浸種處理對圓葉決明種子萌發(fā)的影響

羅旭輝，詹 杰，陳瑞金，陳永懷，黃榕輝，應(yīng)朝陽

(1.福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所 福建省山地草業(yè)工程技術(shù)研究中心，福建 福州 350013；2.福建農(nóng)林大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，福建 福州 350002；3.福建農(nóng)林大學(xué)作物學(xué)院，福建 福州350002；4.寧德市農(nóng)業(yè)局土肥站，福建 寧德 352100)

圓葉決明(Chamaecristarotundifolia)系豆科決明屬熱帶牧草，喜高溫，耐旱、耐瘠、耐酸，主要種植于澳大利亞年降水量700～1 200 mm的亞熱帶地區(qū)，國內(nèi)在湘南、粵北、福建等地也有引進(jìn)種植[1]。一些品種如威恩圓葉決明[2]、閩引圓葉決明[3]等不僅作為草食畜禽的優(yōu)質(zhì)飼草，還是果茶園套種的良好綠肥、侵蝕山地生態(tài)恢復(fù)的先鋒草種和食用菌栽培材料[1,3]。圓葉決明在亞熱帶紅壤區(qū)具良好的應(yīng)用前景，但種子產(chǎn)量低、建植慢、適口性一般等缺陷制約著圓葉決明的推廣應(yīng)用[4-5]，其中導(dǎo)致建植慢的主要原因是種子存在硬實(shí)[6]。種子硬實(shí)引的起種子出苗慢、苗期長，加上苗期雜草沒有及時(shí)防除，常常導(dǎo)致圓葉決明建植失敗，同時(shí)種子硬實(shí)也給制種單位生產(chǎn)的種子質(zhì)量評價(jià)造成一定困難。因此，種子硬實(shí)破除方法已成為圓葉決明栽培及種子生產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)。硬實(shí)是豆科植物種子的一種常見現(xiàn)象，前人研究表明[7-8]，應(yīng)用磨擦種皮、熱水燙種、酸液浸種、堿液浸種等均可不同程度地破除種子硬實(shí)，但不同植物種適宜于不同的種子處理方法。本研究應(yīng)用熱水和硫酸浸種處理，觀測圓葉決明的種子萌發(fā)情況，旨在為圓葉決明種子硬實(shí)破除方法選擇提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1供試品種 供試品種為閩引圓葉決明、閩引2號圓葉決明，其中閩引圓葉決明2005年通過全國牧草品種審定委員會審定[3]，登記為引進(jìn)品種，原編號CPI86134，種子來自福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所福農(nóng)草業(yè)服務(wù)部，收獲時(shí)期為2008年10-11月；閩引2號圓葉決明2011年通過全國牧草品種審定委員會審定，登記為引進(jìn)品種，原編號ATF3248，種子由福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所北峰制種基地(26°09′33.5″ N，119°23′11.5″ E，海拔578 m)提供，收獲時(shí)期為2008年10月。供試種子均置于冷庫中保存，溫度8～10 ℃，濕度≤50%。2009年5-6月在福建省農(nóng)科院農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所內(nèi)開展試驗(yàn)。

1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.2.1熱水浸種處理發(fā)芽試驗(yàn) 以未浸種為對照，設(shè)70、80、90和100 ℃為初始溫度的熱水浸種3 min，100 ℃為初始溫度的熱水分別浸種3、15和30 min，每處理3次重復(fù)(表1)。試驗(yàn)前將種子用1%高錳酸鉀溶液浸泡10 min滅菌，迅速用濾紙吸去多余水分。浸種時(shí)，將種子放置在裝水或溶液的燒杯中(室溫條件)，種子經(jīng)浸種處理后迅速用流水沖洗1 min，然后進(jìn)行發(fā)芽試驗(yàn)。發(fā)芽試驗(yàn)采用紙上法，每個(gè)培養(yǎng)皿放100粒，3次重復(fù)，置25 ℃培養(yǎng)箱中，逐日統(tǒng)計(jì)發(fā)芽種子數(shù)，末次計(jì)數(shù)為15 d，發(fā)芽以種子露白為標(biāo)準(zhǔn)。

1.2.2濃硫酸浸種處理發(fā)芽試驗(yàn) 以未浸種為對照，用10%、30%、50%、70%、80%和98%硫酸溶液分別浸種1 min，98%硫酸溶液浸種1、5、10、15和20 min(表1)。試驗(yàn)前處理與發(fā)芽方法同1.2.1。

