貯藏年限對(duì)不同居群白羊草種子活力的影響

李曉波，夏方山，朱夢(mèng)馨，趙奧然，王 勃，李尹琳，曾 佳

（山西農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)學(xué)院，山西 晉中 030801）

種子在農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)中屬于關(guān)鍵的基礎(chǔ)性生產(chǎn)資料， 種子品質(zhì)直接或間接影響農(nóng)牧業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和農(nóng)牧產(chǎn)品質(zhì)量［1］。 種子萌發(fā)階段在植物生命周期中占重要地位，是子代植株建立、生長(zhǎng)和繁育過(guò)程中的重要事件［2］，種子活力在種子萌發(fā)、幼苗建成和植物種群動(dòng)態(tài)特征等方面具有重要意義。 收獲當(dāng)年的種子一般具有較高的活力， 在貯藏狀態(tài)下隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，種子老化程度加劇，伴隨著種子內(nèi)部生理機(jī)能的惡化以及種子活力的降低［3-4］。即使在最適宜的貯藏條件下， 長(zhǎng)期貯藏也會(huì)降低種子質(zhì)量和活力［5］。 隨著種子活力的降低，種子萌發(fā)及生長(zhǎng)受到抑制， 表現(xiàn)為種子發(fā)芽率、 發(fā)芽指數(shù)、 幼苗活力指數(shù)的降低以及平均發(fā)芽時(shí)間的延長(zhǎng)。 研究表明， 貯藏時(shí)間會(huì)影響紫花苜蓿（Medicago sativa）［4］、藜麥（Chenopodium quinoa）［5］、大豆（Glycine max）［6］、煙草（Nicotiana tabacum）［7］、紅豆草（Onobrychis cyri）［8］等植物種子的活力水平，不同植物種子或品種間的耐貯藏性存在較大差異。因此， 探究不同物種及品種間植物種子的耐貯藏性， 對(duì)于植物種子的科學(xué)貯藏與創(chuàng)新利用具有重要意義。

白羊草（Bothriochloa ischaemum）是禾本科孔穎草屬多年生草本植物，具有防風(fēng)固土、產(chǎn)量高、易建群、適應(yīng)性好、抗旱性強(qiáng)、耐牧性高等特點(diǎn)［9］，是修復(fù)退化草地生態(tài)系統(tǒng)的重要草種［10］。 白羊草群落是我國(guó)暖溫帶森林草原區(qū)的中旱生草本群落， 也是黃土丘陵區(qū)森林草原區(qū)具有代表性的植被類(lèi)型［11］。 山西省白羊草草地面積約為1.7×106hm2，占山西省草地面積的36%以上［12］。目前，山西省及周邊省區(qū)大力實(shí)施生態(tài)治理和發(fā)展草牧業(yè)，白羊草作為山西省及周邊省區(qū)的優(yōu)質(zhì)牧草資源，其栽培面積迅速擴(kuò)大，種子需求量也越來(lái)越大，種子品質(zhì)優(yōu)劣自然也受到廣泛關(guān)注。 如果種子貯藏過(guò)程中老化或活力下降的問(wèn)題無(wú)法解決， 就會(huì)造成種子生物產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量的雙重降低， 從而影響農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)效益［13］。目前，關(guān)于白羊草種子貯藏時(shí)間對(duì)其活力的影響仍未見(jiàn)報(bào)道。 該研究通過(guò)對(duì)不同貯藏年限的5 個(gè)居群白羊草種子進(jìn)行發(fā)芽試驗(yàn)，分析其種子活力的變化規(guī)律，以期揭示不同居群白羊草種子的耐貯藏性， 為白羊草種質(zhì)資源的科學(xué)貯藏及創(chuàng)新利用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料及來(lái)源

供試草種： 分別于2017 年、2018 年、2019 年和2020 年收獲于山西農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)科學(xué)試驗(yàn)站的山西省代縣、平魯、平定、柳林、太谷5 個(gè)居群白羊草種子，在10%含水量條件下-4 ℃密封保存至2020 年12 月進(jìn)行試驗(yàn)。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

挑選形狀均勻飽滿(mǎn)的白羊草種子， 每100 粒均勻放置于鋪有雙層濾紙的消毒培養(yǎng)皿中， 加入4 mL 蒸餾水后于25 ℃恒溫光照培養(yǎng)箱中進(jìn)行發(fā)芽試驗(yàn)，每天稱(chēng)重并添加蒸餾水以保持恒重。以胚根突破種皮2 mm 作為發(fā)芽判定標(biāo)準(zhǔn)，每天統(tǒng)計(jì)發(fā)芽種子數(shù)，末次計(jì)數(shù)在發(fā)芽試驗(yàn)的第12 天，最后統(tǒng)計(jì)正常幼苗數(shù)［12，14］。 各年份中每個(gè)居群的白羊草種子的發(fā)芽試驗(yàn)分別設(shè)4 次重復(fù)。

