硫酸鉀與氯化鎂組合對甜菜種子萌發(fā)的影響

劉曉晗，王榮華，王維成，劉朝陽，劉小越，劉镎，王茂芊

（1.黑龍江大學(xué)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)與生態(tài)環(huán)境學(xué)院，哈爾濱 150080；2.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院甜菜研究所，哈爾濱 150080;3.新疆石河子農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院甜菜所，新疆石河子 832000）

0 引言

種子引發(fā)主要是通過滲透調(diào)節(jié)、溫度調(diào)節(jié)等縮短種子萌發(fā)的時間，提高種子出苗的整齊率[1-2]。無機鹽溶液可以使植物細(xì)胞的滲透勢降低，使細(xì)胞吸水更加平穩(wěn)，使鹽分子對代謝活動更加積極，目前比較常用[3-5]。鉀元素能夠促進細(xì)胞快速分裂，促使植物細(xì)胞的生長系統(tǒng)激活，因此可以用于種子引發(fā)，如梁帥克等[6]利用硝酸鉀、磷酸二氫鉀處理紫花苜蓿的種子，研究表明適宜的鉀元素?zé)o機鹽對于促進紫花苜蓿種子活力有效果。卞晶[7]通過硝酸鉀溶液處理茄子種子，表明硝酸鉀對茄子種子的引發(fā)有很好的促進作用。牛寧寧[8]利用包膜控釋氯化鉀對3 種作物種子的發(fā)芽和苗期檢測，通過對比普通鉀肥影響，研究不同類型的鉀肥對3 種作物種子發(fā)芽和苗期生長的效果，在相同K2O 濃度下，施用包膜氯化鉀肥料處理的植株比施用普通氯化鉀肥料處理的植株長勢好。而鎂元素是植物生長必需的營養(yǎng)元素，因此利用鎂元素鹽溶液引發(fā)種子的試驗也是必要的，如張磊等[9]利用不同濃度的硫酸鎂溶液處理雜交酸模種子，結(jié)果發(fā)現(xiàn)不同濃度的引發(fā)處理所產(chǎn)生的效果不同。楊于軍[10]通過采用不同濃度氯化鎂浸泡黑種草種子，結(jié)果表明鹽溶液處理均對黑種草種子的萌發(fā)有顯著抑制作用。目前的國內(nèi)種子引發(fā)研究還是篩選階段，由于甜菜種子萌發(fā)研究起步晚，適用于甜菜種子的引發(fā)劑篩選的研究鮮有報道。張澤旭等[11]利用基于磷酸二氫鉀引發(fā)劑組合對甜菜種子進行浸泡處理，發(fā)現(xiàn)了適宜甜菜種子引發(fā)的組合和濃度。程大友等[12]利用NaCl 對甜菜種子浸泡處理，發(fā)現(xiàn)低濃度的NaCl溶液可以有效促進甜菜種子的萌發(fā)。因此，本研究利用不同濃度的硫酸鉀和氯化鎂作為引發(fā)組合，對甜菜種子進行8 h 的浸泡處理，從而研究兩個無機鹽引發(fā)劑不同設(shè)置對甜菜種子萌發(fā)的影響，為選出有效的甜菜種子包衣物料提供可靠的參考。

1 材料與方法

1.1 試驗基本情況

試驗于2020年9—10月在黑龍江大學(xué)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)與生態(tài)環(huán)境學(xué)院甜菜遺傳育種重點實驗室進行。供試材料選用甜菜單粒種‘TD802’，由黑龍江大學(xué)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)與生態(tài)環(huán)境學(xué)院的甜菜優(yōu)良品種選育團隊提供。

1.2 試驗方法

引發(fā)劑組合為硫酸鉀與氯化鎂（見表1），共設(shè)置了9 個處理，在24 ℃下處理時間設(shè)置為8 h，9 個處理試驗的對照均為干種子。

表1 不同濃度硫酸鉀與氯化鎂引發(fā)劑組合Table 1 Different concentrations of potassium sulfate and magnesium chloride initiator combinations

