不同處理對藍(lán)花棘豆種子萌發(fā)的影響

肖卓琳, 孟繁祎,,劉艷芬,武菊英,范希峰,張 輝*

(1.北京市農(nóng)林科學(xué)院草業(yè)花卉與景觀生態(tài)研究所,北京 100097；2.河北工程大學(xué)園林與生態(tài)工程學(xué)院,河北邯鄲 056021)

藍(lán)花棘豆(Oxytropiscaerulea)是一種具有極高觀賞價值的多年生草本植物,豆科棘豆屬,莖縮短,基部分枝呈叢生狀,植株高約20 cm[1]?；ㄉr艷,花冠藍(lán)紫色或紫紅色,由多數(shù)小花構(gòu)成的總狀花序高于葉叢。莢果,花果期6—8月。根據(jù)《中國植物志》記載[2]，藍(lán)花棘豆產(chǎn)自北京、黑龍江、內(nèi)蒙古、河北、山西等地,在俄羅斯和蒙古也有分布,生于海拔1 200 m 左右的山坡或山地林下。藍(lán)花棘豆耐寒性極強(qiáng)[3],且耐熱、耐干旱瘠薄,還具有較高的藥用價值及飼用價值,是棘豆屬中唯一不致家畜中毒的優(yōu)質(zhì)牧草[4]。但種子存在硬實現(xiàn)象，發(fā)芽率低,給生產(chǎn)帶來不便[5]。

近年來,關(guān)于藍(lán)花棘豆種子的萌發(fā)試驗并不多見,田琳琳等[6-7]研究得出，赤霉素和硼酸對藍(lán)花棘豆種子萌發(fā)具有促進(jìn)作用；王兵[8]研究表明，使用溫水浸種不能促進(jìn)藍(lán)花棘豆種子萌發(fā),使用濃硫酸可以促進(jìn)種子萌發(fā)。豆科植物種子硬實[9],破除硬實的研究集中在物理和化學(xué)的處理方法上[10-11]。張艷等[12]對山巖黃芪的種子進(jìn)行機(jī)械破皮處理,可有效促進(jìn)種子萌發(fā)；鄭健等[13]對歪頭菜種子采用濃硫酸浸蝕促進(jìn)種子萌發(fā)；馬堯等[14]對膜莢黃芪種子進(jìn)行水浸種處理促進(jìn)種子萌發(fā)。除此之外,超聲波處理是一種可以促進(jìn)種子萌發(fā)的新型、無公害物理手段[15-17]。由于98%濃硫酸具有強(qiáng)腐蝕性,機(jī)械破皮的方法難以控制其磨損程度,以上2種方法不適合處理大量種子。因此，筆者以藍(lán)花棘豆種子為試驗材料,通過98%濃硫酸浸種、機(jī)械處理、溫水浸種、超聲波處理的方法對其萌發(fā)進(jìn)行研究,探究能提高藍(lán)花棘豆種子發(fā)芽率更加簡便的方法,以期為藍(lán)花棘豆播種育苗提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料與地點供試材料為藍(lán)花棘豆種子,2020年10月采自北京市百花山自然風(fēng)景區(qū)。千粒重為3.55 g。試驗于北京市農(nóng)林科學(xué)院草業(yè)花卉與景觀生態(tài)研究所實驗室完成。

1.2 試驗方法

1.2.1種子處理。試驗前種子處理：選取生長良好、籽粒飽滿的種子,在室溫下用0.8%次氯酸鈉浸種消毒30 min,之后用蒸餾水沖洗5～6次。通過查閱文獻(xiàn)[8,18],將消毒后的種子分成4份,第1份用98%濃硫酸浸泡5 min；第2份用砂紙摩擦4 min；第3份用60 ℃溫水浸泡1 min；第4份為對照組(CK)。將種子置于有3層濾紙的發(fā)芽盒內(nèi),每盒放置25粒種子,重復(fù)4次。

