不同处理方法对紫花苜蓿种子萌发的影响

周玉雷，成启明，都 帅，朱 月，赵雪梅，郭鹏飞，蔡文静，贾玉山*

（1.赤峰学院化学与生命科学学院，内蒙古赤峰 024000；2.内蒙古农业大学草原与资源环境学院，内蒙古呼和浩特 010011）

紫花苜蓿（Medicago sativa L.）被誉为“牧草之王”（王鑫等，2003），具有很高的营养价值和多重生态功能，属多年生豆科牧草，被广泛种植。苜蓿茎叶中含有丰富的蛋白质、矿物质、多种氨基酸、维生素和胡萝卜素等，其总能、消化能、代谢能也较高，被认为是高蛋白优质饲草（郭志明，2010）。作为全球性饲料作物，苜蓿产业的发展在一定程度上反映了一个国家或地区畜牧业发展的水平和质量。此外，紫花苜蓿根系十分发达，是一种优良的水土保持作物。紫花苜蓿虽然具有良好的品种特性和较强的生态适应性，但不同品种苜蓿种子在播种过程中表现出的差异性太大，往往造成出苗困难和草地建成缓慢等问题。因此，研究和比较不同方法处理对紫花苜蓿种子萌发的影响，对提高其发芽率保证苗齐苗壮及其牧草产量具有重要意义。

种子检测是保障优质种子生产，避免劣质种子播种，确保农业丰收的重要措施。种子发芽率是种子监测中的一个重要指标，也是种子分级和讨论的重要依据。发芽率的高低和农业生产有密切关系，在确定播种量和种子生理研究方面具有重要意义（石亚萍和蔡静平，2008）。目前关于苜蓿不同品种种子间萌发特性比较的研究较多，李瑞等（2016）通过对12个苜蓿品种种子萌发特性研究发现，不同品种间的发芽和苗期特性差异显著，而WL323品种的萌发特性最好，适合在陕北地区种植。孟凯等（2015）对内蒙古中西部地区适宜种植的15个苜蓿品种种子萌发特性研究发现，中苜1号和公农1号品种的整体萌发特性最好。孔令琪等（2017）通过对17份苜蓿种子萌发特性研究发现，巨能CR品种的综合评价最高，萌发特性相关性分析发现，发芽率和根长、根长/苗长、千粒重等指标呈显著正相关。目前关于促进种子萌发的研究较多的是物理方法和化学方法，陈乙实等（2017）通过机械、热水和硫酸3种方法对7个豆科植物种子萌发特性研究发现，该3种方法均能显著提高各品种种子的萌发率，其中机械和80℃热水浸泡5 min处理可以有效破除种子休眠，适合应用到实际生产中。钟雯等（2018）通过不同处理对新疆大叶紫花苜蓿种子萌发研究发现，新疆大叶紫花苜蓿种子的最适发芽条件为无需用化学药剂浸种、不加Na2CO3。也有用其他化学药剂来促进种子萌发的研究，但考虑到化学药剂对土壤污染和种子的损伤，一般生产中不建议使用化学药剂处理种子。

内蒙古科尔沁地区是我国重要的商品粮基地之一，最近几年在科尔沁地区进行沙化草地规模化种植的发展较快，使得苜蓿人工种植草地在该地区得到很好发展。由于科尔沁地区气候寒冷和特殊的沙地环境使得我们在苜蓿种植过程中遇到一些问题，如出苗不整齐、越冬率差、持续性差等。但目前关于在科尔沁沙地地区的苜蓿种子萌发特性的研究还鲜有报道，而其他地区的相关研究在该地区不太适用。因此，本试验选用了国内外抗寒性较强的几个苜蓿品种，通过不同温度热水浸种、砂纸打磨及标准发芽试验3种常规方法处理，在科尔沁沙地地区首次评价不同苜蓿品种的萌发特性，初步评定了各品种紫花苜蓿种子的发芽率、发芽势、硬实率等指标，为科尔沁地区选择优质苜蓿品种，提高生物量及苜蓿产业化发展提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料10个品种的紫花苜蓿种子包括：“公农1号”“公农2号”“甘农1号”“甘农2 号”“北极星”“陇东”“肇东”“敖汉”“哥萨克”“新疆大叶”，在本试验中的代号依次为 1、2、3、4、5、6、7、8、9、10。

