3個(gè)國(guó)外引進(jìn)漢麻（Cannabis sativa L.）品種的吸水及萌發(fā)特性研究

張曉艷，王曉楠，趙越，邊境，曹焜，張治國(guó)，朱浩，韓承偉，孫宇峰

（黑龍江省科學(xué)院大慶分院，黑龍江 大慶 163319）

漢麻（CannabissativaL.）是THC（四氫大麻酚）含量＜0.3%、無毒品利用價(jià)值的一個(gè)品種類型，為雙子葉植物綱、蕁麻目、大麻科、大麻屬、大麻種一年生草本植物，其根、莖、葉、花、籽粒等均可以較好地開發(fā)利用［1-4］。漢麻種植簡(jiǎn)便，不與糧、棉爭(zhēng)地，能充分利用土地空間，可在丘陵、山坡、鹽漬、灘涂等土地種植。漢麻在中國(guó)多個(gè)省、市、縣都有種植，特別是云南和黑龍江?。?-6］。

漢麻是雌雄異株作物，偶爾有雌雄同株，因此漢麻品種的退化現(xiàn)象較為嚴(yán)重，生產(chǎn)上為了解決這一問題，常異地引種［7］。漢麻引種是漢麻種植和利用過程中的重要環(huán)節(jié)，而研究種子萌發(fā)是評(píng)價(jià)其引進(jìn)品種優(yōu)良的主要手段。種子萌發(fā)是作物生命周期的一個(gè)主要環(huán)節(jié)，而水分是種子萌發(fā)的關(guān)鍵因素［8］。在一定范圍內(nèi)隨著土壤含水量的增加，種子萌發(fā)率及萌發(fā)速率增加，但不同植物種子的水分響應(yīng)程度不同。姜穎等［9］研究表明，經(jīng)EMS（甲基磺酸乙酯）處理，大麻種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)、胚根長(zhǎng)、胚軸長(zhǎng)等均隨著EMS濃度和處理時(shí)間的增加呈下降的趨勢(shì)；隨Co60-γ（鈷60伽馬射線）射線輻射劑量增加，對(duì)大麻種子的萌發(fā)抑制作用逐漸加強(qiáng)［10］。此外還有抗旱［11］、抗鹽堿［12］、抗重金屬［13］、外源激素浸種［14］等條件下對(duì)漢麻種子萌發(fā)特性的研究，但對(duì)于不同漢麻品種的萌發(fā)及吸水特性的研究尚未見報(bào)道。本試驗(yàn)擬選取國(guó)外引進(jìn)的3個(gè)雌雄同株漢麻品種為研究對(duì)象，初步探討種子吸水和萌發(fā)特性，以期為3個(gè)雌雄同株漢麻品種的推廣及應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試品種

供試品種為黑龍江省科學(xué)院大慶分院從烏克蘭引進(jìn)的雌雄同株漢麻品種格列西亞（V1）、格里昂（V2）、金刀 15（V3）。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 種子形態(tài)特征指標(biāo)測(cè)定

選擇籽粒飽滿及發(fā)育良好成熟的漢麻種子，從中選取1000粒，三次重復(fù)，稱重，測(cè)其千粒重，同時(shí)從每個(gè)重復(fù)中隨機(jī)選取10粒，用游標(biāo)卡尺測(cè)量種子的大?。ｉL(zhǎng)、粒寬、粒厚），取其平均值。

1.2.2 吸水特性測(cè)定

取50粒漢麻種子，3次重復(fù)，放入發(fā)芽盒中，加入蒸餾水將種子浸沒，置于25℃生化培養(yǎng)箱中，3個(gè)重復(fù)，每隔2 h取出種子，用濾紙吸干表面浮水后，稱濕重記錄數(shù)據(jù)，直至恒重并穩(wěn)定。找出種子吸脹時(shí)間，計(jì)算吸水率、吸水速率、相對(duì)吸水量、單位面積吸水量等。

式中：

W0—種子初始質(zhì)量，g；

W1—種子吸水至恒重時(shí)的質(zhì)量，g。

式中：

W—每平方米漢麻種子萌發(fā)吸水量，g；

Wt—浸種結(jié)束后質(zhì)量，g；

如表1所示，常溫下第二、三缸第一道活塞環(huán)閉口間隙值為0.37mm，但隨著活塞環(huán)與缸套溫差升高其閉口間隙值逐漸變小直至為零。通過（1）式可以計(jì)算出活塞環(huán)與缸套在什么溫差內(nèi)，其閉口間隙值等于零，設(shè)這溫差為△t。

