溫度處理對(duì)三葉草種子萌發(fā)特性的影響

郭郁頻， 李亞奎， 曹春梅， 任永霞， 楊傲薄

(河北北方學(xué)院動(dòng)物科技學(xué)院， 河北 張家口 075000)

白三葉(Trifoliumrepens)、紅三葉(T.pratense)是世界上主要的豆科栽培優(yōu)良牧草，也是重要的草坪草。它們不僅營(yíng)養(yǎng)全面、產(chǎn)量高，而且外觀優(yōu)美、綠色期長(zhǎng)，具有綠化、美化城市，凈化空氣、保持水土的作用[1-2]。白三葉、紅三葉的飼草價(jià)值和觀賞價(jià)值越來(lái)越受到人們的重視。尤其白三葉，在當(dāng)前草牧業(yè)及草坪建植中發(fā)揮著重要作用[3]。種子萌發(fā)期是牧草生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中的關(guān)鍵時(shí)期，也是鑒定牧草耐寒性的重要時(shí)期[4]。種子萌發(fā)過(guò)程受多種生態(tài)因子的影響，溫度是重要因素之一[5]。溫度影響種子的發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率和萌發(fā)速度及田間出苗率[6]，最終影響園林景觀和飼用價(jià)值[7]。目前，有關(guān)白三葉、紅三葉種子萌發(fā)期抗逆性的研究多見(jiàn)于對(duì)鹽脅迫的響應(yīng)[8-9]，而溫度對(duì)它們的影響及耐寒性少見(jiàn)報(bào)道[10-11]，更未見(jiàn)不同溫度對(duì)進(jìn)口荷蘭白、瑞文德、海發(fā)、VNS等4種白三葉種子與進(jìn)口瑞德紅三葉種子萌發(fā)影響的研究。因此，本試驗(yàn)以海發(fā)、瑞文德、VNS、荷蘭白和瑞德等5份三葉草種子為研究對(duì)象，研究它們?cè)诓煌瑴囟认路N子的萌發(fā)特性，并利用隸屬函數(shù)法綜合評(píng)價(jià)萌發(fā)期耐寒性的強(qiáng)弱，以篩選出較耐寒的材料，為三葉草種植提供一定的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1試驗(yàn)材料

供試的5個(gè)三葉草品種分別是：海發(fā)、瑞文德、VNS、荷蘭白白三葉及瑞德紅三葉，原產(chǎn)地為美國(guó)，來(lái)自北京正道生態(tài)科技有限公司提供。

1.2試驗(yàn)方法

1.2.1試驗(yàn)設(shè)計(jì)與方法

發(fā)芽試驗(yàn)采用濾紙法。選擇成熟、飽滿且大小適中、無(wú)病蟲(chóng)害的5份三葉草材料種子為萌發(fā)材料。

試驗(yàn)溫度設(shè)置5，10，15，20，25 ℃ 5個(gè)處理，以25 ℃為對(duì)照，每個(gè)處理3次重復(fù)。在培養(yǎng)皿中墊入2層濾紙，加入蒸餾水8 mL，每個(gè)培養(yǎng)皿均置入100粒種子。

培養(yǎng)皿置于光照培養(yǎng)箱內(nèi)進(jìn)行發(fā)芽，光照周期為12 h光照/12 h黑暗。每天觀察種子發(fā)芽情況，記錄發(fā)芽種子數(shù)，并適當(dāng)補(bǔ)充所蒸發(fā)的水分。種子發(fā)芽以胚根露白2 mm為標(biāo)志，第8天結(jié)束試驗(yàn)。每培養(yǎng)皿隨機(jī)取10株幼苗測(cè)其根長(zhǎng)和芽長(zhǎng)。