1.2 试验方法

1.2.1 种子预处理 挑选颗粒饱满、外表无损伤的净种子（李小安，2011）。

1.2.2 试验仪器及试剂 培养皿、滤纸、恒温水浴锅、植物光照培养箱、砂纸、烧杯、电子天平、直尺、蒸馏水等。

1.2.3 试验方法 在发芽试验期间，每天检查发芽箱内的温度和发芽床的水分。温度保持在规定温度上下波动不超过1℃；当发芽床水分不足时，应遵循一致性原则，用滴管适量补水，若种粒四周（纸床）出现水膜则表示水分过多。同时，注意通气和种子发霉情况。使用玻璃培养皿作发芽容器的，注意加盖后通气情况，应经常揭开盖子充分换气（尚文艳等，2012）。在检查中发现表面生霉的种子应立即取出用蒸馏水冲洗后放回原处，发现腐烂种子应取出并记载。严重发霉（超过5%）的应更换发芽床（张桂堂等，2009）。

1.2.3.1 标准发芽处理 将种子充分混匀后，各品种随机取300粒供试种子分为3个重复，每个重复100粒种子，摆盘后放入7℃恒温冰箱预冷1 d后，再放入预先设置好的植物光照培养箱进行标准发芽试验。其间保持发芽床湿润，每天记录发芽个数和幼苗长度。最后统计正常种苗数、硬实种子数，计算种子发芽率及其他一系列指标（吾拉尔古丽等，2005）。本试验以常温处理的种子为对照组。

1.2.3.2 热水浸种处理 将300粒种子分别放入250 mL 的 50、65、75、85℃的水中，每个处理用玻璃棒搅拌，使之自然冷却到室温后浸泡24h取出，摆入培养皿，每个处理100粒，重复3次，放入植物光照培养箱进行发芽（田甜等，2004）。对照组（CK）：将300粒种子用常温蒸馏水处理后再摆入培养皿，每个处理100粒，重复3次，放入植物光照培养箱进行发芽试验。

1.2.3.3 磨破种皮处理 将400粒种子用砂纸打磨，直至种子表面失去光泽，出现砂划痕迹后摆入培养皿，每个处理选用100粒，重复3次，放入植物光照培养箱中发芽。对照组（CK）：将300粒种子，摆入培养皿，每个处理100粒，重复3次，放入植物光照培养箱发芽。

