豆類芽苗菜種子發(fā)芽率影響因素研究

賈姊薇，賈兵國(guó)，2，王素娜，2，王星，2，王景璽，王麗萍，2*

（1.河北工程大學(xué)，河北 邯鄲 056038；2.邯鄲市土壤生態(tài)修復(fù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河北 邯鄲 056038）

芽苗菜是指利用植物種子或其他營(yíng)養(yǎng)貯藏器官，在黑暗或光照條件下直接生產(chǎn)出可供食用的嫩芽、芽苗、芽球、幼梢或幼莖的總稱[1]。芽苗菜在漢代就被載入《神農(nóng)本草經(jīng)》，最初是因具有清熱解毒的功效而被用于食療。近代由于生活質(zhì)量的提高，人們對(duì)不同蔬菜的需求量大大增加[2]，芽苗菜因風(fēng)味獨(dú)特、營(yíng)養(yǎng)豐富而備受人們的喜愛(ài)。研究表明，每100 g豌豆含有維生素B10.15 mg、維生素B20.19 mg、維生素C 53 mg、鈣156 mg、磷82 mg、鐵7.5 mg、蛋白質(zhì)4.9 g、脂肪0.3 g[3]。芽苗菜在生產(chǎn)過(guò)程中不使用農(nóng)藥、化肥和激素等化學(xué)物質(zhì)，是安全、優(yōu)質(zhì)的綠色無(wú)公害蔬菜，且生產(chǎn)周期短、生產(chǎn)過(guò)程簡(jiǎn)單，利潤(rùn)較高，是一種非常適合菜農(nóng)種植的蔬菜。

20世紀(jì)90年代初，芽苗菜作為新型蔬菜在北京、上海等地進(jìn)行種植，且受到廣泛歡迎。至1998年，芽苗菜生產(chǎn)已經(jīng)覆蓋20多個(gè)省，栽培面積472.5萬(wàn)m2，產(chǎn)量達(dá)到3 150萬(wàn)盤(pán)。隨著科技發(fā)展以及人工栽培技術(shù)的不斷進(jìn)步，芽苗菜生產(chǎn)發(fā)展勢(shì)頭依舊良好。數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，國(guó)內(nèi)芽苗菜生產(chǎn)量雖然較高，但立體式的工業(yè)化生產(chǎn)僅占1/10，大多數(shù)仍采用家庭作坊和大棚生產(chǎn)，存在生產(chǎn)技術(shù)、生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊的現(xiàn)象，且還存在過(guò)度依靠人力，工廠機(jī)械自動(dòng)化、智能化程度低的情況，有些農(nóng)戶為了提高產(chǎn)量，甚至出現(xiàn)了過(guò)量使用化肥和農(nóng)藥的現(xiàn)象[4]。此外，環(huán)境控制技術(shù)落后、能源缺失，加上農(nóng)藥濫用，使得芽苗菜產(chǎn)量降低，質(zhì)量無(wú)法保證。