表1 浸種處理代號與方法

1.3觀測項(xiàng)目

發(fā)芽指數(shù)(GI)=∑(Gt/Dt)。

式中，Gt為第t天發(fā)芽數(shù)，Dt為相應(yīng)的發(fā)芽天數(shù)。

1.4數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析 所有數(shù)據(jù)均采用Excel 整理，用SPSS 11.5軟件分析顯著性差異，除明確說明外，所有結(jié)果數(shù)據(jù)均以3次重復(fù)的平均數(shù)表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 熱水浸種對圓葉決明種子萌發(fā)的影響

2.1.1 不同浸種水溫下圓葉決明種子發(fā)芽指標(biāo)變化 未浸種條件下，閩引圓葉決明、閩引2號圓葉決明的種子硬實(shí)率分別為56.3%和76.0%，發(fā)芽率分別為19.3%和4.7%，發(fā)芽指數(shù)分別為15.4和0.8。以未浸種為對照，分別用初始溫度70、80、90、100 ℃的熱水浸種閩引圓葉決明、閩引2號圓葉決明3 min，結(jié)果表明，隨著水溫的升高，閩引圓葉決明種子發(fā)芽得到一定改善，呈硬實(shí)率不斷下降，發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)不斷提高的變化趨勢。100 ℃熱水浸種3 min，閩引圓葉決明種子硬實(shí)率為11.7%，較對照下降44.6百分點(diǎn)，差異極顯著(P<0.01)(圖1)；發(fā)芽率為42.7%，較對照提高23.4百分點(diǎn)，差異極顯著(P<0.01)(圖2)；發(fā)芽指數(shù)達(dá)32.1，較對照提升16.7，差異極顯著(P<0.01)(圖3)。而閩引2號種子硬實(shí)率、發(fā)芽指數(shù)無顯著差異(圖1)。

圖1 不同熱水浸種處理下圓葉決明種子硬實(shí)率

圖2 不同熱水浸種處理下圓葉決明種子發(fā)芽率

圖3 不同熱水浸種處理下圓葉決明種子發(fā)芽指數(shù)

2.1.2不同熱水浸種時(shí)間下圓葉決明種子發(fā)芽指標(biāo)變化 初始溫度100 ℃的熱水浸種閩引圓葉決明、閩引2號圓葉決明3、15、30 min，結(jié)果表明，隨著浸種時(shí)間的延長，閩引圓葉決明種子發(fā)芽有所下降。其中種子硬實(shí)率呈小幅下降趨勢，但差異不顯著(P≥0.05)(圖1)。100 ℃熱水浸種30 min，種子發(fā)芽率較100 ℃熱水浸種3 min下降8百分點(diǎn)，差異顯著(P<0.05)(圖2)。就發(fā)芽指數(shù)而言，隨著浸種時(shí)間的延長，發(fā)芽指數(shù)呈下降的趨勢：100 ℃熱水浸種15 min的發(fā)芽指數(shù)較100 ℃熱水浸種3 min下降6.7，差異顯著(P<0.05)；100 ℃熱水浸種30 min的發(fā)芽指數(shù)較100 ℃熱水浸種15 min下降1.1，差異不顯著(P≥0.05)(圖3)。

隨著浸種時(shí)間的延長，閩引2號圓葉決明種子發(fā)芽則有一定改善。100 ℃熱水浸種15 min種子硬實(shí)率較100 ℃熱水浸種3 min下降2百分點(diǎn)，但差異不顯著(P≥0.05)(圖1)；發(fā)芽率較后者提高5.9百分點(diǎn)，差異不顯著(P≥0.05)(圖2)；發(fā)芽指數(shù)較后者提高14.9，差異極顯著(圖3)。100 ℃熱水浸種30 min與100 ℃熱水浸種15 min相比，閩引2號圓葉決明的種子發(fā)芽率、硬實(shí)率、發(fā)芽指數(shù)均相近(圖1～圖3)。

2.2硫酸浸種對圓葉決明種子萌發(fā)的影響

2.2.1不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)硫酸浸種圓葉決明種子種子發(fā)芽指標(biāo)的變化 以未浸種為對照，采用10%、30%、50%、70%、80%、98%的硫酸浸種閩引圓葉決明、閩引2號圓葉決明1 min，結(jié)果表明，10%、30%、50%、70%、80%硫酸浸種處理中，除閩引圓葉決明經(jīng)30%硫酸浸種處理外，其余處理較對照均無顯著差異(P≥0.05)。98%硫酸浸種1 min處理閩引圓葉決明和閩引2號圓葉決明的種子硬實(shí)率迅速下降至4.3%和14.0%(圖4)，發(fā)芽率分別提高至65.0%和60.0%(圖5)，發(fā)芽指數(shù)分別提高至41.9和13.9(圖6)，上述指標(biāo)均極顯著高于對照(P<0.01)。