1.2.2不同浸種溫度處理藍(lán)花棘豆種子。將消毒后的種子置于0(CK)、20、40、60、80、100 ℃的蒸餾水中浸泡1 min。

1.2.3不同浸種溫度和時間交互處理藍(lán)花棘豆種子。將消毒后的種子置于60、80、100 ℃蒸餾水中分別浸泡1、3、5、7 min。

1.2.4超聲波處理藍(lán)花棘豆種子。將消毒后的種子用50 W 40 kHz 的超聲波儀(天津奧特賽恩斯AS10200BDT)對種子處理5、10、20、30、40、50、60 min,以未處理的種子為對照組(CK)。

1.3 測定指標(biāo)發(fā)芽期間逐日進(jìn)行發(fā)芽觀察及記錄,期間保持充足的水分。試驗結(jié)束后對其發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)進(jìn)行測定計算。

發(fā)芽率=發(fā)芽種子數(shù)/試驗種子數(shù)×100%[19]

發(fā)芽勢=發(fā)芽高峰期發(fā)芽個數(shù)/試驗種子數(shù)×100%[19]

發(fā)芽指數(shù)=∑(每天發(fā)芽種子數(shù)/相應(yīng)的發(fā)芽天數(shù))[19]

活力指數(shù)=一定時期內(nèi)正常幼苗的平均重量×發(fā)芽指數(shù)

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計使用SPSS 22.0進(jìn)行單因素方差分析,并用鄧肯(Duncan)法對測定數(shù)據(jù)進(jìn)行多重比較,交互處理用SPSS 22.0進(jìn)行多因素方差分析。用Excle作統(tǒng)計圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對藍(lán)花棘豆種子萌發(fā)的影響由表1可知,3種方法均可促進(jìn)藍(lán)花棘豆種子的萌發(fā)。其中，60 ℃溫水浸泡可使發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)有所提高,但與CK差異不顯著。98%濃硫酸浸泡和機(jī)械處理的發(fā)芽率分別為94%和92%,發(fā)芽勢分別為82%和89%,發(fā)芽指數(shù)分別為48.15和36.60,活力指數(shù)分別為2.75和1.64,且均顯著高于CK(P<0.05)。由此可知,98%濃硫酸和機(jī)械處理效果顯著。

表1 不同處理對藍(lán)花棘豆種子發(fā)芽指標(biāo)的影響Table 1 Seperate treatments affected the germination indexes of seeds of Oxytropis caerulea

2.2 不同浸種溫度對藍(lán)花棘豆種子萌發(fā)的影響不同溫度蒸餾水浸泡1 min對藍(lán)花棘豆種子的發(fā)芽指標(biāo)影響見圖1。由圖1A可知,不同溫度處理效果不同,其中80 ℃蒸餾水浸泡后種子發(fā)芽率最高(86%),0和40 ℃浸泡效果最差,發(fā)芽率均為70%,但各處理間無顯著差異。由圖1B可知，80 ℃蒸餾水浸泡后種子發(fā)芽勢最高(35%),顯著高于CK(P<0.05),其他溫度蒸餾水浸泡1 min對藍(lán)花棘豆種子的發(fā)芽勢差異不顯著。由圖1C可知，80 ℃蒸餾水浸泡藍(lán)花棘豆種子發(fā)芽指數(shù)最高(14.64),與CK顯著差異,40 ℃時發(fā)芽指數(shù)最低(9.54)。由圖1D可知，60和80 ℃蒸餾水浸泡藍(lán)花棘豆種子時,活力指數(shù)達(dá)到最高值(0.56),但與CK差異不顯著；40 ℃蒸餾水浸泡藍(lán)花棘豆種子活力指數(shù)最低(0.32),顯著低于CK(P<0.05)。由此可知,溫水浸泡可以促進(jìn)藍(lán)花棘豆種子萌發(fā),以80 ℃溫水浸泡處理效果最佳。

