不同催芽處理對‘紅靈’西瓜種子發(fā)芽的影響

張永生，秦 旭，李國棟

（1.山東農(nóng)業(yè)工程學(xué)院，山東濟(jì)南 250100；2.南京農(nóng)業(yè)大學(xué)，江蘇南京 210000；3.山東省農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，山東濟(jì)南 250013）

西瓜系葫蘆科西瓜屬一年生蔓性草本植物，果實肉質(zhì)多汁，是夏季主要的消暑果品[1]?！t靈’西瓜是我國北方設(shè)施早熟栽培的新品種，抗逆性強，成熟期早，產(chǎn)量為30 000～52 500 kg/hm2；果肉可溶性固形物含量可達(dá)13%以上，口感風(fēng)味具佳，深受市場及廣大種植戶喜愛?！t靈’西瓜設(shè)施栽培時期主要為早春3 月，種苗生產(chǎn)則需在冬春季進(jìn)行，由于受低溫弱光等環(huán)境條件的影響，其種子常出現(xiàn)發(fā)芽不齊的現(xiàn)象，對種苗質(zhì)量及后期的果實品質(zhì)產(chǎn)生不利影響。如何通過調(diào)控環(huán)境因素來提高種子的發(fā)芽質(zhì)量，已成為制約‘紅靈’西瓜產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的瓶頸。

目前關(guān)于催芽處理的研究較多，不同處理對種子發(fā)芽的影響不同。目前西瓜催芽的研究主要集中在溫度和激素處理等方面，其他因素對西瓜萌發(fā)的研究較少。溫度對種子萌發(fā)的影響較大，陳祥等[2]、鄭高飛等[3]研究發(fā)現(xiàn)，適當(dāng)提高催芽溫度，有利于提高西瓜出芽的整齊度。沈虹等[4]、蔣雪君等[5]研究了西甜瓜種子發(fā)芽的影響因素，發(fā)現(xiàn)低溫能顯著抑制西瓜和甜瓜種子萌發(fā)。陳亮等[6]研究發(fā)現(xiàn)，野生西瓜種子引發(fā)的最適宜溫度為6 ℃。浸種時間和pH 值也對種子發(fā)芽產(chǎn)生一定的影響[7]。如楊光華等[8]研究認(rèn)為，浸種結(jié)合一定的損傷處理可以提高甜瓜種子的發(fā)芽能力。童龍[9]通過無籽西瓜種子發(fā)芽研究表明，得出最佳發(fā)芽時間為2 d。pH 值對西瓜種子萌發(fā)的研究尚未見報道，但在蔬菜中研究較多[10]。本研究通過不同催芽溫度、浸種時間及pH 值溶液浸種等方式處理‘紅靈’西瓜種子，對其發(fā)芽時間、發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、種子活力指數(shù)及胚根長度等指標(biāo)進(jìn)行對比分析，探索‘紅靈’西瓜種子催芽與生長發(fā)育的最適調(diào)控條件，以期為優(yōu)質(zhì)種苗生產(chǎn)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試材料為‘紅靈’西瓜種子，山東偉麗種苗有限公司提供。

1.2 儀器與設(shè)備

恒溫培養(yǎng)箱，303-0B 型，尚誠儀器制造有限責(zé)任公司；pH 測試儀，PR-3001-TRREC-N01 型，山東塞恩電子科技有限公司。

濃硫酸，優(yōu)級純，南京化學(xué)試劑股份有限公司；氫氧化鈉，分析純，上海麥克林生化科技有限公司。

1.3 試驗方法

試驗于2021 年2—3 月在山東偉麗種苗有限公司實驗室進(jìn)行。隨機選取‘紅靈’西瓜種子進(jìn)行不同催芽溫度、浸種時間、pH 溶液浸種試驗，處理方式如下。

不同催芽溫度處理：首先將‘紅靈’西瓜種子用蒸餾水進(jìn)行浸種處理，浸種時間為2 h。浸種完畢后，將種子放入鋪有濕潤濾紙的培養(yǎng)皿中，隨后蓋好培養(yǎng)皿蓋，置于25（CK）、26、28、30、32、34 ℃恒溫箱內(nèi)進(jìn)行暗培養(yǎng)[11]。

不同浸種時間處理：將‘紅靈’西瓜種子分別用蒸餾水浸種2（CK）、16、18、20、22、24 h，浸種完畢后，將種子放入鋪有濕潤濾紙的培養(yǎng)皿中，隨后蓋好培養(yǎng)皿蓋，置于30 ℃恒溫箱內(nèi)進(jìn)行暗培養(yǎng)。

不同pH 溶液浸種處理：首先于燒杯中加入適量蒸餾水，然后根據(jù)蒸餾水體積與目標(biāo)溶液pH 值計算所需要的H2SO4或固體NaOH 的量，以配制成不同pH 值的浸種溶液。之后將‘紅靈’西瓜種子分別用pH 值為4.0、6.0、7.0（CK）、8.0、10.0、12.0 的溶液浸種2 h，浸種完成后，將種子放入鋪有濕潤濾紙的培養(yǎng)皿中，隨后蓋好培養(yǎng)皿蓋，置于30 ℃恒溫箱內(nèi)進(jìn)行暗培養(yǎng)。

