不同溫度和處理方式對(duì)4種豆科綠肥種子發(fā)芽特征的影響

楊春霞，丁華平，許木果，趙志平

(云南省熱帶作物科學(xué)研究所，云南 景洪 666100)

豆科綠肥是一種養(yǎng)分完全的生物肥源，富含氮、磷、鉀以及中微量元素，有機(jī)質(zhì)含量豐富；每利用1000 kg綠肥，等于投入尿素11.39 kg，普鈣3.56 kg，氯化鉀8.68 kg[1]。同時(shí)豆科綠肥大多具有根瘤，能固定空氣中游離的氮，增加土壤氮素營(yíng)養(yǎng)，每年固氮量占全球生物固氮量的65 %以上[2]。農(nóng)業(yè)部發(fā)布的化肥使用量零增長(zhǎng)行動(dòng)方案中，明確指出應(yīng)充分利用冬閑田、果茶園推廣種植綠肥。綠肥覆蓋作為生態(tài)農(nóng)業(yè)建設(shè)中一項(xiàng)重要的化肥減施增效技術(shù)，具有改良土壤、提升地力、防止水土流失、補(bǔ)充有機(jī)肥源、提高土地資源利用效率等優(yōu)點(diǎn)，且管理粗放、見(jiàn)效快。卵葉山螞蝗、距瓣豆、三尖葉豬屎豆、白花灰葉豆作為優(yōu)良的熱帶豆科綠肥，被廣泛的應(yīng)用于橡膠園、果園以及高速路邊坡覆蓋[3-6]。它們用途廣泛，除具備覆蓋、綠肥功能外，卵葉山螞蝗、距瓣豆還可作為飼料[7-8]，三尖葉豬屎豆、白花灰葉豆也是重要的水土保持植物?！狙芯恳饬x】豆科綠肥種子普遍存在硬實(shí)現(xiàn)象，直播后出苗慢、雜草先于綠肥萌發(fā)，出苗不整齊、覆蓋效果差，導(dǎo)致綠肥競(jìng)爭(zhēng)不過(guò)雜草，增加管理成本，因此播種前需進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)處理?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】高溫燙種具有經(jīng)濟(jì)、簡(jiǎn)便、效果好等優(yōu)點(diǎn)，是常用的硬實(shí)種子處理方法[9]。種子萌發(fā)生理是作物栽培研究中的一項(xiàng)重要內(nèi)容[10-11]，針對(duì)卵葉山螞蝗、距瓣豆、三尖葉豬屎豆、白花灰葉豆的精準(zhǔn)種子前處理方法，以及種子萌發(fā)特征的研究報(bào)道較少。【本研究的切入點(diǎn)】目前生產(chǎn)上對(duì)綠肥種子的處理溫度和處理時(shí)長(zhǎng)隨意性大、效果差?！緮M解決的關(guān)鍵問(wèn)題】文章通過(guò)對(duì)4種綠肥種子進(jìn)行不同溫度、不同方式的處理研究，探索其發(fā)芽的最佳溫度和處理方式，從而促進(jìn)綠肥覆蓋技術(shù)研究，提高土壤管理水平，實(shí)現(xiàn)化肥施用零增長(zhǎng)。

1 材料與方法

1.1 材料

選取4種優(yōu)良豆科綠肥為供試品種， 包括：卵葉山螞蝗(DesmodiumovalifoliumWall)、距瓣豆(CentrosemapubescensBenth.)、三尖葉豬屎豆(CrotalaviaanagroidesH.B.K)、白花灰葉豆(TephrosiacandidaDC.)。

1.2 方法

2016年4-6月，用60、65、70、75、80、85、90 ℃的熱水，分別對(duì)4種綠肥進(jìn)行燙種處理，直至自然冷卻，對(duì)照為常溫水(25.3 ℃)，以確定綠肥發(fā)芽最佳處理溫度。在各自最佳的熱水溫度下，分別對(duì)4種綠肥進(jìn)行不同方式的處理，即自然冷卻、直接倒掉、冷水驟冷。試驗(yàn)設(shè)44個(gè)處理，3次重復(fù)。