注：不同小寫字母表示處理間差異顯著(P<0.05)。Note: Different lowercase letters indicate significant difference between different treatments (P<0.05).圖1 不同浸種溫度對藍(lán)花棘豆種子發(fā)芽指標(biāo)的影響Fig.1 Effect of different soaking temperature on germination index of Oxytropis caerulea seeds

2.3 不同浸種溫度與浸種時間交互作用對藍(lán)花棘豆種子萌發(fā)的影響試驗結(jié)果得出,高溫浸種可以顯著促進(jìn)種子萌發(fā),發(fā)芽指標(biāo)隨浸種溫度的升高和浸種時間的增加呈先升高后降低的趨勢。由圖2A可知,當(dāng)浸種溫度為80 ℃,浸泡時間5 min 時,藍(lán)花棘豆種子發(fā)芽率達(dá)到最高(97%),當(dāng)浸種溫度為60 ℃,浸泡時間7 min時,藍(lán)花棘豆種子發(fā)芽率最低(81%)。由圖2B可知,當(dāng)浸種溫度為100 ℃，浸泡時間5 min 時,藍(lán)花棘豆種子的發(fā)芽勢最高為74%；當(dāng)浸種溫度為60 ℃，浸泡時間5 min時,發(fā)芽勢最低(23%)。由圖2C可知,當(dāng)在80 ℃條件下浸泡5或7 min和在100 ℃條件下浸泡1、3或5 min時,發(fā)芽指數(shù)均顯著高于60 ℃各處理(P<0.05)。其中，浸種溫度為100 ℃，浸泡時間為1 min時,藍(lán)花棘豆種子的發(fā)芽指數(shù)達(dá)到最高(15.48)。由圖2D可知,當(dāng)浸種溫度為80 ℃,浸泡時間為5、7 min和浸種溫度為100 ℃,浸泡時間為3 min時,活力指數(shù)顯著提高(P<0.05)。其中，浸種溫度為80 ℃,浸泡時間為5 min時,藍(lán)花棘豆種子的活力指數(shù)達(dá)到最高(0.54)。由此得出,高溫浸種可以促進(jìn)藍(lán)花棘豆種子萌發(fā),以80 ℃條件下浸泡5 min效果最佳。

注：不同小寫字母表示不同處理間差異顯著(P<0.05)。Note: Different lowercase letters indicate significant difference between different treatments (P<0.05).圖2 不同浸種溫度與浸種時間交互處理對藍(lán)花棘豆種子萌發(fā)的影響Fig.2 Effects of different soaking temperature and time on germination index of Oxytropis caerulea seeds

由表2可知，溫度與時間對藍(lán)花棘豆種子的活力指數(shù)具有顯著交互影響(P<0.05),對發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)作用不顯著；溫度對藍(lán)花棘豆種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)具有顯著作用(P<0.001),時間對各項發(fā)芽指標(biāo)作用不顯著。

表2 浸種溫度與浸種時間對藍(lán)花棘豆發(fā)芽影響的方差分析Table 2 Analysis of variance of soaking temperature and soaking time on germination of Oxytropis caerulea seeds

2.4 不同超聲波處理時間對藍(lán)花棘豆種子萌發(fā)的影響試驗結(jié)果得出,超聲波處理很難改善藍(lán)花棘豆種子的發(fā)芽率。由圖3A可知,藍(lán)花棘豆種子發(fā)芽率隨超聲波處理時間的增加呈增大—降低—增大—降低的趨勢,發(fā)芽率以處理10 min達(dá)到最高(68%),處理時間為20和60 min時,發(fā)芽率為53%和50%,低于CK。由圖3B、3C、3D可知,超聲波處理50 min時,藍(lán)花棘豆的發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)達(dá)到最高,分別為25%、5.27、0.27,其他處理時間的發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)均低于CK。由此可知,超聲波處理對藍(lán)花棘豆種子萌發(fā)效果不顯著。

