自然貯藏時(shí)間對(duì)谷子發(fā)芽率的影響

呂建珍，獨(dú)俊娥，馬建萍，趙 凱，王海崗

(1.山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 作物科學(xué)研究所/農(nóng)業(yè)部黃土高原作物基因資源與種質(zhì)創(chuàng)制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山西 太原 030031； 2.山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 農(nóng)作物品種資源研究所，山西 太原 030031)

谷子是我國(guó)傳統(tǒng)的雜糧作物，具有抗旱耐瘠、水利用效率高、化肥農(nóng)藥用量少等特點(diǎn)，是典型的資源節(jié)約型、環(huán)境友好型作物[1-3]，廣泛種植在我國(guó)北方干旱半干旱地區(qū)。隨著水資源減少和生態(tài)環(huán)境日益惡化，以及對(duì)水肥高消耗主栽作物存在問題的充分認(rèn)識(shí)，越來(lái)越多的人重新認(rèn)識(shí)到谷子在環(huán)境友好型可持續(xù)農(nóng)業(yè)中的重要性[4]。發(fā)展谷子生產(chǎn)，對(duì)于推進(jìn)農(nóng)業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革、調(diào)整優(yōu)化糧食種植結(jié)構(gòu)具有積極意義。

優(yōu)質(zhì)的種子是農(nóng)業(yè)發(fā)展中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，是農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)，成功地貯藏種子具有重大意義[5]。種子含水量和貯藏溫度是貯藏期間影響種質(zhì)的關(guān)鍵因素[6-7]?？茖W(xué)的貯藏時(shí)間和方法可以使種子壽命延長(zhǎng)、生活力旺盛，并且能保證作物出苗早、整齊、健壯；但是，如果貯藏時(shí)間和方法不合理，則種子易霉?fàn)€、變質(zhì),生活力降低，播種后易造成缺苗、斷壟，給農(nóng)戶帶來(lái)慘重的損失[6-7]。前人在花椰菜[8]、麻花秦艽[9]、水稻[10]和蔬菜[11]等植物上進(jìn)行了不少種子儲(chǔ)藏試驗(yàn)研究。紀(jì)亞君等[12]研究了貯藏時(shí)間對(duì)燕麥種子發(fā)芽率的影響，得出燕麥種子的最適儲(chǔ)藏時(shí)間為1～3 a,存放8～9 a的燕麥種子則失去發(fā)芽力。任永峰等[7]進(jìn)行過(guò)儲(chǔ)藏時(shí)間和地點(diǎn)對(duì)谷子發(fā)芽率等指標(biāo)的影響研究；除此之外，尚未見其他相關(guān)報(bào)道。鑒于此，擬通過(guò)對(duì)貯藏2～6 a不同谷子品種發(fā)芽率變化的研究，比較貯藏后種子的生活力水平，從而獲得較適宜的谷子種子貯藏時(shí)間，旨在為谷子自然貯藏提供科學(xué)依據(jù)，為種子生產(chǎn)和擴(kuò)繁提供理論依據(jù)和技術(shù)保障。

1 材料和方法

1.1 材料

供試材料為2011—2015年參加全國(guó)谷子西北中晚熟組區(qū)域試驗(yàn)的品種，當(dāng)年收獲的種子共65份，見表1。全部種子均紙袋包裝，在山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院榆次區(qū)(37.6°N，112.7°E) 庫(kù)房自然條件貯藏，貯藏年限分別為2 a、3 a、4 a、5 a、6 a。

表1 供試谷子品種的基本情況

續(xù)表1 供試谷子品種的基本情況

1.2 試驗(yàn)方法

2017年5月上旬按照收獲種子的年份批量試驗(yàn)，發(fā)芽試驗(yàn)按照GB/T 2930.4—2001方法，每份材料選取100粒健康飽滿的種子進(jìn)行培養(yǎng)皿發(fā)芽，2次重復(fù)，培養(yǎng)皿內(nèi)放置厚0.5 cm的海綿，加水至海綿吸足后濾去多余的水分，以胚芽長(zhǎng)度等于種子長(zhǎng)度的1/2作為發(fā)芽標(biāo)準(zhǔn)，第5天記錄發(fā)芽率。