1.3 测定指标种子发芽率、种子发芽势、发芽指数、活力指数、种苗长度、鲜重、干重、千粒重、硬实率计算公式如下：

种子发芽率/%=[发芽终期（规定日期内）全部正常发芽粒数／供检种子数]×100，以第5天发芽种子数计算；

种子发芽势/%=[发芽初期（规定日期内）正常发芽粒数／供检种子粒数]×100，以第2天发芽种子数计算；

发芽指数 =∑（Gt／ Dt），式中 ：Gt为总的发芽粒数，Dt为相应的发芽天数；

活力指数 =Σ（Gt／ Dt）×Sx，式中：Sx为种苗平均长度；

种苗长度/mm=根芽+胚根（刘大林等，2009）；

鲜重（g）为种苗的鲜重（发芽试验第3天每个处理取典型种苗，经灭菌吸水纸吸干表面水分后称重，重复3次）；

干重（g）为种苗烘干后的重量（种苗在烘干箱中，65℃烘干制衡重）；

千粒重/g=M×1000/N，式中M为试样重量；N为试样粒数（王慧和刘方，2010）；

硬实率/%=未发芽种子数/总的参与发芽种子数（陈玲等，2011）。

1.4 数据分析试验数据利用SAS 9.0统计软件和Excel软件进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 标准发芽处理品种间的比较由表1可知，标准发芽试验对不同品种苜蓿种子的发芽率影响较大。其中“陇东”种子的发芽率最低，仅为46%，显著低于其他品种（P＜0.05），另外“甘农2号”由于种子本身的原因造成种子在发芽的过程中产生霉变，所以发芽率也较低，仅为63.67%，其他品种在标准发芽试验处理条件下的发芽率都较高，均大于85%；“公农1号”“公农2号”“肇东”和“新疆大叶”的发芽势相对较高，均为90%以上，“陇东”和“甘农2号”的发芽势相对较低，显著低于其他品种（P＜0.05）；“肇东”和“新疆大叶”的发芽指数相对较高，分别为165.83和175.30，“哥萨克”“公农1号”“公农2号”和“甘农1号”其次，其他品种较低，“陇东”最低，为61.73；“肇东”和“新疆大叶”的活力指数最高，均在8000以上，“哥萨克”“公农1号”和“甘农1号”其次，其他品种较低，“甘农2号”最低，为2408.65；敖汉鲜重、干重最大，分别是2.39 g和0.16 g，“陇东”的鲜重、干重最小，分别为1.06 g和0.05 g，其他各品种差异性不大；其中“陇东”的硬实率最大，为50.33%，敖汉其次，其他品种相对较小。

2.2 磨破种皮处理品种间的比较由表2可知，磨皮处理对不同品种间发芽率具有一定影响，“新疆大叶”的发芽率最大，为99%，“甘农2号”最低，为76%，显著低于其他品种（P＜0.05）。与上述标准发芽试验相比，磨破种皮处理降低了“陇东”的硬实率，仅为0.67%，有效的打破了种子的休眠，使“陇东”的发芽率得以提高，高达97.33%。而“甘农2号”由于种子自身霉变，其发芽率仍较低，为76%；“甘农2号”的发芽势最低（P＜0.05），为26.33%，“敖汉”和“北极星”其次，其他各品种发芽势差异性不显著（P＞0.05），“新疆大叶”的发芽势最大，为97%；“新疆大叶”“肇东”和“公农2号”的发芽指数及活力指数相对较高，显著高于其他品种（P＜0.05），“新疆大叶”的发芽指数和活力指数最高，为222.63和7791.7，“甘农2号”最低，为 63.57和1524.55；与标准发芽一致，“敖汉”的鲜重及干重最大，分别为1.75 g和0.18 g，不同的是“陇东”的鲜重有一定的提高，“甘农2号”的鲜重、干重最小，为0.80 g和0.08 g；经磨破种皮种子的硬实率相对标准发芽试验明显降低，特别是“陇东”的硬实率得到很大改善，从50.33%降低为0.67%。

表2 磨破种皮处理后不同指标间各品种比较

2.3 不同温度温水浸种处理与标准发芽处理的比较由表3可知，温水浸种处理对各品种苜蓿种子的发芽率均有一定提高，其中“公农1号”“公农2号”“肇东”和“新疆大叶”的发芽率较好，各温水处理下的发芽率都大于88%，而“公农1号”“公农2号”“北极星”“肇东”“敖汉”和“哥萨克”等品种在温水处理和对照之间差异不显著（P＞0.05），“陇东”的发芽率随温度逐渐升高（P＜0.05），“肇东”在85℃时发芽率最大，为94.33%，“敖汉”在75℃时达到最大，为89%，其他各品种均在65℃时发芽率达到最大，“新疆大叶”的发芽率最大，为98%，“甘农2号”在各品种间发芽率最低，为25.67%，温水浸种处理对各品种紫花苜蓿种子的发芽势与CK比较均有显著提高（P＜0.05），其中“陇东”随温度的升高发芽势逐渐升高（P＜0.05），“北极星”和“肇东”两个品种分别是在75℃和50℃时发芽势达到最高，分别是60.67%和90.33%，其他各品种的发芽势均在65℃时接近最大发芽势，其中“新疆大叶”的发芽势最高，为96.67%，接近发芽率，“甘农2号”的发芽势最低，为2%；温水浸种处理提高了种子的发芽势，相应的发芽指数也随发芽势的升高呈正比增长，各温水处理的发芽指数显著高于CK（P＜0.05），“肇东”的发芽指数同发芽势成正比，同样在50℃时达到最高，为195.13，其他各品种发芽指数同样是在65℃时达到最高，“新疆大叶”的发芽指数最大，为199.63，在同一水平还是“甘农2号”的发芽指数最低，为35.33%；“甘农1号”和“甘农2号”的活力指数在75℃达到最高，“新疆大叶”和“陇东”是在85℃时达到最高，其中“新疆大叶”的活力指数最高，为7640.15，其他各品种均在65℃时达到最大活力指数，相比其他品种，“甘农2号”在CK时活力指数最低，为735.45；温水浸种处理可以明显降低紫花苜蓿种子的硬实率，除“甘农1号”在65℃和敖汉在75℃时硬实率最低外，其他各品种的硬实率在85℃时最低，其中“甘农2号”的硬实率降为0；通过表1还可以得到温水浸种处理对苜蓿幼苗的鲜重有一定提高，其中鲜重最大的是“敖汉”，在75℃时为1.72 g。干重整体差别不大；“敖汉”的千粒重最大，为4.75 g，“新疆大叶”的最小，为1.81 g，其他各品种差别不明显。

