南方9 種野生禾草種子發(fā)芽條件篩選與標(biāo)準(zhǔn)化

張義，毛培勝，蘇紅田，高秋，王梅娟，李曼莉

( 1． 農(nóng)業(yè)部全國畜牧總站，北京100193; 2． 中國農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)科學(xué)系，北京100193)

牧草種子檢驗(yàn)工作在畜牧業(yè)發(fā)達(dá)國家普遍得到重視，并且實(shí)現(xiàn)了牧草種子質(zhì)量檢驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)化。我國牧草種子檢驗(yàn)工作起步較晚，1982 年制定了《牧草種子檢驗(yàn)規(guī)程GB/T2930 －1982》［1］，結(jié)合多年的實(shí)踐與應(yīng)用，一直進(jìn)行不斷的修改和完善，國際種子檢驗(yàn)規(guī)程每年也在不斷地完善和修訂，以修訂不適用的方法，同時增加一些新的種子檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)方法［2］。盡管我國于2001 年頒布了新的《牧草種子檢驗(yàn)規(guī)程GB/T2930 －2001》［3］，但隨著草業(yè)的發(fā)展，標(biāo)準(zhǔn)中所涉及的牧草種類已經(jīng)無法滿足生產(chǎn)和科研的需要，尤其是在我國野生牧草種質(zhì)資源的開發(fā)利用過程中，相關(guān)種子檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的缺乏限制了種質(zhì)資源的推廣利用。

國內(nèi)關(guān)于牧草種子發(fā)芽標(biāo)準(zhǔn)方法的研究較多，如賴草(Leymus secalinus)［4］、羊草(Leymus chinensis)［5］、堿茅(Puccinellia distans)［6］、白穎苔草(Carex rigescens)［7］、鵝觀草(Roegneria kamoji)［8］等。國外對于種子發(fā)芽檢測方面也做了許多研究，其中Mclntyre 等［9］研究了硝酸鹽、水、擦破種皮預(yù)處理相互作用對打破野燕麥(Avena fatua)休眠的影響，表明KNO3和擦破種皮均能提高種子的發(fā)芽率;Shafiq和In-Hwan［10］在2001 年對欒樹(Koelreuteria paniculata)種子進(jìn)行了浸種及預(yù)冷處理，有效地提高了種子的發(fā)芽率;Milberg［11］研究發(fā)現(xiàn)鈍葉酸模(Rumex obtusifolius)和夜花蠅子草(Silene noctiflora)在光照暗的情況下發(fā)芽速度變慢，簇生卷耳(Cerastium caespitosum)則無明顯差異;Wagner 等［12］研究顯示，預(yù)冷、赤霉素(GA3)等預(yù)處理方法可以提高發(fā)芽率，從而改善播種用于恢復(fù)半天然草原。我國草地植物資源豐富，種類繁多，是牧草育種和種質(zhì)資源利用的重要基礎(chǔ)。但藎草(Arthraxon hispidus)、短柄草(Brachypodium sylvaticum)、細(xì)柄草(Capillipedium parviflorum)、牛筋草(Eleusine indica)、知風(fēng)草(Eragrostis ferruginea)、千金子(Leptochloa chinensis)、棒頭草(Polypogon fugax)、鼠尾粟(Sporobolus indicus var． purpurea-suffusus)、三毛草(Trisetum bifidum)等野生植物種子的發(fā)芽和貯藏特性研究較少。為此，本研究以以上9 種野生植物種子為試驗(yàn)材料，研究探索不同禾草種子發(fā)芽適宜的溫度和預(yù)處理?xiàng)l件，篩選確定禾草種子發(fā)芽的適宜條件和標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)，以期為種子質(zhì)量評價和發(fā)芽的標(biāo)準(zhǔn)化提供參考和依據(jù)。

