濃H2SO4處理對(duì)刺果甘草種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)的影響

劉杰淋，王建麗，孔曉蕾，康欣彤，張 強(qiáng)，曲洪生

（1.黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院草業(yè)研究所，黑龍江 哈爾濱 150086；2.中商艾享生態(tài)科技股份有限公司，黑龍江 哈爾濱 150086）

刺果甘草（Glycyrrhiza pallidifloraMaxim.）為多年生草本植物，屬豆科、甘草屬，原產(chǎn)于溫帶，主要分布于我國(guó)黑龍江、遼寧、內(nèi)蒙古、河北等地。刺果甘草植株高大、枝繁葉茂、根系發(fā)達(dá)，具有抗寒、抗鹽堿、抗逆性等特點(diǎn)，適合在荒漠、半荒漠地區(qū)生長(zhǎng)[1]。刺果甘草可保持水土、改良土壤、固土防止土壤侵蝕，有利于水土保持，是國(guó)家重點(diǎn)保護(hù)的野生固沙植物，是保護(hù)生態(tài)環(huán)境和草原資源的良好植物資源之一[2-6]。本試驗(yàn)使用刺果甘草新品系，適應(yīng)性強(qiáng)，修復(fù)效率平均達(dá)到76 d，蓋度達(dá)到91%，生育期107 d，返青率可達(dá)到96.8%，株高平均達(dá)到146.1 cm，平均干草產(chǎn)量172.423 g/m2，平均種子產(chǎn)量9.519 g/m2，粗蛋白含量為20.51%。種子是植物繁衍和度過(guò)不良環(huán)境的主要載體，種子萌發(fā)由遺傳因素和外界環(huán)境條件共同決定[7-8]。不同植物種子形態(tài)結(jié)構(gòu)迥異，影響種子萌發(fā)的因素差異也較大。種子休眠是決定植物種子萌發(fā)和幼苗建立的重要基礎(chǔ)[9-10]，刺果甘草種子有深而長(zhǎng)的休眠[11]，因此研究打破刺果甘草種子休眠對(duì)生產(chǎn)尤為重要。林艷等[12]研究發(fā)現(xiàn)，98%濃硫酸對(duì)其種子處理8 min效果較好，種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)分別達(dá)20%、15%。本研究觀察濃硫酸處理后0～96 h播種的變化，為提高刺果甘草種子發(fā)芽率及發(fā)芽勢(shì)提供參考，為刺果甘草儲(chǔ)藏性以及種質(zhì)資源的保存、開發(fā)及利用提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)地點(diǎn)位于哈爾濱市道外區(qū)民主鄉(xiāng)黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技示范園區(qū)，年平均氣溫3.1 ℃，高于10 ℃活動(dòng)積溫2 546.2 ℃，無(wú)霜期150 d，地勢(shì)平坦，土壤為黑土；速效氮含量113.6 mg/kg，速效磷含量84.3 mg/kg，速效鉀含量215 mg/kg，有機(jī)含量41.38 mg/kg，土壤pH值7.15[13]。

本研究選用黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院草業(yè)研究所的刺果甘草品系種子。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

挑選飽滿均勻的刺果甘草種子450粒，采用75%的無(wú)水乙醇消毒2 min，蒸餾水沖洗3 次，濾紙吸干種子表面水分。使用98%硫酸處理10 min，將種子清洗干凈。處理后的種子分為5個(gè)處理組，每個(gè)處理組分3次重復(fù)，每個(gè)重復(fù)30粒種子。5個(gè)處理組分別為T1組（98%硫酸處理后馬上進(jìn)行試驗(yàn)）、T2 組（98%硫酸處理后放置24 h 進(jìn)行試驗(yàn)）、T3組（98%硫酸處理后放置48 h進(jìn)行試驗(yàn)）、T4組（98%硫酸處理后放置72 h進(jìn)行試驗(yàn)）、T5組（98%硫酸處理后放置96 h進(jìn)行試驗(yàn)）。

測(cè)試指標(biāo)包括發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)（GI）、活力指數(shù)（VI）。第20 d 測(cè)量幼苗株高、葉長(zhǎng)、葉寬、根長(zhǎng)、地上鮮重和地下鮮重。