1.2.2指標(biāo)的測(cè)定

發(fā)芽勢(shì)(%)=(試驗(yàn)前3 d內(nèi)發(fā)芽的種子數(shù)/供試種子總數(shù))×100%；

發(fā)芽率(%)=(試驗(yàn)期內(nèi)發(fā)芽的種子數(shù)/供試種子總數(shù))×100%；

發(fā)芽指數(shù)=∑Gt/Dt，(Gt為在t天的種子發(fā)芽數(shù)，Dt為相對(duì)應(yīng)的種子發(fā)芽天數(shù))；

活力指數(shù)=GI×S，(S為平均根長(zhǎng))。

以上發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)各指標(biāo)均采用其相對(duì)值，即不同溫度下的指標(biāo)值/對(duì)照的指標(biāo)值。

耐寒指數(shù)=不同溫度下種子萌發(fā)指數(shù)/對(duì)照種子萌發(fā)指數(shù)；

種子萌發(fā)指數(shù)=1.00Rd2+0.75Rd4+0.5Rd6+0.25Rd8；式中：Rd2、Rd4、Rd6、Rd8分別為第2、4、6、8天的種子萌發(fā)率[12]。

1.3耐寒性綜合評(píng)價(jià)

用隸屬函數(shù)法對(duì)低溫下5種三葉草耐寒性進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)[13]。每個(gè)品種各項(xiàng)指標(biāo)的具體隸屬函數(shù)值(Xu)計(jì)算公式為：

Xu=(X-Xmin)/(Xmax-Xmin)

式中：X為三葉草品種中某項(xiàng)指標(biāo)的測(cè)定值，Xmax、Xmin為某項(xiàng)指標(biāo)所有三葉草品種中的最大值和最小值。最后把每個(gè)品種各項(xiàng)指標(biāo)隸屬函數(shù)值累加，計(jì)算其平均值。平均值越大的品種，耐寒性越強(qiáng)。

1.4數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

用Excel軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理和作圖。用SPSS 17.0軟件進(jìn)行方差分析和多重比較。百分率數(shù)據(jù)分析之前先進(jìn)行反正弦轉(zhuǎn)換。

2 結(jié)果與分析

2.1溫度對(duì)相對(duì)發(fā)芽勢(shì)的影響

由圖1可知，不同溫度對(duì)5種三葉草種子的相對(duì)發(fā)芽勢(shì)均有顯著影響。5 ℃時(shí)，5個(gè)品種由高到低依次是VNS、荷蘭白、海發(fā)、瑞文德、瑞德；15 ℃時(shí)，VNS、荷蘭白較高，分別達(dá)92%、89%，海發(fā)、瑞德較低，為40%左右；20 ℃時(shí)，除瑞德、瑞文德顯著低于25 ℃(對(duì)照)外，其他品種20 ℃與25 ℃差異均不顯著，且荷蘭白、VNS 20 ℃的發(fā)芽勢(shì)均超過(guò)25 ℃。不同溫度下，5個(gè)品種相對(duì)發(fā)芽勢(shì)總體趨勢(shì)為：荷蘭白的最高，瑞德的最低。

注：柱圖不同字母表示差異顯著(p<0.05)，相同字母表示差異不顯著(p>0.05)，下同。圖1 不同溫度下的相對(duì)發(fā)芽勢(shì)

2.2溫度對(duì)相對(duì)發(fā)芽率的影響

由圖2可知，在5 ℃時(shí)，荷蘭白的相對(duì)發(fā)芽率最高，為32%，其次為VNS，瑞文德與瑞德最低，僅為4%、3%；10 ℃時(shí)，VNS、瑞文德、荷蘭白都比較高，均在80%以上，瑞德、海發(fā)較低在30%左右；15 ℃時(shí)，VNS、瑞文德、荷蘭白都在90%以上，瑞德、海發(fā)雖然相對(duì)較低，但也均在65%以上；海發(fā)、瑞文德、瑞德在25 ℃時(shí)達(dá)到最高，荷蘭白、VNS在20 ℃達(dá)到最高。從圖2還可看出，海發(fā)、瑞德不同溫度間顯著差異；瑞文德、VNS在5，10，15 ℃與20，25 ℃均有顯著差異；荷蘭白5，10 ℃時(shí)與15，20，25 ℃有顯著差異。從相對(duì)發(fā)芽率指標(biāo)來(lái)看，不同溫度下，5個(gè)品種中荷蘭白、VNS較高，瑞德較低。

