預(yù)處理方式對不同類型二色胡枝子種子萌發(fā)影響

楊曉紅， 韓苗苗， 牛言心

（1.北京農(nóng)學(xué)院園林學(xué)院， 北京102206； 2.北京林果業(yè)生態(tài)環(huán)境功能提升協(xié)同創(chuàng)新中心， 北京102206）

二色胡枝子是豆科胡枝子屬落葉灌木，具有花量大，花色艷麗，耐旱、耐寒、耐瘠薄、萌蘗能力強等優(yōu)良特性，通常是荒坡綠化、礦山生態(tài)修復(fù)的先鋒樹種［1－2］，也常作為園林觀賞植物、木本飼料作物、藥用植物進行栽培利用［2－4］。胡枝子屬植物原種主要以播種繁殖為主，種子硬實率較高，萌發(fā)率因種類不同差別較大［5］。據(jù)研究，二色胡枝子種子硬實率在80%以上［6－8］，硬實特性對胡枝子種子的萌發(fā)有很大的影響，濃硫酸或熱水浸種被證實在破除胡枝子屬種子硬實性上具有較好的效果［9－11］。二色胡枝子存在自花不孕，需蜜蜂進行異花授粉的特性［12］，因此種內(nèi)有較多的性狀差異［2］。目前，針對不同遺傳類型的二色胡枝子種子萌發(fā)的研究則未見報導(dǎo)。本試驗以不同種源，不同無性系的二色胡枝子為研究對象，研究簡易熱水浸種、濃硫酸處理對遺傳性狀不同的二色胡枝子種子萌發(fā)的影響，以期為二色胡枝子的生產(chǎn)應(yīng)用尋找適宜的促進種子萌發(fā)的技術(shù)方法。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗中所用種子均為2014年采種，凈種后保存于4～10℃的干燥環(huán)境下。試驗材料為2個種源，3個無性系。種源分美國種源和華北種源2種類型，其中美國種源的材料來自美國喬治亞州，2007年引種栽植到北京農(nóng)學(xué)院園林植物實踐教學(xué)基地；華北種源的二色胡枝子采自北京懷柔、山西大同、河北平山，采種后混合用于本次試驗。3個無性系材料由美國種源的材料選育出來，在葉形、花色、花期等性狀上存在明顯差別。

1.2 試驗方法

1.2.1 種子千粒質(zhì)量、硬實率的測定

隨機選取200粒種子稱質(zhì)量，3次重復(fù)，計算千粒質(zhì)量平均值；隨機取凈種子100粒放入燒杯中，用自來水浸種24h，統(tǒng)計未吸脹種子數(shù)占種子總數(shù)的比例，計算種子硬實率，3次重復(fù)。

1.2.2 種子萌發(fā)試驗

種子萌發(fā)預(yù)處理分為簡易熱水處理與濃H2SO4酸蝕處理2種類型。

1）簡易熱水處理：用95℃熱水浸燙種子后，使其在自然冷卻過程中浸泡1，2，3d后進行發(fā)芽試驗。

2）濃H2SO4酸蝕處理：用質(zhì)量分數(shù)98%的濃H2SO4分別浸泡10，20，30min，處理完畢，先用網(wǎng)篩把濃硫酸濾掉，再用自來水把濃硫酸沖洗干凈，自來水浸泡1d后進行發(fā)芽試驗。以自來水浸泡1d作為對照（ck）處理。

預(yù)處理后，將種子置于鋪有2層濕濾紙的培養(yǎng)皿中于25℃的恒溫培養(yǎng)箱中進行發(fā)芽試驗。每處理100粒種子，重復(fù)3次。

1.3 數(shù)據(jù)處理

試驗數(shù)據(jù)采用DPS 9.5標(biāo)準(zhǔn)版軟件進行處理，計算發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)。

式中：A1為2周后發(fā)芽的種子總數(shù)；At為供試種子總數(shù)；A5為前5天發(fā)芽的種子總數(shù)；Gt為在第t天的發(fā)芽種子數(shù)，Dt為相應(yīng)的發(fā)芽天數(shù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同種類二色胡枝子的種子千粒質(zhì)量與硬實率

測定供試的2種源及3個無性系的二色胡枝子種子千粒質(zhì)量與硬實率，結(jié)果見表1。從表1可見，不同類型的二色胡枝子的種子千粒質(zhì)量存在顯著性差異，美國種源的種子千粒質(zhì)量明顯低于華北種源。在硬實率方面，種源之間差異顯著，無性系之間也存在極顯著性差異（F＝107.2；p＝0.000 3），但是無性系2號與3號之間則差異不顯著?？梢?，遺傳類型不同，其種子千粒質(zhì)量與硬實率也會存在差異。

