等離子體處理對甜蕎種子萌發(fā)及產(chǎn)量的影響

陳穩(wěn)良，李秀蓮，史興海，梁改梅，劉龍龍，韓柏岳

（1.山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所，山西太原030031；2.山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院旱地農(nóng)業(yè)研究中心，山西太原030031；3.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；4.山西省農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣總站，山西太原030032）

甜蕎也稱普通蕎麥（Fagopyrum esculentum），是食藥兼用型糧食作物，營養(yǎng)豐富，含有天然抗氧化劑、類黃酮、維生素、礦物質(zhì)和膳食纖維，蛋白質(zhì)含量高[1-3]，是很好的綠色食品，具有利尿、抗過敏、鎮(zhèn)咳、降血脂、降血壓、防癌抗癌等功效[4-9]。甜蕎作為填閑作物種植面積一直處于生態(tài)邊緣，加之科研育種起步較晚遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于五大作物，產(chǎn)量偏低影響了蕎農(nóng)種植的積極性。受到太空生物技術(shù)應(yīng)用的啟發(fā)，采取不同劑量的輻射對植物及種子進(jìn)行誘變

處理，對誘變育種及種子當(dāng)代增產(chǎn)都取得了明顯的效果[10-11]。前人分別對燕麥[12]、小麥[13]、番茄[14-15]、油菜[16-17]、大豆[18-19]等種子進(jìn)行不同等離子體強(qiáng)度處理，對種子萌發(fā)和幼苗生長發(fā)育都產(chǎn)生了不同程度的變化。但等離子體處理技術(shù)在甜蕎種子上的應(yīng)用尚未見報(bào)道。本試驗(yàn)對甜蕎種子進(jìn)行不同劑量和不同次數(shù)的等離子體處理，觀察甜蕎種子在發(fā)芽率、苗期生長和產(chǎn)量上的影響，尋求有利于甜蕎幼苗生長，提高甜蕎產(chǎn)量的有效途徑。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)裝置

試驗(yàn)采用DL-2 型等離子體處理機(jī)，由大連博事等離子體有限公司生產(chǎn)。裝置電源要求220 V、50 Hz 普通交流電，處理機(jī)主要由箱體、交變電磁場發(fā)生系統(tǒng)、控制臺等組成。該處理機(jī)主要由等離子體發(fā)生器產(chǎn)生等離子體，耀室中的等立體發(fā)生器發(fā)出能量，激發(fā)種子內(nèi)部各種物理活性變化。耀室中的等立體發(fā)生器發(fā)出能量擊開空氣中的氧氣分子并重新組合成臭氧[20]。

1.2 試驗(yàn)材料

本試驗(yàn)以山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院小雜糧研究中心育成的晉蕎麥3 號和晉蕎麥7 號（四倍體甜蕎）為試驗(yàn)材料。晉蕎麥3 號是山西省甜蕎主栽品種，具有明顯的產(chǎn)量優(yōu)勢；晉蕎麥7 號是經(jīng)過秋水仙素處理的四倍體品種，是2 個(gè)具有很強(qiáng)代表性的甜蕎品種。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.3.1 種子處理 選擇籽粒飽滿、大小均勻的晉蕎麥3 號種子進(jìn)行等離子體處理，設(shè)置4 個(gè)電流強(qiáng)度（分別為1.0、1.4、1.8、2.1A）和3 個(gè)處理次數(shù)（分別為1 次（1T）、2 次（1T）、3 次（3T）），共12 個(gè)處理。

1.3.2 發(fā)芽試驗(yàn) 以晉蕎麥3 號為試驗(yàn)材料，在溫室進(jìn)行盆栽試驗(yàn)，花盆直徑為20 cm，盆中裝4/5 基質(zhì)，每盆播種處理后的甜蕎種子100 粒，每個(gè)處理設(shè)3 個(gè)重復(fù)。要保證水分充足，每次澆水約200 mL，澆水間隔3 d。當(dāng)子葉頂出沙土表面后，記錄發(fā)芽數(shù)，計(jì)算種子發(fā)芽率。發(fā)芽試驗(yàn)開始后第20 天，每個(gè)處理隨機(jī)選取10 株，測定植株的苗高、根長。

1.3.3 田間試驗(yàn) 試驗(yàn)于2017 年7 月上旬在山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院東陽試驗(yàn)基地實(shí)施，試驗(yàn)地土壤為黏性沙土，前茬為玉米。以晉蕎麥3 號、晉蕎麥7 號作為試驗(yàn)材料，未經(jīng)照射處理的晉蕎麥3 號和晉蕎麥7 號作對照，以1.3.2 的最優(yōu)方式處理種子。小區(qū)面積為10 m2（2 m×5 m），6 行區(qū)，人工開溝點(diǎn)播，小區(qū)播種量為660 粒，播種深度3～5 cm。試驗(yàn)采取隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，每個(gè)處理3 個(gè)重復(fù)。田間管理同普通蕎麥，蕎麥成熟期進(jìn)行測產(chǎn)[20]。

2 結(jié)果與分析

2.1 等離子體處理對甜蕎發(fā)芽率的影響

由圖1 可知，不同處理的晉蕎麥3 號平均發(fā)芽率達(dá)97.3%～97.8%；等離子體電流強(qiáng)度為1.4 A 處理3 次和1.8 A 處理3 次的甜蕎發(fā)芽率較其他處理高，但經(jīng)方差顯著性分析，各處理間甜蕎發(fā)芽率差異不顯著。可見等離子處理不會對甜蕎種子的正常發(fā)芽造成影響。