每個處理設(shè)3 次重復(fù)，每個重復(fù)隨機選取30 粒種子進(jìn)行指標(biāo)測定[12]。以胚根露出種皮2 mm 作為萌發(fā)標(biāo)準(zhǔn)[13]，每天觀察并記錄西瓜種子的發(fā)芽出苗情況，發(fā)芽結(jié)束后測量胚根長度。

1.4 指標(biāo)測定

發(fā)芽時間為種子胚根露出種皮長度至2 mm 的天數(shù)，胚根長度為發(fā)芽結(jié)束后發(fā)芽種子的胚根長度。發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、種子活力指數(shù)的計算公式分別見式（1）～（4）。

式中，GP為發(fā)芽勢，%；A2d為前2 d 發(fā)芽種子數(shù)；At為試驗種子總數(shù)。

式中，GE為發(fā)芽率，%；Ac為種子達(dá)到完全發(fā)芽時發(fā)芽種子數(shù)；At為試驗種子總數(shù)。

式中，GI為發(fā)芽指數(shù)；Gt為在第t天的發(fā)芽數(shù)；Dt為相應(yīng)發(fā)芽天數(shù)。

式中，VI為活力指數(shù)；W為發(fā)芽結(jié)束后發(fā)芽種子的平均胚根長度值。

1.5 數(shù)據(jù)處理方法

采用Excel 2016 軟件進(jìn)行常規(guī)數(shù)據(jù)統(tǒng)計和作圖，SPSS 26.0 軟件進(jìn)行單因素方差分析和多重比較（鄧肯氏新復(fù)極差法）。

2 結(jié)果與分析

2.1 催芽溫度對‘紅靈’西瓜種子發(fā)芽及活力的影響

發(fā)芽勢決定著出苗的整齊程度，是種子生命力強弱的重要標(biāo)志，發(fā)芽勢強，出苗整齊，籽苗生長一致。發(fā)芽率則可以較好地反映種子發(fā)芽速度和整齊度[14]。由表1 可知，催芽溫度對‘紅靈’西瓜種子發(fā)芽的影響較為顯著。催芽溫度較低時，種子在處理后第2 天發(fā)芽，與對照組一致，催芽溫度上升到30～34 ℃時，種子在處理后第1 天就開始發(fā)芽，發(fā)芽時間較對照組早。催芽溫度較低時，種子的發(fā)芽勢和發(fā)芽率也較低，當(dāng)催芽溫度升高至30 ℃時，種子的發(fā)芽勢、發(fā)芽率均顯著高于對照組。當(dāng)催芽溫度升高至32 ℃時，種子的發(fā)芽勢和發(fā)芽率均達(dá)到最大值，分別為97%和99%，分別比對照高26.0%和19.3%，表明適當(dāng)提高催芽溫度，對‘紅靈’西瓜種子萌發(fā)具有促進(jìn)作用。同時隨著催芽溫度的增加，種子發(fā)芽指數(shù)逐漸升高，在30 ℃時達(dá)到最大值，為16.94，高出對照4.86。但此時種子的發(fā)芽勢和發(fā)芽率較32 ℃時低。在催芽溫度為30、32、34 ℃時，種子的活力指數(shù)均顯著高于對照組。當(dāng)催芽溫度為32 ℃時，種子的活力指數(shù)最高，為57.68，比對照組高34.18；此時胚根長度也明顯大于對照及30 ℃處理，達(dá)到最大值，為3.79 cm。

表1 不同催芽溫度對‘紅靈’西瓜種子發(fā)芽的影響Table 1 Effect of different budding temperature on seed germination of ‘Hongling’ watermelon

2.2 浸種時間對‘紅靈’西瓜種子發(fā)芽及活力的影響

浸種時間的長短對種子的發(fā)芽勢和發(fā)芽率影響顯著，浸種時間過長或過短均不利于種子發(fā)芽[15-16]。由表2可知，西瓜種子經(jīng)過不同時長的浸種，均在處理后第1 天發(fā)芽，與對照組一致。在浸種16～24 h 范圍內(nèi)，隨著浸種時間的延長，種子的發(fā)芽率及發(fā)芽勢均呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢。當(dāng)浸種時長為20 h 時，種子的發(fā)芽勢和發(fā)芽率達(dá)到最大值，分別達(dá)到96%、99%，較對照高14.3%和11.2%。種子經(jīng)浸種處理后，其發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)均顯著高于對照組，均在浸種時間為20 h 時達(dá)到最大值，分別為25.64 和76.41。當(dāng)浸種時間超過20 h，種子的活力則開始下降。種子活力較強時，其胚根生長較快，成苗時間越早，在生產(chǎn)中可縮短育苗時間，降低生產(chǎn)成本。浸種處理后的種子，胚根長度與對照差異不顯著，在浸種時間為20 h 時達(dá)到最大值2.98 cm，比對照高14.6%。