注：相同小寫字母表示不同處理間差異不顯著(P>0.05)。Note:Same lowercase letters indicate no significant difference between different treatments (P>0.05).圖3 不同超聲波處理時間對藍(lán)花棘豆種子萌發(fā)的影響Fig.3 Effect of different ultrasonic treatment time on germination index of Oxytropis caerulea seeds

3 討論與結(jié)論

3.1 討論目前,國內(nèi)外關(guān)于藍(lán)花棘豆種子萌發(fā)的報道較少。該試驗結(jié)果表明,使用98%濃硫酸浸泡、機(jī)械破皮和溫水浸種均可提高藍(lán)花棘豆種子的發(fā)芽率。98%濃硫酸浸泡是最常用的化學(xué)處理方法之一[20],通過腐蝕部分堅硬種皮,改善種皮透水性促進(jìn)種子萌發(fā)。研究表明,濃硫酸的處理效果顯著高于稀硫酸[21]。該試驗使用98%濃硫酸浸泡5 min藍(lán)花棘豆的發(fā)芽率顯著提高,與王兵[8]的研究結(jié)果基本一致。但是在用濃硫酸處理時應(yīng)注意時間的控制,以免傷害種胚,且廢液應(yīng)妥善處理。該試驗未對濃硫酸浸種設(shè)置時間梯度,對濃硫酸浸種處理的最優(yōu)時間應(yīng)進(jìn)一步研究。

吳雙英等[18]使用220目砂紙對多葉棘豆種子進(jìn)行4 min破皮處理,種子發(fā)芽率有明顯提升,筆者對藍(lán)花棘豆種子進(jìn)行同樣的處理,種子發(fā)芽率得到顯著提高,因為砂紙打磨可以促進(jìn)水分和氧氣進(jìn)入種子內(nèi),促進(jìn)種子萌發(fā)[22]。

有研究表明,采用溫水(60、70、80、90、100 ℃)浸泡的方法藍(lán)花棘豆種子不發(fā)芽,用濃硫酸處理30 min發(fā)芽率最高(95%)[8],而該試驗溫水浸泡可以促進(jìn)種子萌發(fā),且98%濃硫酸浸泡5 min發(fā)芽率可達(dá)到94%。

為研究浸種溫度與浸泡時間是否會相互影響,該試驗進(jìn)行了浸種溫度與浸泡時間的交互試驗。試驗結(jié)果表明,處理溫度對藍(lán)花棘豆種子各項萌發(fā)指標(biāo)影響顯著(P<0.05),處理時間影響不顯著,溫度與時間對藍(lán)花棘豆種子的活力指數(shù)具有顯著交互影響(P<0.05),對發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)作用不顯著。當(dāng)浸種溫度為100 ℃時,隨著浸種時間的增加,其發(fā)芽指標(biāo)均呈下降趨勢,而60、80 ℃時并未出現(xiàn)這種情況,其原因可能是水溫過高,長時間的浸泡對種子有破壞作用。趙麗麗等[21]研究認(rèn)為，在100 ℃環(huán)境下可能會導(dǎo)致一些種子受到傷害甚至死亡,但由于浸泡后并未對種子進(jìn)行生理指標(biāo)研究,因此具體原因有待進(jìn)一步研究。

該試驗還使用了超聲波處理,處理效果不顯著,但試驗過程中發(fā)現(xiàn)有些未發(fā)芽的種子有發(fā)芽的趨勢,因此超聲波處理對藍(lán)花棘豆種子發(fā)芽的影響還有待進(jìn)一步研究。

3.2 結(jié)論試驗得出,藍(lán)花棘豆種子最佳處理方式為當(dāng)浸種溫度為80 ℃、浸泡時間為5 min。在該條件下,藍(lán)花棘豆種子發(fā)芽率得到顯著提升,發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)顯著高于其他試驗分組,其最高發(fā)芽率達(dá)到97%。