不同物理方法處理對(duì)武陵假儉草種子萌發(fā)影響的研究

張建波 白史且 陳莉敏 茍文龍 張麗霞 張 瑜 鄢家俊 游明鴻

(1.西南民族大學(xué)青藏高原研究院， 四川 成都 610041； 2.四川省草原科學(xué)研究院， 四川 成都 611731)

假儉草(Eremochloaophiuroides)是一種暖季型草坪草，起源于我國(guó)南方，又稱“中國(guó)草坪草”，具水肥需求少、耐粗放管理、抗逆性強(qiáng)等特點(diǎn)[1-2]。我國(guó)主推草坪草年均修剪在8次以上，生長(zhǎng)期內(nèi)10 d左右需澆水1次；假儉草年均修剪3～4次，40 d無(wú)雨情況下未見(jiàn)植株死亡，一旦有適宜水分條件可恢復(fù)生長(zhǎng)。武陵假儉草(品種登記號(hào)：2016004號(hào))是四川省審定的草坪草新品種，由四川省草原科學(xué)研究院于2016年選育，是西南區(qū)第一個(gè)也是目前唯一的假儉草新品種。該品種的耐瘠薄和粗放管理特性更加突出，同時(shí)抗逆性強(qiáng)、綠期更長(zhǎng)、坪用價(jià)值更高[3-4]。大面積推廣武陵假儉草，將在一定程度上改善國(guó)內(nèi)草坪草品種依賴進(jìn)口的被動(dòng)局面，解決目前草坪草耗水耗肥量大、養(yǎng)護(hù)成本高的問(wèn)題，促進(jìn)草坪業(yè)節(jié)能、綠色、持續(xù)發(fā)展，助力“美麗中國(guó)”建設(shè)。

武陵假儉草草坪建植和擴(kuò)繁可以采用種子繁殖和營(yíng)養(yǎng)體繁殖2種方式，但是營(yíng)養(yǎng)體繁殖擴(kuò)繁能力有限，且營(yíng)養(yǎng)體不易運(yùn)輸和保存，因此大面積建植武陵假儉草草坪草，采用種子繁殖方式十分必要。然而武陵假儉草種子存在休眠和硬實(shí)等現(xiàn)象，種子發(fā)芽率普遍偏低，因此如何提高其種子發(fā)芽率，是大面積建植和推廣的關(guān)鍵。影響種子萌發(fā)的因素主要有種皮障礙、種子不成熟和萌發(fā)抑制物質(zhì)存在三方面原因。種皮障礙會(huì)對(duì)種子萌發(fā)造成機(jī)械束縛，致使胚根和胚芽不能突破種皮，同時(shí)還會(huì)影響種子的透水和透氣性，導(dǎo)致種子不能萌發(fā)[5]。種子不成熟是指：有些植物的種子從外表上看已經(jīng)成熟，但種子內(nèi)部的胚還尚未成熟，需繼續(xù)完成器官分化才能發(fā)芽；還有些植物種子的胚結(jié)構(gòu)已分化完全，但必須完成其生理后熟才能萌發(fā)生長(zhǎng)[6]。萌發(fā)抑制物質(zhì)存在于種子的各個(gè)部位，該類物質(zhì)主要有揮發(fā)油、植物堿、有機(jī)酸、酚和醛等[7]。針對(duì)不同的影響因素，用的處理方法也不同，常用來(lái)提高種子萌發(fā)效果的方法主要有物理處理方法、化學(xué)處理方法和生物處理方法[6]。物理處理方法主要有機(jī)械處理、溫度處理、干藏和干濕處理；鄧朝暉等研究表明，砂紙摩擦處理和開(kāi)水燙種處理均能打破白花曼陀羅種子休眠，提高種子的發(fā)芽率[8]?；瘜W(xué)處理方法主要有激素處理、無(wú)機(jī)化學(xué)試劑處理和有機(jī)化學(xué)藥劑處理；段春華等研究表明，NaOH處理能顯著提高矮生嵩草種子發(fā)芽率[9]。周雙云等[10]用赤霉素處理團(tuán)花種子，打破了種子休眠，提高了種子的發(fā)芽率。生物處理方法主要是在自然環(huán)境中，利用動(dòng)物和微生物等促進(jìn)種子萌發(fā)[6]。

