冷等離子體處理對番茄種子發(fā)芽特性的影響

摘 要： 為探明冷等離子體處理對番茄種子發(fā)芽的影響，利用冷等離子體種子處理儀，以空氣為真空室環(huán)境介質(zhì)，在真空室絕對壓力150 Pa 條件下分別以40、50、60、70、80 和90 W 處理功率對浙砧1 號（2018）、浙雜205（2019）、浙粉716（2023）和浙粉202（2019）番茄種子進行冷等離子體處理15 s，放置7 d 后進行發(fā)芽試驗。結(jié)果表明，當處理功率≤40 W時，冷等離子體對不同品種番茄種子萌發(fā)影響較?。徽阏? 號（2018）、浙雜205（2019）、浙粉716（2023）和浙粉202（2019）番茄種子較佳的冷等離子體處理功率50 W，處理后發(fā)芽勢分別提高4.00%、6.75%、11.25% 和5.00%，發(fā)芽率分別提高2.50%、3.00%、6.75% 和4.75%；隨著處理功率的增加，冷等離子體處理對番茄種子萌發(fā)的促進作用降低，因此處理功率不宜gt;80 W。

關(guān)鍵詞：冷等離子體；番茄種子；發(fā)芽率；發(fā)芽勢；種子處理

中圖分類號：S129；S23 文獻標識碼：A 文章編號：2095-1795（2024）08-0058-04

DOI：10.19998/j.cnki.2095-1795.2024.08.010

0 引言

近年來，等離子體種子處理技術(shù)作為一種種子加工處理新技術(shù)越來越受到國內(nèi)外研究人員重視，開展了較多利用等離子體處理蔬菜、谷物種子的試驗研究，處理技術(shù)主要有大氣壓等離子體、磁化等離子體和冷等離子體等[1-2]。在較佳處理劑量時，利用大氣壓等離子體對黃瓜、番茄、水稻等種子處理后，能夠破除種子休眠，明顯提高種子發(fā)芽率，也對作物早期生長產(chǎn)生積極的促進作用[3-8]。山東農(nóng)業(yè)大學物理系等離子體實驗室自行研制的磁化等離子體種子處理機，可產(chǎn)生高密度等離子體輻射和高密度臭氧，番茄種子經(jīng)磁化等離子體處理后幼苗期過氧化物歧化酶、POD 同工酶增加，對后期番茄生長和產(chǎn)量產(chǎn)生積極的促進作用，水稻種子經(jīng)磁化等離子體處理后使水稻的成穗率明顯提高[9-10]。但大氣壓等離子體、磁化等離子體在處理種子時，是電磁場、光、等離子體及臭氧等對種子的綜合作用，不能清晰地表明等離子體對種子的處理效果。冷等離子體種子處理是模擬太空育種的種子加工，是在絕對壓力較低時通過功率較低射頻電源將真空處理室氣體電離產(chǎn)生等離子體并對種子進行處理，其處理以等離子體處理為主。相關(guān)研究表明，以適宜的等離子體功率對大豆、水稻、茄子、黃瓜、小麥和玉米等種子進行處理，對其發(fā)芽率、發(fā)芽勢、生長指標和產(chǎn)量等均有促進作用[11-14]。經(jīng)冷等離子體處理后燕麥、小麥、大豆等種子表皮形成不同類型的薄膜，雖使得種子萌發(fā)時間推遲，但形成的薄膜增強了種子表皮的滲透性，有助于吸水，從而提高了種子的發(fā)芽率[15-18]。在不同冷等離子體真空室環(huán)境氣體介質(zhì)（如空氣、氦氣、氖氣等）時，不同功率的冷等子體處理對水稻、大蔥種子發(fā)芽特性有明顯影響[19-21]。

