不同处理对草木樨种子萌发特性的影响

2018-05-25李鸿斌

中国草食动物科学 2018年2期

李鸿斌

（甘肃省陇西县巩昌镇畜牧兽医站，陇西 748100）

草木樨（Melilotus officinalis）俗名野苜蓿，为豆科草木樨属一年或两年生草本植物。原生于欧亚大陆地中海沿岸，经欧洲、亚洲向东传至中国西藏［1-2］。全世界共有25种，白花草木樨和黄花草木樨分布最为广泛，在澳大利亚、阿根廷、南非、加拿大、美国、中国等都有栽培。目前，我国已审定的草木樨品种有3个，其中两个是1942年叶培忠教授从美国引进的白花草木樨和黄花草木樨，后选育出两个地方品种：天水白花草木樨和天水黄花草木樨［3］。早在2000多年前，地中海国家将草木樨作为绿肥及蜜源植物栽培。草木樨营养价值较高、质地细嫩、青绿多汁，是喂养家畜的好饲料，有“宝贝草”之称［4］。既可青饲、青贮，又可晒制干草，制成草粉。同时草木樨还是一种蜜源植物，草木樨开花期正是蜜源缺乏的时期，也是蜜蜂大量繁殖的阶段。其花期较长，蜜腺发达，花流蜜量大，蜜的质量高，是良好的蜜源植物。草木樨适应性强，具有较强的耐寒、耐旱、耐贫瘠和耐盐碱的能力，对土壤要求不严格，各地均可种植，是改造中低产田、治理盐碱地理想的优良绿肥［4-5］。随着人们逐步认识到一年生高产高效的草木樨既可固氮养地，又可作家畜的优质饲料，草木樨将会更广泛地推广应用于绿肥、畜牧以及生态文明建设，创造出更大的经济、生态和社会效益［6-7］。

黄花草木樨种籽休眠性强，硬粒很多，常达60%左右，种皮坚实不易吸水发芽。如果不加处理，发芽率只有30%左右，所以在播种前必须经过处理［8］。解除硬实的方法很多，如机械破损、变温处理、硫酸处理等。硫酸可腐蚀草木樨硬实种子表皮上的角质层或表皮中的栅栏细胞，使种皮软化，从而增加透水性，促进正常萌发，采用硫酸解除硬实的关键是浓度和时间［9］。尽管硫酸处理在解除硬实性种子的休眠有诸多优点，但也存在一些问题：一是硫酸处理时间较难控制，特别是对于种皮较薄的种子，由于处理时间较短，比较难以掌握；二是处理后的冲洗要彻底，处理不当易造成酸害；三是未处理好的硬粒种子要反复处理，而反复处理的时间较难掌握；四是对于受虫害较严重的种子，可能有些种子仍有发芽能力，但硫酸却易通过伤口使这些种子丧失发芽能力，这在豆科植物中尤其明显。浓度小或浸的时间过短，则无作用或作用很小；但浓度过大或浸的时间长了又会烧坏种子［10］。

基于此，本试验研究了不同时间酸处理对去皮与未去皮草木樨种子萌发的影响，对比分析了打破草木樨种子休眠的方法，以探索简便有效的处理方法，为草木樨种子发芽试验和人工种植提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料

黄花草木樨种子于2014年8月采收于甘肃省定西市陇西县德兴乡。所有种子萌发特性试验于2015年3月进行。

1.2 方法

1.2.1 去皮处理对草木樨种子（果实）进行去掉果皮处理，另一组不去掉果皮。

1.2.2 9 8%浓硫酸处理对分别处理后的两份草木樨种子分别用98%的浓硫酸浸泡处理，共设置5个梯度时间，即 0min（未浸泡），10min，20min，30min，40min。浸泡完后用清水冲洗数次，再在自来水中浸泡10min，取出待用。

1.2.3 发芽试验和观察记录将经过不同时间浸泡处理的种子均匀放在铺好滤纸的培养皿中，共设置5个对照组，4次重复，每个重复50粒种子，然后加适量蒸馏水，均置于20℃的恒温箱中进行种子萌发试验。每24小时观察记录种子发芽情况，并根据培养皿中滤纸的干湿情况，补充适量的水分，以保持培养皿内水分恒定。试验周期以培养皿内的种子连续2 d不再发芽为止，时间10 d左右。在连续培养10 d后停止观测记录。发芽试验的第6天从每个培养皿中随机取出10株测幼苗的根长、芽长。发芽结束统计发芽种子数、硬实种子、死亡种子，计算发芽指数和活力指数。

1.3 测定指标与方法

发芽结束（10 d）统计正常种苗数、不正常种苗数、新鲜未发芽种子及死种子，按照《牧草种子检验规程GB/T2930—2011》［10］计算种子发芽率、发芽指数、活力指数。于第6天，每个培养皿取生长均匀一致的10株幼苗测定根长和芽长。

