解除稻稗种子休眠方法的研究

， ， ， (东北农业大学农学院， 黑龙江 哈尔滨 150030)

解除稻稗种子休眠方法的研究

李敏，师慧，刘蓝坤，刘亚光
(东北农业大学农学院， 黑龙江 哈尔滨 150030)

稻稗是世界性恶性杂草，研究其生物学特性、综合防除技术及抗药性意义重大，为加快其研究进程，找到解除稻稗种子休眠快速、有效的方法尤为重要。本试验研究了浓硫酸、NaOH、KNO3及赤霉酸浸种等化学方法及人工剥去颖壳、温水处理等物理方法对稻稗种子休眠的解除效果，结果表明，6种方法均能有效解除稻稗种子休眠。浓硫酸浸种40～50 min、2 000 mg/L赤霉酸溶液浸种48 h对打破稻稗种子休眠效果最好，种子发芽率在83%以上；0.062 5% NaOH溶液浸种24 h、1%KNO3溶液浸种24 h、80 ℃变温处理、人工剥去颖壳亦能较有效地打破稻稗种子休眠，种子发芽率为64.67%～72.67%。

稻稗； 休眠； 解除方法

我国是世界最大的水稻生产国，水稻在我国粮食生产中占有重要地位[1]。稻稗(EchinochloaoryzicolaVasing.)是世界性恶性杂草，也是我国稻区分布最广、危害最重的主要杂草之一，其危害面积高达42%[2]。稻稗是水稻的伴生植物，与水稻生活习性相近，但对逆境的适应能力却强于水稻，在水稻田间难以清除[3]。据调查，每平方米有3～5株稻稗时，可使水稻减产2%；每平方米有稻稗30～50株时水稻减产50%以上。插秧田夹心稻稗对水稻产量影响也很大，如1穴内夹1株稻稗，水稻可减产45%～56%[4]。田间杂草种子具有复杂的休眠特性，萌发期参差不齐，导致杂草陆续出土，难以一次性彻底防除，同时延缓了杂草科研工作的进展[5]。因此，经常需要人工解除休眠。

有关稻稗的休眠特性及其解除方法的研究鲜有报道。稻稗作为稻田恶性杂草，研究其生物学特性、抗药性及综合防除技术意义重大。本课题组研究发现稻稗具有休眠特性[6]，为加快其研究进程，本试验研究了解除稻稗种子休眠的几种方法，旨在为进一步研究其发生规律、抗药性及综合防治技术奠定技术基础。

1 材料与方法

1.1 供试材料

1.1.1 供试稻稗

供试稻稗种子于2015年9月采自黑龙江省牡丹江市水稻田，室温条件下晾干，装入信封自然条件下保存待用。

1.1.2 供试化学试剂

浓硫酸(分析纯，浙江临平化工试剂厂)、NaOH(分析纯，天津市恒兴化学试剂制造有限公司)、75%赤霉酸结晶粉(GA3，上海同瑞生物科技有限公司)，KNO3(分析纯，天津市四通化工厂)。

1.2 试验方法

1.2.1 化学试剂对稻稗休眠的解除

用浓硫酸直接浸泡稻稗种子，处理时间分别为5，10，20，30，40，50，60 min，处理后洗净；配制NaOH溶液浓度为0.031 3%、0.062 5%、0.125%、0.25%、0.5%、1%、2%，浸泡处理稻稗种子24 h，处理后洗净；配制KNO3浓度为0.125%、0.25%、0.5%、1%、2%，浸泡处理稻稗种子12，24 h，处理后洗净；分别用赤霉酸溶液100，200，400，800，1 200，2 000，4 000 mg/L浸泡稻稗种子，各浓度溶液分别浸种12，24，48 h，处理后洗净。

1.2.2 机械损伤对稻稗休眠的解除

对采集的稻稗种子进行人工剥去颖壳处理，以完整小穗作对照，用常温蒸馏水浸泡处理24 h，处理后洗净。

1.2.3 温水处理对稻稗休眠的解除

分别将稻稗种子置于50，60，70，80，90，100 ℃的温(热)水中浸泡24 h(水温自然降低，12 h 换水1次)，处理后洗净，以常温蒸馏水浸泡24 h为对照。