每重復(fù)隨機(jī)選出100粒飽滿(mǎn)種子，各處理加熱水量為300 mL。室溫下沙培，每天觀(guān)察發(fā)芽情況(芽露出沙子)，直到不發(fā)芽為止。沙培塑料盤(pán)深度2 cm、直徑13 cm，用沙將種子蓋住。為保持濕度和防止種子霉變，每天噴水，且每周?chē)娙龆嗑`溶液(800倍濃度)。培養(yǎng)期間室內(nèi)溫度平均29.4 ℃，最高31.5 ℃，最低27.1 ℃，室溫監(jiān)測(cè)采用RZD-21溫照度計(jì)。

數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析采用SPSS19.0軟件。發(fā)芽率(%)=發(fā)芽種子數(shù)/供試種子數(shù)×100；發(fā)芽勢(shì)(%)=達(dá)到高峰期時(shí)發(fā)芽種子數(shù)/供試種子數(shù)×100；發(fā)芽指數(shù)(GI)= ∑Gt/Dt(Dt為發(fā)芽日數(shù)，Gt為發(fā)芽種子數(shù))[12]。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理溫度對(duì)4種綠肥種子發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)的影響

不同處理溫度對(duì)4種綠肥種子發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)的影響見(jiàn)表1。研究結(jié)果表明，卵葉山螞蝗的發(fā)芽勢(shì)隨處理溫度的提高一直上升，90 ℃處理的發(fā)芽勢(shì)最高，為63.00 %，顯著高于除70 ℃處理外的其他處理。距瓣豆、白花灰葉豆的發(fā)芽勢(shì)隨處理溫度的提高先上升后下降，75 ℃處理的發(fā)芽勢(shì)最高，分別為84.67 %、82.33 %。三尖葉豬屎豆的發(fā)芽勢(shì)隨處理溫度的提高則呈下降趨勢(shì)，60 ℃處理的發(fā)芽勢(shì)最高，為79.67 %。與常溫水相比，升高處理水溫均顯著提高了4種綠肥種子的發(fā)芽勢(shì)。

卵葉山螞蝗和白花灰葉豆90 ℃處理的發(fā)芽指數(shù)最高，分別為4.28、19.50；距瓣豆85 ℃處理的發(fā)芽指數(shù)最高，為27.55；三尖葉豬屎豆60 ℃處理的發(fā)芽指數(shù)最高，為44.56。與常溫水相比，升高處理水溫也不同程度的提高了4種綠肥種子的發(fā)芽指數(shù)。4種綠肥的發(fā)芽指數(shù)隨處理溫度的升高無(wú)明顯變化規(guī)律，呈波浪型。

2.2 不同處理溫度對(duì)4種綠肥種子萌發(fā)過(guò)程的影響

不同處理溫度下4種綠肥的種子萌發(fā)過(guò)程見(jiàn)圖1～4。卵葉山螞蝗60、65 ℃處理培養(yǎng)后4 d開(kāi)始發(fā)芽，其他處理及對(duì)照6 d后開(kāi)始發(fā)芽；不同熱水處理在培養(yǎng)10 d后發(fā)芽率快速上升，90、85、80、75 ℃處理培養(yǎng)16 d后發(fā)芽率趨于平穩(wěn)，而70、65、60 ℃處理在培養(yǎng)21 d后發(fā)芽率才趨于平穩(wěn)。對(duì)照在培養(yǎng)16 d后停止發(fā)芽，其他處理在培養(yǎng)25 d后停止發(fā)芽。距瓣豆培養(yǎng)1 d開(kāi)始萌發(fā)，培養(yǎng)2 d后發(fā)芽率急劇上升，培養(yǎng)4 d后趨于平穩(wěn)，培養(yǎng)7 d后發(fā)芽率基本穩(wěn)定。三尖葉豬屎豆培養(yǎng)1 d后開(kāi)始萌發(fā)，然后發(fā)芽率急劇上升，在培養(yǎng)4 d后停止發(fā)芽。白花灰葉豆培養(yǎng)1 d開(kāi)始萌發(fā)，發(fā)芽率隨培養(yǎng)時(shí)間延長(zhǎng)先急劇上升后緩慢上升，培養(yǎng)14 d后趨于平穩(wěn)，培養(yǎng)17 d后基本停止發(fā)芽。

表1 不同處理溫度對(duì)綠肥種子發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)的影響

注：同行不同字母表示差異顯著(P<0.05)，下同。

Note: Different letters of the same row indicated a significant difference (P<0.05). The same as below.