物理方法具有易于掌握和推廣、成本低等特點(diǎn)，適用于中小草坪建植公司及個(gè)體生產(chǎn)戶，但目前，提高武陵假儉草的種子發(fā)芽率的相關(guān)物理方法還未見(jiàn)報(bào)道。因此，本試驗(yàn)以武陵假儉草種子為材料，通過(guò)磨破種皮、劃破種皮、不同溫水浸種、低溫處理和浸泡處理5種物理方法處理種子，旨在找到既能有效提高假儉草種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì), 又便于在生產(chǎn)實(shí)踐中推廣應(yīng)用的簡(jiǎn)單易行的物理處理方法。

1 材料和方法

1.1 材 料

武陵假儉草種子，由四川省草原科學(xué)研究院提供。

1.2 方 法

1.2.1摩擦處理

取150粒飽滿干凈的種子，用砂紙打磨，直至種子表面失去光澤、出現(xiàn)砂劃的痕跡，進(jìn)行萌發(fā)試驗(yàn)[11]。

1.2.2劃破種皮處理

取150粒飽滿干凈的種子，用手術(shù)刀片從種子背面劃破種皮，注意在處理過(guò)程中不得傷胚，處理完進(jìn)行萌發(fā)試驗(yàn)[11]。

1.2.3熱水浸種處理

取150粒飽滿干凈的種子，分別置于溫度為60，70 ℃水中，每個(gè)溫度設(shè)置4個(gè)時(shí)間梯度：5，8，10，15 min，待達(dá)到相應(yīng)時(shí)間后將種子取出進(jìn)行萌發(fā)試驗(yàn)[12]。

1.2.4低溫處理

取150粒飽滿干凈的種子置于-18 ℃下低溫處理 20，30，40，50 min，待達(dá)到相應(yīng)時(shí)間后將種子取出進(jìn)行萌發(fā)試驗(yàn)[13]。

1.2.5浸泡處理

取150粒飽滿干凈的種子，在室溫下用蒸餾水分別浸泡12 h和24 h，待達(dá)到相應(yīng)時(shí)間后將種子取出進(jìn)行萌發(fā)試驗(yàn)[14]。

1.2.6標(biāo)準(zhǔn)發(fā)芽試驗(yàn)

將處理后的種子均勻擺放于鋪有2層濾紙直徑為90 mm的培養(yǎng)皿上。每個(gè)培養(yǎng)皿擺放50粒種子，以未經(jīng)處理的種子為對(duì)照(ck)，每處理3次重復(fù)，置于光照培養(yǎng)箱中[25 ℃(16 h)/35 ℃(8 h)]變溫培養(yǎng)。每日觀測(cè)，第7天時(shí)統(tǒng)計(jì)發(fā)芽勢(shì)，第14天時(shí)統(tǒng)計(jì)發(fā)芽率,最后統(tǒng)計(jì)種子發(fā)芽指數(shù)[15-16]。

發(fā)芽勢(shì)(%)=(第7天正常發(fā)芽的種子數(shù)/供試種子總數(shù))×100%；

發(fā)芽率(%)=(14 d內(nèi)正常發(fā)芽的種子數(shù)/供試種子總數(shù))×100%；

種子發(fā)芽指數(shù)(GI)=∑Gt/Dt，其中Gt是指在t天時(shí)發(fā)芽種子數(shù)，Dt指相應(yīng)的發(fā)芽天數(shù)。

1.3 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)中所有數(shù)據(jù)均采用Excel軟件進(jìn)行基本處理，用SPSS軟件進(jìn)行單因素顯著性分析(One-way ANOVA)和Duncan法多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 摩擦處理和劃破種皮處理對(duì)種子萌發(fā)的影響

摩擦處理和劃破種皮處理對(duì)解除“武陵假儉草”種子休眠效果見(jiàn)表1，經(jīng)摩擦處理后的種子，其發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽指數(shù)分別比對(duì)照提高了50.71%、98.54%和86.34%。經(jīng)劃破處理后的種子，其發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽指數(shù)分別比對(duì)照提高了48.12%、98.20%和82.61%。經(jīng)磨破種皮處理過(guò)的種子發(fā)芽率比劃破種皮處理過(guò)的種子發(fā)芽率高4.99%，差異顯著；但在發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽指數(shù)上，差異顯著(p<0.05)，分別高18.97%和21.44%。

表1 磨破種皮處理和劃破種皮處理對(duì)種子萌發(fā)的影響

處理發(fā)芽勢(shì)/%發(fā)芽率/%發(fā)芽指數(shù)摩擦處理91.33a93.33a68.03a劃破種皮74.00b88.67a53.44bck1.33c9.29b9.29cF值216.77200.66161.78p值<0.01<0.01<0.01