发芽率（%）=（发芽终期全部正常种苗数/供试种子数）×100%；

发芽指数（GI）= ∑（Gt/Dt）（Gt为第 t天的发芽数，Dt为相应的发芽天数）；

活力指数（VI）=GI×S（GI为发芽指数，S为一定时期内的幼苗长度）。

1.4 数据统计

用Excel软件对试验数据进行整理，用SPSS 17.0统计软件对数据进行单因素方差分析，用LSR法进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 不同浓硫酸处理时间对初次发芽天数和发芽率的影响

由图1可知，未经98%浓硫酸处理的未去皮和去皮草木樨种子初次萌发天数均超过了1 d，未去皮草木樨种子的初次发芽天数更是超过了3 d。经过98%浓硫酸处理10、20、30和40min后，未去皮草木樨种子的初次发芽天数均有显著缩短（P＜0.05）；在未经浓硫酸处理的情况下，未去皮种子初次发芽天数显著高于去皮处理（P＜0.05），其他各处理下未去皮和去皮处理间的种子初次发芽天数均无显著性差异（P＞0.05）。

图1 不同处理时间下的种子初次发芽天数

由图2可知，用98%浓硫酸对未去皮和去皮草木樨种子进行不同时间的处理后，种子的发芽率均有明显提升。与0min处理相比，用98%浓硫酸处理10、20、30、40min后均显著提高了草木樨种子的发芽率，其中以去皮处理30min的效果最好，使草木樨种子的发芽率达到100%。0min处理未去皮和去皮种子的发芽率间差异不显著（P＞0.05），但其他各处理时间下去皮种子的发芽率均显著大于未去皮种子（P＜0.05）。

图2 不同处理时间下的种子发芽率

2.2 不同浓硫酸处理时间对硬实率和死种子数的影响

由图3可知，经98%浓硫酸处理的草木樨种子硬实率随处理时间的增加呈下降趋势。对于去皮草木樨种子，硫酸处理30min的硬实率下降至0，20、30、40min处理的硬实率间均无显著性差异（P＞0.05），但均显著小于0min处理（P＜0.05）和10min处理（P＜0.05）。对于未去皮草木樨种子，处理40min的种子硬实率均显著小于其他各处理（P＜0.05）。0min处理未去皮和去皮种子的硬实率间无显著性差异（P＞0.05），而其他处理时间下未去皮种子的硬实率显著大于去皮种子（P＜0.05）。

图3 不同处理时间下的种子硬实率

由图4可知，随着98%浓硫酸处理时间的增加，草木樨死种子数呈先减后增的变化趋势。对于未去皮草木樨种子，30min处理下死种子数显著小于其他各处理（P＜0.05），而其他各处理间均无显著性差异（P ＞0.05）。对于去皮草木樨种子，30min处理下死种子数显著小于0、10和 40min处理（P＜0.05）。浓硫酸浸泡 40min处理反而增加了去皮和未去皮草木樨的死种子数量。同一处理时间下，未去皮和去皮死种子数间均无显著性差异（P ＞0.05）。

图4 不同处理时间下的死种子数

2.3 不同浓硫酸处理时间对幼苗生长的影响

由图5可知，不同时间浓硫酸浸泡处理对草木樨种子胚芽长的影响并不明显。但0 min处理未去皮的草木樨种子芽长显著小于其他各未去皮处理（P＜0.05）。同一处理时间下，未去皮和去皮处理的草木樨种子芽长均无显著性差异（P＞0.05）。

图5 不同处理时间下的种子芽长

由图6可知，随处理时间的增加，草木樨种子根长呈递增趋势。对于未去皮草木樨种子，10min浸泡处理的种子根长与0min处理间无显著性差异（P＞0.05），20、30和40min处理的根长显著大于0min处理（P＜0.05）。对于去皮草木樨种子，0min处理的种子根长显著小于其余各处理（P＜0.05），而 10、20、30 和 40min 各处理间根长均差异不显著（P＞0.05）。

图6 不同处理时间下的种子根长

2.4 不同浓硫酸处理时间对发芽指数和活力指数的影响

由图7可知，随处理时间的增加，草木樨种子发芽指数呈递增趋势。98%浓硫酸30min和40min处理下的去皮草木樨种子发芽指数间无显著性差异（P＞0.05），而0～20min随处理时间的增加去皮种子发芽指数显著递增（P＜0.05）。不同时间98%浓硫酸处理下的去皮和未去皮草木樨种子的发芽指数均显著高于0 min处理（P＜0.05），其中30min去皮草木樨种子与40min去皮种子的发芽指数间差异不显著（P＞0.05），但30min去皮处理显著高于其他去皮处理（P＜0.05）。同一处理时间下，0min处理未去皮和去皮种子发芽指数间差异不显著（P＞0.05），其他各时间未去皮种子的发芽指数均显著小于去皮处理（P＜0.05）。

