不同活力种子的萌发与出苗特性

2011-04-25胡小文何学青王彦荣

草业科学 2011年6期

王娟，胡小文，何学青，王彦荣

(兰州大学草地农业科技学院，甘肃兰州 730020)

北美官方种子分析家协会(AOSA)于1980年指出，种子活力是指在广泛的田间条件下，决定种子迅速整齐出苗和长成正常幼苗潜在能力的总称。作为评价种子质量的重要指标，活力与种子田间出苗状况[1]、植物的抗逆、早熟、丰产特性密切相关[2]。因而，正确评价种子活力对生产实践具有重要意义。

标准发芽试验是评估种子活力的一个重要方法[3]，但是有关标准发芽试验与田间出苗相关性的研究相对较少，且多数研究一般仅考虑萌发有关指标与田间出苗率的关系，对其他田间参数如出苗速率、幼苗生物量等关注不多。本研究通过对几种禾本科牧草种子进行老化处理，获得不同活力的种批后，测定其萌发(发芽率、发芽势、发芽指数)、幼苗(胚根、胚芽、幼苗长度)以及盆栽条件下的出苗相关指标(出苗率、出苗速率)，进一步对上述指标进行相关分析，探讨标准发芽试验测定活力方法用于评价种批田间表现的可行性。

1 材料与方法

1.1材料供试种子燕麦(Avenasativa)、苏丹草(Sorghumsudanense)、垂穗披碱草(Elymusnutans)、羊草(Leymuschinensis)、高羊茅(Festucaarundinacea)和多年生黑麦草(Loliumperenne)由农业部牧草与草坪草种子质检中心(兰州)提供，试验前各样品贮藏于4 ℃待用，样品详细信息见表1。

1.2方法

1.2.1老化处理从各供试种子中随机选取所需足够数量的种子分为56份(每份50粒种子)，参照王彦荣等[4]的方法调节种子含水量到20%，铝箔袋包装密封，置于42 ℃恒温培养箱内，分别处理0、12、24、36、48、60、84 h 后取出，室温条件晾干，待用。

表1 供试种信息

1.2.2发芽试验标准发芽试验参照文献[5]，4个重复，每重复50粒；以胚根突出种皮视为发芽，逐日统计发芽种子数，持续14 d；发芽至第7天，每个培养皿随机取出7株幼苗，测定其胚根及胚芽长度。计算发芽势、发芽率、发芽指数和活力指数。

发芽指数(GI)=∑(Gt/Dt)；

活力指数(VI)=幼苗长度×发芽指数。

式中，Gt与Dt分别对应当天的发芽种子数与发芽的天数，t=0，1，2，3，…，n。

1.2.3盆栽试验对于任一参试物种，每处理设置4个重复，每个重复随机取50粒种子，均匀播入花盆(直径15 cm、高15 cm)中，覆盖1 cm左右相同土质的浮土；每日浇水，以保持花盆内有充足的水分，试验在兰州大学草地农业科技学院榆中校区人工智能温室中进行，温室内平均日温度为20 ℃(13～27 ℃)；试验期间逐日统计出苗数，统计时间持续21 d。

出苗速率(GR)=∑100Gi/nti。

式中，n为每个处理中使用的种子个数；Gi为ti天的出苗个数。

1.3数据统计与分析试验数据采用SPSS 13.0进行统计分析，ANOVA进行方差分析，采用Duncan法进行多重比较，Excel 2003作图。

2 结果

2.1老化处理对种子萌发的影响老化处理降低了除羊草外所有参试种子的发芽势、发芽率、发芽指数和活力指数，而羊草种子发芽势、发芽率、发芽指数、活力指数则呈现先升后降的趋势(表2)。老化处理60 h时，燕麦种子即完全丧失生活力，随着老化时间的延长(84 h)，高羊茅、垂穗披碱草种子相继丧失生活力，但羊草种子表现出相对较强的耐老化能力，老化84 h后，发芽率仍达34%。

以参试种子的发芽势、发芽率、发芽指数以及活力指数作为评价指标，可将种批划分成不同的活力批次：若以发芽率作为标准，可将燕麦划分为5个批次；以活力指数为指标可划分为4个批次；但以发芽指数与发芽势来评价，只能划分为3个批次。以发芽势、发芽率、发芽指数以及活力指数任何一个指标均可将羊草划分为4个批次，垂穗披碱草划分为5个批次，多年生黑麦草划分为6个批次。高羊茅种子以发芽率和发芽势作为评价指标，可将种批划分为4个批次；但以发芽指数和活力指数作为评价指标，只能划分为3个批次。

表2 老化处理对种子萌发的影响

2.2老化处理对幼苗的影响随老化时间的延长，燕麦、苏丹草、垂穗披碱草、高羊茅、多年生黑麦草的胚根、胚芽以及幼苗长度呈现降低趋势；而老化处理时间少于48 h时，羊草的胚根、胚芽以及幼苗长度基本不受老化时间的影响(图1)。羊草种子老化处理12 h时胚根与幼苗长度最长，分别为1.97与3.53 cm；老化处理24 h胚芽最长,为1.66 cm(图1)。