發(fā)芽培養(yǎng)箱采用DHP-90508智能型電熱恒溫培養(yǎng)箱，設(shè)定27 ℃恒溫。

1.3 測(cè)定指標(biāo)及方法

發(fā)芽率=N0/N×100%

式中：N0為發(fā)芽終期全部發(fā)芽的種子數(shù)，N為供試種子數(shù)[11]。

變異系數(shù)(CV)=SD/MN×100%

式中：SD為標(biāo)準(zhǔn)偏差，MN為平均值。

1.4 統(tǒng)計(jì)方法

采用Excel 2007 軟件處理原始數(shù)據(jù)，采用SPSS 16.0 軟件進(jìn)行繪圖與統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 參試谷子品種發(fā)芽率穩(wěn)定性分析

由2011—2015年貯藏谷子種子的發(fā)芽率(圖1—5)看出，2011年貯藏種子的發(fā)芽率變幅為0～15.5%，參試品種中有3個(gè)品種發(fā)芽率為零，長(zhǎng)雜谷3號(hào)發(fā)芽率最高，為15.5%；2012年貯藏種子發(fā)芽率變幅為0～21.0%，2個(gè)品種發(fā)芽率為零，發(fā)芽率最高的品種仍為長(zhǎng)雜谷3號(hào)，但上升至21.0%；2013年貯藏種子最低發(fā)芽率為10.5%，品種為朝201058，最高達(dá)92.5%，品種為長(zhǎng)農(nóng)35號(hào)；2014年貯藏種子最低發(fā)芽率上升至77.0%，最高為長(zhǎng)生11，達(dá)到90.5%；2015年貯藏種子最低發(fā)芽率較2014年降低了10.5個(gè)百分點(diǎn)，僅為66.5%，最高為93.5%，品種為汾黑2014-1。

結(jié)果表明，同一年貯藏的種子，不同品種的發(fā)芽率存在差異，這可能與品種的本身遺傳特性及當(dāng)年收獲種子的質(zhì)量有一定的關(guān)系，需要進(jìn)一步的驗(yàn)證。

圖1 2011年貯藏谷子品種的發(fā)芽率

圖2 2012年貯藏谷子品種的發(fā)芽率

圖3 2013年貯藏谷子品種的發(fā)芽率

圖4 2014年貯藏谷子品種的發(fā)芽率

圖5 2015年貯藏谷子品種的發(fā)芽率

2.2 貯藏時(shí)間對(duì)種子發(fā)芽率的影響

對(duì)不同年份收獲谷子品種的發(fā)芽率進(jìn)行LSD多重比較(表2)，2014、2015年貯藏的谷子品種平均發(fā)芽率在同一個(gè)水平上，差異不顯著；2013年貯藏的谷子品種平均發(fā)芽率與2012、2014年貯藏的谷子品種差異均達(dá)到極顯著水平；2011、2012年貯藏的谷子品種發(fā)芽率變化趨勢(shì)一樣，且差異不顯著，這表明自然存放種子，儲(chǔ)存4 a及以上可利用價(jià)值很差，一般建議最多儲(chǔ)存3 a。

表2 不同貯藏年份谷子品種發(fā)芽率差異顯著性比較

注：不同大、小寫字母分別表示差異達(dá)0.01、0.05顯著水平

由表3可以看出，2011年種子的發(fā)芽率變異系數(shù)最大，達(dá)到133.95%，這表明2011年參試品種間發(fā)芽率差值數(shù)據(jù)較離散；2012—2013年變異系數(shù)逐步降低；2014年的變異系數(shù)最小，僅6.00%，不同品種間發(fā)芽率變化程度較低；2015年較2014年提高了3.97個(gè)百分點(diǎn)。因此，不同品種發(fā)芽率降低的程度存在差異，再次驗(yàn)證了品種本身內(nèi)在因素所起的作用。