1 材料與方法

1．1 試驗(yàn)材料

藎草、短柄草、細(xì)柄草、牛筋草、知風(fēng)草、千金子、棒頭草、鼠尾粟、三毛草種子樣品均來源于全國畜牧總站國家草種質(zhì)資源庫中期庫。

1．2 試驗(yàn)方法

1．2．1 發(fā)芽條件篩選 選取均勻、飽滿一致的種子，采用紙上發(fā)芽方法，在培養(yǎng)箱中進(jìn)行發(fā)芽測定。設(shè)置10 個溫度處理，分別為恒溫20、25、30、35 ℃，變溫15 ＜= ＞25 ℃、15 ＜= ＞30 ℃、15 ＜= ＞35℃、20 ＜= ＞30 ℃、20 ＜= ＞35 ℃、25 ＜= ＞35 ℃。每個處理4 次重復(fù)，每個重復(fù)100 粒種子。每天高溫條件下光照8 h，低溫條件下黑暗16 h。在發(fā)芽期間每日對發(fā)芽的種子進(jìn)行觀察，記錄發(fā)芽數(shù)量。待發(fā)芽試驗(yàn)結(jié)束后，觀察記錄正常種苗、不正常種苗、新鮮未發(fā)芽、死種子的數(shù)量。并參照《牧草種子檢驗(yàn)規(guī)程(GB/T2930 －2001)》［3］計(jì)算種子發(fā)芽率，根據(jù)種子在最適發(fā)芽條件下的發(fā)芽時間確定計(jì)數(shù)時間，以種子發(fā)芽率超過50%的天數(shù)為初次計(jì)數(shù)時間，以種子達(dá)到最大發(fā)芽率的天數(shù)為末次計(jì)數(shù)時間。

發(fā)芽率=(發(fā)芽終期全部正常種苗數(shù)/供試種子數(shù))×100%。

1．2．2 種子預(yù)處理 采用預(yù)冷和硝酸鉀溶液處理，以最適條件下種子發(fā)芽結(jié)果作為對照。

預(yù)冷處理:在6 ～7 ℃條件下處理7 d 后，再轉(zhuǎn)移至植物光照培養(yǎng)箱中培養(yǎng)發(fā)芽。

KNO3溶液處理:使用0．2%的KNO3溶液取代水直到發(fā)芽試驗(yàn)結(jié)束。

1．3 數(shù)據(jù)處理與分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用SPSS 11．0 軟件對發(fā)芽率進(jìn)行差異顯著性統(tǒng)計(jì)分析，EXCEL 軟件作圖。

2 結(jié)果與分析

2．1 不同溫度處理對種子發(fā)芽的影響

發(fā)芽測定結(jié)果顯示(表1)，藎草種子的適宜發(fā)芽溫度為25 ℃、15 ＜= ＞25 ℃、15 ＜= ＞30 ℃;短柄草種子最適溫度為20、25 ℃;棒頭草種子最適發(fā)芽溫度為25 ℃、15 ＜= ＞30 ℃、20 ＜= ＞35 ℃;鼠尾粟種子的適宜發(fā)芽溫度為25 ℃、20 ＜= ＞30 ℃。

細(xì)柄草種子在不同溫度條件下的發(fā)芽測定結(jié)果顯示(表1)，在恒溫處理時，發(fā)芽率隨溫度的升高先增加而后降低，死種子數(shù)也是同樣，新鮮未發(fā)芽種子數(shù)則反之;在20 ＜= ＞35 ℃變溫處理時的發(fā)芽率最高達(dá)8%，為最適溫度，因此，在此溫度下對細(xì)柄草種子進(jìn)行預(yù)處理。由于細(xì)柄草種子15 ＜= ＞35 ℃變溫處理的新鮮種子較多，且死種子少，也進(jìn)行預(yù)處理。

牛筋草種子在不同溫度條件下的發(fā)芽測定結(jié)果顯示(表1)，在恒溫處理時，發(fā)芽率隨溫度的升高而升高，新鮮未發(fā)芽種子數(shù)則降低;變溫處理時在溫度為15 ℃時，發(fā)芽率隨溫度的升高則先降低而后升高，新鮮未發(fā)芽種子數(shù)則反之;在20 ＜= ＞35 ℃變溫處理下發(fā)芽率達(dá)到最高82%，新鮮未發(fā)芽數(shù)也最少，為最適溫度。因此，在此溫度下對牛筋草種子進(jìn)行預(yù)處理。

知風(fēng)草種子在不同溫度條件下的發(fā)芽測定結(jié)果顯示(表1)，在恒溫處理時，發(fā)芽率隨溫度的升高而升高，新鮮未發(fā)芽種子數(shù)則降低;在35 ℃和15 ＜= ＞30 ℃處理時發(fā)芽率分別為80%和81%，發(fā)芽率與其他各溫度處理差異顯著(P ＜0．05)，但由于在15 ＜= ＞30 ℃變溫處理下新鮮未發(fā)芽種子較少，發(fā)芽率較高。因此，15 ＜= ＞30 ℃為最適溫度，在此溫度下對知風(fēng)草種子進(jìn)行預(yù)處理。