圖1 不同處理溫度下卵葉山螞蝗種子發(fā)芽過(guò)程Fig.1 Germination process of Desmodium ovalifolium Wall under different temperatures

圖2 不同處理溫度下距瓣豆種子發(fā)芽過(guò)程Fig.2 Germination process of Centrosema pubescens Benth under different temperatures

圖3 不同處理溫度下三尖葉豬屎豆種子發(fā)芽過(guò)程Fig.3 Germination process of Crotalavia anagroides H.B.K under different temperatures

圖4 不同處理溫度下白花灰葉豆種子發(fā)芽過(guò)程Fig.4 Germination process of Tephrosia candida DC under different temperatures

品種Varieties發(fā)芽情況Germination處理方式Treatingmethods自然冷卻馬上倒掉冷水驟冷卵葉山螞蝗發(fā)芽勢(shì)(%)49.67±2.52a13.00±4.36b9.00±1.73b距瓣豆80.00±0.00a67.00±3.61b60.33±5.51b三尖葉豬屎豆62.67±13.58a74.00±10.39a80.33±9.02a白花灰葉豆67.00±1.00a46.33±6.66b62.67±2.89a卵葉山螞蝗發(fā)芽指數(shù)5.29±0.08a1.37±0.87a0.92±0.22a距瓣豆54.43±1.70a39.41±6.58b37.76±5.02b三尖葉豬屎豆57.20±3.17a63.16±10.65a70.21±7.58a白花灰葉豆18.92±2.47a13.96±3.10a18.80±3.13a

卵葉山螞蟥的發(fā)芽速度由快到慢依次為90、70、85、65、80、75、60 ℃處理；距瓣豆的發(fā)芽速度，表現(xiàn)為85、75 ℃處理最快，其次是80、70 ℃處理，最后是90、60、65 ℃處理。三尖葉豬屎豆的發(fā)芽速度90 ℃處理低于其他處理，而其他不同溫度處理之間相差不大；不同熱水處理之間白花灰葉豆的發(fā)芽速度差異不大。與對(duì)照(常溫水處理)相比，不同熱水處理均明顯加速了4種綠肥的發(fā)芽速度。

2.3 不同處理方式對(duì)4種綠肥種子發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)的影響

不同處理方式對(duì)4種綠肥種子發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)的影響見(jiàn)表2。卵葉山螞蝗、距瓣豆2種綠肥的發(fā)芽勢(shì)隨著熱水處理時(shí)間的縮短而下降，自然冷卻處理的發(fā)芽勢(shì)分別為49.67 %、80.00 %，顯著高于馬上倒掉和冷水驟冷處理。三尖葉豬屎豆的發(fā)芽勢(shì)則隨著熱水處理時(shí)間的縮短而上升，自然冷卻處理的發(fā)芽勢(shì)低于馬上倒掉和冷水驟冷處理，冷水驟冷處理的發(fā)芽勢(shì)最高，為80.33 %。白花灰葉豆的發(fā)芽勢(shì)馬上倒掉處理最低，自然冷卻處理的發(fā)芽勢(shì)最高，為67.00 %。

圖5 不同處理方式下卵葉山螞蝗種子發(fā)芽過(guò)程Fig.5 Germination process of Desmodium ovalifolium Wall under different treating methods

卵葉山螞蝗和距瓣豆的發(fā)芽指數(shù)隨著熱水處理時(shí)間的縮短而下降，自然冷卻>馬上倒掉>冷水驟冷，三尖葉豬屎豆的發(fā)芽指數(shù)則相反，隨著熱水處理時(shí)間的縮短而上升。白花灰葉豆的發(fā)芽指數(shù)隨處理時(shí)間縮短先下降后升高，自然冷卻處理最高，冷水驟冷處理次之，馬上倒掉處理最低。發(fā)芽指數(shù)越大，種子的活力越強(qiáng)[21]。4種綠肥的發(fā)芽指數(shù)差異明顯，三尖葉豬屎豆、距瓣豆的發(fā)芽指數(shù)相對(duì)較高，且三尖葉豬屎豆各處理均高于50，白花灰葉豆則低于20，卵葉山螞蝗的發(fā)芽指數(shù)低于6。