種子引發(fā)的處理試驗在黑龍江大學(xué)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)與生態(tài)環(huán)境學(xué)院的甜菜品質(zhì)監(jiān)督檢驗測試中心進行。試驗方法主要先用0.1%的次氯酸鈉和蒸餾水清洗發(fā)芽盒、消毒后晾干，將50格發(fā)芽紙在121 ℃高溫滅菌箱內(nèi)消毒20 min，消毒后的發(fā)芽紙攤平在干凈的發(fā)芽盒里，每格分開擺放2粒種子，擺放要均勻。然后蒸餾水33 mL均勻噴灑，保證每個種子都濕潤。每個處理3 次重復(fù)，23 ℃溫箱培養(yǎng)，每天光照12 h。每天檢查發(fā)芽種子數(shù)并且調(diào)查發(fā)芽率和發(fā)芽勢，測算發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)。

1.3 測定指標(biāo)

利用公式測算各個處理的甜菜種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)[式(1)～(4)]。利用Excel軟件進行數(shù)據(jù)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 硫酸鉀與氯化鎂組合對甜菜種子發(fā)芽勢的影響

結(jié)果顯示（表2），不同處理間發(fā)芽勢差異顯著，除處理3低于對照外，其它都高于對照。硫酸鉀與氯化鎂的引發(fā)組合，硫酸鉀濃度為0.2 g/L，氯化鎂濃度分別為0.5、1 g/L，處理甜菜種子的發(fā)芽勢分別為82.33%、83.33%，分別比對照（82.00%）增加0.33 和1.33 個百分點。硫酸鉀濃度為0.5 g/L，氯化鎂濃度分別為0.5、1、1.5 g/L，處理甜菜種子的發(fā)芽勢分別為93.67%、94.33%、91.00%，分別比對照增加11.67、12.33 和9.00 個百分點。硫酸鉀濃度為1 g/L，氯化鎂濃度分別為0.5、1、1.5 g/L，處理甜菜種子的發(fā)芽勢分別為91.00%、90.33%、92.00%，分別比對照增加9.00、8.33和10.00個百分點。發(fā)芽勢最高的處理（0.5 g/L K2SO4＋1 g/L MgCl2）比最低處理（0.2 g/L K2SO4＋1.5 g/L MgCl2）高15.66 個百分點，比9個組合平均高5.81 個百分點。試驗結(jié)果顯示，除了0.2 g/L K2SO4＋1.5 g/L MgCl2組合發(fā)芽勢低于對照外，其他組合發(fā)芽勢均高于對照種子。只有處理4、5（0.5 g/L K2SO4＋0.5、1 g/L MgCl2）與對照間差異顯著，同時處理4、5 與處理1、2、3（0.2 g/L K2SO4＋0.5、1、1.5 g/L MgCl2）間差異顯著。0.5 g/L硫酸鉀＋1 g/L氯化鎂組合的發(fā)芽勢高于其他濃度。

表2 硫酸鉀與氯化鎂組合處理甜菜種子萌發(fā)調(diào)查結(jié)果Table 2 Investigation on germination of sugar beet seeds treated with different concentrations of potassium sulfate and magnesium chloride

2.2 硫酸鉀與氯化鎂組合對甜菜種子發(fā)芽率的影響

結(jié)果顯示（表2），不同處理間發(fā)芽率差異顯著，各處理均高于對照。硫酸鉀與氯化鎂的引發(fā)組合，硫酸鉀濃度為0.2 g/L，氯化鎂濃度分別為0.5、1、1.5 g/L，處理甜菜種子的發(fā)芽率分別為91.33%、93.22%和90.67%，分別比對照（89.67%）增加1.66、3.55 和1.00 個百分點。硫酸鉀濃度為0.5 g/L，氯化鎂濃度分別為0.5、1、1.5 g/L，處理甜菜種子的發(fā)芽率分別為95.33%、95.33%和93.00%，分別比對照增加5.66、5.66 和3.33個百分點。硫酸鉀濃度為1 g/L，氯化鎂濃度分別為0.5、1、1.5 g/L，處理甜菜種子的發(fā)芽率分別為92.33%、94.33%和94.67%，分別比對照增加2.66、4.66 和5.00 個百分點。發(fā)芽率最高的處理（0.5 g/L K2SO4＋0.5、1 g/L MgCl2）比最低處理（0.2 g/L K2SO4＋1.5 g/L MgCl2）高4.66 個百分點，比9 個組合平均高1.97 個百分點。試驗結(jié)果顯示，只有處理4和處理5（0.5 g/L K2SO4＋0.5、1 g/L MgCl2）與對照之間差異顯著，各處理間差異不顯著。其發(fā)芽率略高于對照種子，發(fā)芽率范圍為90.67%～95.33%，均在90%以上。其中0.5 g/L硫酸鉀＋0.5 g/L氯化鎂組合和0.5 g/L硫酸鉀＋1 g/L氯化鎂組合的發(fā)芽率高于其他濃度。