綜上可知，等離子體處理種子主要通過改變種子表面結(jié)構(gòu)以增強其吸水性，同時等離子體處理有助于增強種子萌發(fā)時酶的活性，從而提高種子的萌發(fā)能力。因此，等離子體處理種子效果與種子表皮結(jié)構(gòu)、種子密度等基本物理參數(shù)相關(guān)。但目前利用冷等離子體處理種子集中在對表面相對致密的谷物種子進行處理研究，所需的處理功率高、時間長，如水稻種子適宜處理功率80～100 W[17]，大豆種子較佳處理功率240 W[18]，而對質(zhì)地相對疏松番茄種子合理的處理方法研究較少，并且對不同品種番茄種子處理所需的等離子體處理方法也可能不同。本研究以空氣為處理環(huán)境氣體介質(zhì)，研究冷等離子體處理功率對不同品種番茄種子萌發(fā)特性的影響，以獲得不同品種番茄種子較佳的冷等離子體處理方法。

1 材料與方法

1.1 試驗儀器

種子處理試驗采用江蘇省常州中科常泰等離子體技術(shù)開發(fā)公司研制的HD-3N 型冷等離子體種子處理儀，本底真空度≤5 Pa； 工作絕對壓力10～ 200 Pa， 精度±1 Pa；射頻電源，頻率13.56 MHz，功率范圍0～200 W，精度±1 W。

種子發(fā)芽試驗采用DRX-1500 型冷光型植物氣候箱，溫度?5～50 °C，精度±1.5 °C；濕度50%～85% RH，精度±2%；光照度控制范圍0～4 600 lx。

1.2 試驗材料

試驗材料為不同生產(chǎn)年份、不同品種的番茄種子：浙砧1 號（ 2018） 、浙雜205（ 2019） 、浙粉716（2023）和浙粉202（2019），均購自浙江浙農(nóng)種業(yè)有限公司，購買前均貯藏在8 °C 的冷庫中。

1.3 試驗方案

1.3.1 番茄種子冷等離子體處理

對不同年份生產(chǎn)的番茄種子分別均勻放置在處理盤上，處理盤有效處理面積18 cm×36 cm，然后進行冷等離子體處理，一次處理1 種種子，每次種子處理量1 000 粒，每一種番茄種子的處理功率分別為40、50、60、70、80 和90 W，處理時間均為15 s，處理時處理盤所在的冷等離子體種子處理儀真空室絕對壓力150 Pa，處理環(huán)境介質(zhì)為空氣。同時，設置未經(jīng)任何處理的番茄種子作對照組。

1.3.2 發(fā)芽試驗

參照水稻種子冷等離子體處理后放置7 d 后進行發(fā)芽試驗，故番茄種子經(jīng)等離子體處理后也放置7 d，然后按照GB/T 3543.4－1995《農(nóng)作物種子檢驗規(guī)程 發(fā)芽試驗》進行試驗。將各處理種子置于鋪有兩層濾紙的培養(yǎng)皿內(nèi)，每皿放種子100 粒，加入適量蒸鎦水，每個處理重復4 次，浸種24 h 后放入植物氣候箱，采用光照培養(yǎng)，溫度27 °C、濕度75%，培養(yǎng)過程中保持種子表面濕潤。第2 天開始觀察并統(tǒng)計發(fā)芽情況，第5 天統(tǒng)計發(fā)芽率。

2 試驗結(jié)果與分析

2.1 試驗結(jié)果

試驗于2023 年5 月進行。發(fā)芽勢是在發(fā)芽過程中日發(fā)芽種子數(shù)達到最高峰時，發(fā)芽的種子數(shù)占供測樣品種子數(shù)的百分率。統(tǒng)計各處理種子發(fā)芽情況，第3天發(fā)芽種子數(shù)達到最高峰，因此以第3 天統(tǒng)計值為發(fā)芽勢。試驗測得未經(jīng)任何處理的對照組番茄種子發(fā)芽特性如表1 所示。不同冷等子體處理功率處理后番茄種子的發(fā)芽勢、發(fā)芽率分別如圖1 和圖2 所示。利用SAS9.1 軟件對番茄品種、處理介質(zhì)與功率對番茄種子發(fā)芽勢、發(fā)芽率影響的顯著性水平進行了方差分析，結(jié)果分別如表2 和表3 所示。