2.3老化处理对出苗的影响燕麦、苏丹草、垂穗披碱草、高羊茅、多年生黑麦草的出苗率与出苗速率随着老化程度的加剧而降低(图2)。但随着老化时间的增加，羊草种子的出苗率以及出苗速率呈现先升后降的趋势，老化处理36 h时出苗率达到最大，为94%。

不同参试牧草种子老化处理出苗状况存在很大差异：燕麦种子老化处理48 h时，出苗率几乎为0；多样黑麦草老化处理48 h时，出苗率却高达59%。参试牧草种子老化处理84 h时，苏丹草、垂穗披碱草、高羊茅的出苗率几乎为0，而羊草却还有31%的出苗率。

2.4相关性分析除羊草种子外，其他参试牧草种子出苗率和出苗速率均与其发芽势、发芽率、发芽指数、活力指数以及胚根、胚芽、幼苗长度呈极显著正相关(P<0.01)(表3)。羊草种子的出苗率与其发芽率存在极显著正相关(P<0.01)，与其发芽势、发芽指数存在显著正相关(P<0.05)，与其活力指数以及胚根、胚芽、幼苗长度不存在显著相关性(P>0.05)；出苗速率与其发芽势、发芽率、发芽指数呈极显著正相关(P<0.01)，与其活力指数以及胚根、胚芽、幼苗长度呈显著正相关(P<0.05)。

图1 老化处理对幼苗的影响

图2 老化处理对出苗的影响

表3 出苗率、出苗速率与种子萌发以及幼苗特性的相关系数

3 讨论与结论

大多数种子在储存过程中发芽率、生活力都有不同程度的降低[6]，这与种子储存过程中的老化有密切的联系[7]。研究发现，在-13～80 ℃的范围内，种子的老化规律是一致的[8-10]，用人工加速老化法可以模拟种子的自然老化[11-19]。因此利用人工老化处理的方法，可以在很短的时间内获得不同活力的种批。

本研究通过老化处理几种禾本科牧草种子，获得不同活力的种批后，测定其萌发、幼苗以及出苗的相关指标。结果显示，随着老化程度的加剧，燕麦、多年生黑麦草、高羊茅、苏丹草、垂穗披碱草种子的发芽势、发芽率、发芽指数、活力指数、胚根、胚芽、幼苗长度以及出苗率、出苗速率呈现下降趋势。这可能是老化处理加快了种子的劣变过程，致使其内部发生变化如膜结构破坏[20]、代谢能力下降[21]、遗传物质结构变化[22]等，最终导致种子死亡[23]。但另一方面，随老化的进行，羊草种子的萌发、幼苗以及出苗的相关指标呈现先升后降的趋势，这可能是因为羊草种子自身具有休眠，一定程度的高温高湿能够释放种子的部分休眠[23]，从而提高种子的萌发指标。但随着老化程度的加剧，劣变速率加快，发芽势、发芽率、发芽指数、活力指数，胚根、胚芽、幼苗长度，出苗率、出苗速率表现出下降趋势。毛培胜等[23]的研究亦有相似的观点。

此外，不同植物种子耐老化程度存在较大差别。如燕麦与多年生黑麦草种子初始发芽率相似，但在老化处理48h时，燕麦种子发芽率只有7%，而多年生黑麦草种子的发芽率仍有62%；老化处理60h，燕麦种子生活力完全丧失，而垂穗披碱草种子发芽率还剩20.5%。这种差异可能与种子的大小、成熟度[24]，膜结构，细胞内物质[23]等有关。这也说明在运用老化处理测定种子的活力和预测种子的耐贮性时，老化处理时间应因种而异[25]。

除羊草以外，其他参试种子的发芽势、发芽率、发芽指数、活力指数，胚根、胚芽、幼苗长度与出苗率、出苗速率均存在极显著正相关，表明标准发芽试验相关指标可以很好地预测田间出苗状况。这与赵光武和王建华[26]、金锡奎和张春庆[27]的研究结果一致，但陈士林的研究表明，标准发芽试验不能很好地评价种子活力。这可能与研究采用的试验条件有关，尤其是田间条件，如本研究所采用的田间条件胁迫相对比较温和，而陈士林[28]则是在实际田间条件下开展的评价工作，环境更为严酷，具体原因有待进一步研究。羊草种子的出苗率以及出苗速率与其活力指数，胚根、胚芽、幼苗长度不存在显著差异，是因为发芽试验不适合高休眠的种子活力的测定，与王彦荣等[29]的研究一致。

对老化处理获得的种批进行标准发芽试验，根据发芽势、发芽率、发芽指数、活力指数的差异显著性分析，可以将种批进行分级，相比而言，发芽率能够更加细致地对其进行分级。

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