以上所列的是标准发芽、磨破种皮和温水浸种3种不同方法处理的不同品种紫花苜蓿种子发芽试验的试验组与对照组（CK）的比较。此外，本试验还做了品种间的比较。

2.4 磨破种皮处理与标准发芽处理试验中各苜蓿品种发芽特性比较由图1可知，磨破种皮处理对个别品种紫花苜蓿种子的发芽率有明显影响，主要体现在“陇东”（6）这个品种上，其发芽率明显提高，经过磨皮处理的发芽率达到97.33%，未经处理的发芽率为36%。其他各品种经磨破种皮处理后试验组与对照组的发芽率差别不大。

由图2可知，各品种苜蓿种子经过磨破种皮发芽试验的发芽势，因参与磨破种皮试验“敖汉”种子的硬实率较小，为1.67%，并且敖汉的生长速度较慢，造成其试验组发芽势略低于对照组。其他品种试验组均显著高于（P＜0.05）对照组，特别是“陇东”（6），其试验组发芽势明显提高，为96%，对照组为28.33%。

由图3可知，各品种苜蓿种子经过磨破种皮处理的发芽指数中“陇东”（6）的变化最大，发芽指数为136.97，对照组的为 46.2。“肇东”（7）“敖汉”（8）“北极星”和“甘农1号”的差别较小。所以磨破种皮处理对个别品种苜蓿种子的发芽指数有显著提高。

由图4可知，各品种苜蓿种子经过磨破种皮处理试验组的活力指数明显高于对照组。特别是“陇东”的活力指数变化最大，经过处理试验组的活力指数为4583.99，对照组的为1492.14。“敖汉”的差异最小，试验组与对照组均为4000左右。整体来看，磨破种皮处理对紫花苜蓿种子的活力指数有明显提高。

由图5可知，各品种苜蓿种子经过磨破种皮发芽试验后其硬实率相对标准发芽试验明显降低，主要体现在“陇东”（6）上，其试验组要明显低于对照组，试验组的硬实率接近0，而对照组为60.33%。但磨破种皮并没有完全破除硬实情况，其中只有“肇东”（7）的硬实率降为0，其他大多数品种的硬实率只是接近0。可以得出磨破种皮处理可以很好的降低种子的硬实率。

3 讨论

种子发芽需要足够的水分、适宜的温度和充足的氧气，苜蓿种子的萌发还需要光照和黑暗（王志锋，2007）。本试验利用植物光照培养箱，根据苜蓿种子萌发所需的条件控制发芽所需条件，选择合适的发芽床、适宜的发芽温度及光照，保持发芽床适宜的水分，以获得准确、可靠的种子发芽试验结果。种子发芽率除了与外界环境条件相关外，还与种子自身有很大关系，如种皮障碍、胚发育状况和内源抑制物等都是影响种子萌发的自身因素（侯文焕等，2018）。目前关于提高种子萌发的方法较多，有物理方法和化学方法等，化学药剂处理后能提高种子的发芽率，但对种子有一定损害，而且残留在种子中的药剂也会对土壤造成污染，因此，在实际生产中不建议用化学药剂处理种子，本试验采用标准发芽试验、磨破种皮处理和温水浸种3种比较常见的提高种子发芽率的方法。