在芽苗菜實(shí)際生產(chǎn)中，對(duì)影響芽苗菜產(chǎn)量和品質(zhì)的幾個(gè)重要因素僅依賴于經(jīng)驗(yàn)數(shù)值[5]，缺乏精確的適宜芽苗菜生長(zhǎng)的外界環(huán)境因素條件，致使產(chǎn)量提高受到一定限制，經(jīng)濟(jì)效益受到嚴(yán)重影響。歐陽(yáng)新[6]研究表明，適宜的溫度有利于山黧豆芽苗菜發(fā)芽，溫度為24～28℃時(shí)能夠培育出高品質(zhì)的芽苗菜。孫海龍等[7]試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，溫度與光照對(duì)松柳芽苗菜生長(zhǎng)及營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)有一定的影響。劉乃森等[8]研究表明，催芽溫度可顯著影響油葵芽苗菜的發(fā)芽率。劉福霞等[9]試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，高密度播種時(shí)黑豆芽苗菜品質(zhì)較佳，但易徒長(zhǎng)倒伏。截至目前，對(duì)影響豆類芽苗菜種子發(fā)芽率的外界環(huán)境因素研究仍然較少。為了科學(xué)合理地提高芽苗菜生產(chǎn)的種子發(fā)芽率，且增加芽苗菜產(chǎn)量，研究了浸種時(shí)間、溫度、播種密度等因素對(duì)種子發(fā)芽率的影響，以期為芽苗菜規(guī)范化生產(chǎn)提供科學(xué)合理的依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)材料為市售的大豆、豌豆和綠豆種子，其中大豆品種為冀豆17（河北宏瑞種業(yè)有限公司生產(chǎn)），豌豆品種為嘉美軟莢604（廣東綠友種業(yè)有限公司生產(chǎn)），綠豆品種為中綠一號(hào)（廣東綠友種業(yè)有限公司生產(chǎn)）。剔除陳年豆、壞豆、嫩豆、蟲(chóng)豆、無(wú)皮豆、殘破豆和變質(zhì)豆，選擇正常情況下發(fā)芽率95%以上且顏色鮮亮、顆粒飽滿、大小均勻、成熟度好的種子[10～12]進(jìn)行試驗(yàn)。先用清水把種子清洗2～3遍，去除表面塵土和其他雜質(zhì)；然后用0.1%高錳酸鉀溶液浸泡15～20 min，殺死種子表面的病菌，防止種子發(fā)芽過(guò)程中受到病蟲(chóng)為害[13]；再用清水沖洗干凈，備用。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 分別以大豆、豌豆和綠豆種子為試材，均從浸種時(shí)間、催芽溫度和播種密度3個(gè)方面，研究外界因素對(duì)豆類種子發(fā)芽率的影響。以高發(fā)芽率為目標(biāo)，對(duì)不同因素的適宜條件進(jìn)行篩選。

1.2.1.1 浸種時(shí)間對(duì)種子發(fā)芽率的影響。每種豆類均取種子100粒，稱重后浸種，浸種時(shí)間設(shè)4、8、12、16和24 h共5個(gè)處理，每處理均3次重復(fù)。浸種結(jié)束后瀝干水分，再稱重，計(jì)算相對(duì)吸水率〔（吸水后的種子質(zhì)量-吸水前的種子質(zhì)量）/吸水前的種子質(zhì)量×100%〕。

將浸種處理后的種子，置于事先鋪有1層濕濾紙的無(wú)菌培養(yǎng)皿（直徑20 cm）中，然后放入培養(yǎng)箱內(nèi)，在溫度25℃、相對(duì)濕度85%、黑暗條件下進(jìn)行培養(yǎng)[14]，保持濾紙濕潤(rùn)。每24 h統(tǒng)計(jì)1次發(fā)芽（胚根露出種皮且超過(guò)豆子長(zhǎng)度1 cm以上）種子數(shù)，連續(xù)統(tǒng)計(jì)7 d，計(jì)算發(fā)芽率（7 d發(fā)芽種子數(shù)/供試種子數(shù)×100%）[15]。

1.2.1.2 催芽溫度對(duì)種子發(fā)芽率的影響。每種豆類均取最適浸種時(shí)間處理的種子100粒，置于事先鋪有1層濕濾紙的無(wú)菌培養(yǎng)皿（直徑20 cm）中，然后放入培養(yǎng)箱內(nèi)，培養(yǎng)溫度設(shè)15、20、25、30和35℃共5個(gè)處理，在相對(duì)濕度85%、黑暗條件下進(jìn)行培養(yǎng)，每處理均3次重復(fù)。每24 h統(tǒng)計(jì)1次發(fā)芽種子數(shù)，連續(xù)統(tǒng)計(jì)7 d，計(jì)算發(fā)芽率。

1.2.1.3 播種密度對(duì)種子發(fā)芽率的影響。先用清水把育種盤(pán)（規(guī)格20 cm×25 cm）清洗干凈，然后用0.1%高錳酸鉀溶液浸泡0.5～1 h進(jìn)行消毒，最后用清水洗凈，晾干。在育種盤(pán)底部均勻鋪厚0.5～1 cm的濕潤(rùn)珍珠巖，每種豆類均取溫水浸泡最適浸種時(shí)間的種子100粒進(jìn)行播種，播種密度設(shè)0.3、0.4、0.5、0.6和0.7 kg/m2（以種子干重計(jì)）5個(gè)處理，然后鋪厚0.5～0.8 cm的珍珠巖覆蓋至看不到種子，每處理均3次重復(fù)。用黑色遮陽(yáng)網(wǎng)遮蓋，24 h后統(tǒng)計(jì)發(fā)芽種子數(shù)，計(jì)算發(fā)芽率。