千金子種子在不同溫度條件下的發(fā)芽測定結(jié)果顯示(表1)，在恒溫處理時，發(fā)芽率隨溫度的升高先升高而后降低，新鮮未發(fā)芽種子數(shù)則先降低后升高;在15 ＜= ＞35 ℃變溫處理時的發(fā)芽率達(dá)到89%，為最適溫度，并且在15 ＜= ＞35 ℃變溫處理下還有新鮮未發(fā)芽種子8%。因此，在此溫度下對千金子種子進(jìn)行預(yù)處理。

三毛草種子在不同發(fā)芽溫度條件下的測定結(jié)果顯示(表1)，在恒溫處理時，發(fā)芽率隨溫度的升高而降低;在20 ℃恒溫處理時的發(fā)芽率達(dá)到25%，與其他各溫度處理差異顯著(P ＜0．05)，為最適溫度。因此，在此溫度下對三毛草種進(jìn)行預(yù)處理。

藎草、短柄草、棒頭草、鼠尾粟4 種牧草在最適發(fā)芽條件下新鮮未發(fā)芽種子數(shù)最低，無需進(jìn)行發(fā)芽預(yù)處理。其他5 種牧草由于新鮮未發(fā)芽種子數(shù)、不正常種苗數(shù)較多，需要進(jìn)行發(fā)芽預(yù)處理。

2．2 不同預(yù)處理?xiàng)l件對種子發(fā)芽的影響

牛筋草種子在20 ＜= ＞35 ℃變溫的條件下，預(yù)處理發(fā)芽結(jié)果顯示(表2)，采用0．2% KNO3處理發(fā)芽率達(dá)到87%，顯著高于預(yù)冷處理種子發(fā)芽率(P ＜0．05)。預(yù)冷處理方法對發(fā)芽率沒有顯著提高(P ＞0．05)。牛筋草種子的最適發(fā)芽條件為0．2% KNO3預(yù)處理、溫度20 ＜= ＞35 ℃。

知風(fēng)草種子在15 ＜= ＞30 ℃變溫的條件下，預(yù)處理發(fā)芽結(jié)果顯示(表2)，采用0．2% KNO3處理、預(yù)冷處理顯著高于對照組(表1 中最高發(fā)芽率處理組)的發(fā)芽率(P ＜0．05)，發(fā)芽率分別達(dá)到93%和89%。由于預(yù)冷處理后死種子數(shù)遠(yuǎn)高于0． 2%KNO3處理，知風(fēng)草種子最適發(fā)芽條件為0． 2%KNO3預(yù)處理、溫度15 ＜= ＞30 ℃。

千金子種子在15 ＜= ＞35 ℃變溫的條件下，預(yù)處理發(fā)芽結(jié)果顯示(表2)，采用0．2% KNO3處理、預(yù)冷處理顯著高于對照組(表1 中最高發(fā)芽率處理組)發(fā)芽率(P ＜0． 05)，發(fā)芽率分別達(dá)到96% 和95%。但由于預(yù)冷處理中死種子數(shù)高于0． 2%KNO3處理，千金子種子最適發(fā)芽條件為0． 2%KNO3預(yù)處理、溫度15 ＜= ＞35 ℃。

細(xì)柄草種子在20 ＜= ＞35 ℃和15 ＜= ＞35 ℃變溫的條件下，預(yù)處理發(fā)芽結(jié)果顯示(表2)，分別采用預(yù)冷和0．2% KNO3預(yù)處理，兩組試驗(yàn)中0．2%KNO3處理使發(fā)芽率得到了顯著升高(P ＜0．05)，分別為11%和10%，但發(fā)芽率仍較低。兩組試驗(yàn)中的新鮮未發(fā)芽種子數(shù)還很多，需要進(jìn)一步試驗(yàn)破除其休眠，尋找最適發(fā)芽預(yù)處理?xiàng)l件。

三毛草種子在20 ℃恒溫的條件下，預(yù)處理發(fā)芽結(jié)果顯示(表2)，分別采用預(yù)冷和0．2% KNO3預(yù)處理，但發(fā)芽率未提高反而顯著低于對照(P ＜0．05)。預(yù)處理試驗(yàn)中新鮮未發(fā)芽種子數(shù)還很多，需要進(jìn)一步試驗(yàn)破除其休眠，尋找最適發(fā)芽預(yù)處理?xiàng)l件。