标准发芽试验比较容易操作，步骤简单，种子在发芽过程中出现发霉的几率小，避免磨破种皮试验中将种子打磨过度造成种子丧失发芽能力、耐受性降低等问题，发芽过程比较稳定。但标准发芽试验对打破种子休眠和提高种子发芽率不明显，王娟等（2011）通过标准发芽处理陇东野生紫花苜蓿种子研究发现，其发芽率仅为37%。在本试验中，标准发芽处理对不同品种的苜蓿种子萌发特性影响较大。其中“陇东”种子的发芽率最低，仅为46%，显著低于其他品种（P＜0.05），这是由于“陇东”的硬实率较高（50.33%）。另外“甘农2号”的发芽率也较低，仅为63.67%，这是由于该种子本身的原因造成种子在发芽过程中产生霉变。而其他种子的发芽率都较高，大于85%，本研究结果高于王娟等（2011）的研究结果，可能是因为不同品种间差异性导致。本试验中发芽率处于前五的是：“新疆大叶”“公农1号”“哥萨克”“公农2号”“肇东”。

磨破种皮的方法是提高种子萌发的一种比较常用的方法，伊风艳等（2018）用砂纸打磨野生黄花苜蓿种子，使其发芽率高达93%，硬实率下降到4%，本试验中除了“陇东”种子外，其他种子的萌发结果与该研究结果一致，而“陇东”的发芽率低于该研究结果，这是由于“陇东”种子的硬实率太高所致。磨破种皮处理与标准发芽处理（对照组）相比，能显著提高各品种的萌发特性，主要体现在“陇东”品种上，其发芽率明显提高，经磨皮处理的发芽率达到97.33%，未经处理的发芽率为36%，可见磨破种皮可以很好的打破种子的休眠，以助于种子良好萌发，本研究结果与杨文权等（2009）的研究结果一致。该方法适合硬实率较高的种子。但磨破种皮处理可能造成种子污染，其中“甘农2号”污染程度较大，而且该方法操作比较麻烦，费时费力，不适合在生产实践中使用。本试验中发芽率处于前五的是：“新疆大叶”“公农2号”“肇东”“陇东”“哥萨克”。

温水浸种在破除种子硬实、提高发芽率等方面被认为是经济、简单、效果较好的方法，该方法可以让种子进行发芽试验前吸收足够的水分，使得种皮软化，改善种子透气性，解除由种皮造成的休眠，促进萌发（伊风艳等，2018）。但不同种子温水浸种促进发芽的最适温度不同，本试验中“陇东”的发芽率随温度升高逐渐升高，这与伊风艳等（2018）研究结果一致，“肇东”在85℃时发芽率达到最大，为94.33%，“敖汉”在75℃时达到最大，为89%，其他各品种均在65℃时发芽率达到最大，“新疆大叶”的发芽率最大，为98%，“甘农2号”在各品种间发芽率最低，为25.67%。温水浸种处理可以明显降低紫花苜蓿种子的硬实率，除个别种子外，大部分种子在温水浸种处理的硬实率显著低于对照组。本试验中发芽率处于前五的是：“新疆大叶”“公农2号”“公农1号”“肇东”“甘农1号”。

4 结论

经过标准发芽试验得到的发芽率试验组与对照组差别不大，其他各指标均是试验组高于对照组；磨破种皮对打破硬实种子的休眠有显著效果，相比标准发芽试验，磨破种皮处理使个别品种的各个指标得到很大提高，主要体现在“陇东”硬实率较大的品种上，经磨破种皮其硬实率显著下降，为0.67%，其他各指标均得到大幅提升，所以此方法适合硬实率较大的苜蓿品种；温水浸种对提高苜蓿种子各指标均有明显效果。在这3种促进苜蓿种子萌发处理方法中，温水浸种方法易于操作，成本低廉，适合在实际生产中推广应用。在10个苜蓿品种中发芽率较好的品种是“新疆大叶”“公农2号”和“肇东”，建议在科尔沁沙地地区进行试种。