1.3 指標(biāo)測(cè)定

發(fā)芽結(jié)束后，測(cè)定白羊草種子的幼苗長(zhǎng)，計(jì)算其發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、平均發(fā)芽時(shí)間和幼苗活力指數(shù)。發(fā)芽率的測(cè)定參照《草種子檢驗(yàn)規(guī)程 發(fā)芽試驗(yàn)》（GB/T 2930.4—2017）［15］進(jìn)行，平均發(fā)芽時(shí)間的測(cè)定參照Ellis 等［16］報(bào)道的方法進(jìn)行，發(fā)芽指數(shù)及幼苗活力指數(shù)的測(cè)定參照Abdul-Baki 等［17］報(bào)道的方法進(jìn)行。具體計(jì)算方法見(jiàn)參考文獻(xiàn)［18］。采用游標(biāo)卡尺測(cè)定每個(gè)重復(fù)中所有發(fā)芽種子的幼苗長(zhǎng)，最終以其平均值表示該重復(fù)結(jié)果［19］。

1.4 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)分析

利用Excel 2019 軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行初步整理，利用SPSS 26.0 統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件進(jìn)行單因素方差分析和雙因素方差分析， 利用Origin 2021 軟件作圖，采用Duncan′s 法進(jìn)行多重比較。 試驗(yàn)數(shù)據(jù)以“平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤”的形式表示。 P<0.01 表示差異極顯著，P<0.05 表示差異顯著，P>0.05 表示差異不顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 貯藏年限對(duì)不同居群白羊草種子發(fā)芽率的影響

由圖1 可知，在同一居群中，白羊草種子發(fā)芽率隨著貯藏年限的增加呈降低趨勢(shì)，5 個(gè)居群的白羊草種子在收獲當(dāng)年發(fā)芽率均最高； 代縣、平魯、平定、柳林居群白羊草種子收獲當(dāng)年的發(fā)芽率顯著（P<0.05）高于貯藏1、2、3 年，太谷居群白羊草種子貯藏3 年的發(fā)芽率顯著（P<0.05）低于收獲當(dāng)年以及貯藏1、2 年。在同一貯藏年限下，白羊草種子發(fā)芽率受居群影響。收獲當(dāng)年時(shí)，不同居群白羊草種子發(fā)芽率差異不顯著（P>0.05）。 貯藏1 年和3 年時(shí)， 太谷居群白羊草種子發(fā)芽率顯著（P<0.05）高于其他居群，且其他居群白羊草種子發(fā)芽率差異不顯著（P>0.05）。 貯藏2 年時(shí)，太谷居群白羊草種子發(fā)芽率顯著（P<0.05）高于其他居群；平魯居群白羊草種子發(fā)芽率顯著（P<0.05）高于柳林居群，與代縣、平定居群差異不顯著（P>0.05）；柳林居群白羊草種子發(fā)芽率與代縣、 平定居群差異不顯著（P>0.05）。

圖1 不同貯藏年限下不同居群白羊草種子發(fā)芽率的變化

2.2 貯藏年限對(duì)不同居群白羊草種子發(fā)芽指數(shù)的影響

由圖2 可知，在同一居群中，白羊草種子發(fā)芽指數(shù)隨著貯藏年限的增加呈降低趨勢(shì)，5 個(gè)居群的白羊草種子在收獲當(dāng)年發(fā)芽指數(shù)均最高；代縣、平魯、平定、柳林居群白羊草種子收獲當(dāng)年的發(fā)芽指數(shù)顯著（P<0.05）高于貯藏1、2、3 年，太谷居群白羊草種子貯藏3 年的發(fā)芽指數(shù)顯著（P<0.05）低于收獲當(dāng)年以及貯藏1、2 年。在同一貯藏年限下，白羊草種子發(fā)芽指數(shù)受居群影響。 收獲當(dāng)年，太谷、柳林居群白羊草種子發(fā)芽指數(shù)顯著（P<0.05）高于平魯居群，與代縣、平定居群差異不顯著（P>0.05）， 且平魯居群白羊草種子發(fā)芽指數(shù)與代縣、平定居群差異不顯著（P>0.05）。 貯藏1 年時(shí)，太谷居群白羊草種子發(fā)芽指數(shù)顯著（P<0.05）高于其他居群； 平定居群白羊草種子發(fā)芽指數(shù)顯著 （P<0.05）高于代縣、平魯居群，與柳林居群差異不顯著（P>0.05），且柳林居群白羊草種子發(fā)芽指數(shù)與代縣、平魯居群差異不顯著（P>0.05）。 貯藏2 年時(shí)，太谷居群白羊草種子發(fā)芽指數(shù)顯著（P<0.05）高于其他居群， 且其他居群白羊草種子發(fā)芽指數(shù)差異不顯著（P>0.05）。 貯藏3 年時(shí)，太谷居群白羊草種子發(fā)芽指數(shù)顯著（P<0.05）高于其他居群；平魯、平定居群白羊草種子發(fā)芽指數(shù)顯著（P<0.05）高于代縣居群，與柳林居群差異不顯著（P>0.05），且代縣居群白羊草種子發(fā)芽指數(shù)與柳林居群差異不顯著（P>0.05）。

