浓H2SO4处理对刺果甘草种子萌发和幼苗生长的影响

刘杰淋，王建丽，孔晓蕾，康欣彤，张 强，曲洪生

（1.黑龙江省农业科学院草业研究所，黑龙江 哈尔滨 150086；2.中商艾享生态科技股份有限公司，黑龙江 哈尔滨 150086）

刺果甘草（Glycyrrhiza pallidifloraMaxim.）为多年生草本植物，属豆科、甘草属，原产于温带，主要分布于我国黑龙江、辽宁、内蒙古、河北等地。刺果甘草植株高大、枝繁叶茂、根系发达，具有抗寒、抗盐碱、抗逆性等特点，适合在荒漠、半荒漠地区生长[1]。刺果甘草可保持水土、改良土壤、固土防止土壤侵蚀，有利于水土保持，是国家重点保护的野生固沙植物，是保护生态环境和草原资源的良好植物资源之一[2-6]。本试验使用刺果甘草新品系，适应性强，修复效率平均达到76 d，盖度达到91%，生育期107 d，返青率可达到96.8%，株高平均达到146.1 cm，平均干草产量172.423 g/m²，平均种子产量9.519 g/m²，粗蛋白含量为20.51%。种子是植物繁衍和度过不良环境的主要载体，种子萌发由遗传因素和外界环境条件共同决定[7-8]。不同植物种子形态结构迥异，影响种子萌发的因素差异也较大。种子休眠是决定植物种子萌发和幼苗建立的重要基础[9-10]，刺果甘草种子有深而长的休眠[11]，因此研究打破刺果甘草种子休眠对生产尤为重要。林艳等[12]研究发现，98%浓硫酸对其种子处理8 min效果较好，种子发芽率、发芽势分别达20%、15%。本研究观察浓硫酸处理后0～96 h播种的变化，为提高刺果甘草种子发芽率及发芽势提供参考，为刺果甘草储藏性以及种质资源的保存、开发及利用提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验地点位于哈尔滨市道外区民主乡黑龙江省农业科学院科技示范园区，年平均气温3.1 ℃，高于10 ℃活动积温2 546.2 ℃，无霜期150 d，地势平坦，土壤为黑土；速效氮含量113.6 mg/kg，速效磷含量84.3 mg/kg，速效钾含量215 mg/kg，有机含量41.38 mg/kg，土壤pH值7.15[13]。

本研究选用黑龙江省农业科学院草业研究所的刺果甘草品系种子。

1.2 试验方法

1.2.1 试验设计

挑选饱满均匀的刺果甘草种子450粒，采用75%的无水乙醇消毒2 min，蒸馏水冲洗3 次，滤纸吸干种子表面水分。使用98%硫酸处理10 min，将种子清洗干净。处理后的种子分为5个处理组，每个处理组分3次重复，每个重复30粒种子。5个处理组分别为T1组（98%硫酸处理后马上进行试验）、T2 组（98%硫酸处理后放置24 h 进行试验）、T3组（98%硫酸处理后放置48 h进行试验）、T4组（98%硫酸处理后放置72 h进行试验）、T5组（98%硫酸处理后放置96 h进行试验）。

测试指标包括发芽势、发芽率、发芽指数（GI）、活力指数（VI）。第20 d 测量幼苗株高、叶长、叶宽、根长、地上鲜重和地下鲜重。

1.2.2 测定指标及方法

1.2.2.1 种子发芽指标测定

参照国际种子检验协会（ISTA）的种子检验规程（2015）[14-15]规定的发芽条件。98%硫酸处理后个处理组的种子直接进行发芽试验，7 d计算种子发芽势，20 d计算发芽率，测量所有正常种苗苗长，计算发芽指数和活力指数。

式中：Gt表示某日的发芽数；Dt表示与Gt所对应的发芽天数；S表示幼苗平均苗长。

1.2.2.2 种子及幼苗生长指标测定

种子、幼苗生长指标的测定参照直立胚芽和胚根的种子测量方法。

胚芽、根长度测量方法：取2 张发芽纸（30 cm×45 cm），在其中1 张画纸长轴中心距顶端15 cm画一条横线，并在其上、下每隔1 cm 处画平行线。在中心线上平均间隔画20 点，在每点上放1 粒种子，胚根端朝向纸卷底部，盖2层湿润发芽纸，纸的基部向上折叠2 cm，将纸松卷成4 cm 直径的桶状，使用橡皮筋扎好，将纸卷放容器内，上用塑料袋覆盖，置于恒温箱内培养7 d，每天测量其胚芽、根的长度，第7 d测量茎粗。