表1 不同種類二色胡枝子千粒質(zhì)量與硬實率

2.2 種子預(yù)處理方式對不同類型二色胡枝子硬實率的影響

從表2可見，與對照（自來水浸種1d）相比，用濃硫酸和熱水處理可降低各類型二色胡枝子種子的硬實率，各處理之間存在極顯著性差異（F＝898.49；p＝0.001）。濃硫酸處理時間越長，或熱水燙后浸泡時間越長，各類型二色胡枝子種子硬實率越低。在各種處理中，以濃硫酸處理30min對二色胡枝子種子硬實率的降低效果最好。95℃熱水燙后浸泡1d可使各類二色胡枝子的種子硬實率下降57% ～67%。 用DPS 9.5標(biāo)準(zhǔn)版軟件分析2個種源硬實率差異，經(jīng)過配對2處理t檢驗，種子硬實率在種源之間存在極顯著性差 異 （t＝5.635；p ＝0.001 3；配 對 樣 本 相 關(guān) 系數(shù)＝0.995 6）。3個無性系種子硬實率經(jīng)過方差分析，在無性系之間也存在極顯著性差異（F＝10.56；p＝0.002 3）。

表2 處理方式對各類型二色胡枝子硬實率（%）影響

表3 處理方式對各類型二色胡枝子發(fā)芽率（%）影響

表4 處理方式對各類型二色胡枝子發(fā)芽勢（%）的影響

2.3 種子預(yù)處理方式對各類型二色胡枝子發(fā)芽率的影響

從表3可看出，二色胡枝子種子采用濃硫酸處理10～30min或95℃熱水燙后浸泡1～3d，種子發(fā)芽率比用自來水浸泡1d提高5～44倍。在各種處理中，以95℃熱水燙后浸泡1 d的處理效果最好，各類種子的發(fā)芽率最高。采用濃硫酸處理各類型二色胡枝子的種子時，以濃硫酸處理20～30min的效果比較好。95℃熱水燙后隨著浸種時間的延長，發(fā)芽率反而降低。在發(fā)芽率方面，經(jīng)過配對2處理t檢驗，種源之間存在顯著性差異（t＝2.575；p＝0.042 1；配對樣本相關(guān)系數(shù)＝0.915 8），3個無性系之間經(jīng)過方差分析，則不存在顯著性差異（F＝3.082；p＝0.083 1）。

2.4 種子預(yù)處理方式對各類型二色胡枝子發(fā)芽勢的影響

二色胡枝子種子經(jīng)過濃硫酸或熱水預(yù)處理后，播種5d就可達到發(fā)芽高峰，以播種5d統(tǒng)計各類型二色胡枝子種子的發(fā)芽勢，結(jié)果見表4。從表4可看出：酸處理或熱水處理可明顯提高各類型二色胡枝子種子的發(fā)芽勢，種子發(fā)芽勢以濃硫酸處理20～30min及95℃熱水燙后浸泡1～2d的效果比較好。對于華北種源的二色胡枝子，6種預(yù)處理措施之間在種子發(fā)芽勢上不存在顯著性差異，而對美國種源及3個無性系來說，6種預(yù)處理措施對種子發(fā)芽勢的影響則在不同措施之間差異性不同。經(jīng)過配對2處理t檢驗，種源之間的發(fā)芽勢不存在顯著性差異（t＝1.854；p＝0.113 1；配對樣本相關(guān)系數(shù)＝0.871 8），3個無性系之間經(jīng)過方差分析，其發(fā)芽勢也不存在顯著性差異（F＝3.739；p＝0.054 7）。

表5 處理方式對各類型二色胡枝子發(fā)芽指數(shù)的影響

表6 不同種實類型在熱水處理下的種子萌發(fā)情況

2.5 種子預(yù)處理方式對各類型二色胡枝子發(fā)芽指數(shù)的影響

發(fā)芽指數(shù)是衡量種子發(fā)芽快慢的常用指標(biāo)。從表5可見，各類型的二色胡枝子種子經(jīng)過酸處理、熱水處理后，其種子的發(fā)芽指數(shù)明顯高于對照，且濃硫酸處理以處理20，30 min的效果比較好，熱水處理以95℃熱水燙后浸泡1d的處理效果比較好。對于不同類型的材料，其發(fā)芽指數(shù)也存在差異，經(jīng)過配對2處理t檢驗，種源之間的發(fā)芽指數(shù)不存在顯著性差異（t＝2.186；p＝0.071 5；配 對 樣本相 關(guān) 系 數(shù) ＝0.641 6），而3個無性系經(jīng)過方差分析，其發(fā)芽指數(shù)之間也不存在顯著性差異（F＝3.805；p＝0.052 5）。