1.2.2 測(cè)定指標(biāo)及方法

1.2.2.1 種子發(fā)芽指標(biāo)測(cè)定

參照國(guó)際種子檢驗(yàn)協(xié)會(huì)（ISTA）的種子檢驗(yàn)規(guī)程（2015）[14-15]規(guī)定的發(fā)芽條件。98%硫酸處理后個(gè)處理組的種子直接進(jìn)行發(fā)芽試驗(yàn)，7 d計(jì)算種子發(fā)芽勢(shì)，20 d計(jì)算發(fā)芽率，測(cè)量所有正常種苗苗長(zhǎng)，計(jì)算發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)。

式中：Gt表示某日的發(fā)芽數(shù)；Dt表示與Gt所對(duì)應(yīng)的發(fā)芽天數(shù)；S表示幼苗平均苗長(zhǎng)。

1.2.2.2 種子及幼苗生長(zhǎng)指標(biāo)測(cè)定

種子、幼苗生長(zhǎng)指標(biāo)的測(cè)定參照直立胚芽和胚根的種子測(cè)量方法。

胚芽、根長(zhǎng)度測(cè)量方法：取2 張發(fā)芽紙（30 cm×45 cm），在其中1 張畫紙長(zhǎng)軸中心距頂端15 cm畫一條橫線，并在其上、下每隔1 cm 處畫平行線。在中心線上平均間隔畫20 點(diǎn)，在每點(diǎn)上放1 粒種子，胚根端朝向紙卷底部，蓋2層濕潤(rùn)發(fā)芽紙，紙的基部向上折疊2 cm，將紙松卷成4 cm 直徑的桶狀，使用橡皮筋扎好，將紙卷放容器內(nèi)，上用塑料袋覆蓋，置于恒溫箱內(nèi)培養(yǎng)7 d，每天測(cè)量其胚芽、根的長(zhǎng)度，第7 d測(cè)量莖粗。

幼苗生長(zhǎng)測(cè)量方法：每個(gè)處理組各取20 粒種子，將1～2 mm的粗沙子清洗消毒后加水，保持最大持水量，質(zhì)量分?jǐn)?shù)約15%，放入容積為15 cm×20 cm×10 cm 的聚乙烯盒并移入生長(zhǎng)箱中，7 d 后測(cè)其指標(biāo)葉長(zhǎng)、寬、株高及地下根長(zhǎng)、地上部鮮重、地下部鮮重。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

利用Microsoft Excel 2010軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，采用SPSS 19.0 軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析。結(jié)果以“平均值±標(biāo)準(zhǔn)差”表示，P＜0.05表示差異顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 濃硫酸處理對(duì)刺果甘草種子發(fā)芽指標(biāo)的影響（見(jiàn)表1）

表1 濃硫酸處理對(duì)刺果甘草種子發(fā)芽指標(biāo)的影響Tab.1 Effect of concentrated sulfuric acid treatment on the germination index ofGlycyrrhiza pallidiflora Maxim.seeds

由表1 可知，T3、T4 組的發(fā)芽率最高達(dá)到96.66%，T1 組的發(fā)芽率顯著低于其他組（P＜0.05）。刺果甘草種子各處理間發(fā)芽勢(shì)無(wú)顯著差異（P＞0.05）。

發(fā)芽指數(shù)是反映種子活力的指標(biāo)，表示種子的萌發(fā)速度及出苗的整齊度[16]。T3、T4 組發(fā)芽指數(shù)顯著高于T1 組（P＜0.05），T3、T4 組發(fā)芽指數(shù)最高，達(dá)到2.76；T1 組發(fā)芽指數(shù)最低，為2.62。

T1、T2、T3、T4 組活力指數(shù)顯著高于T5 組（P＜0.05）；T4活力指數(shù)最高，為14.28。

2.2 濃硫酸處理對(duì)刺果甘草種子、幼苗生長(zhǎng)指標(biāo)的影響

2.2.1 濃硫酸處理對(duì)刺果甘草種子生長(zhǎng)指標(biāo)的影響（見(jiàn)圖1）

圖1 濃硫酸處理對(duì)刺果甘草種子生長(zhǎng)指標(biāo)的影響Fig.1 Effect of concentrated sulfuric acid treatment on the growth index of Glycyrrhiza Pallidiflora Maxim.seeds

