引發(fā)回干處理和貯藏條件對(duì)酒用高粱種子萌發(fā)的影響

董 帥，陳麗娜，張 民，劉奇源，伍 雨，李星月

（貴州大學(xué)農(nóng)學(xué)院，貴州貴陽(yáng) 550025）

播種是農(nóng)作物生產(chǎn)的主要環(huán)節(jié)之一，對(duì)種子進(jìn)行播前處理有利于提高出苗率和幼苗健壯度。目前，一些物理、化學(xué)及生物的方法被廣泛應(yīng)用于種子播前處理，以促進(jìn)種子萌發(fā)、提高出苗率和增強(qiáng)抗性[1-3]。種子引發(fā)是一門(mén)集物理、化學(xué)和生物學(xué)方法于一體的綜合性技術(shù)，該技術(shù)由HEYDECKER 等[4]在1973年首次提出。種子引發(fā)具有打破種子休眠、提高種子活力和促進(jìn)種子萌發(fā)的作用，被廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)[5-6]。通常該技術(shù)的應(yīng)用受引發(fā)劑種類、引發(fā)溫度和引發(fā)時(shí)間等因素影響[7-9]。在眾多引發(fā)劑中，聚乙二醇（PEG）是一種較為常見(jiàn)的種子引發(fā)劑，可有效調(diào)節(jié)種子吸脹速度和代謝恢復(fù)程度，進(jìn)而影響種子萌發(fā)和幼苗形態(tài)建成。PEG 引發(fā)的關(guān)鍵在于控制種子吸脹，延長(zhǎng)吸水階段，在促進(jìn)種子生理生化代謝恢復(fù)的基礎(chǔ)上及時(shí)回干。

種子壽命是指一個(gè)批次的種子從生理成熟到發(fā)芽率下降至50%經(jīng)歷的時(shí)間。研究表明，種子壽命受種子質(zhì)量、貯藏時(shí)間、種子初始含水量和貯藏溫度等因素影響。種子初始含水量與貯藏溫度是關(guān)鍵因素，也是容易控制的因素[10]。楊超等[11]研究表明，通過(guò)調(diào)控種子含水量和貯藏溫度均可延長(zhǎng)種子壽命，達(dá)到較好的貯藏效果。如高溫條件下降低含水量與高含水量條件下降低溫度均可實(shí)現(xiàn)種子壽命的延長(zhǎng)。關(guān)于種子貯藏，多數(shù)學(xué)者的研究集中在常規(guī)種子，關(guān)于引發(fā)種子的貯藏報(bào)道相對(duì)較少，酒用高粱種子的研究未見(jiàn)報(bào)道。

酒用高粱種子偏小，千粒重僅為16～22 g，頂土能力差，直播出苗難。2020—2021年，對(duì)貴州省仁懷市、桐梓縣和習(xí)水縣等10 個(gè)試點(diǎn)進(jìn)行隨機(jī)抽查，結(jié)果表明酒用高粱種子直播條件下出苗率普遍小于25%。該問(wèn)題已成為制約貴州省乃至我國(guó)酒用高粱產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸。因此，提高酒用高粱種子活力、改善播種質(zhì)量對(duì)于酒用高粱產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有重要意義。在甜高粱和食用高粱上，已有研究表明,種子引發(fā)可提高種子活力和逆境下的萌發(fā)率[12-13]。然而，在酒用高粱種子上還未見(jiàn)報(bào)道。本研究著重探討不同引發(fā)時(shí)間、回干程度、貯藏時(shí)間和貯藏溫度對(duì)酒用高粱種子萌發(fā)的影響，以期為提升酒用高粱播種技術(shù)提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 供試材料

供試酒用高粱品種紅纓子種子由貴州紅纓子農(nóng)業(yè)科技有限公司提供。紅纓子是貴州省主要栽培酒用高粱品種，近3年在我國(guó)的種植面積達(dá)20 萬(wàn)hm2以上。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)和方法