表1 不同溫度處理對9 種野生禾草種子發(fā)芽的影響Table 1 Effects of different temperature treatments on seed germination percentage of 9 wild grass species

續(xù)表1(1)

續(xù)表1(2)

表2 不同預(yù)處理?xiàng)l件對5 種野生禾草種子發(fā)芽率的影響Table 2 Effects of different pretreatments on seed germination percentage of 5 wild grass species

2．3 禾草種子在適宜萌發(fā)條件下的累計(jì)發(fā)芽率

根據(jù)藎草種子在3 個溫度變化范圍下的累積發(fā)芽率變化規(guī)律(圖1)，初次計(jì)數(shù)時間確定為第4 天，末次計(jì)數(shù)時間為第7 天;短柄草種子初次計(jì)數(shù)時間為第7 天，末次計(jì)數(shù)時間為第16 天;牛筋草種子初次計(jì)數(shù)時間為第3 天，末次計(jì)數(shù)時間為第10 天;知風(fēng)草種子初次計(jì)數(shù)時間為第6 天，末次計(jì)數(shù)時間為第14 天;千金子種子初次計(jì)數(shù)時間為第5 天，末次計(jì)數(shù)時間為第10 天;棒頭草種子初次計(jì)數(shù)時間為第5 天，末次計(jì)數(shù)時間為第14 天;鼠尾粟種子初次計(jì)數(shù)時間為第5 天，末次計(jì)數(shù)時間為第7 天。

圖1 7 種野生禾草種子累積發(fā)芽率Fig．1 Accumulative germination percentage of 7 wild grass species

3 討論與結(jié)論

本研究表明，藎草、短柄草、棒頭草、鼠尾粟種子發(fā)芽率在適宜溫度下不需預(yù)處理均能超過90%，且不存在新鮮未發(fā)芽的種子;其他禾草種子均進(jìn)行預(yù)處理，牛筋草、知風(fēng)草、千金子種子使用合適的處理都得到了80%以上的發(fā)芽率，可以作為標(biāo)準(zhǔn)發(fā)芽方法使用。通過摸索發(fā)芽方法，發(fā)現(xiàn)KNO3處理是一個促進(jìn)禾本科植物種子萌發(fā)的較好方法，KNO3是廣泛應(yīng)用于促進(jìn)種子萌發(fā)的化學(xué)物質(zhì)。董立堯等［13］研究表明，千金子是光敏性種子，光照是萌發(fā)的必要條件，地下5 cm 混濕沙層積80 d 處理發(fā)芽率最高可達(dá)100%，但發(fā)芽處理時間較長，不適用于實(shí)驗(yàn)室處理。本研究對千金子進(jìn)行0．2% KNO3處理后明顯提高了千金子的發(fā)芽率。因此，試驗(yàn)表明采用硝酸鉀處理可以促進(jìn)禾本科種子的發(fā)芽，對于破除禾本科植物種子休眠具有較好的效果。

還有兩種牧草種子即細(xì)柄草和三毛草，尚未找到合適的發(fā)芽方法，在試驗(yàn)所有預(yù)處理中均發(fā)芽率較低且休眠種子數(shù)量多?？紤]到由于國家草種質(zhì)資源庫對野生牧草種子的入庫發(fā)芽率要求不高，很多種子入庫時的發(fā)芽率就較低。因此，在種質(zhì)資源庫貯存植物進(jìn)行發(fā)芽試驗(yàn)之前，宜先檢測種子的生活力，可初步了解種子的萌發(fā)情況。

綜上所述，通過對藎草等9 種野生禾本科牧草種子適宜發(fā)芽的溫度、光照、預(yù)處理?xiàng)l件和計(jì)數(shù)時間的試驗(yàn)研究，并參照《牧草種子檢驗(yàn)規(guī)程GB/T2930 －2001》［3］的規(guī)定和要求，確定了7 種野生禾草種子的最適發(fā)芽條件(表3)。

表3 7 種野生禾草的適宜發(fā)芽條件Table 3 The optimum conditions for seed germination of 7 wild grass species

［1］ 國家標(biāo)準(zhǔn)總局．GB/T2930．4 －1982 牧草種子檢驗(yàn)規(guī)程發(fā)芽檢驗(yàn)［S］．北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，1982．

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［3］ 國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局．GB/T2930．4 －2001 牧草種子檢驗(yàn)規(guī)程發(fā)芽檢驗(yàn)［S］．北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2001．

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