富里酸與腐植酸對甜菜種子的引發(fā)影響

潘高，胡華兵，王榮華，劉大麗，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.新疆石河子農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，新疆石河子 832000）

0 引言

甜菜作為北方主要糖料作物，生產(chǎn)出的蔗糖是重要的食品、醫(yī)藥、化工等的重要原料。提高甜菜種子發(fā)芽活力則需用到引發(fā)技術(shù)，種子引發(fā)是基于生物學(xué)機制提出的，近年來有關(guān)甜菜引發(fā)的相關(guān)研究才剛開始豐富起來，同時，引發(fā)試劑的選擇需要根據(jù)植物自身條件和特點出發(fā)，所以在引發(fā)劑的篩選時需要大量的試驗和理論支持。研究表明，植物種子引發(fā)能加速其發(fā)芽，使其盡快苗齊，增加幼苗對病蟲害等不利因素的抗性，節(jié)約發(fā)芽時間，實現(xiàn)高效率種植[1-2]。有關(guān)于種子引發(fā)試劑的篩選，現(xiàn)在還處于探索和嘗試階段，如王茂芊等[2]總結(jié)了現(xiàn)今關(guān)于甜菜引發(fā)的進展及相關(guān)問題，總結(jié)出常見的影響甜菜種子萌發(fā)的因素，認為甜菜引發(fā)對甜菜生產(chǎn)具有重要意義；王靈敏等[3]利用不同濃度鹽溶液對油菜種子進行引發(fā)試驗，結(jié)果表明25 g/L的NaCl溶液引發(fā)1 h 的效果最好；蔣雪君等[4]用蛭石作甜瓜種子發(fā)芽介質(zhì)進行引發(fā)試驗，發(fā)現(xiàn)引發(fā)能提高種子活力的同時還能提高種子的耐鹽性；周其宇[5]對番茄和茄子種子進行引發(fā)試驗，證明不同試劑對種子引發(fā)效果不同，選用300 mg/L GA3作為番茄和茄子種子的引發(fā)劑時效果最好；侯林欣等[6]用水楊酸對水分脅迫下的玉米種子進行引發(fā)試驗，證明經(jīng)過水楊酸引發(fā)后的玉米幼苗中的氧化酶活性得到顯著提高，引發(fā)后可提高干旱脅迫下玉米的發(fā)芽能力；靳琇等[7]利用檸檬酸對低磷脅迫下的番茄種子進行引發(fā)試驗，證明檸檬酸能緩解氧化損傷，同時提高植株對磷元素的吸收，增強番茄幼苗的抵抗能力；劉曉晗[8]等利用硫酸鉀與氯化鎂對甜菜種子進行引發(fā)試驗，發(fā)現(xiàn)硫酸鉀與氯化鎂9 個組合都對種子引發(fā)有促進作用；荊文旭等[9]研究不同引發(fā)處理后甜菜種子的活力和萌發(fā)相關(guān)酶活性，證明引發(fā)在提高種子活力和相關(guān)酶活性的同時能夠減輕種子老化的細胞膜受傷程度；BARDEES[10]研究了種子引發(fā)對提高逆境脅迫下小麥產(chǎn)量的作用，建議進一步開發(fā)氧化還原鹵化、納米鹵化和溫敏這方面的應(yīng)用；阮松林等[1]對種子引發(fā)進行了原理的說明，并從生化和分子方向?qū)ΨN子引發(fā)進行了介紹，為種子引發(fā)奠定理論基礎(chǔ)。

腐植酸（Humic acid）是自然界中廣泛存在的大分子有機物質(zhì)，具有多種官能團，廣泛應(yīng)用于肥料的使用中，根據(jù)其溶解性不同劃分為富里酸、黑腐酸和棕腐酸，其中富里酸（又名黃腐酸）是從腐植酸中提取的一種物質(zhì)，其分子量較低，外表呈棕黑色或棕褐色，可溶于酸、堿、乙醇、水，是一類分子結(jié)構(gòu)和行為特性都相近的復(fù)合物質(zhì)。腐植酸具有離子交換性、吸附性以及絡(luò)合螯合性等特性，近年來在種子引發(fā)領(lǐng)域才開始被應(yīng)用[11]。顧鑫等[12]研究發(fā)現(xiàn)含腐植酸褐煤的浸提液浸種能夠有效緩解Na2CO3脅迫迫害，提高玉米種子抗性，促進發(fā)芽；王麗萍等[13]發(fā)現(xiàn)腐植酸能有效控制植物內(nèi)激素水平，提高植物生長對環(huán)境的抗逆性；張會平等[14]發(fā)現(xiàn)1∶8000 倍腐植酸鉀稀釋液對水稻種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)以及后期幼苗生長的各項形態(tài)指標均有明顯的提升效果；高玉紅等[15]研究發(fā)現(xiàn)不同濃度的腐植酸對西瓜種子萌發(fā)均有促進作用。