圖2 不同貯藏年限下不同居群白羊草種子發(fā)芽指數(shù)的變化

2.3 貯藏年限對(duì)不同居群白羊草種子平均發(fā)芽時(shí)間的影響

由圖3 可知，在同一居群中，白羊草種子平均發(fā)芽時(shí)間隨著貯藏年限的增加而延長(zhǎng)，5 個(gè)居群的白羊草種子在收獲當(dāng)年平均發(fā)芽時(shí)間均最短；代縣、 柳林居群白羊草種子收獲當(dāng)年的平均發(fā)芽時(shí)間顯著（P<0.05）低于貯藏3 年，其他居群白羊草種子不同貯藏年限下差異不顯著（P>0.05）。 在同一貯藏年限下， 白羊草種子平均發(fā)芽時(shí)間受居群影響。收獲當(dāng)年和貯藏1 年時(shí)，不同居群白羊草種子平均發(fā)芽時(shí)間差異均不顯著（P>0.05）。貯藏2年時(shí)，太谷居群白羊草種子平均發(fā)芽時(shí)間顯著（P<0.05）低于代縣居群，與平魯、平定、柳林居群差異不顯著（P>0.05），且代縣居群白羊草種子平均發(fā)芽時(shí)間與平魯、 平定、 柳林居群差異不顯著（P>0.05）。 貯藏3 年時(shí)，平定、太谷居群白羊草種子平均發(fā)芽時(shí)間顯著（P<0.05）低于代縣居群，與平魯、柳林居群差異不顯著（P>0.05），且代縣居群白羊草種子平均發(fā)芽時(shí)間與平魯、 柳林居群差異不顯著（P>0.05）。

圖3 不同貯藏年限下不同居群白羊草種子平均發(fā)芽時(shí)間的變化

2.4 貯藏年限對(duì)不同居群白羊草種子幼苗活力指數(shù)的影響

由圖4 可知，在同一居群中，白羊草種子幼苗活力指數(shù)隨著貯藏年限的增加逐年降低，5 個(gè)居群的白羊草種子在收獲當(dāng)年幼苗活力指數(shù)均最高；除太谷居群外，其他4 個(gè)居群白羊草種子收獲當(dāng)年的幼苗活力指數(shù)均顯著（P<0.05）高于貯藏1、2、3 年。 在同一貯藏年限下，白羊草種子幼苗活力指數(shù)受居群影響。收獲當(dāng)年，柳林居群白羊草種子幼苗活力指數(shù)顯著（P<0.05）高于太谷居群，與代縣、平魯、平定居群差異不顯著（P>0.05），且太谷居群白羊草種子幼苗活力指數(shù)與代縣、平魯、平定居群差異不顯著（P>0.05）。 貯藏1 年時(shí)，太谷居群白羊草種子幼苗活力指數(shù)顯著 （P<0.05） 高于代縣、平魯、柳林居群，與平定居群差異不顯著（P>0.05）； 平定居群白羊草種子幼苗活力指數(shù)顯著（P<0.05）高于代縣、平魯居群，與柳林居群差異不顯著（P>0.05）；柳林居群白羊草種子幼苗活力指數(shù)與代縣、平魯居群差異不顯著（P>0.05）。 貯藏2年時(shí)，太谷居群白羊草種子幼苗活力指數(shù)顯著（P<0.05）高于其他居群，且其他居群幼苗活力指數(shù)差異不顯著（P>0.05）。 貯藏3 年時(shí)，太谷居群白羊草種子幼苗活力指數(shù)顯著（P<0.05）高于代縣、平魯、柳林居群， 與平定居群差異不顯著 （P>0.05）；代縣、平定、平魯、柳林居群白羊草種子幼苗活力指數(shù)差異不顯著（P>0.05）。

圖4 不同貯藏年限下不同居群白羊草種子幼苗活力指數(shù)的變化

2.5 貯藏年限及居群對(duì)白羊草種子活力的雙因素方差分析

雙因素方差分析表明（見(jiàn)表1），不同貯藏年限、居群及兩者的交互作用對(duì)白羊草種子發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)及幼苗活力指數(shù)均有極顯著（P<0.01）影響； 不同貯藏年限與居群對(duì)白羊草種子平均發(fā)芽時(shí)間有極顯著（P<0.01）影響，但不同貯藏年限與居群的交互作用對(duì)白羊草種子平均發(fā)芽時(shí)間無(wú)顯著（P>0.05）影響。