1.2.2 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析 利用Microsoft Excel 2010軟件和SPSS 21.0軟件[16]對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，采用Duncan’S法進(jìn)行差異顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 豆類種子的吸水規(guī)律

不同豆類種子的吸水規(guī)律大致相同，均可以分為3個(gè)階段：浸種開(kāi)始后的8 h內(nèi)為吸水前期，種子的相對(duì)吸水率隨著浸種時(shí)間的延長(zhǎng)而增加，該階段吸水快且吸水量大，浸種時(shí)間至8 h時(shí)大豆、豌豆、綠豆的相對(duì)吸水率分別達(dá)到72.88%、47.59%和84.87%；浸種8～16 h為吸水中期，該階段吸水速度變慢，吸水量明顯減少，浸種時(shí)間至16 h時(shí)大豆、豌豆、綠豆的相對(duì)吸水率分別為107.28%、75.97%和96.61%；浸種16～24 h為吸水末期，該階段種子含水量基本達(dá)到飽和狀態(tài)，浸種時(shí)間至24 h時(shí)大豆、豌豆、綠豆的相對(duì)吸水率分別為119.30%、95.46%和98.77%（圖1）。

圖1 不同豆類種子的吸水規(guī)律Fig.1 Water absorption law of different bean seeds

2.2 浸種時(shí)間對(duì)豆類種子發(fā)芽率的影響

浸種時(shí)間對(duì)不同豆類種子的發(fā)芽率均有顯著影響（表1）。隨著浸種時(shí)間的延長(zhǎng)，豌豆和綠豆的種子發(fā)芽率呈逐漸升高趨勢(shì)，浸種24 h時(shí)發(fā)芽率分別達(dá)到97.66%和97.00%，此時(shí)綠豆的發(fā)芽率極顯著＞其他浸種時(shí)間處理，豌豆的發(fā)芽率極顯著＞浸種16 h外的其他時(shí)間處理；大豆的種子發(fā)芽率呈先升高后降低的單峰曲線變化，其中浸種8 h處理的發(fā)芽率最高，達(dá)到52.66%，極顯著＞浸種4 h外的其他時(shí)長(zhǎng)處理，但浸種時(shí)間至24 h時(shí)發(fā)芽率僅為20.00%。表明豌豆和綠豆的最適浸種時(shí)間為24 h；大豆的適宜浸種時(shí)間為4～8 h，其中最適浸種時(shí)間為8 h，浸種時(shí)長(zhǎng)超過(guò)8 h后發(fā)芽率極顯著降低。

表1 浸種時(shí)間對(duì)豆類種子發(fā)芽率的影響Table 1 Effect of soaking time on germination rate of different bean seeds （%）

2.3 催芽溫度對(duì)豆類種子發(fā)芽率的影響

催芽溫度對(duì)不同豆類種子的發(fā)芽率均有顯著影響（表2）。隨著溫度的升高，不同豆類的種子發(fā)芽率均呈先升高后降低的單峰曲線變化，且均以25℃處理的發(fā)芽率最高，此時(shí)大豆、豌豆和綠豆的發(fā)芽率分別達(dá)到91.66%、98.66%和96.33%，其中大豆發(fā)芽率極顯著＞除20℃外的其他溫度處理，豌豆發(fā)芽率極顯著＞除20和30℃外的其他溫度處理，綠豆發(fā)芽率顯著＞其他溫度處理。表明豆類種子的最適催芽溫度為25℃，溫度太高（35℃）或太低（15℃）均不適合種子萌發(fā)。

表2 催芽溫度對(duì)豆類種子發(fā)芽率的影響Table 2 Effect of germinating temperature on germination rate of different bean seeds （%）