表2 不同浸種時間對‘紅靈’西瓜種子發(fā)芽的影響Table 2 Effect of different soaking time on seed germination of ‘Hongling’ watermelon

2.3 pH 值對‘紅靈’西瓜種子發(fā)芽及活力的影響

由表3 可知，經(jīng)過不同pH 值溶液浸種處理的西瓜種子，發(fā)芽時間與對照組一致，均為處理后第1 天發(fā)芽。不同pH 值處理下的種子發(fā)芽勢和發(fā)芽率有所不同，浸種溶液的pH 值過高或過低均會抑制種子萌發(fā)。pH 值為7.0 的中性條件下，‘紅靈’西瓜種子的發(fā)芽勢和發(fā)芽率達(dá)到最大值，為88%和94%。經(jīng)過酸、堿溶液處理后的種子，發(fā)芽率均低于對照組，但差異不顯著。

表3 不同pH 值對‘紅靈’西瓜種子發(fā)芽的影響Table 3 Effect of different pH on germination of ‘Hongling’watermelon seeds

發(fā)芽指數(shù)是種子的活力指標(biāo)，發(fā)芽指數(shù)越高，種子活力就越高[17]。由表3 知，在酸性和堿性環(huán)境下，‘紅靈’西瓜種子的發(fā)芽指數(shù)均低于對照組，對照組種子的發(fā)芽指數(shù)最高，為16.53?；盍χ笖?shù)系種子萌發(fā)、出苗率以及幼苗生長的潛勢，是種子品質(zhì)的重要指標(biāo)[18]。在本實驗中，種子的活力指數(shù)隨著浸種溶液pH 值的升高呈現(xiàn)先升后降趨勢，且隨著酸度或堿度的增加，對種子活性的抑制作用越明顯；在pH 值為7.0 的環(huán)境下活力指數(shù)達(dá)到最大值43.47。在pH4.0～7.0 范圍內(nèi)，隨著處理溶液pH 值的增加，種子的胚根長度不斷增加，在pH 值為7.0 時胚根長度達(dá)到最大值（2.70 cm），當(dāng)pH 值繼續(xù)升高時，胚根長度呈現(xiàn)下降趨勢。

3 討論與結(jié)論

綜上分析得出，32 ℃的催芽溫度更適于提高‘紅靈’西瓜種子活性，利于萌發(fā)。同時，20 h 的浸種時長、pH 7.0的中性浸種溶液環(huán)境對促進(jìn)‘紅靈’西瓜種子的萌發(fā)更為有利。

不同溫度處理對不同植物種子萌發(fā)有較大影響。本試驗中，經(jīng)過不同催芽溫度處理的‘紅靈’西瓜種子，各項發(fā)芽指標(biāo)均呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，發(fā)芽勢、發(fā)芽率、活力指數(shù)和胚根長度均在催芽溫度為32 ℃時達(dá)到最高。王聰艷等[19]和尤佳琪等[20]分別研究大果型西瓜和小果型西瓜發(fā)現(xiàn)，兩類西瓜的適宜發(fā)芽溫度均在30 ℃左右，其中大果型西瓜要稍高一些，這與本結(jié)論較為一致。

浸種處理一方面可以改善種皮的透水透氣性，加速種子吸水。另一方面，可以增強種子內(nèi)部各種與水解有關(guān)的酶類活性，加速種子內(nèi)部物質(zhì)分解，促進(jìn)種子萌發(fā)[21-22]。本試驗中，經(jīng)過不同時長的浸種處理后，‘紅靈’西瓜種子的各項發(fā)芽指標(biāo)均呈現(xiàn)先升后降的拋物線趨勢，各項指標(biāo)均在浸種時間為20 h 時達(dá)到最高。梁歡等[23]、李超等[24]在水稻、燈籠樹種子上所做的研究也表明，適當(dāng)延長浸種時間能促進(jìn)種子萌發(fā)，這與本結(jié)論相似。

不同植物的種子萌發(fā)所要求的pH 值不同[25]。本研究發(fā)現(xiàn)，pH 值7.0 的浸種環(huán)境，更有利于‘紅靈’西瓜種子萌發(fā)，各項指標(biāo)最優(yōu)。張鵬等[26]的研究表明，pH 值為7.0 的環(huán)境更有利于甘菊種子發(fā)芽；而李小玲等[25]研究則發(fā)現(xiàn)高山杜鵑種子在pH=6.2 的條件下發(fā)芽率最高，究其原因，應(yīng)該與不同植物種子的原產(chǎn)地以及物種生理特性有關(guān)。

綜上所述，對于‘紅靈’西瓜種子，32 ℃的催芽溫度、20 h 的浸種時長更有利于種子發(fā)芽，過低或過高的浸種溫度與時長均會抑制種子活性。而pH 值7.0 的中性浸種環(huán)境，更適合‘紅靈’西瓜種子萌發(fā)生長。