由图8可知，经98%浓硫酸处理的草木樨种子活力指数明显增加。20min和30min处理下未去皮种子的活力指数间差异不显著（P＞0.05），但两者均显著大于0min处理和 10 min 处理（P＜0.05），显著小于 40 min 处理（P＜0.05）。0min处理的去皮种子的活力指数显著小于10min处理（P＜0.05），且二者均显著小于其他各处理（P＜0.05）。20、30和40min处理的去皮种子活力指数间差异均不显著（P＞0.05）。

图7 不同处理时间下的种子发芽指数

图8 不同处理时间下的种子活力指数

综上可得，0min处理去皮和未去皮的草木樨种子发芽率和发芽指数都没有明显差异（P＞0.05），但经过98%浓硫酸处理10～40min，去皮草木樨种子每个时段的发芽率和发芽指数均明显高于未去皮草木樨种子（P＜0.05）。由此可知，为了有效提高并保证草木樨种子的发芽率，播种前必须对草木樨种子进行打磨去皮并用98%浓硫酸进行浸泡处理，且为保证其发芽率应以30 min浓硫酸浸泡处理为宜。

3 讨论

种子的硬实现象在自然界普遍存在，形成硬实的原因是种皮细胞内含物脱水而发生的胶体变化所造成［11］。有关报道认为，硬实数量由植物遗传基因所控制。与种子本身成熟度有关，受生态环境所影响。植物的种皮是种子外面覆盖的部分，其具有保护种子不受外力机械损伤和防止病虫害入侵的作用，但它也是引起种子休眠的主要原因之一［12］。硬实引起的休眠是防止种子在不适合幼苗存活的条件下延迟萌发的一种机制，增加种子在整个生活史阶段成功萌发的机会，是植物适应不确定降水和不可预测环境的一种对策。

由于草木樨种子休眠性强，当年收获后，硬粒很多，常达60%左右，种皮坚实不易吸水发芽。如果不加处理，直接播种不易吸水膨胀，往往造成不发芽或很少发芽，造成缺苗断垄，为了改善硬实草木樨种子的休眠状态，提高草木樨种子的发芽率，目前对于硬实种子常用的解除休眠的方法有物理处理（打磨）、温度处理（开水烫）和化学处理（用酸或碱处理）［13-15］。但用机械损伤破除硬实种子轻重程度难以把握，易造成种子破损处发生腐烂。用热水处理硬实种子易导致腐烂、畸形发芽等现象。酸蚀是破除豆科种子休眠的常用方法［16］。使用98%浓硫酸处理草木樨种子是一种有效、快速、简便的方法。有研究报道认为，酸蚀对提高幼苗生长、增加苗鲜重具有明显的效果［17-19］。但需要注意的是硫酸处理时间较难控制，特别是对于种皮较薄的种子，由于处理时间较短，比较难以把握；酸处理后的种子要彻底冲洗干净，否则容易造成酸害，影响幼苗的后期生长；未处理好的硬实种子要反复处理，而反复处理的时间较难掌握；对于受虫害较严重的种子，可能有些种子仍有发芽的能力，但硫酸却易通过伤口使这些种子丧失发芽能力［20-22］。

本试验结果表明，经过98%浓硫酸处理的草木樨种子发芽率、发芽指数都有明显的提高，在对未去皮草木樨种子进行98%浓硫酸处理后打破了种皮的硬实障碍，增加了种皮的透水性，解除了种子的休眠，提高了种子的发芽率，缩短了种子的初次发芽天数，使种子获得了理想的发芽效果，这对草木樨种子的快速繁殖生长有积极的作用［23-24］。对去皮的草木樨种子进行98%浓硫酸处理后种子发芽率显著提高，到30min时已经达到了100%，说明草木樨种子的种皮坚硬紧密，透水性差是影响种子发芽的一个主要原因。到40min时发现发芽率又有下降趋势，说明在更长时间的98%浓硫酸处理下，种子受到了一定程度的腐蚀损伤，影响了种子的萌发。

用98%浓硫酸进行处理时时间不易把握，过长可能会引起酸害或缺氧等因素影响种子的发芽。随着时间延长发芽率不完全成比例增加，会有下降的情况。本试验结果表明，经过98%浓硫酸处理的草木樨种子的发芽率明显优于未经浓硫酸处理的，去皮、用98%浓硫酸处理30min为最佳处理。

本试验结果对比发现，在98%浓硫酸浸泡处理下，去皮草木樨种子的发芽率和发芽势明显优于未去皮草木樨种子，这表明若不对草木樨种子进行处理会降低发芽率，对草木樨种子进行去皮处理后再用98%浓硫酸处理发芽率会有显著的提高。而且在98%浓硫酸处理30min时去皮草木樨种子的发芽率达到了100%，为未去皮草木樨种子发芽率的近2倍，可见草木樨的种皮对种子的发芽有很大的影响，在适宜的条件下如果能消除草木樨的种皮或减弱其种皮的阻碍会对草木樨的种子发芽有很大的帮助。