2.4 播種密度對(duì)豆類種子發(fā)芽率的影響

播種密度對(duì)不同豆類種子的發(fā)芽率均有顯著影響（表3）。隨著播種密度的增大，不同豆類的種子發(fā)芽率均呈先升高后降低的單峰曲線變化，其中，播種密度為0.5 kg/m2時(shí)大豆和豌豆的發(fā)芽率最高，均達(dá)到92.33%，此時(shí)大豆發(fā)芽率極顯著＞除0.3和0.4 kg/m2外的其他密度處理，豌豆發(fā)芽率極顯著＞除0.4 kg/m2外的其他密度處理；播種密度為0.4 kg/m2時(shí)綠豆的發(fā)芽率最高，達(dá)到91.67%，極顯著＞除0.3和0.5 kg/m2外的其他密度處理。表明播種密度為0.3～0.5 kg/m2時(shí)，對(duì)豆類種子的發(fā)芽率普遍影響不大；播種密度超過(guò)0.5 kg/m2后會(huì)導(dǎo)致種子發(fā)芽率顯著降低，密度越大，發(fā)芽率降低越明顯?？傮w來(lái)看，豆類種子的最適播種密度為0.5 kg/m2。

表3 播種密度對(duì)芽苗菜發(fā)芽率的影響Table 3 Effect of different sowing density on the germination rate of different bean seeds（%）

3 結(jié)論與討論

浸種可以使種子吸足水分，達(dá)到種子正常含水量，激活種子活性，促進(jìn)種子萌發(fā)。浸種時(shí)長(zhǎng)過(guò)短，種子吸水不足，會(huì)導(dǎo)致種子發(fā)芽率低，甚至不發(fā)芽；而浸種時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，種子吸水過(guò)量，會(huì)導(dǎo)致種子破裂和進(jìn)行無(wú)氧呼吸，降低種子活性，造成胚根腐爛，降低種子發(fā)芽率。明確最佳浸種時(shí)間可以更好地提高種子發(fā)芽率，增加產(chǎn)量[17，18]。本研究結(jié)果表明，綠豆和豌豆的最適浸種時(shí)間均為24 h，相對(duì)吸水率分別達(dá)到98.77%和95.46%，發(fā) 芽 率 分 別 達(dá) 到97.00%和97.66%；大豆的適宜浸種時(shí)間為4～8 h，其中最適浸種時(shí)間為8 h，此時(shí)相對(duì)吸水率為72.88%，發(fā)芽率達(dá)到52.66%。大豆不適宜長(zhǎng)時(shí)間浸種，浸種24 h時(shí)相對(duì)吸水率高達(dá)119.30%，而發(fā)芽率降低至20.00%，原因是大豆種子脂肪含量高，過(guò)量吸水會(huì)導(dǎo)致種子結(jié)構(gòu)破壞，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)外滲，造成發(fā)芽率降低，這與趙雨云[19]的研究結(jié)果一致。

種子發(fā)芽需要進(jìn)行一系列的生理生化反應(yīng)，但反應(yīng)中需要酶的催化，而溫度與酶促反應(yīng)密切相關(guān)。溫度過(guò)低，酶活性低，相應(yīng)的酶促反應(yīng)進(jìn)行緩慢，種子發(fā)芽緩慢甚至不能發(fā)芽[20~22]；溫度過(guò)高，酶活性遭到破壞，種子萌發(fā)受到影響，發(fā)芽率就會(huì)降低。只有在適當(dāng)溫度下，才能使酶保持較高活性，促進(jìn)種子發(fā)芽，具有較高的發(fā)芽率。在芽苗菜生產(chǎn)實(shí)踐中，適宜溫度有利于種子發(fā)芽，提高芽苗菜產(chǎn)量。本研究結(jié)果表明，大豆、豌豆和綠豆種子的最適催芽溫度均為25℃，發(fā)芽率分別達(dá)到91.66%、98.66%和96.33%；溫度太高（35℃）或太低（15℃）均不適合種子萌發(fā)。

播種密度在一定范圍內(nèi)，對(duì)種子發(fā)芽率影響不大；播種密度增大，會(huì)導(dǎo)致種子通風(fēng)性下降且生長(zhǎng)空間受到限制，造成呼吸作用降低，種子發(fā)芽進(jìn)程減慢或者停止，發(fā)芽率降低。本研究結(jié)果表明，播種密度為0.3～0.5 kg/m2時(shí)對(duì)豆類種子的發(fā)芽率普遍影響不大，播種密度超過(guò)0.5 kg/m2后會(huì)導(dǎo)致種子發(fā)芽率顯著降低，總體來(lái)看豆類種子的最適播種密度為0.5 kg/m2。