種子引發(fā)在主要糧食作物中已有廣泛應(yīng)用，但在甜菜種子引發(fā)領(lǐng)域應(yīng)用甚少，相關(guān)的試驗還處于初級探索階段[16]。因此，本試驗選用不同濃度的腐植酸和富里酸及其組合對甜菜種子進行引發(fā)試驗，研究腐植酸與富里酸對甜菜種子的引發(fā)效果，旨在將引發(fā)效果顯著的引發(fā)劑應(yīng)用在甜菜的實際生產(chǎn)中，為后續(xù)選擇優(yōu)良甜菜引發(fā)劑和甜菜種子包衣劑奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗時間與地點

試驗于2021年9—11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試驗室進行。

1.2 試驗材料

供試材料選用甜菜單粒種‘STm1616’，由新疆石河子農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院提供。種子引發(fā)劑：腐植酸（HA）純度≥70%試劑級，富里酸（FA）純度≥90%原料級，購于安徽酷爾生物工程有限公司。

1.3 試驗設(shè)計與方法

本試驗共設(shè)置9 個處理（濃度為有效含量），處理1、2、3 分別為0.05%、0.075%、0.1% FA；處理4 為0.025%FA+0.025%HA；處理5 為0.0375%FA+0.0375%HA；處理6 為0.05%FA+0.05%HA；處理7、8、9 分別為0.05%、0.075%、0.1%HA。24 ℃下浸泡干種子24 h，種子浸泡后回干，對照為‘STm1616’未處理干種子。

采用濃度為0.1%的次氯酸鈉對發(fā)芽盒進行消毒，蒸餾水清洗并曬干，將高溫滅菌后的發(fā)芽紙平鋪在無菌發(fā)芽盒中，發(fā)芽紙共50 格，每格放兩粒甜菜種子，均勻擺放后，用33 mL 蒸餾水均勻噴濕種子，每個處理3次重復(fù)，隨后放入人工氣候箱進行培養(yǎng)，溫度設(shè)置在23 ℃，每天光照12 h，濕度設(shè)置70%，每天檢查種子發(fā)芽的個數(shù)，計算發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)。每個處理隨機選擇10 個樣品利用游標卡尺進行胚根、胚軸長度測量。每個處理隨機選擇50粒種子，利用筆式電導(dǎo)率測試儀測試種子浸出液電導(dǎo)率。

1.4 測定指標

通過公式測定引發(fā)劑處理后甜菜種子的發(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)分析和作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 富里酸和腐植酸對甜菜種子發(fā)芽勢的影響

結(jié)果（表1）顯示，對照組的發(fā)芽勢為62.33%，用0.05%、0.075%、0.1% FA 處理后的種子發(fā)芽勢分別為65.67%、68.33%、68.33%，分別高出對照組3.34、6.00 和6.00 個百分點；用0.025% FA+0.025% HA、0.0375%FA+0.0375%HA、0.05%FA+0.05%HA 處理種子后發(fā)芽勢分別為69.00%、72.67%、69.67%，分別高出對照組6.67、10.34 和7.34 個百分點；用0.05%、0.075%、0.1% HA 處理后甜菜種子發(fā)芽勢分別為69.67%、70.00%、70.30%，分別高出對照組7.34、7.67 和7.97 個百分點。結(jié)果可見，9 組處理均對種子的發(fā)芽勢有促進作用，9組處理平均高出對照組6.96 個百分點，其中0.0375%FA+0.0375%HA 組合對種子發(fā)芽勢的影響最為顯著，效果最好。

表1 富里酸（FA）與腐植酸（HA）對甜菜種子引發(fā)的影響Table 1 The priming effects of fulvic acid and humic acid on sugar beet seeds