2.2.2不同硫酸浸種時(shí)間下圓葉決明種子發(fā)芽指標(biāo)變化 98%硫酸浸種閩引圓葉決明、閩引2號圓葉決明15、10、15、20 min，結(jié)果表明，隨著硫酸浸種時(shí)間的延長，2個(gè)圓葉決明種子硬實(shí)率均不斷下降至0(圖4)，種子發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)則呈先升后降的變化趨勢，98%硫酸浸種10 min 2個(gè)品種的發(fā)芽指數(shù)均達(dá)峰值，分別為58.9和37.0，較98%硫酸浸種1 min分別提高17.0和23.1，差異極顯著(P<0.01)(圖6)，相應(yīng)的種子發(fā)芽率分別為64.7%和80.0%，其中閩引2號圓葉決明的種子發(fā)芽率較98%硫酸浸種1 min提高20百分點(diǎn)，差異極顯著(P<0.01)(圖5)。

圖4 不同硫酸浸種處理下圓葉決明種子硬實(shí)率

圖5 不同硫酸浸種處理下圓葉決明種子發(fā)芽率

圖6 不同硫酸浸種處理下圓葉決明種子發(fā)芽指數(shù)

3 討論

熱水和硫酸浸種處理均可使圓葉決明種子發(fā)芽率有所提高。但是不同品種，發(fā)芽改善有所差異。本試驗(yàn)的供試品種中，閩引圓葉決明種子硬實(shí)率較低，易感染霉菌，經(jīng)100 ℃熱水浸種了3 min和98%硫酸浸種1 min處理，種子發(fā)芽率比對照分別增加了23.4和45.4百分點(diǎn)，可滿足栽培生產(chǎn)要求，但仍無法滿足商品種子質(zhì)量的要求。黃世洋和羅榮太[6]在有關(guān)威恩圓葉決明種子硬實(shí)破除方法的研究顯示，熱水浸種也可明顯提高圓葉決明的發(fā)芽率。閩引2號圓葉決明種子硬實(shí)率較高，熱水浸種基本不能破除種子硬實(shí)，但是熱水浸種可殺滅部分霉菌，種子發(fā)芽率有小幅提高，硫酸浸種則能有效破除種子硬實(shí)，經(jīng)98%硫酸浸種10 min處理，種子發(fā)芽率可達(dá)80.0%，較對照提高了75.3百分點(diǎn)，基本滿足種子生產(chǎn)需求。

破除圓葉決明種子硬實(shí)的不同方法相比較，黃世洋和羅榮太[6]研究認(rèn)為，熱水浸種優(yōu)于摩擦種皮等方法。本試驗(yàn)顯示硫酸浸種更優(yōu)于熱水浸種，尤其是對硬實(shí)程度重的品種。許多學(xué)者在野大豆(Glycinesoja)[9]、紫云英(Astragalussinicus)[10]、銀合歡(Leucaenaleucocephala)[11]、羽葉決明(Chamaecristanictitans)[12]等豆科牧草的研究中亦發(fā)現(xiàn)硫酸浸種的優(yōu)良效果。雖然經(jīng)硫酸處理，種子硬實(shí)破除效果顯著，但操作時(shí)需注意時(shí)間的掌握，尤其對于種皮較薄的種子，更難以掌握準(zhǔn)確時(shí)間；另外種子處理后要充分洗凈，否則易造成殘留酸害；對于感染蟲害的種子，可能種子仍有發(fā)芽能力，但硫酸易進(jìn)入傷口損傷種子。對于硬實(shí)程度較弱的閩引圓葉決明，硫酸浸種容易損傷非硬實(shí)種子的胚芽，表現(xiàn)為浸種時(shí)間過長，種子發(fā)霉嚴(yán)重。建議將種子先用常溫水浸種并篩揀出非硬實(shí)種子后，再針對硬實(shí)種子應(yīng)用硫酸浸種處理。

種子硬實(shí)現(xiàn)象是植物長期適應(yīng)其生長環(huán)境的結(jié)果。圓葉決明品系具有明顯喜高溫的特點(diǎn)，苗期低溫極易導(dǎo)致死苗。種子硬實(shí)現(xiàn)象則使其在冬季和早春低溫條件下處于休眠狀態(tài)，待土壤溫度回升足夠，才開始陸續(xù)萌發(fā)。較長的萌發(fā)期又能保證圓葉決明安全渡過亞熱帶地區(qū)的倒春寒。此外，一般豆科植物喜弱堿性土壤，耐強(qiáng)酸性土壤則是圓葉決明在山地紅壤種植表現(xiàn)優(yōu)良的重要原因。該特點(diǎn)在種子生理表現(xiàn)為成熟、完整的種子具堅(jiān)硬種皮，在強(qiáng)酸條件下種皮會迅速軟化，而胚芽卻不受損傷。因此，圓葉決明的種子硬實(shí)現(xiàn)象與該植物的生態(tài)適應(yīng)性密切相關(guān)。由于圓葉決明品系豐富，原產(chǎn)地也不盡相同[4]，不同圓葉決明品系耐酸性有所差異[13]，本試驗(yàn)也初步發(fā)現(xiàn)不同品系的種子硬實(shí)程度也有所差異，有關(guān)不同圓葉決明品系種子硬實(shí)程度及其耐酸性的相互關(guān)系還有待進(jìn)一步研究。

