牧草種子丸粒化加工后萌發(fā)率和生理特性的變化

現(xiàn)階段，中國(guó)逐漸加大對(duì)生態(tài)建設(shè)工程的重視，且正在大力開展退耕還林、還草計(jì)劃。在草地生態(tài)建設(shè)過(guò)程中存在很多難題，包括部分地區(qū)環(huán)境和地理?xiàng)l件十分特殊，生態(tài)體系脆弱，沙漠化及干旱的土地條件對(duì)牧草種植帶來(lái)了較大的難度。除此之外，部分地區(qū)土壤條件也十分惡劣，例如黑土灘養(yǎng)分低，土壤中有機(jī)物含量和磷元素含量較少，無(wú)法為牧草種植創(chuàng)造有利的土壤條件。在牧草播種過(guò)程中，部分禾本科牧草種子質(zhì)量較輕，很難采取正常的播種方式種植牧草，導(dǎo)致牧草生產(chǎn)規(guī)模難以擴(kuò)大。

1 丸?；庸ぬ幚砗竽敛莘N子萌發(fā)率的變化

1.1 影響種子萌發(fā)啟動(dòng)時(shí)間

分析經(jīng)丸?；幚砗竽敛莘N子的萌發(fā)啟動(dòng)時(shí)機(jī)。其中，絕大部分牧草種子經(jīng)過(guò)丸?；幚砗?，其萌發(fā)啟動(dòng)時(shí)間均會(huì)出現(xiàn)不同程度的延遲，延遲時(shí)間以2～4 d不等。延遲時(shí)間會(huì)根據(jù)牧草種子類型及包衣材料和填充劑的改變而發(fā)生改變。

1.2 影響牧草種子最終發(fā)芽率

在前期研究中，有學(xué)者針對(duì)披堿草、冷地早熟禾及中華羊茅等牧草種子丸?；蟀l(fā)芽率進(jìn)行對(duì)比。研究結(jié)果顯示，經(jīng)過(guò)丸?；庸ず螅敛莘N子發(fā)芽率均明顯降低。其中，披堿草處理前的發(fā)芽率為71%，處理后的發(fā)芽率為48%。降低了23%；冷地早熟禾發(fā)芽率為50%，處理后的發(fā)芽率為33%。降低了17%；中華羊茅處理前的發(fā)芽率為52%，處理后的發(fā)芽率為37%，降低了15%。由此可見，丸?；庸ぬ幚砗髸?huì)對(duì)牧草種子發(fā)芽率產(chǎn)生直接影響，使其最終發(fā)芽率明顯降低[1]。

1.3 影響牧草苗高和發(fā)芽指數(shù)

發(fā)芽指數(shù)指的是種子生長(zhǎng)活力，根據(jù)發(fā)芽指數(shù)可以預(yù)測(cè)出種子生長(zhǎng)表現(xiàn)，而苗高則是判斷幼苗生長(zhǎng)態(tài)勢(shì)的重要指標(biāo)，同樣能夠反映種子活力。研究發(fā)現(xiàn)，采用丸?；庸し椒▽?duì)牧草種子進(jìn)行處理后，其發(fā)芽指數(shù)和苗高均會(huì)發(fā)生一定程度的改變，主要呈現(xiàn)降低趨勢(shì)。因此，丸?；幚頃?huì)對(duì)種子的生長(zhǎng)活力造成不良影響，且會(huì)推遲其萌發(fā)時(shí)間。

2 丸粒化加工處理后牧草種子生理特性發(fā)生的變化

2.1 影響種子電導(dǎo)率

種子電導(dǎo)率與種子活力之間存在聯(lián)系，當(dāng)種子發(fā)芽率變化較大時(shí)，電導(dǎo)率與種子活力呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)關(guān)系，而當(dāng)發(fā)芽率變化較小時(shí)，種子活力與電導(dǎo)率呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系。因此，丸?；夹g(shù)處理后，若種子電導(dǎo)率發(fā)生變化，則會(huì)直接影響種子活力。前期研究發(fā)現(xiàn)，有一部分種子經(jīng)丸?；幚砗笃潆妼?dǎo)率出現(xiàn)明顯變化。而一部分種子在丸?；庸ず?，其電導(dǎo)率并不會(huì)出現(xiàn)明顯變化。因此，可以認(rèn)為丸?；瘜?duì)于牧草種子電導(dǎo)率的影響并不是絕對(duì)的。

