豇豆種子水引發(fā)研究

羅金梅，張忠武，孫信成，陳位平，彭元群

（1湖南省澧縣農(nóng)業(yè)局，湖南 澧縣 415500；2常德市農(nóng)林科學(xué)研究院，湖南 常德 415000）

0 引言

豇豆(Vigna unguiculata)是豆科豇豆屬的耐熱性蔬菜，營養(yǎng)豐富，蛋白質(zhì)含量高，富含粗纖維、碳水化合物、維生素及鐵、磷、鈣等元素，且適應(yīng)性強(qiáng)，栽培面積廣，是中國夏秋季節(jié)主要蔬菜種類之一[1]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2005 中國豇豆的年播種面積36.2 萬hm2，年產(chǎn)量1391.4萬ｔ[2]。由于新優(yōu)品種的不斷推廣，配合育苗移栽、地膜覆蓋、溫室大棚等技術(shù)的廣泛應(yīng)用，豇豆的品質(zhì)、產(chǎn)量均有了較大提高[3]。

但是，當(dāng)年收獲的豇豆種子用于大田生產(chǎn)，往往出現(xiàn)硬實(shí)現(xiàn)象，發(fā)芽率偏低。前人在提高豇豆種子發(fā)芽率方面開展了系列研究，例如，韓春梅[4]研究發(fā)現(xiàn)豇豆在28℃和30℃下的發(fā)芽率、發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)較高；張忠武等[5]發(fā)現(xiàn)白籽豇豆在33℃、發(fā)芽床含水量80%條件下發(fā)芽最好。在打破休眠方面，陳禪友等[6]發(fā)現(xiàn)PEG處理具有促進(jìn)萌發(fā)、提高活力作用；張忠武[7]發(fā)現(xiàn)在夏秋季節(jié)晾曬的豇豆種子發(fā)芽率得到提高；張慧君等[8]發(fā)現(xiàn)適宜濃度的蛋氨酸硒有助于豇豆種子的正常萌發(fā)；楊利玲[9]等發(fā)現(xiàn)使用硼、鋅、鉬微肥浸種，可顯著提高長豇豆發(fā)芽勢、發(fā)芽率；胡小文等[10]研究發(fā)現(xiàn)，硫酸、熱水、液氮等方式對(duì)打破豇豆種子休眠具有較好效果。

種子引發(fā)(seed priming)是一項(xiàng)控制種子緩慢吸水以達(dá)到出苗迅速、整齊的播前種子處理技術(shù)，也稱種子的滲透調(diào)節(jié)(osmotic conditioning)[11]。該技術(shù)自1973年提出以后，因采用的基質(zhì)不同而產(chǎn)生了液體引發(fā)(liquid priming)、水引發(fā)(hydro-priming)、固體基質(zhì)引發(fā)(solid matrix priming)、生物引發(fā)(biopriming)和膜引發(fā)(membrane priming)等多種引發(fā)方法[4]。目前種子引發(fā)涉及的植物包括糧食作物、經(jīng)濟(jì)作物、蔬菜、果樹、觀賞植物、藥用植物、林木等[12]。水引發(fā)是在控制給水條件下使種子定量吸水，達(dá)到促進(jìn)萌發(fā)但并不引起傷害的浸種技術(shù)，它通過改變和調(diào)控種子內(nèi)部的生理生化活動(dòng)與過程，增強(qiáng)種子活力，縮短萌發(fā)時(shí)間，提高萌發(fā)率，促進(jìn)種子胚根生長，使出苗整齊均一，增強(qiáng)幼苗早期的抗性，進(jìn)而增加作物產(chǎn)量[4]。但是水引發(fā)時(shí)間太短會(huì)因生理準(zhǔn)備不足而效果不顯著，時(shí)間太長則出現(xiàn)負(fù)效應(yīng)，造成種子吸脹傷害。為了深入了解豇豆種子水引發(fā)規(guī)律，提高對(duì)種子休眠的破除效果，提高種子發(fā)芽率，筆者開展了本研究，以期為豇豆栽培技術(shù)的改進(jìn)提供參考。

1 材料與方法

1.1 參試材料

豇豆品種為‘天暢一號(hào)’，是2017年9月湖南省常德天成種業(yè)有限責(zé)任公司在新疆生產(chǎn)的當(dāng)年新收獲種子，自然風(fēng)干。

1.2 試驗(yàn)方法

本研究于2017年10月下旬進(jìn)行。操作過程：種子用溫水浸泡引發(fā)→烘干機(jī)干燥→在常溫下放置7天→發(fā)芽試驗(yàn)。浸種引發(fā)的水源為自來水，水溫20℃，浸種時(shí)長設(shè)置6個(gè)水平，即：T0為0 h，T1為1.5 h，T2為3 h，T3 為 6 h，T4 為 12 h，T5 為 24 h；浸種前后的重量稱量采用分析天平法；烘干溫度為45℃，時(shí)長48 h；種子發(fā)芽采用砂床發(fā)芽法，溫度25℃，時(shí)間4 天。每處理100粒，3次重復(fù)。