2.6 果皮對各類型二色胡枝子種子發(fā)芽的影響

二色胡枝子每個莢果內(nèi)只含有1粒種子，種子成熟時果皮不開裂。為了解果皮對種子萌發(fā)的影響，試驗比較了經(jīng)95℃熱水燙后浸泡1d處理的各類型二色胡枝子種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)及長出的胚根長度，結(jié)果見表6。從表6可見，二色胡枝子的果皮會明顯影響種子的萌發(fā)。不論是種源還是無性系，各類型材料帶果皮播種時，其種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)明顯低于未帶果皮的同類材料；但是，各類型帶果皮種子萌發(fā)后，在發(fā)芽2周的胚根長度則都顯著高于未帶果皮的種子，可見，二色胡枝子的果皮對胚根的發(fā)育也產(chǎn)生影響。

3 結(jié)論與討論

種子的千粒質(zhì)量和硬實率常常影響種子的萌發(fā)和出苗。千粒質(zhì)量大、硬實率低的種子常常發(fā)芽迅速整齊，出苗率高，幼苗健壯，并能保證田間成苗密度［13］。在本次研究中，來自華北的二色胡枝子種子明顯比來自美國的二色胡枝子種子的千粒質(zhì)量大，硬實率低，其相應(yīng)的未經(jīng)過酸、熱處理的種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)均好于美國種源的二色胡枝子。經(jīng)過濃硫酸處理或熱水處理，在種子的發(fā)芽率方面，2個種源之間存在顯著性差異，但在種子發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)方面，種源之間則差異不顯著。盡管3個無性系之間在種子硬實率上也存在顯著性差異，但在種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)方面則差異不顯著。這些結(jié)果表明，遺傳類型不同的二色胡枝子在種子品質(zhì)、種子萌發(fā)上會出現(xiàn)不同。由于3個無性系均由美國種源的二色胡枝子選育而成，其遺傳性狀比較接近，因此在種子萌發(fā)方面沒有表現(xiàn)出較大的差異。胡枝子屬的許多研究表明，濃硫酸處理、熱水處理可破除種子的硬實率，影響種子萌發(fā)［11，14－18］。本次試驗 中，各 類 型 的 二 色 胡 枝 子 種 子 經(jīng)過濃硫酸處理10～30min，或95℃熱水燙后浸泡1～3d，這些處理方式與對照相比明顯降低了各類型二色胡枝子種子的硬實率，提高了種子的萌發(fā)率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)，進一步表明酸、熱處理可改善種皮的通透性，促進氣體交換和水分進入，消除機械限制而促進種子萌發(fā)［19］。酸蝕和熱水處理是破除物理性休眠的有效方法，但其休眠破除效果則因種、品種以及具體措施不同而不同［20］。本研究中，2個種源和3個無性系的二色胡枝子種子經(jīng)過濃硫酸處理10～30min，或95℃熱水燙后浸泡1～3d，其種子萌發(fā)存在一定差異，但這種差異主要與濃硫酸處理時間，或95℃熱水燙后浸泡時間的長短有關(guān)。對供試的5種類型的材料來講，普遍是濃硫酸處理20～30min、95℃熱水燙后浸泡1d，種子萌發(fā)效果最好。95℃熱水燙后種子浸泡時間越長，種子的萌發(fā)率、發(fā)芽勢反而降低，這可能是較長時間浸泡種子，使種子吸收不到氧氣，抑制了種子的呼吸作用，進而影響了種子的萌發(fā)率。胡枝子屬植物的果實為莢果，每個莢果中只有1枚種子，且種子成熟時果皮不開裂。本研究發(fā)現(xiàn)，帶果皮的二色胡枝子的種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)明顯低于不帶果皮的種子，這個結(jié)果與張鵬等［14］的研究結(jié)果相似，表明二色胡枝子的果皮確實會影響種子的萌發(fā)，播種育苗時最好去除果皮。但是本研究還發(fā)現(xiàn)，帶果皮的種子萌發(fā)中其胚根的長度卻顯著高于不帶果皮的種子，表明胡枝子的果皮還會影響胚根的最初發(fā)育。這可能是試驗中采用95℃熱水燙后浸泡了1d，帶果皮的種子因為果皮的保護作用，使得熱水處理對種子破除休眠的影響較小，從而使得各項發(fā)芽指標(biāo)較低。胡小文等［21］曾對9種常見豆科植物的種子萌發(fā)進行研究，發(fā)現(xiàn)95℃熱水對種子休眠破除不利，所有參試物種，即使95℃熱水僅處理1min，亦可引起死種子數(shù)的顯著增加。盡管胡枝子屬植物種子硬實率高，用100℃熱水處理美麗胡枝子、陰山胡枝子，也能使其種子發(fā)芽率達到98.2%［15－16］，但熱水 畢 竟 會 影 響 種 子 的 活 性［22］，有 果皮的種子受到的影響相對較小，其胚根發(fā)育受熱水影響也會減小，因此胚根發(fā)育較快，發(fā)芽2周時胚根長度大于不帶果皮的種子。