2.3 硫酸鉀與氯化鎂組合對甜菜種子發(fā)芽指數(shù)的影響

結(jié)果（表2）顯示，不同處理間發(fā)芽指數(shù)差異顯著，各處理均高于對照。硫酸鉀與氯化鎂的引發(fā)組合，硫酸鉀濃度為0.2 g/L，氯化鎂濃度分別為0.5、1、1.5 g/L，處理甜菜種子的發(fā)芽指數(shù)分別為27.58、27.75和26.92，分別比對照（26.75）提高了3.10%、3.74%和0.64%。硫酸鉀濃度為0.5 g/L，氯化鎂濃度分別為0.5、1、1.5 g/L，處理甜菜種子的發(fā)芽指數(shù)分別為41.62、48.31 和49.18，分別比對照提高了55.59%、80.60%和83.85%。硫酸鉀濃度為1 g/L，氯化鎂濃度分別為0.5、1、1.5 g/L，處理甜菜種子的發(fā)芽指數(shù)分別為32.57、30.21 和35.06，分別比對照提高了21.76%、12.93%和31.07%。發(fā)芽指數(shù)最高的處理（0.5 g/L K2SO4＋1.5 g/L MgCl2）比最低處理（0.2 g/L K2SO4＋1.5 g/L MgCl2）高82.69%，比9 個組合平均高51.26%。試驗結(jié)果顯示，不同組合處理發(fā)芽指數(shù)均高于對照種子，處理4、處理5 和處理6（0.5 g/L K2SO4＋0.5、1、1.5 g/L MgCl2）與對照間差異顯著，其他處理與對照間差異不顯著。發(fā)芽指數(shù)范圍為26.92～49.18，發(fā)芽指數(shù)大于40 的引發(fā)組合有3個（0.5 g/L硫酸鉀＋0.5、1、1.5 g/L氯化鎂），其中0.5 g/L硫酸鉀＋1.5 g/L氯化鎂組合的發(fā)芽指數(shù)高于其他濃度。

2.4 硫酸鉀與氯化鎂組合對甜菜種子活力指數(shù)的影響

結(jié)果（表2）顯示，不同處理間種子活力指數(shù)差異顯著，各處理均高于對照。硫酸鉀與氯化鎂的引發(fā)組合，硫酸鉀濃度為0.2 g/L，氯化鎂濃度分別為0.5、1、1.5 g/L，處理甜菜種子的活力指數(shù)分別為203.23、211.03和198.76，分別比對照（189.21）提高了7.41%、11.53%和5.05%。硫酸鉀濃度為0.5 g/L，氯化鎂濃度分別為0.5、1、1.5 g/L，處理甜菜種子的活力指數(shù)分別為299.69、385.99 和383.48，分別比對照提高了58.39%、104.00%和102.67%。硫酸鉀濃度為1 g/L，氯化鎂濃度分別為0.5、1、1.5 g/L，處理甜菜種子的活力指數(shù)分別為225.45、242.05 和251.33，分別提高了19.15%、27.93%和32.83%?；盍χ笖?shù)最高的處理（0.5 g/L K2SO4＋1 g/L MgCl2）比最低處理（0.2 g/L K2SO4＋1.5 g/L MgCl2）高94.20%，比9 個組合平均高63.00%。試驗結(jié)果顯示，不同組合處理甜菜種子，其活力指數(shù)均高于對照種子，處理1、處理2 和處理3（0.2 g/L K2SO4＋0.5、1、1.5 g/L MgCl2）與對照間差異不顯著，其他處理與對照間差異顯著，不同濃度硫酸鉀處理之間差異顯著?；盍χ笖?shù)范圍為198.76～385.99，活力指數(shù)大于300 的引發(fā)組合有2 個（0.5g/L 硫酸鉀＋1、1.5 g/L 氯化鎂），其中0.5 g/L硫酸鉀＋1g/L氯化鎂組合的活力指數(shù)高于其他濃度。