1.3 发芽试验条件

发芽试验在常州海博Rx智能型人工气候培养箱中进行。利用培养皿法，将各处理后的稻稗种子50粒放入铺有2层滤纸的培养皿内，加入5 mL蒸馏水或处理药液后覆上保鲜膜以保持湿润状态。然后将培养皿置于人工气候箱中培养(光照时数为12 h光/12 h暗；光照强度8 000 lx；白天温度30 ℃，晚上温度27 ℃；相对湿度60%～80%)，每个处理重复3次。

1.4 数据处理

实验过程中每天调查记录发芽情况，7 d后计算发芽率。并用DPS软件中Duncan’s新复极差法进行显著性分析。

2 结果与分析

2.1 化学试剂对打破稻稗种子休眠的效果

2.1.1 浓硫酸对打破休眠的效果

由表1可以看出，用浓硫酸浸种处理对稻稗种子萌发具有很好的促进作用。随着浸种时间的延长，种子萌发率呈先上升后下降的趋势，浸种40 min时萌发率达到最高(为87.33%)。故用浓硫酸处理可以打破稻稗种子休眠，但应注意掌握好浸泡时间，时间过短解除休眠效果不好，时间过长硫酸可能损伤种子。本试验表明，用浓硫酸浸泡稻稗种子40～50 min为宜，与其他时间相比，差异极显著。

表1 浓硫酸对稻稗种子休眠的影响

浸种时间(min)发芽率(%)0(ck)2．00±1．15Ef54．67±1．33Ef1024．67±0．67De2037．33±1．76Cd3068．00±3．06Bb4087．33±0．67Aa5083．33±2．40Aa6044．00±2．31Cc

注：表中大小写字母分别表示新复极差1%和5%水平上差异显著。下同。

2.1.2 NaOH对打破休眠的效果

由表2可以看出，用NaOH系列浓度溶液浸泡稻稗种子24 h，随着NaOH溶液浓度的升高，种子萌发率呈先上升后下降的趋势。当NaOH浓度为0.062 5%时，稻稗种子发芽率最高为66.67%；随后发芽率逐渐降低；当NaOH浓度上升至0.5%～2%时，稻稗种子被氧化腐蚀变黄，内部组织被严重破坏，发芽率基本为0。因此，宜用0.062 5% NaOH溶液浸种处理24 h，可极大提高种子萌发率，与其他浓度相比，差异极显著。

表2 NaOH对稻稗种子休眠的影响

NaOH浓度(%)发芽率(%)0(ck)7．33±1．76De0．031337．33±1．33Cd0．062566．67±1．76Aa0．12549．33±2．40Bb0．2543．33±1．76BCc0．50．67±0．67Ef10．00±0．00Ef20．00±0．00Ef

2.1.3 KNO3对打破休眠的效果

由图1可以看出，用KNO3系列浓度分别浸泡稻稗种子12，24 h，均能打破稻稗种子休眠，且浸种24 h打破休眠效果要优于浸种12 h；且不同浸种时间下，随着KNO3浓度的升高，稻稗种子发芽率呈先上升后下降的趋势。当KNO3浓度为2%时，发芽率最高，浸种12，24 h发芽率分别达到37.33%、64.67%，与对照(4.67%、7.33%)相比差异极显著。本试验表明，用1% KNO3溶液浸泡稻稗种子24 h解除休眠效果最好。

图1 KNO3对稻稗种子休眠的影响

2.1.4 赤霉酸对打破休眠的效果

由图2可以得出，用赤霉酸浓度分别浸泡稻稗种子12，24，48 h均能显著提高稻稗种子萌发率，浸种48 h打破休眠效果要优于浸种12，24 h；且不同浸种时间下，随着赤霉酸浓度的升高，稻稗种子发芽率均呈先上升后下降的趋势。当赤霉酸浓度为2 000 mg/L时，发芽率最高，浸种12，24，48 h时发芽率分别为59.33%、76.00%、88.67%，与对照(4.67%、7.33%、13.33%)相比差异极显著。本研究结果表明：用2 000 mg/L赤霉酸溶液浸种48 h对解除稻稗种子休眠效果最好。