2.2 等離子體處理對甜蕎苗高的影響

經(jīng)方差分析表明，不同劑量對晉蕎麥3 號地上部苗高的影響在5%水平上呈顯著性差異，但不同次數(shù)處理對晉蕎麥3 號地上部苗高的影響差異不顯著，而不同劑量及處理次數(shù)之間交互作用顯著（表1）。等離子體處理劑量為1.0、1.8、2.1 A 時(shí)對苗高的影響顯著優(yōu)于1.4 A，平均苗高相應(yīng)增加41.2%、39.9%和38.0%。劑量為1.0 A 處理3 次后苗高最高，達(dá)15.06 cm，劑量為2.1 A 時(shí)處理2 次苗高次之，為14.96 cm。因此，實(shí)際生產(chǎn)上當(dāng)選擇不同的劑量時(shí)，其處理次數(shù)也會相應(yīng)地不同。

表1 不同處理下的甜蕎苗高 cm

2.3 等離子體處理對甜蕎根長的影響

從表2 可以看出，不同劑量處理對晉蕎麥3 號根長的影響在5%水平上差異顯著，但不同次數(shù)處理之間差異不顯著，而不同劑量及處理次數(shù)之間的交互作用在5%水平上也顯著。等離子體處理劑量為1.0 A 和1.8 A 時(shí)，對根長的影響在5%水平上沒有顯著差異，但它們顯著優(yōu)于劑量2.1 A 和1.4 A處理。劑量為1.8 A 時(shí)，與劑量為1.0、1.4、2.1 A 比較，平均根長相應(yīng)增長7.8%、48.0%和24.7%。劑量為1.8 A 處理3 次處理株高達(dá)到最高（4.14 cm）。但劑量為1.8 A 時(shí)，不同處理次數(shù)間差異均不顯著。

表2 不同處理下的甜蕎根長 cm

2.4 等離子體處理對甜蕎產(chǎn)量的影響

結(jié)合不同劑量不同次數(shù)處理對晉蕎麥3 號發(fā)芽率、根長、苗高的綜合表現(xiàn)，篩選出甜蕎種子最優(yōu)處理方式（1.0 A 處理3 次）進(jìn)行大田試驗(yàn)（表3），結(jié)果表明，晉蕎麥3 號比對照增產(chǎn)13.9%，晉蕎麥7 號比對照減產(chǎn)11.8%。這說明1.0 A 處理3 次是晉蕎麥3 號種子的最優(yōu)處理方式，只適合晉蕎麥3 號，對其他品種不一定適應(yīng)。晉蕎麥7 號是一個(gè)四倍體品種，相對籽粒較大，種皮較厚，不適合用該處理方式。

表3 最優(yōu)處理方式下的甜蕎產(chǎn)量

3 結(jié)論與討論

研究人員對于種子當(dāng)代刺激效應(yīng)的研究做了大量工作，尹美強(qiáng)等[13]在小麥上的研究表明，等離子體適當(dāng)劑量處理可不同程度促進(jìn)小麥幼苗分蘗，穗粒數(shù)、穗長、千粒質(zhì)量均增加，產(chǎn)量增加。吳躍進(jìn)等[21]研究表明，等離子注入后可改變與呼吸有關(guān)的重要酶細(xì)胞色素氧化酶的活性，進(jìn)而促進(jìn)呼吸作用。魏勝林等[22]對甘草種子的研究表明，種子進(jìn)行N+前處理可提高種子萌發(fā)的成活率及幼苗根系的耐旱性。本試驗(yàn)主要研究等離子體對晉蕎麥3 號甜蕎種子萌發(fā)的影響，不同處理方式對種子發(fā)芽率影響不明顯，表明等離子體處理對于甜蕎的發(fā)芽率影響甚微，要想得出準(zhǔn)確的影響有待變換處理劑量和次數(shù)、擴(kuò)大種子處理量和增加后代群體加以驗(yàn)證；等離子體處理劑量為1.0、1.8、2.1 A 時(shí)，對株高的影響顯著優(yōu)于1.4 A，1.0 A 苗高增加最明顯，增幅為41.2%，1.8、2.1 A 次之，增幅分別為39.9%和38.0%；劑量為1.8 A 時(shí)，與劑量為1.0、1.4、2.1 A 比較，平均根長相應(yīng)增長7.8%、48.0%和24.7%；研究結(jié)果顯示，不同等離子體處理方式對晉蕎麥3 號根長產(chǎn)生了不同程度的影響，說明等離子體處理有利于蕎麥根系的生長，根系變長有利于甜蕎整個(gè)生育期對地下水分的吸收，有利于甜蕎的營養(yǎng)生長，進(jìn)而影響甜蕎產(chǎn)量。

本試驗(yàn)中，不同劑量及處理次數(shù)之間雖存在交互作用，但不同次數(shù)處理對晉蕎麥3 號地上部株高和根長的影響差異不顯著，說明處理次數(shù)對于甜蕎種子的誘發(fā)刺激效應(yīng)不大，等離子體處理時(shí)處理次數(shù)可以作為次要考慮因素。最優(yōu)組合（1.0 A 處理3 次）下晉蕎麥3 號大田試驗(yàn)增產(chǎn)13.9%，而同樣處理方式晉蕎麥7 號減產(chǎn)11.8%，由此可見等離子體處理對不同甜蕎品種的刺激效應(yīng)不同，等離子在甜蕎生產(chǎn)中應(yīng)用必須嚴(yán)格篩選。