［1］Gorsira，Bryan；Risenhoover，Ken L.An evaluation of woodland reclamation on strip－mined lands in east Texas［J］.Environmental Management.1994，18（5）：787－793.

［2］Gucker，Corey L.Lespedeza bicolor.In：Fire Effects Information System，［Online］.U.S.Department of Agriculture，F(xiàn)orest Service，Rocky Mountain Research Station，F(xiàn)ire Sciences Laboratory［J］.Retrieved，2010，11－25－2011.

［3］王威，閆喜英，王永奇，等.胡枝子屬植物化學(xué)成分及藥理活性研究進展［J］.中草藥，2000，31（2）：144－146.

［4］陳默君，李昌林，祁永.胡枝子生物學(xué)特性和營養(yǎng)價值研究［J］.自然資源，1997（2）：74－81.

［5］馬彥軍，曹致中，李毅.胡枝子屬植物研究進展［J］.草業(yè)科學(xué)，2010，27（10）：128－133.

［6］趙小社，畢玉芬，許岳飛，等.不同處理方法對3種豆科灌木種子發(fā)芽率的影響［J］.草原與草坪，2006，115（2）：37－40.

［7］烏仁其木格.二色胡枝子種子萌發(fā)特性的研究［J］.內(nèi)蒙古草業(yè)，1995，3（4）：43－45.

［8］Iwata，Etsuyuki.Germination behaviour of shrubby lespedeza（Lespedeza cyrtobotryaMiq.）seeds with special reference to burning［J］.Ecological Review，1966，16（4）：217－227.

［9］閻偉紅，師文貴，徐柱，等.胡枝子屬植物野生種質(zhì)資源及其研究進展［J］.中國草地學(xué)報，2007，29（2）：86－92.

［10］黃波.胡枝子屬植物研究綜述［J］.吉林林業(yè)科技，2015，44（2）：41－45.

［11］陳香波，田旗，崔心紅.胡枝子屬種子萌發(fā)特性試驗［J］.林業(yè)科技開發(fā)，2012，26（2）：83－85.

［12］Crider Franklin J.Natob－a new bush lespedeza for soil conservation.Circular No.900.Washington，DC：U.S.Department of Agriculture.1952：10.

［13］顏啟傳.種子學(xué)［M］.北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2001：61－78.

［14］張鵬，孫旭東，劉洋.幾種預(yù)處理措施對胡枝子種子萌發(fā)的影響［J］.種子，2014，33（1）：1－4.

［15］劉紅，劉慶華，劉慶超，等.美麗胡枝子種子硬實破除方法探討［J］.山東林業(yè)科技，2006（6）：1－3.

［16］徐興友，劉永軍，孟憲東，等.陰山胡枝子種子硬實與萌發(fā)特性研究［J］.種子，2004，23（9）：3－5.

［17］拉旦，歐陽克蕙，王堃.不同處理方法對美國截葉胡枝子種子發(fā)芽的影響［J］.四川草原，2006（4）：14－16.

［18］趙慧婷，趙祥，高新中，等.不同處理對達烏里胡枝子種子萌發(fā)效果的影響［J］.中國草地學(xué)報，2007，29（1）：117－120.

［19］楊期和，尹小娟，葉萬輝.硬實種子休眠的機制和解除方法［J］.植物學(xué)通報，2006，23（1）：108－118.

［20］ASKIN C C，BASKIN J M.Seeds：Ecology，biogeography，and evolution of dormancy and germination［M］.Academic Press＝San Diego.CA.USA，1998：101－124.

［21］胡小文，武艷培，王彥榮，等.豆科種子休眠破除方法初探［J］.西北植物學(xué)報，2009，29（3）：568－573.

［22］AULD T D，O’CONNELLM A.Predicting patterns of post－fire germination in 35Eastern Australian Fabaceae［J］.Austral.Ecol.，1991，16：53－70.