好的發(fā)芽表現(xiàn)，而10 ℃和25 ℃條件下紫花苜蓿種子發(fā)芽表現(xiàn)最強(qiáng)。因此，在實(shí)際生產(chǎn)中，發(fā)芽溫度不應(yīng)低于10 ℃。