種子膨大率、時(shí)均膨大率、種子吸水率[13]、時(shí)均吸水率的計(jì)算分別見公式(1)、(2)、(3)、(4)。

2 結(jié)果與分析

2.1 種子體積的變化

根據(jù)不同處理種子體積的時(shí)均膨大率柱形圖可以看出（圖1）：T1 在引發(fā)1.5 h 內(nèi)，種子的時(shí)均膨大率為1.6%；T2和T3的平均膨大速度漸減，每小時(shí)增幅只有0.97%和0.8%；而T4 和T5 的時(shí)均膨大率急增，在引發(fā)24 h后，達(dá)到平均每小時(shí)體積增大5.41%。也就是說，在引發(fā)24 h內(nèi)，隨著引發(fā)時(shí)間的延長，種子膨大速度呈現(xiàn)“快—慢—急快”的規(guī)律。

圖1 不同處理種子體積的時(shí)均膨大率

2.2 吸水率的變化

根據(jù)種子在吸水前后的質(zhì)量對(duì)比（表1，圖2），可以看出：T1 和T2 的種子質(zhì)量變化不大，吸水率在2.21%以下，而T3、T4、T5 的吸水率快速升高，在引發(fā)24 h 后，吸水率達(dá)到71.65%，也就是說隨著引發(fā)時(shí)間的延長，吸水率越高。但從吸水速度看，引發(fā)時(shí)間在0～12 h 內(nèi)，時(shí)均吸水率呈加速趨勢，但引發(fā)12 h 后，吸水逐步減慢，引發(fā)12 h與24 h相比，時(shí)均吸水率均為每小時(shí)種子增重2.99%。

表1 各處理種子的百粒重變化

圖2 不同處理種子的時(shí)均吸水率

2.3 發(fā)芽率的影響

根據(jù)不同處理的發(fā)芽率柱形圖（圖3），可以看出：隨著引發(fā)時(shí)間的延長，發(fā)芽率隨之增加。引發(fā)6 h 以內(nèi)，發(fā)芽率提高較快，由最初的發(fā)芽率18%提高到72%。引發(fā)12 h 與引發(fā)24 h 相比，其發(fā)芽率結(jié)果比較相近，分別是85%和88%，也就是說引發(fā)12 h 后，如果繼續(xù)延長時(shí)間，其促進(jìn)發(fā)芽的效果已不太顯著。

圖3 不同處理的發(fā)芽率對(duì)比

3 結(jié)論與討論

豆科分為含羞草亞科、云實(shí)亞科和蝶形花亞科，是被子植物中僅次于菊科和蘭科的第三大科[14]。豆科種子普遍具有硬實(shí)現(xiàn)象，硬實(shí)種子的不透水種皮為種子提供了延長生命的機(jī)會(huì)，這種休眠形式對(duì)自然界種的延續(xù)和傳播極為有利[15]。桂喆等[16]研究發(fā)現(xiàn)，廣布野豌豆、白花草木樨、黃花草木樨及高山豆的硬實(shí)率均在88%以上。曹志敏等[17]研究認(rèn)為，小豆硬實(shí)受環(huán)境因素影響明顯，同一材料不同年份硬實(shí)率不同，不同地理來源的材料硬實(shí)率不同，高緯度來源的材料硬實(shí)率較高，降水與硬實(shí)率呈極顯著負(fù)相關(guān)，日照時(shí)數(shù)與硬實(shí)率呈極顯著正相關(guān)。在新疆等干旱區(qū)生產(chǎn)的豇豆種子，常常有一定比例的硬實(shí)種子。對(duì)于豇豆發(fā)芽中的硬實(shí)種子，一般用開水燙種作為預(yù)處理[18]。

水引發(fā)作為一種種子預(yù)處理技術(shù)，前人對(duì)油松[19]、菠菜[20]、紫花苜蓿[21]等作物種子作過水引發(fā)研究。閔丹丹等[22]對(duì)紫花苜蓿種子水引發(fā)研究認(rèn)為，當(dāng)引發(fā)加水量為種子初始重的90%、引發(fā)溫度為10℃、引發(fā)時(shí)間為36 h時(shí)種子的活力指數(shù)最高；劉華榮等[23]研究認(rèn)為適宜百喜草的引發(fā)溫度與時(shí)間組合為35℃、48 h；張同禎等[24]認(rèn)為玉米的水引發(fā)時(shí)間為12 h較好；馬向麗等[25]認(rèn)為，收獲當(dāng)年的種子，水引發(fā)對(duì)提高活力的幅度最大。而豇豆種子的水引發(fā)研究國內(nèi)報(bào)道較少。

本研究的試材來自新疆生產(chǎn)的當(dāng)年種子，本身硬實(shí)率較高。本研究發(fā)現(xiàn)，在引發(fā)24 h內(nèi)，隨著引發(fā)時(shí)間的延長，種子膨大速度呈現(xiàn)“快—慢—急快”的規(guī)律，吸水率和發(fā)芽率逐漸升高；引發(fā)12 h與引發(fā)24 h相比，其發(fā)芽率結(jié)果比較相近，分別是85%和88%。中國的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)[26]中規(guī)定豇豆發(fā)芽率為85%，所以引發(fā)后的種子符合種子發(fā)芽率要求。

本研究表明，豇豆種子通過水引發(fā)，能夠打破休眠，新收獲的豇豆種子在20℃下引發(fā)12 h能夠滿足生產(chǎn)需求，本研究結(jié)果對(duì)生產(chǎn)應(yīng)用具有一定指導(dǎo)意義。但是，水引發(fā)過程中的生化指標(biāo)變化以及處理對(duì)種子貯藏壽命的影響，尚有待于進(jìn)一步研究。