注：同行不同小寫(xiě)字母表示差異顯著(p<0.05)。下同。

2.2 熱水處理對(duì)種子萌發(fā)的影響

熱水對(duì)武陵假儉草種子處理的萌發(fā)效果見(jiàn)表2，用60 ℃熱水浸種10 min，種子發(fā)芽效果最好，發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽指數(shù)顯著提高(p<0.05)，分別比對(duì)照組提高42.97%、97.68%和73.20%。在70 ℃條件下，隨著浸種時(shí)間的增加，種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽指數(shù)呈下降趨勢(shì)。尤其，用70 ℃熱水浸種15 min，種子發(fā)芽率顯著低于對(duì)照組(p<0.05)，比對(duì)照組低62.32%。這一結(jié)果表明，熱水浸種對(duì)打破種子的休眠、提高發(fā)芽率作用顯著，但過(guò)高的溫度對(duì)種子有較大的傷害。

表2 熱水處理對(duì)種子萌發(fā)的影響

處理溫度/℃時(shí)間/min發(fā)芽勢(shì)/%發(fā)芽率/%發(fā)芽指數(shù)熱水60564.00a77.33a37.32a858.00a77.33a34.30a1057.33a80.67a34.67a1554.67ab80.67a33.77a70547.33ab70.00ab29.44ab846.67ab70.67ab28.47ab1030.00b60.67b20.19b154.67c17.33d4.63cck1.33c46.00c9.29cF值8.58618.7810.6p值<0.01<0.01<0.01

2.3 低溫處理對(duì)種子萌發(fā)的影響

低溫處理對(duì)武陵假儉草種子萌發(fā)的影響見(jiàn)表3，隨著低溫處理時(shí)間的增加，種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽指數(shù)呈上升趨勢(shì)。但不同處理時(shí)間，種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽指數(shù)之間的差異不顯著(p>0.05)。其中，低溫處理50 min，種子的發(fā)芽率最高，達(dá)到78.67%，顯著高于對(duì)照組(p<0.05)。

表3 低溫處理對(duì)種子萌發(fā)的影響

處理溫度/℃時(shí)間/min發(fā)芽勢(shì)/%發(fā)芽率/%發(fā)芽指數(shù)低溫-182052.00a68.67a30.49a3061.33a76.67a34.67a4066.67a78.00a38.27a5066.00a78.67a36.82ack1.33b46.00b9.29bF值27.8797.4321.43p值<0.01<0.01<0.01

2.4 浸泡處理對(duì)種子萌發(fā)的影響

浸泡處理對(duì)武陵假儉草種子萌發(fā)的影響見(jiàn)表4，浸泡處理能顯著(p<0.05)提高種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽指數(shù)。處理12 h和24 h對(duì)種子發(fā)芽率的影響不顯著(p>0.05)，2個(gè)處理的發(fā)芽率均達(dá)到75.33%。但2個(gè)處理之間，發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽指數(shù)差異顯著(p<0.05)。

表4 浸泡處理對(duì)種子萌發(fā)的影響

處理時(shí)間/h發(fā)芽勢(shì)/%發(fā)芽率/%發(fā)芽指數(shù)浸泡1250.00b75.33a30.61b2465.33a75.33a38.61ack1.33c46.00b9.29cF值115.95427.2795.92p值<0.01<0.01<0.01

3 討 論

摩擦處理和劃破種皮處理屬于機(jī)械處理，主要針對(duì)種子的種皮過(guò)厚。經(jīng)摩擦處理和劃破種皮處理過(guò)的武陵假儉草種子，種子發(fā)芽率均顯著提高，這是因?yàn)橥ㄟ^(guò)這2種方法破壞了種子的種皮，增加了種皮的透性，促進(jìn)了種子的呼吸，減少了胚根和胚苗突破種皮時(shí)受到的機(jī)械阻力，從而提高種子的發(fā)芽率等。目前，機(jī)械處理的方法是破除種皮過(guò)厚的最有效手段之一，不僅在假儉草上利用，在其他草種上也有利用。伊風(fēng)艷等[11]用砂紙打磨和劃破種皮處理野生黃花苜蓿種子，使得其發(fā)芽率高達(dá)93%，硬實(shí)率下降到4%。侯文煥等[17]用沙子研磨菜用黃麻種子，結(jié)果發(fā)現(xiàn)該處理能顯著提高其發(fā)芽率。袁學(xué)軍等[13]用砂紙打磨處理假儉草種子，使得其發(fā)芽率高達(dá)90%。本實(shí)驗(yàn)中，經(jīng)過(guò)摩擦處理和劃破種皮處理的武陵假儉草種子，發(fā)芽率分別達(dá)93.33%和88.67%，本研究結(jié)果與袁學(xué)軍等[13]的結(jié)果一致，可見(jiàn)這2種方法可以很好的打破種子休眠，以助于種子的良好萌發(fā)。磨破種皮和劃破種皮處理適合硬實(shí)率較高的種子。但由于這2種方法耗時(shí)耗力，因此應(yīng)根據(jù)研究中所需種子的數(shù)量而定。種子數(shù)量少時(shí)，可以采用以上2種方法。并且，在處理時(shí)要注意分寸，不能傷及種子內(nèi)部的胚。