試驗(yàn)以引發(fā)時(shí)間、回干程度、貯藏時(shí)間和貯藏溫度為自變量，萌發(fā)率為因變量，采用一般線性模型（general linear model，GLM）中的全因子模型及Ⅲ型平方分析引發(fā)時(shí)間、回干程度、貯藏時(shí)間、貯藏溫度及其互作對(duì)酒用高粱種子萌發(fā)率的影響；采用鄧肯氏法測(cè)試比較不同處理對(duì)萌發(fā)率的影響。

試驗(yàn)于2021年1—4月在貴州大學(xué)農(nóng)學(xué)院進(jìn)行。首先采用20%聚乙二醇（PEG）溶液進(jìn)行種子萌發(fā)前的預(yù)處理，在18 ℃將酒用高粱種子分別引發(fā)12、24、36、48 h，然后在38 ℃和相對(duì)濕度45%條件下進(jìn)行引發(fā)種子的回干處理，回干程度分別為7%、10%和15%，最后將回干種子分別置于自然變溫和25 ℃恒溫條件下貯藏，貯藏時(shí)間分別為0、30、60、90 d。對(duì)照為未引發(fā)處理的干種子，種子萌發(fā)條件為25 ℃、相對(duì)濕度50%、光周期為16 h 光照/8 h黑暗、光照強(qiáng)度為187 μmol/（m2·s），萌發(fā)時(shí)間為0、12、24、36、48、60、72、84、96 h。測(cè)定萌發(fā)率，分析萌發(fā)整齊度。

萌發(fā)率/%=（正常幼苗數(shù)/供試種子總數(shù)）×100

1.3 統(tǒng)計(jì)分析

采用SPSS 21.0 和Origin 2019b 軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析和繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 引發(fā)時(shí)間、回干程度及貯藏時(shí)間對(duì)酒用高粱種子萌發(fā)率的影響

由表1 可知，在自然變溫條件下，不同引發(fā)條件和貯藏時(shí)間酒用高粱種子的萌發(fā)率存在顯著差異（P＜0.05）。引發(fā)12 h 回干程度7%、引發(fā)24 h 回干程度10%和15%、引發(fā)36 h 回干程度7%和15%、引發(fā)48 h 回干程度7%、10%和15%處理酒用高粱種子在貯藏時(shí)間0 d 萌發(fā)率均較高，各處理差異不顯著（P＞0.05）。在自然變溫下PEG 引發(fā)12 h 回干程度7%時(shí)，酒用高粱種子在貯藏0、30、60、90 d 的萌發(fā)率均較高，且各處理差異不顯著（P＞0.05）。引發(fā)24 h 回干程度10%、引發(fā)48 h 回干程度7%的處理酒用高粱種子在貯藏0、30、60、90 d 的萌發(fā)率均較高，處理差異不顯著（P＞0.05）。

表1 引發(fā)回干處理及貯藏時(shí)間對(duì)酒用高粱種子萌發(fā)率的影響（自然變溫貯藏）

由表2 可知，在25 ℃恒溫條件下，引發(fā)12 h回干程度7%、引發(fā)24 h 回干程度10%和15%、引發(fā)36 h 回干程度7%和15%、引發(fā)48 h 回干程度7%、10%和15%處理酒用高粱種子在貯藏時(shí)間0 d 萌發(fā)率均較高，處理差異不顯著（P＞0.05）。引發(fā)24 h 回干程度10%和引發(fā)48 h 回干程度7%，酒用高粱種子在0、30、60、90 d 貯藏時(shí)間下萌發(fā)率較高，處理差異不顯著（P＞0.05）；引發(fā)24 h 回干程度15%和引發(fā)36 h 回干程度15%在0、30、60 d 貯藏時(shí)間下的萌發(fā)率較高，各處理差異不顯著（P＞0.05）。

表2 引發(fā)回干處理及貯藏時(shí)間對(duì)酒用高粱種子萌發(fā)率的影響（25 ℃恒溫貯藏）

2.2 引發(fā)和回干處理對(duì)酒用高粱種子萌發(fā)整齊度的影響

由圖1a 可知，在自然變溫條件下，不同引發(fā)處理酒用高粱種子的萌發(fā)整齊度存在差異，其中引發(fā)12 h 回干程度7%時(shí)的萌發(fā)整齊度較高；其次為引發(fā)24 h 回干程度15%和引發(fā)36 h 回干程度15%處理；引發(fā)12 h 回干程度15%時(shí)的萌發(fā)整齊度顯著低于對(duì)照（P＜0.05）。引發(fā)12 h 回干程度7%、引發(fā)24 h回干程度15%和引發(fā)36 h 回干程度15%處理的種子萌發(fā)率與對(duì)照無(wú)顯著差異（P＞0.05）。說(shuō)明在自然變溫條件下引發(fā)不同時(shí)間種子含水量回干到相應(yīng)程度時(shí)萌發(fā)整齊度比對(duì)照好。