圖2 不同溫度下的相對(duì)發(fā)芽率

2.3溫度對(duì)相對(duì)發(fā)芽指數(shù)的影響

由圖3可以看出，海發(fā)、荷蘭白、VNS在20 ℃時(shí)相對(duì)發(fā)芽指數(shù)達(dá)到最高值，分別為1.03、1.08、1.08，都超過(guò)了25 ℃，且VNS 20 ℃與25 ℃之間差異顯著；瑞德、瑞文德在25 ℃時(shí)發(fā)芽指數(shù)最大。5 ℃時(shí)，海發(fā)、荷蘭白的較大，其次是VNS，瑞德、瑞文德較低；10 ℃時(shí)，相對(duì)發(fā)芽指數(shù)由高到低依次為荷蘭白、VNS、瑞文德、海發(fā)、瑞德；15 ℃時(shí)5種種子相差較少，但瑞德較低。

圖3 不同溫度下的相對(duì)發(fā)芽指數(shù)

2.4溫度對(duì)相對(duì)活力指數(shù)的影響

由圖4可以看出，溫度對(duì)5種三葉草的相對(duì)活力指數(shù)均有顯著影響，并且差異性較大。5 ℃時(shí)，5個(gè)品種的相對(duì)活力指數(shù)均為0或接近于0；10 ℃時(shí)，海發(fā)最低，為0.04，其他品種均在0.1左右；15 ℃時(shí)，瑞文德最高，VNS最低；20 ℃時(shí)，荷蘭白、VNS的達(dá)到最高并超過(guò)25 ℃，VNS 20 ℃顯著高于25 ℃；25 ℃時(shí)海發(fā)、瑞文德、瑞德達(dá)到最高，并與其它處理差異顯著或極顯著。由以上分析得出，5種三葉草相比較，瑞文德、荷蘭白在低溫下的相對(duì)活力指數(shù)較高，VNS、海發(fā)較低。

表1 5種三葉草品種萌發(fā)期耐寒性綜合評(píng)價(jià)

耐寒指標(biāo)隸屬值相對(duì)發(fā)芽勢(shì)相對(duì)發(fā)芽率相對(duì)發(fā)芽指數(shù)相對(duì)活力指數(shù)耐寒指數(shù)五項(xiàng)指標(biāo)的平均值排序海發(fā)0.1640.2550.4530.1770.2850.2674瑞文德0.3050.4520.3410.3330.3360.3543VNS0.3960.6300.5120.3130.4600.4622荷蘭白0.5730.6190.6240.5000.5910.5811瑞德0.0810.1890.2480.3850.1530.2115

2.5溫度對(duì)耐寒指數(shù)的影響

溫度對(duì)5種三葉草的耐寒指數(shù)有顯著影響。由圖5可知，5 ℃時(shí)瑞德、瑞文德耐寒指數(shù)相對(duì)較低，荷蘭白較高；10 ℃時(shí)，荷蘭白依然為最高，達(dá)到0.56，瑞德最低，為0.17；15 ℃、20 ℃時(shí)，荷蘭白耐寒指數(shù)依然最高，瑞德最低，并且20 ℃時(shí)荷蘭白、VNS的高于25 ℃(對(duì)照)，海發(fā)20 ℃接近25 ℃，20 ℃時(shí)耐寒指數(shù)由高到低依次為荷蘭白、VNS、海發(fā)、瑞文德、瑞德。25 ℃時(shí)，海發(fā)、瑞文德、瑞德達(dá)到最高，海發(fā)20 ℃與25 ℃差異不顯著，瑞文德、瑞德與其它處理差異顯著或極顯著。由上述可知，低溫下，荷蘭白的耐寒能力明顯高于其他品種，而瑞德的耐寒能力相對(duì)較差。

圖4 不同溫度下的相對(duì)活力指數(shù)

圖5 不同溫度下的耐寒指數(shù)