表1 不同貯藏年限及居群影響白羊草種子活力的雙因素分析

3 討論

種子的貯藏條件如時(shí)間、 溫度等都是影響種子活力的重要因素［20］。 貯藏年限是影響白羊草種子質(zhì)量及活力變化的主要因素， 同時(shí)其活力變化趨勢(shì)對(duì)判定白羊草種子的科學(xué)貯藏期限具有重要指導(dǎo)意義。該研究發(fā)現(xiàn)，不同貯藏年限對(duì)白羊草種子發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、平均發(fā)芽時(shí)間及幼苗活力指數(shù)均存在極顯著（P<0.01）影響，且白羊草種子的發(fā)芽率、 發(fā)芽指數(shù)及幼苗活力指數(shù)都隨著貯藏年限的增加呈降低趨勢(shì)， 平均發(fā)芽時(shí)間隨著貯藏年限的增加而延長(zhǎng)；收獲當(dāng)年發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)及幼苗活力指數(shù)普遍高于貯藏1～3 年，在貯藏1 年后，各居群都表現(xiàn)出不同程度的下降，尤其是代縣、平魯、 平定和柳林居群， 在貯藏1 年后降低幅度較大。研究柱花草［21］、春小麥［22］及檸條［23］等植物種子的耐貯藏特征時(shí)發(fā)現(xiàn)， 種子的活力隨著貯藏年限的增加而降低。在種子貯藏過(guò)程中，種子活力的降低與時(shí)間的增加成正比， 良好的貯藏處理有望獲得良好的種子質(zhì)量和較高的種子活力［24］。 在種子貯藏前，保證其收獲及管理方式最佳，以確保在一定貯藏條件下保持高水平的種子活力， 以及對(duì)最終能夠提供高質(zhì)量種子至關(guān)重要［25］。 科學(xué)的收獲及處理有利于白羊草的長(zhǎng)效貯藏。

種子的萌發(fā)能力與生境有關(guān)，如氣候、地形、土壤、植被等都會(huì)影響種子萌發(fā)［26］，不同居群因?yàn)榄h(huán)境差異導(dǎo)致的遺傳性能變異， 從而使其種子活力隨貯藏時(shí)間變化也會(huì)存在差異。 該研究中發(fā)現(xiàn)不同居群對(duì)白羊草種子發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、平均發(fā)芽時(shí)間及幼苗活力指數(shù)存在影響， 且各居群活力隨貯藏年限變化不盡相同，在代縣、平魯、平定和柳林居群中白羊草種子發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、幼苗活力指數(shù)在收獲當(dāng)年保持較高的水平， 貯藏1 年時(shí)顯著（P<0.05）下降；而太谷居群在貯藏期間均保持較高的水平。 研究不同地區(qū)紫花苜蓿［26］及梭梭（Haloxylon ammodendron）［27］等植物種子活力時(shí)發(fā)現(xiàn)，不同地區(qū)種子的發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)及活力指數(shù)的差異性，很大程度上是受氣候、降雨量、土壤等多種因素影響。前期研究發(fā)現(xiàn)，山西不同居群白羊草在光合特性［28］、產(chǎn)量及營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)［29］、農(nóng)藝性狀［30］等方面均存在較大差異， 且以太谷居群的白羊草的綜合表現(xiàn)最好。該研究表明，太谷居群白羊草種子在整個(gè)貯藏過(guò)程維持較高的活力水平， 且整體下降趨勢(shì)較緩， 相對(duì)于其他居群有較長(zhǎng)時(shí)間的貯藏期，所以若長(zhǎng)期高效利用，太谷居群白羊草種子最合適。但在收獲當(dāng)年，柳林居群白羊草種子發(fā)芽指數(shù)、幼苗活力指數(shù)表現(xiàn)最好，且發(fā)芽率也相對(duì)較高，平均發(fā)芽時(shí)間最低，綜合活力水平最高，所以若當(dāng)年播種栽培，柳林居群的白羊草種子最佳。

4 結(jié)論

不同居群白羊草種子活力隨貯藏年限增加呈降低趨勢(shì)，但各居群間變化差異不同。各居群白羊草種子在收獲當(dāng)年均保持較高活力水平，其中，柳林居群的白羊草種子綜合活力水平最高， 具有很高的種用價(jià)值。 太谷居群的白羊草種子在貯藏3年內(nèi)活力仍保持相對(duì)較高水平，耐貯性最好，而其他居群均不適合長(zhǎng)期貯藏。