2.4 不同處理方式對(duì)4種綠肥種子萌發(fā)過(guò)程的影響

不同處理方式下4種綠肥種子的萌發(fā)過(guò)程見(jiàn)圖5～8。卵葉山螞蝗培養(yǎng)6 d后開(kāi)始萌發(fā)，馬上倒掉、冷水驟冷處理的發(fā)芽率隨培養(yǎng)時(shí)間延長(zhǎng)緩慢上升，種子在培養(yǎng)16 d后停止發(fā)芽，而自然冷卻處理的發(fā)芽率隨培養(yǎng)時(shí)間延長(zhǎng)急劇上升，種子的發(fā)芽一直持續(xù)到培養(yǎng)24 d。距瓣豆、三尖葉豬屎豆培養(yǎng)1 d后開(kāi)始萌發(fā)，發(fā)芽率隨培養(yǎng)時(shí)間延長(zhǎng)急劇上升，3種處理方式下距瓣豆種子在培養(yǎng)7 d后基本停止發(fā)芽，三尖葉豬屎豆在培養(yǎng)4 d后停止發(fā)芽。白花灰葉豆培養(yǎng)1 d后也開(kāi)始萌發(fā)，發(fā)芽率隨培養(yǎng)時(shí)間延長(zhǎng)先急劇上升后緩慢上升，3種處理方式下白花灰葉豆種子在培養(yǎng)16 d后才停止發(fā)芽。

圖6 不同處理方式下距瓣豆種子發(fā)芽過(guò)程Fig.6 Germination process of Centrosema pubescens Benth under different treating methods

圖7 不同處理方式下三尖葉豬屎豆種子發(fā)芽過(guò)程Fig.7 Germination process of Crotalavia anagroides H.B.K under different treating methods

卵葉山螞蝗和距瓣豆的發(fā)芽速度隨處理時(shí)間的延長(zhǎng)而加快，自然冷卻>馬上倒掉>冷水驟冷，三尖葉豬屎豆的發(fā)芽速度則相反，隨處理時(shí)間縮短而加快，白花灰葉豆的發(fā)芽速度則隨處理時(shí)間縮短先減慢后加快，自然冷卻處理最快，冷水驟冷處理次之，馬上倒掉處理最慢。

3 討 論

不同豆科種子，由于種皮機(jī)械強(qiáng)度、透氣透水性、細(xì)胞層次和排列以及不透性物質(zhì)沉積等不同，硬實(shí)程度不同[13-14]，從而導(dǎo)致所需的處理溫度也不同。本試驗(yàn)研究結(jié)果表明，4種綠肥種子對(duì)處理水溫變化的反應(yīng)一致，與常溫水相比，提高處理水溫均加速了其發(fā)芽，提高了它們的發(fā)芽率。卵葉山螞蝗的最佳發(fā)芽處理溫度為90 ℃，距瓣豆、白花灰葉豆為75 ℃，三尖葉豬屎豆為60 ℃。豆科綠肥種子的處理方式也與種子大小、種皮厚度有關(guān)[15]。卵葉山螞蝗和距瓣豆的最佳處理方式是加熱水直至自然冷卻，三尖葉豬屎豆為加熱水?dāng)嚢韬笾苯拥沟?，白花灰葉豆為加熱水?dāng)嚢璧沟粼偌永渌E冷。這與前人的研究結(jié)果基本一致。劉迪發(fā)等得出白花灰葉豆80 ℃浸泡 5 min的發(fā)芽率和發(fā)芽勢(shì)較高[16]。另?yè)?jù)有關(guān)報(bào)道，距瓣豆種子的處理溫度為70～80 ℃[17]。