2.2 富里酸和腐植酸對甜菜種子發(fā)芽率的影響

結(jié)果（表1）顯示，對照組的發(fā)芽率為60.67%，用0.05%、0.075%、0.1% FA 處理后的種子發(fā)芽率分別為65.00%、69.33%、68.67%，分別高出對照組4.33、8.66 和8.00 個百分點；0.025%FA+0.025%HA、0.0375%FA+0.0375%HA、0.05%FA+0.05%HA 三個組合處理種子后發(fā)芽率分別為70.00%、72.00%、68.67%，分別高出對照組9.33、11.33和8.00 個百分點；用0.05%、0.075%、0.1%HA 處理的發(fā)芽率分別為70.00%、70.67%、70.33%，分別高出對照組9.33、10.00和9.67個百分點。結(jié)果可見，9組處理均能提高種子發(fā)芽率，9組處理平均高出對照組8.74個百分點，其中0.0375%FA+0.0375%HA組合對提高種子發(fā)芽率影響最為顯著。

2.3 富里酸和腐植酸對甜菜種子發(fā)芽指數(shù)的影響

結(jié)果（表1）顯示，對照組發(fā)芽指數(shù)為19.14，用0.05%、0.075%、0.1% FA 處理后的種子發(fā)芽指數(shù)分別為32.97、33.35、32.34，相比對照組提高了72.26%、74.24%、68.97%；0.025% FA+0.025% HA、0.0375% FA+0.0375%HA、0.05%FA+0.05% HA 三個組合處理種子后發(fā)芽指數(shù)分別為28.46、30.87、30.60，相比對照組提高了48.69%、61.29%、59.87%；用0.05%、0.075%、0.1% HA 處理的甜菜種子發(fā)芽指數(shù)分別為28.95、46.49、36.70，相比對照組提高了51.25%、142.89%、107.42%。結(jié)果可見，9 組處理均提高了種子的發(fā)芽指數(shù)，9 組處理相比對照組平均提高了76.32%，其中0.075%HA 處理后的甜菜種子發(fā)芽指數(shù)最高，效果最為顯著。

2.4 富里酸和腐植酸對甜菜種子活力指數(shù)的影響

結(jié)果（表1）顯示，對照組的活力指數(shù)為136.83，用0.05%、0.075%、0.1%FA 處理后的種子活力指數(shù)分別為303.65、282.07、335.35，相比對照組分別提高了121.92%、106.15%、145.09%；0.025% FA+0.025% HA、0.0375% FA+0.0375% HA、0.05% FA+0.05% HA 三個組合處理種子后活力指數(shù)分別為274.51、290.33、342.05，相比對照組分別提高了100.62%、112.18%、149.98%；用0.05%、0.075%、0.1% HA 處理的種子活力指數(shù)分別為292.46、485.19、441.24，相比對照組分別提高了113.74%、254.59%、222.47%。結(jié)果可見，9組處理均有效提高了種子的活力指數(shù)，9 組處理相比對照組平均提高了147.42%，其中0.075%HA 處理后的甜菜種子活力指數(shù)最高，效果最為顯著。

2.5 不同試劑對甜菜種子電導(dǎo)率的影響

結(jié)果（表1）顯示，對照組的電導(dǎo)率為418.03%，用0.05%、0.075%、0.1% FA 處理后的種子電導(dǎo)率分別為47.43%、50.63%、61.07%，分別低于對照組370.60、367.40 和356.96 個百分點；0.025% FA+0.025% HA、0.0375% FA+0.0375% HA、0.05% FA+0.05% HA 三個組合處理種子后電導(dǎo)率分別為44.60%、46.53%、54.13%，分別低于對照組373.43、371.50和363.90個百分點；0.05%、0.075%、0.1%HA 處理的甜菜種子電導(dǎo)率分別為63.47%、54.27%、42.70%，分別低于對照組354.56、363.76 和375.33 個百分點。9組處理相比對照組平均降低366.38個百分點，其中0.1%HA處理后的甜菜種子電導(dǎo)率最低，效果最為顯著。