4 小結(jié)

本試驗(yàn)表明，常規(guī)條件下閩引圓葉決明和閩引2號圓葉決明的種子硬實(shí)率分別達(dá)56.3%和76.0%，發(fā)芽率分別為19.3%和4.7%。就閩引圓葉決明而言，初始溫度為100 ℃熱水浸種3 min處理種子發(fā)芽指數(shù)為32.1，高于其他熱水浸種處理。該處理?xiàng)l件下種子硬實(shí)率可降至11.7%，較對照(未浸種)下降44.6百分點(diǎn)，差異極顯著；種子發(fā)芽率達(dá)42.7%，較對照提升23.4百分點(diǎn)，差異極顯著。對閩引2號圓葉決明而言，熱水浸種各處理種子硬實(shí)率仍高于70%，這與該品種種子硬實(shí)程度重有關(guān)，但初始溫度為100 ℃熱水浸種3 min處理可提高發(fā)芽率17.3百分點(diǎn)，差異顯著。

硫酸浸種試驗(yàn)表明，98%硫酸浸種10 min處理閩引圓葉決明和閩引2號圓葉決明的種子硬實(shí)率分別降至1.3%、0。隨著浸種時(shí)間的延長，發(fā)芽指數(shù)呈先增后減的單峰曲線變化趨勢，且峰值均出現(xiàn)在98%硫酸浸種10 min，此時(shí)2個(gè)品種圓葉決明種子的發(fā)芽指數(shù)分別為58.9和37.0，發(fā)芽率分別為64.7%和80.0%，較對照分別提升45.4和75.3百分點(diǎn)，差異極顯著。

[1]葉花蘭,李春燕,鄭向麗,等.圓葉決明研究進(jìn)展[J].中國農(nóng)學(xué)通報(bào),2008,24(11)：467-470.

[2]全國牧草品種審定委員會.牧草與飼料作物新品種[J].草地學(xué)報(bào),2002,10(2)：151-156.

[3]應(yīng)朝陽,羅旭輝,黃毅斌,等.閩引圓葉決明適應(yīng)性研究[J].草地學(xué)報(bào),2010,18(1)：137-140.

[4]應(yīng)朝陽,黃毅斌,張明輝,等.40 個(gè)決明品系牧草在閩北紅壤山地的適應(yīng)性[J].福建農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2000,29(2):233-237.

[5]文石林,徐明崗,黃平娜.紅壤丘陵區(qū)圓葉決明新品種的適應(yīng)性研究[J].草業(yè)學(xué)報(bào),2001,10(4)：92-100.

[6]黃世洋,羅榮太.圓葉決明硬實(shí)種子處理方法的試驗(yàn)[J].廣西畜牧獸醫(yī),2009,25(3)：138-139.

[7]陳?？?任賢,貝盞臨,等.植物種子的硬實(shí)現(xiàn)象及其處理方法研究綜述[J].甘肅農(nóng)業(yè)，2008(2)：80-81.

[8]楊期和,葉萬輝,宋松泉.植物種子休眠的原因及休眠的多形性[J].西北植物學(xué)報(bào),2003,23(5)：837-843.

[9]姜慧新.濃硫酸處理對黃河三角洲野大豆發(fā)芽效果的影響[J].草業(yè)科學(xué),2005,22(11)：58-59.

[10]何保良,王林輝,胡英.打破紫云英種子休眠方法初探[J].作物研究,2007(2)：126-127.

[11]許岳飛,畢玉芬,羅富成,等.銀合歡硬實(shí)種子處理方法研究[J].草業(yè)科學(xué),2006，24(8)：58-62.

[12]羅旭輝,詹杰,陳義萍,等.浸種處理對閩引羽葉決明種子萌發(fā)的影響[J].草原與草坪,2010(2)：47-49.

[13]徐國忠,鄭向麗,林永輝,等.不同基因型決明屬牧草耐鋁性研究[J].草業(yè)科學(xué),2009,26(9)：140-145.