W0—種子初始質(zhì)量，g；

以每平方米450粒計(jì)。

式中：

W0—種子初始質(zhì)量，g；

Wt—試驗(yàn)進(jìn)行到t時(shí)種子的質(zhì)量，g。

式中：

Wn—種子吸水后質(zhì)量，g；

Wn-1—前一個(gè)階段種子質(zhì)量，g；

H—間隔時(shí)間，h。

1.2.3 萌發(fā)特性測(cè)定

各漢麻品種選擇飽滿、整齊的自然風(fēng)干種子，分別用30%H2O2種子表面消毒10 min，去離子水清洗3次，吸干表面水分后，放置于鋪有3層濾紙的發(fā)芽盒內(nèi)（12 cm×12 cm×5 cm），每盒50粒，3次重復(fù)，加15 mL水浸潤(rùn)。將種子置于25℃的人工氣候箱中培養(yǎng)，光照強(qiáng)度50μmol/m2·s，濕度75%，光照/黑暗時(shí)間12 h/12 h，處理后每天觀察記錄發(fā)芽的大麻種子數(shù)，發(fā)芽標(biāo)準(zhǔn)為胚芽長(zhǎng)度達(dá)種子直徑的1/2，處理后第7 d測(cè)定苗長(zhǎng)（胚根＋胚軸）和苗鮮重，最后計(jì)算種子發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)等萌發(fā)特性指標(biāo)。萌發(fā)期間每個(gè)發(fā)芽盒按處理補(bǔ)充相同量的蒸餾水保持濕潤(rùn)。

式中：

Dt—發(fā)芽日數(shù)，d；

Gt—第t天的發(fā)芽數(shù)。

式中：

S—苗高，cm；

GI—發(fā)芽指數(shù)。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用Excel進(jìn)行數(shù)據(jù)處理及圖表繪制，用SPSS軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 試驗(yàn)結(jié)果

2.1 種子形態(tài)特性

如表1所示，3個(gè)漢麻品種千粒重之間的差別不顯著，粒長(zhǎng)、粒寬之間差異顯著，其中V2的粒長(zhǎng)、粒寬高于V1和V3。粒厚V1與V2、V3之間差異顯著，V1的粒厚最小。

表1 漢麻種子的形態(tài)特征Table 1 Morphological characteristics of hemp seeds

2.2 相對(duì)吸水量、單位面積吸水量

如圖1所示，漢麻品種V1、V2的相對(duì)吸水量與V3之間存在顯著差異，V1和V2比V3分別高出了4.68%和6.53%；3個(gè)漢麻品種間單位面積吸水量差異不明顯，V2比V1、V3僅分別高出0.36、0.88 g/m2。在單位土地面積內(nèi)V1、V2和V3吸水膨脹并保證正常出苗所需要的水分分別在4.42、4.78、3.90 g/m2以上。

圖1 相對(duì)吸水量和單位面積吸水量的變化Fig.1 The change trend of relative water absorption and water absorption per unit area

2.3 吸水率

如圖2所示，3個(gè)漢麻種子吸水率的變化趨勢(shì)基本一致，均隨著浸種時(shí)間的增加呈先增加后穩(wěn)定的變化趨勢(shì)。V1和V2的吸水率在浸種14 h后達(dá)到最大值，分別為98.30%和86.63%，V3的吸水率在浸種16 h后達(dá)到最大值106.19%；浸種開始后，V3的吸水率明顯高于V1和V2，平均吸水率V3比V1和V2高出了6.64%和18.33%。

圖2 吸水率的變化Fig.2 The change trend of absorption water rate

2.4 吸水速率

由圖3可知，3個(gè)漢麻種子吸水速率的變化趨勢(shì)基本一致，均隨著浸種時(shí)間的增加而降低。浸種18 h大致可分為3個(gè)吸水階段，第1階段在浸種前4 h，其吸水速率急劇下降，浸種2 h，V2的吸水速率略高于V1，明顯高于V3；第2階段4～14 h，種子的吸水速率繼續(xù)下降或略微上升，但3個(gè)漢麻品種變化趨勢(shì)均較平緩；第三階段14～18 h，種子的吸水速率達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，其中V1和V2在浸種14 h達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，而V3在浸種16 h達(dá)穩(wěn)定狀態(tài)，并且達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后V3的吸水速率明顯低于 V1和 V2。

圖3 吸水速率的變化Fig.3 Changevelocity of water absorption

2.5 發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)

由表2可知，3個(gè)漢麻品種的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)差異不顯著；V3發(fā)芽指數(shù)明顯高于V1，兩品種間差異顯著；V2和V3的活力指數(shù)比V1少13.04%和35.52%，3個(gè)品種間差異顯著。由此可知，V1在適宜環(huán)境條件下，大多數(shù)種子能夠迅速萌發(fā)，具有萌發(fā)率高、種子活力強(qiáng)、萌發(fā)時(shí)間短等特性。而V2和V3萌發(fā)時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，種子活力弱、萌發(fā)率較低，其在適宜的條件下萌發(fā)緩慢。