由圖1b 可知，在25 ℃恒溫條件下，引發(fā)12 h回干程度7%和引發(fā)12 h 回干程度10%處理的萌發(fā)整齊度較高，其次是引發(fā)36 h 回干程度15%處理；不同引發(fā)回干處理后的種子萌發(fā)整齊度無(wú)明顯低于對(duì)照的情況。整體上可以看出，引發(fā)12 h 回干程度7%、引發(fā)36 h 回干程度15%在萌發(fā)96 h 的種子萌發(fā)整齊度與對(duì)照無(wú)顯著差異（P＞0.05）。說(shuō)明在25 ℃恒溫條件下引發(fā)不同時(shí)間種子含水量回干到相應(yīng)程度時(shí)萌發(fā)整齊度好于對(duì)照。

圖1 不同引發(fā)條件對(duì)酒用高粱種子萌發(fā)的影響

綜合圖1a 和圖1b 分析認(rèn)為，引發(fā)時(shí)間與回干程度12 h×7%和36 h×15%處理的種子不僅萌發(fā)率高、萌發(fā)整齊度也好，且25 ℃恒溫和自然變溫兩種貯藏方式下萌發(fā)率和萌發(fā)整齊度差異較小，在生產(chǎn)上均可考慮采用，如果僅考慮出苗整齊情況可選擇其中任一組合，如果既考慮出苗情況、又考慮耐貯藏性可優(yōu)先選擇引發(fā)時(shí)間與回干程度12 h×7%的組合處理。

2.3 引發(fā)時(shí)間、回干程度、貯藏溫度和貯藏時(shí)間及其互作對(duì)酒用高粱種子萌發(fā)率的影響

由表3 可知，引發(fā)時(shí)間、回干程度和貯藏時(shí)間P值分別為0、0.004、0，均顯著影響酒用高粱種子的萌發(fā)率（P＜0.05）。引發(fā)時(shí)間×回干程度P值為0、引發(fā)時(shí)間×貯藏溫度P值為0.042、引發(fā)時(shí)間×回干程度×貯藏溫度的P值為0.007，影響酒用高粱種子的萌發(fā)率，且存在互作（P＜0.05）。說(shuō)明貯藏溫度單獨(dú)對(duì)酒用高粱種子萌發(fā)率的影響較小，而與引發(fā)時(shí)間和回干程度協(xié)同會(huì)影響酒用高粱種子的萌發(fā)率。

表3 引發(fā)時(shí)間、回干程度、貯藏溫度和貯藏時(shí)間及其互作對(duì)酒用高粱種子萌發(fā)的影響

3 討論與結(jié)論

種子萌發(fā)始于吸水，止于胚根突破胚乳和種皮露白[14]。該過(guò)程受諸多環(huán)境因素影響，如水分、溫度、氧氣和光照等。研究表明，引發(fā)可加速種子萌發(fā)、加快種子在不良環(huán)境下的萌發(fā)速度、提高出苗率、打破種子休眠[15-16]。對(duì)多個(gè)物種的研究表明，引發(fā)種子可以提早萌發(fā)和出苗，增強(qiáng)種子活力和幼苗的抗性等[17-22]。種子引發(fā)效果受引發(fā)劑類型和引發(fā)工藝影響。聚乙二醇（PEG）是一種較為常見(jiàn)的引發(fā)劑，在甜菜上的研究表明，種子引發(fā)時(shí)間和PEG 濃度存在一定互作，如處理時(shí)間為24 h，則40%和60%的PEG-6000 引發(fā)對(duì)甜菜種子萌發(fā)有促進(jìn)作用；處理時(shí)間為48 h，20%和40%的PEG-6000 促進(jìn)甜菜種子萌發(fā)；處理時(shí)間為72 h，10%、20%和40%的PEG-6000可促進(jìn)甜菜種子萌發(fā)，40%PEG-6000 浸泡72 h 后的發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率和活力指數(shù)最高，60%PEG-6000浸泡24 h 后的發(fā)芽指數(shù)最高[23]。本研究發(fā)現(xiàn)，引發(fā)時(shí)間和回干程度均影響PEG 引發(fā)的效果，在7%回干程度下，引發(fā)48 h 后的酒用高粱種子萌發(fā)率普遍顯著高于引發(fā)12、24、36 h 的處理，而在15%回干程度下，引發(fā)48 h 后的種子萌發(fā)率顯著低于引發(fā)24、36 h 的處理。