2.2 影響種子丙二醛含量

丙二醛指的是植物器官在逆境下遭受傷害時(shí)，器官膜因氧化作用而產(chǎn)生的一種有機(jī)物，氧化反應(yīng)后會(huì)在其體內(nèi)產(chǎn)生淀粉并轉(zhuǎn)化為葡萄糖，使植物體內(nèi)的液體不容易凝固。因此，植物內(nèi)部的丙二醛含量代表其抗逆性能。當(dāng)植物體內(nèi)丙二醛含量較高時(shí)，則代表其具備較強(qiáng)的抗逆性能。反之，則代表其抗逆性能較差。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，牧草種子進(jìn)行丸粒化加工后，其丙二醛含量具有顯著變化。而部分種子丙二醛含量并無(wú)明顯差異，可以說(shuō)明丸粒化加工處理并不會(huì)對(duì)所有牧草種子的抗逆性能產(chǎn)生影響[2]。

2.3 影響牧草種子可溶性糖

可溶性糖含量與植物抗性存在密切聯(lián)系，即可溶性糖含量越高，植物環(huán)境適應(yīng)能力越強(qiáng)，尤其可以適宜惡劣的生產(chǎn)環(huán)境。有研究顯示，對(duì)中華羊茅和披堿草進(jìn)行丸?；幚砗?，其可溶性糖含量明顯增加。而參與研究的其他牧草種子可溶性糖含量并未發(fā)生明顯變化。

3 丸?；庸?duì)牧草種子萌發(fā)率及生理特性的作用機(jī)理

3.1 對(duì)牧草種子發(fā)芽率的作用機(jī)理

種子萌發(fā)需要經(jīng)歷4個(gè)生理生化階段，第一階段為細(xì)胞活化與修復(fù)，第二階段為種胚生長(zhǎng)與合成，第三階段為儲(chǔ)藏物質(zhì)分解與利用，第四階段為呼吸和能量代謝。在種子萌發(fā)過(guò)程中，極易受到外部因素的影響，主要包括環(huán)境溫度和水分含量等。除此之外，還受種子自身生理特性影響。因此，當(dāng)外部環(huán)境和條件相同時(shí)，種子生理特性對(duì)其發(fā)芽率指標(biāo)起著決定性作用?，F(xiàn)階段，為了提高種子發(fā)芽率，研發(fā)了多種促進(jìn)種子萌發(fā)過(guò)程的處理技術(shù)，取得了較好的應(yīng)用成果。該類技術(shù)原理為通過(guò)改變外部環(huán)境加速種子內(nèi)部生理生化反應(yīng)過(guò)程。牧草種子丸?；庸ぬ幚韯t是將變性淀粉、腐熟羊糞、粘土及聚乙烯醇進(jìn)行配比后將其作為包衣材料，使其在種子外部形成保護(hù)層，該保護(hù)層作為一個(gè)微型的土壤環(huán)境。當(dāng)該環(huán)境適合種子萌發(fā)時(shí)，則可提高牧草種子萌發(fā)率。反之，則可能對(duì)種子萌發(fā)率產(chǎn)生抑制[3]。

3.2 對(duì)牧草種子生理特性的作用機(jī)理

有研究顯示，導(dǎo)致種子電導(dǎo)率降低的主要原因是種子在萌發(fā)過(guò)程中線粒體內(nèi)膜受到損傷，致使其所形成的電子漏減少，降低O2形成速率,最終影響外滲電導(dǎo)率。而在牧草丸粒化處理過(guò)程中，可能會(huì)導(dǎo)致電導(dǎo)率增加的問(wèn)題，究其原因是由于在丸?；庸ず?，牧草種子表面被包衣材料包裹，可以將包衣材料看作是種子外部的微環(huán)境，而在包衣材料中存在部分水分，種子在其中吸水，在水分作用下導(dǎo)致種子膨脹，致使其膜系統(tǒng)發(fā)生變化。在水分吸收過(guò)多的情況下，會(huì)導(dǎo)致膜系統(tǒng)功能異常，最終形成水浸電導(dǎo)率上升的現(xiàn)象[4]。