2.2 机械损伤对打破稻稗种子休眠的效果

常温浸水24 h并置于人工气候培养箱中培养7 d后，人工剥去稻稗种子颖壳发芽率达到72.67%，而对照发芽率只有7.33%，说明机械处理能理想打破稻稗种子休眠。但不易操作，因此不建议实际使用。

图2 赤霉酸对稻稗种子休眠的影响

2.3 温水处理对打破稻稗种子休眠的效果

由表3可以看出，不同温度的水浸种24 h解除稻稗种子休眠效果不同，随着水温的升高，发芽率先上升后下降。当温度为80 ℃时，发芽率最高为69.33%，与其他水温相比差异极显著；当水温为100 ℃时，种子被烫坏，不再萌发。因此，宜用80 ℃温水浸种24 h(水温自然冷却，12 h换水1次)，对稻稗种子休眠的解除效果最好。

表3 温水处理对稻稗种子休眠的影响

水温(℃)发芽率(%)ck13．33±1．76Ee5030．00±3．46Dd6038．00±3．06CDc7052．67±1．33Bb8069．33±2．40Aa9042．67±1．76Cc1000．00±0．00Ef

3 结论与讨论

种子休眠是指具生活力的种子在适宜条件下仍不萌发的现象，是植物在长期系统发育过程中获得的一种抵抗不良环境的适应性[7]。种子休眠的原因大致有2种。

1) 内源因素即胚本身的因素，包括胚形态发育尚未完全、生理上未成熟以及存在抑制萌发的物质或缺少萌发必须的激素等[8]，通过变温处理、激素处理、低温层积处理等可解除休眠[9]。

2) 外源因素即胚以外的种壳(种皮、胚乳、果皮等)的限制，包括种壳的不透气透水性、种壳机械阻碍及种壳中存在的萌发抑制物等[10]，可通过机械处理、化学药剂(包括强酸、强碱、无机钾盐等)处理、温度处理等来解除休眠。本试验运用一些常见的物理、化学方法来打破稻稗种子休眠。

本研究结果表明，浓硫酸、NaOH、KNO3及赤霉酸浸种等化学手段及人工剥去颖壳、温水处理等物理手段均可有效打破稻稗种子休眠。用浓硫酸浸种40～50 min、2 000 mg/L赤霉酸溶液浸种48 h均能打破稻稗种子休眠，种子发芽率在83%以上；0.062 5%NaOH溶液浸种24 h、1%KNO3溶液浸种24 h、80 ℃变温处理、人工剥去颖壳亦能较有效地打破稻稗种子休眠，种子发芽率在64.67%～72.67%之间。以上结果显示，用浓硫酸浸种40～50 min、2 000 mg/L赤霉酸溶液浸种48 h对打破休眠效果最好，但相对来说80 ℃变温浸种最为简单方便且亦能有效打破休眠。

稗属杂草种子休眠的原因之一是籽实皮坚硬透水性差，胚得不到充足的水分而处于休眠状态[11]。一定浓度的强酸或强碱能使种皮软化或腐蚀，增加种皮透性，导致种子对水、空气、溶质等透性发生改变，使胚根和胚芽的张力足以突破种壳；也可将种子内的还原性物质氧化变性、增强种子代谢，从而打破种子的休眠[12]。吴声敢[13]、陈小奇[14]分别用浓硫酸浸泡稗草种子20，15 min，能使稗草种子萌发率分别达到68.07%、78.67%，均能很好地解除稗草种子的休眠；杨彩宏[11]用1.5%的NaOH溶液浸泡稗草种子24 h可使种子萌发率达到94.67%。本研究用浓硫酸浸种40～50 min，0.062 5%NaOH溶液浸种24 h，萌发率均可达83%以上。由此可见，一定浓度的强酸强碱可以有效打破休眠，但要控制好时间，以免由于强酸强碱的强氧化性及腐蚀性对种子内部结构造成损伤，导致对种子萌发产生抑制效果。