熱水浸種處理是一種較為經(jīng)濟(jì)環(huán)保的方法，操作簡(jiǎn)單，效果顯著。熱水浸種可軟化種皮，改善種子的透氣性，有利于種子突破種皮，從而解除由種皮造成的休眠，促進(jìn)萌發(fā)[18]。不同的種子其最適發(fā)芽溫度也不相同，伊風(fēng)艷等研究發(fā)現(xiàn)，用100 ℃熱水處理野生黃花苜蓿種子，種子萌發(fā)效果最好，發(fā)芽率達(dá)69%[11]。史毅等用溫水浸泡處理紅豆草種子，研究發(fā)現(xiàn)，用50 ℃溫水浸種，種子萌發(fā)效果最好，發(fā)芽率達(dá)50%[19]。本研究發(fā)現(xiàn)，武陵假儉草在60 ℃的溫水中浸泡10 min，種子的萌發(fā)效果最好，發(fā)芽率高達(dá)80.67%，過(guò)高的溫度浸種，種子的萌發(fā)效果會(huì)逐漸降低，甚至低于自然條件下的發(fā)芽率。這可能是因?yàn)檫^(guò)高的溫度會(huì)傷及種子內(nèi)部的胚組織，破壞了種子內(nèi)部的酶活性，造成種子的死亡[20]。

適當(dāng)?shù)睦鋬鎏幚硪材軌蚩朔N皮的不透性，增進(jìn)種子內(nèi)部的新陳代謝，從而促進(jìn)種子的萌發(fā)[21]。袁學(xué)軍等對(duì)假堿草種子進(jìn)行了低溫處理試驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在-18 ℃條件下處理30 min，種子最高發(fā)芽率為27.5%[13]。本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，將武陵假儉草種子在-18 ℃條件下放置20，30，40 min和50 min均能顯著提高種子發(fā)芽率，其中處理50 min，種子的發(fā)芽率最高，達(dá)78.67%。這與袁學(xué)軍等[13]的結(jié)果稍有出入，可能是因?yàn)椴煌賰€草品種種子休眠和硬實(shí)程度不一樣，同一技術(shù)對(duì)其發(fā)芽率的影響也不相同。

浸泡處理操作簡(jiǎn)單，效果明顯，適合批量處理種子。周娟娟等對(duì)青藏高原野生早熟禾種子進(jìn)行了浸泡處理，以研究該處理對(duì)種子萌發(fā)的影響，研究發(fā)現(xiàn)，浸種10，20 h和30 h，均能提高種子的發(fā)芽率[22]。由此可見(jiàn)，浸泡處理有助于打破種子休眠，提高種子發(fā)芽率。本試驗(yàn)對(duì)武陵假儉草種子進(jìn)行浸泡處理，分別浸種12 h和24 h，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，2個(gè)浸種時(shí)間的種子發(fā)芽率一致。因此從節(jié)約時(shí)間和發(fā)芽效果的角度，建議在室溫下用蒸餾水分別浸泡12 h以提高種子的發(fā)芽率。

4 結(jié) 論

在本實(shí)驗(yàn)的所有處理中，經(jīng)過(guò)摩擦處理后的武陵假儉草種子，其發(fā)芽效果最好。因此，在播種前，可以對(duì)武陵假儉草種子進(jìn)行摩擦處理，從而大大提高種子的發(fā)芽率，加快種子萌發(fā)過(guò)程。然而，摩擦處理雖能顯著提高種子的發(fā)芽率，但操作起來(lái)極為耗時(shí)，只適合小量的種子處理。若需要大面積建植武陵假儉草草坪，建議選用60 ℃熱水浸種10 min，種子萌發(fā)效果最好。