由圖1（a）、1（b）可知，T5組胚芽的生長(zhǎng)趨勢(shì)曲線低于其他組。其中，胚芽生長(zhǎng)速度從第2 d開始慢于其他組，而胚根的生長(zhǎng)的速度從第3 d開始慢于其他組；生長(zhǎng)到第7 d時(shí)胚芽、胚根長(zhǎng)度最高的分別是T1、T3 組，長(zhǎng)度分別為5.36、2.39 cm。

由圖1（c）可知，T4組莖粗高于其他組，生長(zhǎng)到第7 d時(shí)達(dá)到2.12 mm。

由圖1（d）可知，T1 組胚芽平均生長(zhǎng)速度顯著高于其他組（P＜0.05）；T1 組胚根生長(zhǎng)速度顯著高于T3、T4、T5 組（P＜0.05）；其 中T1 組 胚 根、芽 生 長(zhǎng) 速 度 達(dá) 到0.938、2.310 mm，T5 組胚根、芽生長(zhǎng)速度最低，為0.490、1.400 mm。

2.2.2 濃硫酸處理對(duì)刺果甘草幼苗生長(zhǎng)指標(biāo)的影響（見(jiàn)表2）

表2 濃硫酸處理對(duì)刺果甘草幼苗生長(zhǎng)指標(biāo)的影響Tab.2 Effect of concentrated sulfuric acid treatment on the growth index of Glycyrrhiza pallidiflora Maxim.seeds

由表2 可知，T2 組葉寬最高，達(dá)0.60 cm；T4 組葉長(zhǎng)最高達(dá)到1.30 cm；T1、T2、T4 組的株高顯著高于T3、T5 組（P＜0.05），其中T2 組株高最高，達(dá)5.90 cm，T3 組株高最低，為4.03 cm；T1、T2、T5 組的根長(zhǎng)顯著高于T3、T4 組（P＜0.05）；地上部鮮重各處理間無(wú)顯著差異（P＞0.05），地下部鮮重T2組達(dá)到0.111 g，顯著高于其他組（P＜0.05）。

3 討論

種子休眠是指在一定的時(shí)間內(nèi)，具有活力的種子在任何正常的物理環(huán)境因子的組合下不能完成萌發(fā)的現(xiàn)象[17-18]。種子是否在休眠，可取2份粒數(shù)相同的種子，一份采用TTC等方法測(cè)定生活力，另一份在適宜條件下做發(fā)芽試驗(yàn)，若生活力顯著大于發(fā)芽率，說(shuō)明種子處于休眠狀態(tài)[19]。種子休眠是植物長(zhǎng)期演化過(guò)程中形成的對(duì)環(huán)境的適應(yīng)[20]。休眠的多形性可保證野生種子在原棲息地上不同的時(shí)間萌發(fā)[21]。

本試驗(yàn)中，通過(guò)濃硫酸處理后的種子發(fā)芽勢(shì)均在95%以上，而T5組的發(fā)芽勢(shì)、活力指數(shù)低于其他組。從處理后1～7 d 的胚芽、根長(zhǎng)度、莖粗方面分析，T5 組的趨勢(shì)線在5～7 d 的生長(zhǎng)階段低于其他組，濃硫酸處理后放置時(shí)間長(zhǎng)對(duì)刺果甘草的種子有損傷。結(jié)果表明，濃硫酸處理刺果甘草種子的萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)的影響，處理后種子的萌發(fā)及幼苗生長(zhǎng)隨著處理后的時(shí)間越長(zhǎng)而受到影響，導(dǎo)致種子損傷的影響。

4 結(jié)論

本研究中，處理后刺果甘草種子的萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)表現(xiàn)出明顯不同的響應(yīng)，不同處理間也表現(xiàn)出顯著差異。濃硫酸處理后刺果甘草24、48 h 后播種，有利于刺果甘草種子發(fā)芽，濃硫酸處理后96 h播種對(duì)刺果甘草生長(zhǎng)有一定抑制作用。