一定浓度KNO3溶液浸种处理对一些植物种子萌发具有很好的促进效果，一方面是由于元素钾是植物体内重要酶的活化剂，可以促进糖分运输、转化和氮代谢，进而促进种子萌发[15]；另一方面，作为营养物质可以被植物种子吸收，加强种子的营养状况进而促进其萌发；再者KNO3是强氧化剂，可能通过强迫供氧促进代谢，从而促进种子的萌发[11]。陈小奇[14]用2% KNO3浸泡稗草种子12 h可使稻稗种子发芽率达到34.67%。本研究用KNO3系列浓度分别浸泡稻稗种子12、24 h，随着浓度升高，种子萌发率先上升后下降，且浸种24 h打破休眠效果要优于浸种12 h。用1% KNO3溶液浸种24 h对打破稻稗种子休眠效果最好，发芽率达到64.67%；当浓度为2%时，稻稗种子发芽率反而下降，可能是因为种子萌发吸水的过程也是内含物质外渗的过程，随着溶液浓度增加，浸种时间增长，外渗越严重，从而对萌发产生抑制。

赤霉素能诱导种子内多种水解酶活化或合成，促进糖类等营养物质的分解和转化，为种子萌发提供能量来源和物质保障，从而促进种子萌发[16-19]。陈小奇[14]用1 200 mg/L赤霉素溶液浸泡稗草种子24 h可使稗草种子的发芽率达到74.67%；吴声敢[13]用1 000 mg/L GA3溶液浸泡稗草种子240 h后，萌发率达到75.88%。本研究用一定浓度范围的赤霉酸溶液分别浸泡稻稗种子12，24，48 h，均能显著提高稻稗种子萌发率，且浸种时间越长，打破休眠效果越好。当用2 000 mg/L赤霉酸溶液浸种48 h时，打破稻稗种子休眠效果最好，发芽率达88.67%。机械处理可提高种壳透性，使种子能迅速吸水，从而易于萌发。孙婷等研究发现，通过机械破皮方法可有效提高栝楼的种子萌发率，去除种皮后种子萌发率达到67.6%[20]。本研究中，人工剥去颖壳能显著提高稻稗种子的发芽率至72.67%，说明由种壳透性障碍引起的休眠是稻稗休眠的部分原因。但由于操作比较麻烦，费时费力，难以大量处理，因而不建议通过人工剥去颖壳来解除稻稗种子休眠。

温水有利于种子萌发，种子经高温处理后，种壳透性改变，促进种子新陈代谢，从而解除由种壳引起的休眠[21]。张建华等研究发现，70 ℃的温水处理更有利于藜种子的萌发[22]。本研究中，80 ℃变温浸种对打破稻稗种子休眠效果最好，可达69.33%。在50～80 ℃范围内随着变温温差的提高，稻稗种子发芽率也逐渐升高，说明稻稗不仅可耐受高温处理，而且温差越大越有助于解除稻稗种子的休眠。

通过以上研究发现，采用适当的物理、化学方法均可有效打破稻稗种子休眠。其中浓硫酸浸种40～50 min、2 000 mg/L赤霉酸溶液浸种48 h对打破稻稗种子休眠效果最好，但相对来说80 ℃变温浸种最为简单方便且亦能有效打破休眠。此研究将为更深入地研究稻稗种子休眠机理、抗药性及综合防治提供技术支持。

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Studies on Dormancy-breaking Methods ofEchinochloaoryzicolaVasing. Seeds

LIMin，SHIHui，LIULankun，LIUYaguang

2016-05-28

李 敏(1992—)，女，山西省运城市人；硕士研究生，研究方向：除草剂应用技术与杂草抗性；E-mail：lm1067392009@163.com。

刘亚光(1968—)，女，教授，博士，研究方向：除草剂应用技术与杂草抗性；E-mail：liuyaguang929@163.com。

10.16590/j.cnki.1001-4705.2016.09.094

S 451

A

1001-4705(2016)09-0094-04