2.2 處理功率對萌發(fā)的影響

種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢是反映種子質(zhì)量優(yōu)劣的主要指標之一。對照表1～表3 及圖1 和圖2 可知，同一品種番茄種子經(jīng)過不同功率的冷等離子體處理后，其發(fā)芽勢、發(fā)芽率區(qū)別顯著，即處理功率對于冷等離子體處理番茄種子的發(fā)芽率有顯著影響。當冷等子體處理功率40 W 時， 處理后的浙砧1 號（ 2018） 、浙雜205（2019）、浙粉716（2023）、浙粉202（2019）番茄種子的發(fā)芽勢、發(fā)芽率與對照組種子的發(fā)芽勢、發(fā)芽率基本相同，原因主要是由于處理功率低，不足以改變番茄種子表面結(jié)構(gòu)，也不能充分引起促進種子萌發(fā)的酶的增加。因此，冷等子體處理功率≤40 W 時對番茄種子萌發(fā)影響較小。

在50～90 W 的處理功率范圍內(nèi)，隨著冷等子體處理功率增加，4 種番茄種子的發(fā)芽勢、發(fā)芽率呈明顯下降趨勢。與對照組種子相比，處理功率在50～70 W 時，浙砧1 號（ 2018） 、浙雜205（ 2019） 、浙粉716（2023）和浙粉202（2019）番茄種子的發(fā)芽勢分別高于對照組0～ 4.00%、1.50%～ 6.75%、6.50%～11.25% 和3.00%～ 5.00%， 發(fā)芽率分別高于對照組0～2.50%、0～3.00%、4.75%～6.75% 和2.75%～4.75%，4 種番茄種子的發(fā)芽勢、發(fā)芽率均在處理功率50W 時達到最高值。可見，冷等離子體處理功率50 W 時，能夠改善疏松的番茄種子表面，增強種子表皮的滲透性，同進激發(fā)了促進萌發(fā)的酶的活性，從而明顯提高番茄種子的萌發(fā)能力。因此，番茄種子冷等離子體處理的較佳功率是50W。當冷等子體處理功率提高至80～90 W 時，4 種番茄種子的發(fā)芽勢、發(fā)芽率進一步下降，甚至出現(xiàn)個別品種經(jīng)冷等離子體處理后的發(fā)芽勢、發(fā)芽率低于對照組的情況，其主要原因是處理功率較高時，番茄種子疏松的表皮受到較大損害，不能為發(fā)芽創(chuàng)造良好的條件，從而導致番茄種子發(fā)芽能力下降。因此，番茄種子的冷等離子體處理功率不宜高于80 W。

2.3 番茄品種

由表2 和表3 可知，對貯藏在8 °C 條件下不同品種、不同貯藏時間的番茄種子經(jīng)過冷等離子體處理后，發(fā)芽勢、發(fā)芽率有著顯著性的區(qū)別，但對照表1 及圖1和圖2 可知，這些差別主要是由于不同品種番茄種子自身萌發(fā)能力不同引起的。不同品種番茄種子隨冷等離子體處理功率增加，其發(fā)芽勢、發(fā)芽率變化趨勢一致，均在50 W 處理功率時發(fā)芽勢、發(fā)芽率達到極大值，明顯高于對照組?？梢?，番茄種子冷等離子體處理受品種影響較小。

3 結(jié)束語

（1） 冷等離子體處理功率≤40 W 時，冷等離子體對不同品種番茄種子萌發(fā)影響較??；在50～70 W 的處理功率范圍內(nèi)，冷等離子體處理對番茄種子萌發(fā)具有明顯的促進作用，隨著處理功率的增加，冷等離子體對番茄種子的萌發(fā)能力的促進作用降低；番茄種子冷等離子體處理功率不宜gt;80 W。

（2） 浙砧1 號（2018）、浙雜205（2019）、浙粉716（2023）和浙粉202（2019）番茄種子的較佳冷等離子體處理功率均為50W，處理后其發(fā)芽勢分別提高4.00%、6.75%、11.25% 和5.00%，發(fā)芽率分別提高2.50%、3.00%、6.75% 和4.75%。

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