3 討論與結(jié)論

本研究之所以選擇無機鹽溶液是因為在后續(xù)的種子引發(fā)生產(chǎn)實踐中，其既價格低廉，又能保證引發(fā)效果穩(wěn)定有效，可以大量投入到生產(chǎn)中，目前很多作物種子引發(fā)選擇無機鹽處理，可以對種子萌發(fā)和幼苗生長具有明顯促進作用[13-15]。如王宇光等[16]利用不同Na 離子濃度研究鹽脅迫下甜菜幼苗早期生理變化，發(fā)現(xiàn)低濃度鈉離子會對甜菜的生長起到促進作用。吳凌云等[17]選用蛭石和KNO3處理辣椒和茄子種子的萌發(fā)，發(fā)現(xiàn)這些處理均可提高辣椒和茄子種子的出苗特性。王瑞聰?shù)萚18]發(fā)現(xiàn)三氮化鈉的合適濃度處理可以有效提高馬齒莧種子發(fā)芽，但不能時間太長。王鵬等[19]研究桔梗種子在鹽脅迫下的萌發(fā)和幼苗生長的效應(yīng)，發(fā)現(xiàn)不同濃度鹽溶液效果不同，1%NaCl、1%CaCl2均能有效引發(fā)桔梗種子。楊小環(huán)等[20]選用NaCl 處理高粱種子，表明適宜濃度的NaCl能夠有效引發(fā)高粱種子，加速幼苗生長。

種子引發(fā)雖然已經(jīng)被應(yīng)用于多種作物，但甜菜種子引發(fā)的研究處于初級階段，目前關(guān)于甜菜種子的引發(fā)報道較少，如魯兆新等[21]選擇植物生長劑、維生素、微量元素等多種藥劑，進行甜菜種子活化劑的配方篩選及室內(nèi)發(fā)芽試驗，甜菜種子活化劑能解除及降低甜菜種球抑制物質(zhì)的抑制作用，還可以激活甜菜種子萌動時酶的活性。張澤旭等[22]設(shè)置不同濃度PEG-6000對甜菜種子進行萌發(fā)研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)適宜濃度PEG-6000可提高甜菜種子的活力指標(biāo)。劉軍[23]設(shè)置了不同濃度的微量元素以及植物生長調(diào)節(jié)劑對甜菜種子浸種，表明錳、硼、鋅等微量元素浸種能激發(fā)甜菜種子的活力，提高發(fā)芽勢和發(fā)芽率，促進幼苗的生長。馬悅等[24]選擇過氧化氫、硼酸和PEG 對甜菜種子進行不同組合的浸泡處理，發(fā)現(xiàn)8%過氧化氫與0.01%硼酸組合效果好。駱巖等[25]用濃度相同的PEG 處理浸泡不同甜菜品種，發(fā)現(xiàn)處理效果各有不同。張澤旭等[26]利用3 種引發(fā)劑處理甜菜種子，發(fā)現(xiàn)均可促進種子引發(fā)。本研究通過設(shè)置了硫酸鉀與氯化鎂不同濃度的引發(fā)組合對甜菜種子進行8 h 浸泡處理，篩選了可加快甜菜種子萌發(fā)的鉀元素和鎂元素引發(fā)劑組合，發(fā)現(xiàn)不同濃度硫酸鉀與氯化鎂的9 個組合處理的發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)基本好于對照，可以很好地加快甜菜種子的萌發(fā)，為甜菜種子包衣物料的選擇提供了可靠的參考依據(jù)。本研究由于處于摸索篩選階段，選擇無機鹽組合的種類較少，設(shè)置的濃度、時間梯度較少，下一步可以多篩選幾種無機鹽組合種類研究，設(shè)置多個濃度和時間梯度，以便找到更有優(yōu)勢的引發(fā)處理。

本研究中硫酸鉀與氯化鎂組合處理的濃度不同對甜菜種子的引發(fā)效果也不同。0.2 g/L、0.5 g/L和1 g/L硫酸鉀分別與0.5 g/L、1 g/L和1.5 g/L的氯化鎂組合對甜菜種子幾乎都有促進作用。通過9 個處理比對分析可見，發(fā)芽率均在90%以上，其中引發(fā)組合0.5 g/L硫酸鉀＋1 g/L氯化鎂效果最好，可有效提高甜菜種子發(fā)芽勢，發(fā)芽率和活力指數(shù)，0.5 g/L 硫酸鉀＋0.5 g/L 氯化鎂可最有效提高種子發(fā)芽率，0.5 g/L硫酸鉀＋1.5 g/L氯化鎂可最有效提高甜菜種子發(fā)芽指數(shù)。關(guān)于硫酸鉀與氯化鎂對甜菜其他品種是否有同樣明顯的促進作用，以及試驗處理對后期幼苗生長、產(chǎn)質(zhì)量等指標(biāo)的影響，還有待驗證。