種子含水量和貯藏溫度是影響貯藏過(guò)程中種子活力的關(guān)鍵因素。對(duì)于正常種子而言，含水量的降低能夠延緩種子劣變速度，有利于種子活力的保持，反之種子含水量的增加則會(huì)縮短種子的壽命，不利于種子活力的保持[24]。ELLIS 等[25]進(jìn)行芝麻種子貯藏溫度和含水量試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，種子含水量降低3 個(gè)百分點(diǎn)（5%降至2%），貯藏壽命延長(zhǎng)40 倍。研究發(fā)現(xiàn)，高粱種子含水量在8%～14%，每降低1 個(gè)百分點(diǎn)，種子壽命延長(zhǎng)接近1 倍；在5～30 ℃，每降低5 ℃，其壽命也延長(zhǎng)接近1 倍[26]。張民等[27]研究發(fā)現(xiàn)，25 ℃恒溫和4 ℃低溫下引發(fā)煙草種子活力下降較緩慢，而自然變溫下種子活力下降較快。本研究發(fā)現(xiàn)，種子引發(fā)回干程度越低，在短時(shí)間貯藏下種子的萌發(fā)率越好，且25 ℃恒溫比自然變溫下更利于貯藏。這說(shuō)明引發(fā)種子回干后含水量對(duì)耐貯藏性影響較大，與正常種子類似，含水量低易于貯藏。

多因素方差分析結(jié)果表明，對(duì)酒用高粱種子萌發(fā)影響較大的因素為引發(fā)時(shí)間和回干程度。不同引發(fā)時(shí)間搭配不同回干程度對(duì)萌發(fā)率的影響存在顯著差異，在生產(chǎn)上可以選擇適宜的處理組合。如在不同溫度貯藏0 d 的條件下，引發(fā)時(shí)間與回干程度組合為12 h×7%和36 h×15%的種子萌發(fā)速度較快，且最終萌發(fā)率與對(duì)照無(wú)顯著差異。不同的是在這些過(guò)程中仍然不能忽視不同引發(fā)時(shí)間的影響，即想要種子在任何溫度下貯藏均表現(xiàn)良好則需要考慮不同引發(fā)時(shí)間回干到不同程度的搭配組合，在這方面還需進(jìn)行更深層次的檢驗(yàn)，值得今后研究。

引發(fā)時(shí)間和回干程度是影響種子萌發(fā)的兩個(gè)重要因素，且兩者存在交互作用，短時(shí)間引發(fā)后種子回干到較低含水量和較長(zhǎng)時(shí)間引發(fā)后種子回干到較高含水量對(duì)種子萌發(fā)有益，反之，短時(shí)間引發(fā)種子回干程度較高和較長(zhǎng)時(shí)間引發(fā)種子回干程度較低會(huì)降低種子萌發(fā)速度。在變溫和恒溫條件下短時(shí)間貯藏，引發(fā)時(shí)間與回干程度組合為12 h×7%、24 h×10%、48 h×7%處理種子萌發(fā)率表現(xiàn)穩(wěn)定；從萌發(fā)整齊度和萌發(fā)率考慮，引發(fā)時(shí)間與回干程度較優(yōu)組合為12 h×7%和36 h×15%。綜合分析認(rèn)為，種子引發(fā)時(shí)間和回干程度存在交互作用，通過(guò)改變種子引發(fā)時(shí)間及回干程度可顯著提高酒用高粱種子的萌發(fā)率。