表3 不同貯藏年份谷子發(fā)芽率穩(wěn)定性分析

2.3 同一谷子品種不同年份發(fā)芽率差異性分析

由圖6可知，全國(guó)谷子西北中晚熟組區(qū)域試驗(yàn)的對(duì)照品種長(zhǎng)農(nóng)35號(hào)，2013年的種子發(fā)芽率最高，達(dá)92.5%，2014—2015年該品種的發(fā)芽率均有所下降，說(shuō)明貯藏年份越短不一定發(fā)芽率越高，種子的發(fā)芽率還與當(dāng)年收獲種子的含水量及種子收獲加工過(guò)程中的損失程度等因素有關(guān)[11]；2011、2012年該品種的發(fā)芽率相差不大，分別為11.0%和12.0%，這說(shuō)明當(dāng)種子的發(fā)芽率降低到一定程度時(shí)，變化趨勢(shì)穩(wěn)定，長(zhǎng)農(nóng)35號(hào)自然條件下可以貯藏4 a。

圖6 2011—2015年長(zhǎng)農(nóng)35號(hào)發(fā)芽率變化

選擇連續(xù)2 a參加區(qū)域試驗(yàn)的品種進(jìn)行分析比較(表4)，參加2012—2013年區(qū)域試驗(yàn)的7個(gè)谷子品種發(fā)芽率變化差異最顯著，變幅為10.5%～67.5%，這與參試品種發(fā)芽率穩(wěn)定性分析中，2013年種子的變化幅度最大一致，變化最大的品種為晉汾97，該品種貯藏5 a較4 a發(fā)芽率降低了67.5個(gè)百分點(diǎn)；2011—2012年、2013—2014年、2014—2015年種子的發(fā)芽率變化幅度相對(duì)較低。

表4 相同谷子品種發(fā)芽率的年度差異

續(xù)表4 相同谷子品種發(fā)芽率的年度差異

3 結(jié)論與討論

3.1 谷子自然貯藏的最佳時(shí)間

種子隨著貯藏年限的增加，作物發(fā)芽率均表現(xiàn)出降低的趨勢(shì)，各類作物發(fā)芽率的變化不同，且作物貯藏年限越長(zhǎng)，發(fā)芽率越低，兩者相關(guān)達(dá)極顯著水平[10]。本研究結(jié)果表明，隨著貯藏年限的增加，不同谷子品種的發(fā)芽率總體表現(xiàn)出降低的趨勢(shì)；谷子種子自然貯藏2～3 a發(fā)芽率變化不顯著，第4年種子發(fā)芽率開始明顯下降，由于不同谷子品種本身耐貯藏特性有差異，因此建議谷子自然儲(chǔ)藏時(shí)間不超過(guò)3 a，一般不超過(guò)4 a。

3.2 不同谷子品種發(fā)芽率的差異

種子的發(fā)芽性能和壽命主要決定于遺傳特性、種子形態(tài)結(jié)構(gòu)和生理活性、種子質(zhì)量和貯藏條件[12]。本試驗(yàn)進(jìn)行了不同品種儲(chǔ)存相同時(shí)間后發(fā)芽率的差異比較，結(jié)果表明，不同品種同期同條件貯藏后的發(fā)芽率有差異，自然儲(chǔ)存2～3 a品種間變異系數(shù)相對(duì)較低，貯藏4～6 a后變異系數(shù)迅速提升，2011年種子變異系數(shù)最高達(dá)到133.95%。1份種子的最佳的貯藏時(shí)間受很多因素影響[10-11]，本試驗(yàn)結(jié)果僅為育種家自然貯藏種子提供參考。