卵葉山螞蝗培養(yǎng)6 d后開(kāi)始萌發(fā)，距瓣豆、三尖葉豬屎豆、白花灰葉豆培養(yǎng)1 d后開(kāi)始萌發(fā)。卵葉山螞蝗種子的發(fā)芽過(guò)程呈S型，先平穩(wěn)上升，后快速上升，然后再平穩(wěn)上升直至不發(fā)芽。距瓣豆、三尖葉豬屎豆、白花灰葉豆3種綠肥種子發(fā)芽過(guò)程都呈峰值型，先快速上升，然后平穩(wěn)上升直至不發(fā)芽。三尖葉豬屎豆培養(yǎng)4 d后基本停止發(fā)芽，距瓣豆7 d后停止發(fā)芽，白花灰葉豆17 d后才停止發(fā)芽，卵葉山螞蝗25 d后基本停止發(fā)芽。卵葉山螞蝗出苗慢，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、出苗不整齊，且種子特別小(長(zhǎng)2 mm，寬1.5 mm)，競(jìng)爭(zhēng)不過(guò)雜草，可考慮育苗移栽。三尖葉豬屎豆和距瓣豆，種子活力強(qiáng)，7 d內(nèi)全部出苗，與雜草的萌發(fā)周期基本一致，同時(shí)長(zhǎng)勢(shì)很快，播種后兩個(gè)月就可基本覆蓋地面，是很好的直播綠肥品種。白花灰葉豆播種時(shí)可適當(dāng)增加用種量，也可以和距瓣豆等出苗快的綠肥混播[18]。

圖8 不同處理方式下白花灰葉豆種子發(fā)芽過(guò)程Fig.8 Germination process of Tephrosia candida DC under different treating methods

卵葉山螞蝗90 ℃處理的發(fā)芽率最高，為65.00 %；距瓣豆、白花灰葉豆75 ℃處理的發(fā)芽率最高，分別為88.33 %、84.67 %；三尖葉豬屎豆60 ℃處理的發(fā)芽率最高，為84.00 %。而加入最佳溫度的熱水并通過(guò)最佳的處理方式處理后，卵葉山螞蝗的發(fā)芽率僅為59.50 %，距瓣豆為83.50 %，白花灰葉豆為67.50 %；三尖葉豬屎豆為81.50 %?？赡苁且?yàn)榻N時(shí)間不一致引起的。不同處理溫度試驗(yàn)，燙種后浸泡8 h后沙培，而不同處理方式試驗(yàn)，燙種后采用的是自然冷卻倒掉、直接倒掉、倒掉再加冷水驟冷后室溫下沙培，浸種時(shí)間最長(zhǎng)的也不超過(guò)1 h。此現(xiàn)象說(shuō)明延長(zhǎng)浸種時(shí)間會(huì)不同程度的促進(jìn)綠肥的萌發(fā)，提高綠肥種子的發(fā)芽率，故今后在播種前，燙種后可適當(dāng)延長(zhǎng)浸種時(shí)間，以加速綠肥種子的萌發(fā)，從而促進(jìn)綠肥在萌發(fā)前期與雜草的競(jìng)爭(zhēng)力，提高綠肥的出苗率和整齊度。

4 結(jié) 論

卵葉山螞蝗培養(yǎng)6 d后開(kāi)始萌發(fā)，距瓣豆、三尖葉豬屎豆、白花灰葉豆培養(yǎng)1 d后開(kāi)始萌發(fā)。三尖葉豬屎豆培養(yǎng)4 d后基本停止發(fā)芽，距瓣豆7 d后停止發(fā)芽，白花灰葉豆17 d后才停止發(fā)芽，卵葉山螞蝗25 d后基本停止發(fā)芽。

與常溫水相比，提高處理水溫均顯著促進(jìn)了4種綠肥種子的發(fā)芽，卵葉山螞蝗的最佳發(fā)芽溫度為90 ℃，距瓣豆、白花灰葉豆為75 ℃，三尖葉豬屎豆為60 ℃。卵葉山螞蝗和距瓣豆的最佳處理方式是加熱水直至自然冷卻，三尖葉豬屎豆為加熱水?dāng)嚢韬笾苯拥沟?，白花灰葉豆為加熱水?dāng)嚢璧沟粼偌永渌E冷。

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