表2 漢麻種子的萌發(fā)特性Table 2 Germination characteristics of hemp seeds

2.6 苗高（胚芽＋胚根）、苗鮮重（胚芽＋胚根）

如圖4所示，3個(gè)漢麻品種的苗高V1和V2之間存在顯著差異，V1的苗高明顯高于V2，其大小順序依次為V1＞V3＞V2；3個(gè)漢麻品種的苗鮮重V1與V2和V3之間差異顯著，V1比V2、V3分別高出22.78%、26.74%。

圖4 苗高及苗鮮重的變化Fig.4 Changes of seedling height and fresh weight

2.7 相關(guān)性分析

從表3可以看出，相對(duì)吸水量、單位面積吸水量、平均吸水速率和平均吸水率與千粒重、粒長(zhǎng)、粒寬之間呈極顯著正相關(guān)，而相對(duì)吸水量、平均吸水速率與粒厚之間呈負(fù)相關(guān)關(guān)系；發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、活力指數(shù)、苗高及苗鮮重與粒厚之間呈顯著或極顯著負(fù)相關(guān)，而發(fā)芽指數(shù)與粒厚之間呈極顯著正相關(guān)；活力指數(shù)與粒長(zhǎng)之間呈顯著正相關(guān)。

由表4可知，相對(duì)吸水量、單位面積吸水量、平均吸水速率、平均吸水率與發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、活力指數(shù)、苗鮮重呈正相關(guān)，與發(fā)芽指數(shù)、苗高呈負(fù)相關(guān)，并且與活力指數(shù)的相關(guān)性達(dá)極顯著水平。

表3 吸水及萌發(fā)特性與種子形態(tài)特征的關(guān)系Table 3 Relationship between water absorption and germination characteristics with seed morphological characteristics

表4 吸水特性與萌發(fā)特性的相關(guān)關(guān)系Table 4 Correlation between water absorption characteristics and germination characteristics

3 結(jié)論與討論

水分是種子萌發(fā)的重要因素之一［15］。研究已證實(shí)，萌發(fā)吸水是種子由休眠狀態(tài)到生活狀態(tài)的轉(zhuǎn)變階段［16］，已將種子吸水過程分為快速吸水期、緩慢吸水期、生長(zhǎng)吸水期3個(gè)階段［17］。一般認(rèn)為只有當(dāng)吸水率達(dá)到種子自身質(zhì)量的一定比例時(shí)，種子才能夠正常萌發(fā)，水分缺失會(huì)導(dǎo)致種子萌發(fā)延緩或不能萌發(fā)［18］。由于不同作物種子的成分不同，萌發(fā)時(shí)的相對(duì)吸水量和吸水速度也各不相同［19］。本研究表明，漢麻種子的相對(duì)吸水量和單位面積吸水量表現(xiàn)為V2＞V1＞V3，相對(duì)吸水量V1和V2與V3之間差異顯著，漢麻種子吸水率隨時(shí)間的變化趨勢(shì)基本一致，表現(xiàn)為V3＞V1＞V2，并且其吸水速率呈快-慢-穩(wěn)定的趨勢(shì)，說明千粒重小的種子相對(duì)吸水量和單位面積吸水量低，吸水率高；3個(gè)漢麻品種活力指數(shù)之間差異顯著，發(fā)芽指數(shù)V1和V3差異顯著，苗鮮重V1和V2、V3差異顯著，苗高V1和V2之間差異顯著。

種子的吸水率與種子重量、長(zhǎng)度、寬度、厚度呈負(fù)相關(guān)，與寬度的關(guān)聯(lián)度最大，與厚度關(guān)聯(lián)度最小；種子萌發(fā)所需的吸水量、吸水速率與種子的重量、長(zhǎng)度、寬度、厚度呈正相關(guān)，種子吸水量與厚度關(guān)聯(lián)度最大，長(zhǎng)度次之；吸水速率與長(zhǎng)度的關(guān)聯(lián)度最大，寬度次之［20］。吸脹過程中植物種子的千粒重與吸脹時(shí)間呈正相關(guān)，與吸水速率呈負(fù)相關(guān)［21］。本研究表明，相對(duì)吸水量、單位面積吸水量、平均吸水速率和平均吸水率與千粒重、粒長(zhǎng)、粒寬之間呈極顯著正相關(guān)，而相對(duì)吸水量、平均吸水速率與粒厚之間呈負(fù)相關(guān)關(guān)系；發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、活力指數(shù)、苗鮮重與千粒重、粒長(zhǎng)、粒寬之間呈正相關(guān)，與粒厚呈負(fù)相關(guān)；活力指數(shù)與粒長(zhǎng)之間呈顯著正相關(guān)；活力指數(shù)與吸水特性的相關(guān)性達(dá)極顯著水平。從萌發(fā)和吸水特性考慮，漢麻種子應(yīng)選粒長(zhǎng)、粒寬適中，粒厚小為最佳。此研究為漢麻選種及春播奠定了理論基礎(chǔ)。