3 討論與結(jié)論

現(xiàn)今常用引發(fā)技術(shù)有水引發(fā)、滾筒引發(fā)、滲透引發(fā)、固體基質(zhì)引發(fā)、生物膜引發(fā)、ABA 引發(fā)等[17]。劉朝陽等[18]利用硝酸鈣和硫酸鎂組合對甜菜種子進行引發(fā)，發(fā)現(xiàn)適當濃度可促進甜菜種子生長，反之則對種子發(fā)芽起到抑制作用，說明在甜菜引發(fā)試劑的篩選中，還應(yīng)細化濃度梯度從而選擇甜菜種子引發(fā)的適應(yīng)范圍；GALVIZ 等[19]研究了番茄生產(chǎn)過程中對水分虧缺效應(yīng)的能力，說明水分虧缺會顯著影響植物生長和光合特性，水楊酸（SA）引發(fā)可維持植物生長并減輕水分虧欠對植物造成的傷害；MANISHA 等[20]比較氧化鋅納米顆粒與塊狀鋅鹽對飼用玉米的引發(fā)作用，證明低濃度氧化鋅納米顆粒作為種子包衣材料使玉米的生長效果最好；索文龍等[21]研究了不同比例的負離子球、電氣石球、麥飯石球作為固體引發(fā)劑對煙草種子進行引發(fā)試驗，發(fā)現(xiàn)20 g/100 mL 負離子球引發(fā)效果好；李慧等[22]研究了不同引發(fā)劑和引發(fā)方法對青綠苔草種子發(fā)芽的影響，發(fā)現(xiàn)在單一引發(fā)中，5%KNO3以及480 mg/L 赤霉素（GA3）對青綠苔草種子的引發(fā)效果較佳；索文龍等[23]試驗了納米二氧化鈦（TiO2）在煙草種子引發(fā)和包衣丸化中的應(yīng)用效果，發(fā)現(xiàn)5 nm TiO2對煙草種子引發(fā)效果最好，可用于煙草種子包衣丸化；單昕昕等[24]研究表明30%PEG引發(fā)后的洋蔥種子萌發(fā)效果較好。

腐植酸作為常見的大分子有機酸，多用于肥料生產(chǎn)中，多項研究表明腐植酸作為施用肥料時，能有效提高植物活力及相關(guān)抗性，但少見于種子引發(fā)領(lǐng)域，近年來才開始被嘗試作為引發(fā)材料應(yīng)用到種子引發(fā)中。ZITA 等[25]利用HA 對春小麥、春大麥和甜菜進行預(yù)拌種，證明拌種可以有效減少發(fā)芽時間，腐植酸能提高春小麥和大麥芽的長度和根系干重量，證明黃腐酸（富里酸）與甜菜農(nóng)藥搭配可以使農(nóng)藥更加高效，減少污染；王靜等[26]通過田間試驗，在鹽堿地滴施黃腐酸鉀水溶肥能使棉花出苗率顯著提高；趙世元[27]研究發(fā)現(xiàn)黃腐酸（富里酸）處理可提高煙草的發(fā)芽指數(shù)；黃晗達等[28]研究發(fā)現(xiàn)腐植酸、黃腐酸、氨基酸和海藻素等4 種生物刺激素對韭菜種子發(fā)芽和幼苗生長均有促進作用。本研究利用富里酸、腐植酸及兩者組合對甜菜種子進行引發(fā)試驗，發(fā)現(xiàn)各處理均對甜菜種子引發(fā)有促進作用，不同濃度及組合對甜菜種子影響不同。

富里酸和腐植酸及其組合的發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)都高于對照組（CK），其中0.0375%HA+0.0375%FA 處理對提高甜菜種子發(fā)芽勢和發(fā)芽率效果最好；0.075%HA 處理對提高種子發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)效果最好；9 組處理的電導(dǎo)率均低于對照組，其中0.1%HA電導(dǎo)率最低?？傮w上，處理中0.0375%FA+0.0375%HA和0.075%HA引發(fā)效果最好。

本研究不足之處：（1）在引發(fā)試劑的濃度選擇上可以更加細化，同時可設(shè)置不同引發(fā)時間；（2）該試驗?zāi)M引發(fā)條件為常溫下進行，可以試驗在不同環(huán)境下的引發(fā)效果，設(shè)置不同溫度濕度等；（3）除試劑浸泡引發(fā)還可以嘗試選擇其他方法，如固體引發(fā)、滾筒引發(fā)等，結(jié)合黃腐酸和腐植酸進行引發(fā)試驗。