電導(dǎo)率與細(xì)胞膜受害程度存在直接聯(lián)系，當(dāng)細(xì)胞膜損傷嚴(yán)重時(shí)，則會(huì)推遲種子萌發(fā)時(shí)間，且其內(nèi)部酶活性降低，對(duì)種子生理代謝活動(dòng)造成不利影響。因此，在丸?；庸ぬ幚磉^(guò)程中，控制丸化材料中水分用量是一個(gè)關(guān)鍵因素。當(dāng)水分用量過(guò)大時(shí)，會(huì)導(dǎo)致種子吸水過(guò)多而膨脹，致使其生理生化反應(yīng)異常，當(dāng)水分過(guò)少時(shí)，則會(huì)使丸化材料發(fā)生粘結(jié)，無(wú)法達(dá)到良好的丸?；幚硇Ч?。為此，在丸?；庸み^(guò)程中，應(yīng)對(duì)其水分進(jìn)行科學(xué)控制。

丙二醛含量直接反應(yīng)細(xì)胞膜損傷程度，當(dāng)種子處于較為惡劣的生長(zhǎng)環(huán)境時(shí)，會(huì)導(dǎo)致其內(nèi)部酶活性降低。此時(shí)，膜脂過(guò)氧化作用加強(qiáng)，使其喪失修復(fù)能力，這極有可能造成累積傷害，最終導(dǎo)致丙二醛含量增加。在種子萌發(fā)及生長(zhǎng)過(guò)程中，一旦受到外部環(huán)境因素影響，便會(huì)增加丙二醛含量。而經(jīng)過(guò)丸?；庸ぬ幚砗蟮哪敛莘N子處于一個(gè)微環(huán)境中，外部環(huán)境和條件對(duì)牧草種子的影響得到有效控制。因此，會(huì)產(chǎn)生丙二醛含量降低的現(xiàn)象。而特定的牧草種子經(jīng)丸?；庸ぬ幚砗?，其丙二醛含量上升，這可能是由于種子萌發(fā)使其細(xì)胞膜透性發(fā)生變化所導(dǎo)致的。

3.3 對(duì)牧草種子抗逆性的作用機(jī)理

結(jié)合牧草種植經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，丸?；庸ぬ幚砗蟮哪敛莘N子適用于直播作業(yè)，而未經(jīng)丸?；幚淼姆N子則可采取翻地開溝播種方式，且在陽(yáng)坡培育的牧草長(zhǎng)勢(shì)良好。丸?；庸ず蟮哪敛莘N子在種植后表現(xiàn)出了較好的抗逆性，在晝夜溫差較大及高寒、干旱等惡劣環(huán)境中均表現(xiàn)出了良好的適應(yīng)能力。有研究顯示，丸粒化加工后牧草種子營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)化效率顯著提升，加快幼苗生長(zhǎng)和增強(qiáng)其抗寒能力。部分牧草種子經(jīng)丸?；幚砗?，其出苗率顯著提升。丸?；幚泶胧┛梢允狗N子外部形成一個(gè)微環(huán)境，通過(guò)包衣材料可起到促進(jìn)種子萌發(fā)的作用。在此基礎(chǔ)上，還可有效激活種子生理代謝過(guò)程，使得丙二醛含量下降，可溶性糖含量增高，有助于提高種子抗逆性能。同時(shí)，在逆境下，丸?；敛莘N子可以主動(dòng)積累可溶性糖，為種子儲(chǔ)備能量，降低外部環(huán)境對(duì)種子的不良影響。在一些條件較為惡劣的區(qū)域，可以采取丸?；庸ご胧?duì)牧草種子進(jìn)行丸粒化處理，機(jī)械化播種以提升牧草播種效率。

丸?；庸た梢云鸬揭?guī)范種子形狀、增加牧草種子自重、提高播種效率的重要作用。同時(shí)，對(duì)于種子萌發(fā)時(shí)間和發(fā)芽率也具有一定程度的影響。根據(jù)已有研究，丸?；庸み^(guò)程中丸化材料及水分含量控制是影響種子電導(dǎo)率的關(guān)鍵性因素，只有做到科學(xué)控制丸化材料中水分含量，才能對(duì)種子萌發(fā)和種子活性產(chǎn)生積極影響。因此，需重點(diǎn)研究丸?；庸げ牧线x擇及水分控制措施，確保丸?；庸ぜ夹g(shù)能夠發(fā)揮應(yīng)有的優(yōu)勢(shì)，提高牧草種子抗逆性。