幼苗生长测量方法：每个处理组各取20 粒种子，将1～2 mm的粗沙子清洗消毒后加水，保持最大持水量，质量分数约15%，放入容积为15 cm×20 cm×10 cm 的聚乙烯盒并移入生长箱中，7 d 后测其指标叶长、宽、株高及地下根长、地上部鲜重、地下部鲜重。

1.3 数据统计与分析

利用Microsoft Excel 2010软件对数据进行整理，采用SPSS 19.0 软件对数据进行单因素方差分析。结果以“平均值±标准差”表示，P＜0.05表示差异显著。

2 结果与分析

2.1 浓硫酸处理对刺果甘草种子发芽指标的影响（见表1）

表1 浓硫酸处理对刺果甘草种子发芽指标的影响Tab.1 Effect of concentrated sulfuric acid treatment on the germination index ofGlycyrrhiza pallidiflora Maxim.seeds

由表1 可知，T3、T4 组的发芽率最高达到96.66%，T1 组的发芽率显著低于其他组（P＜0.05）。刺果甘草种子各处理间发芽势无显著差异（P＞0.05）。

发芽指数是反映种子活力的指标，表示种子的萌发速度及出苗的整齐度[16]。T3、T4 组发芽指数显著高于T1 组（P＜0.05），T3、T4 组发芽指数最高，达到2.76；T1 组发芽指数最低，为2.62。

T1、T2、T3、T4 组活力指数显著高于T5 组（P＜0.05）；T4活力指数最高，为14.28。

2.2 浓硫酸处理对刺果甘草种子、幼苗生长指标的影响

2.2.1 浓硫酸处理对刺果甘草种子生长指标的影响（见图1）

图1 浓硫酸处理对刺果甘草种子生长指标的影响Fig.1 Effect of concentrated sulfuric acid treatment on the growth index of Glycyrrhiza Pallidiflora Maxim.seeds

由图1（a）、1（b）可知，T5组胚芽的生长趋势曲线低于其他组。其中，胚芽生长速度从第2 d开始慢于其他组，而胚根的生长的速度从第3 d开始慢于其他组；生长到第7 d时胚芽、胚根长度最高的分别是T1、T3 组，长度分别为5.36、2.39 cm。

由图1（c）可知，T4组茎粗高于其他组，生长到第7 d时达到2.12 mm。

由图1（d）可知，T1 组胚芽平均生长速度显著高于其他组（P＜0.05）；T1 组胚根生长速度显著高于T3、T4、T5 组（P＜0.05）；其 中T1 组 胚 根、芽 生 长 速 度 达 到0.938、2.310 mm，T5 组胚根、芽生长速度最低，为0.490、1.400 mm。

2.2.2 浓硫酸处理对刺果甘草幼苗生长指标的影响（见表2）

表2 浓硫酸处理对刺果甘草幼苗生长指标的影响Tab.2 Effect of concentrated sulfuric acid treatment on the growth index of Glycyrrhiza pallidiflora Maxim.seeds

由表2 可知，T2 组叶宽最高，达0.60 cm；T4 组叶长最高达到1.30 cm；T1、T2、T4 组的株高显著高于T3、T5 组（P＜0.05），其中T2 组株高最高，达5.90 cm，T3 组株高最低，为4.03 cm；T1、T2、T5 组的根长显著高于T3、T4 组（P＜0.05）；地上部鲜重各处理间无显著差异（P＞0.05），地下部鲜重T2组达到0.111 g，显著高于其他组（P＜0.05）。

3 讨论

种子休眠是指在一定的时间内，具有活力的种子在任何正常的物理环境因子的组合下不能完成萌发的现象[17-18]。种子是否在休眠，可取2份粒数相同的种子，一份采用TTC等方法测定生活力，另一份在适宜条件下做发芽试验，若生活力显著大于发芽率，说明种子处于休眠状态[19]。种子休眠是植物长期演化过程中形成的对环境的适应[20]。休眠的多形性可保证野生种子在原栖息地上不同的时间萌发[21]。

本试验中，通过浓硫酸处理后的种子发芽势均在95%以上，而T5组的发芽势、活力指数低于其他组。从处理后1～7 d 的胚芽、根长度、茎粗方面分析，T5 组的趋势线在5～7 d 的生长阶段低于其他组，浓硫酸处理后放置时间长对刺果甘草的种子有损伤。结果表明，浓硫酸处理刺果甘草种子的萌发和幼苗生长的影响，处理后种子的萌发及幼苗生长随着处理后的时间越长而受到影响，导致种子损伤的影响。

4 结论

本研究中，处理后刺果甘草种子的萌发和幼苗生长表现出明显不同的响应，不同处理间也表现出显著差异。浓硫酸处理后刺果甘草24、48 h 后播种，有利于刺果甘草种子发芽，浓硫酸处理后96 h播种对刺果甘草生长有一定抑制作用。