2.6萌發(fā)期耐寒性的綜合評(píng)價(jià)

用隸屬函數(shù)法對(duì)5，10 ℃下5個(gè)三葉草品種5項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行了綜合評(píng)價(jià)，結(jié)果詳見(jiàn)表1。由表1可知，荷蘭白、VNS、瑞文德、海發(fā)、瑞德的隸屬函數(shù)總平均值從高到低分別是：0.581、0.462、0.354、0.267、0.211。隸屬函數(shù)值越大，耐寒性越強(qiáng)。綜合評(píng)價(jià)說(shuō)明，荷蘭白的耐寒性最強(qiáng)，VNS第二，其次為瑞文德、海發(fā)，瑞德的耐寒性最差。

3 討 論

3.1溫度對(duì)種子萌發(fā)的影響

耐寒性受多種因素影響，溫度是決定種子萌發(fā)的主要條件之一。僅用單項(xiàng)指標(biāo)評(píng)價(jià)很難全面反映5種三葉草品種的耐寒性強(qiáng)弱，所以選用了多個(gè)指標(biāo)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)[14]，并且采用相對(duì)值減少種子自身因素的影響。結(jié)果表明，低溫(5～10 ℃)條件下，各品種的各項(xiàng)指標(biāo)顯著低于20 ℃或25 ℃(對(duì)照)時(shí)的指標(biāo)，荷蘭白、VNS總體上在20 ℃各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到最高，瑞文德、海發(fā)、瑞德總體上在25 ℃各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到最高，說(shuō)明20 ℃為荷蘭白、VNS的最適萌發(fā)溫度，25 ℃為瑞文德、海發(fā)、瑞德的最適萌發(fā)溫度，這與宋采博的研究結(jié)果基本一致[15]。5 ℃時(shí)，瑞德、瑞文德相對(duì)發(fā)芽勢(shì)較低，為2%，發(fā)芽受到了極大的限制，生長(zhǎng)速度緩慢；10 ℃時(shí)瑞文德相對(duì)發(fā)芽勢(shì)有了提升達(dá)到37%，而瑞德卻仍然只有10%，原因是低溫狀態(tài)下酶的活性受到了極大的影響，導(dǎo)致萌發(fā)受到了限制。

3.2隸屬函數(shù)應(yīng)用的廣泛性

利用隸屬函數(shù)法進(jìn)行評(píng)判植物的抗逆性已有較多的研究報(bào)道[16-17]。本試驗(yàn)采用隸屬函數(shù)法對(duì)5種三葉草進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，更具有科學(xué)性和準(zhǔn)確性，隸屬函數(shù)具有提高各個(gè)指標(biāo)的全面性，也能解決多個(gè)指標(biāo)容易弄混的困難。

3.35種三葉草對(duì)低溫的響應(yīng)

不同溫度對(duì)5種三葉草萌發(fā)有較大影響，荷蘭白、VNS在萌發(fā)期有較強(qiáng)的耐寒能力。荷蘭白和VNS在10 ℃時(shí)各項(xiàng)指標(biāo)明顯高于其他品種，相對(duì)發(fā)芽率都超過(guò)了80%，瑞文德也接近80%，而瑞德和海發(fā)在10 ℃時(shí)，相對(duì)發(fā)芽率均在30%左右。所以在生產(chǎn)實(shí)際中，可根據(jù)不同品種萌發(fā)時(shí)對(duì)溫度的需求來(lái)合理安排播種時(shí)間。相對(duì)來(lái)說(shuō)，荷蘭白比較適合在較寒冷的地區(qū)播種種植。

4 結(jié) 論

4.125 ℃是海發(fā)、瑞德、瑞文德種子發(fā)芽的適宜溫度；20 ℃為荷蘭白、VNS的最適萌發(fā)溫度。

4.2隸屬函數(shù)法綜合評(píng)價(jià)，5種三葉草萌發(fā)期耐寒性強(qiáng)弱順序?yàn)椋汉商m白>VNS>瑞文德>海發(fā)>瑞德。