硫酸钾与氯化镁组合对甜菜种子萌发的影响

刘晓晗，王荣华，王维成，刘朝阳，刘小越，刘镎，王茂芊

（1.黑龙江大学现代农业与生态环境学院，哈尔滨 150080；2.中国农业科学院甜菜研究所，哈尔滨 150080;3.新疆石河子农业科学研究院甜菜所，新疆石河子 832000）

0 引言

种子引发主要是通过渗透调节、温度调节等缩短种子萌发的时间，提高种子出苗的整齐率[1-2]。无机盐溶液可以使植物细胞的渗透势降低，使细胞吸水更加平稳，使盐分子对代谢活动更加积极，目前比较常用[3-5]。钾元素能够促进细胞快速分裂，促使植物细胞的生长系统激活，因此可以用于种子引发，如梁帅克等[6]利用硝酸钾、磷酸二氢钾处理紫花苜蓿的种子，研究表明适宜的钾元素无机盐对于促进紫花苜蓿种子活力有效果。卞晶[7]通过硝酸钾溶液处理茄子种子，表明硝酸钾对茄子种子的引发有很好的促进作用。牛宁宁[8]利用包膜控释氯化钾对3 种作物种子的发芽和苗期检测，通过对比普通钾肥影响，研究不同类型的钾肥对3 种作物种子发芽和苗期生长的效果，在相同K2O 浓度下，施用包膜氯化钾肥料处理的植株比施用普通氯化钾肥料处理的植株长势好。而镁元素是植物生长必需的营养元素，因此利用镁元素盐溶液引发种子的试验也是必要的，如张磊等[9]利用不同浓度的硫酸镁溶液处理杂交酸模种子，结果发现不同浓度的引发处理所产生的效果不同。杨于军[10]通过采用不同浓度氯化镁浸泡黑种草种子，结果表明盐溶液处理均对黑种草种子的萌发有显著抑制作用。目前的国内种子引发研究还是筛选阶段，由于甜菜种子萌发研究起步晚，适用于甜菜种子的引发剂筛选的研究鲜有报道。张泽旭等[11]利用基于磷酸二氢钾引发剂组合对甜菜种子进行浸泡处理，发现了适宜甜菜种子引发的组合和浓度。程大友等[12]利用NaCl 对甜菜种子浸泡处理，发现低浓度的NaCl溶液可以有效促进甜菜种子的萌发。因此，本研究利用不同浓度的硫酸钾和氯化镁作为引发组合，对甜菜种子进行8 h 的浸泡处理，从而研究两个无机盐引发剂不同设置对甜菜种子萌发的影响，为选出有效的甜菜种子包衣物料提供可靠的参考。

1 材料与方法

1.1 试验基本情况

试验于2020年9—10月在黑龙江大学现代农业与生态环境学院甜菜遗传育种重点实验室进行。供试材料选用甜菜单粒种‘TD802’，由黑龙江大学现代农业与生态环境学院的甜菜优良品种选育团队提供。

1.2 试验方法

引发剂组合为硫酸钾与氯化镁（见表1），共设置了9 个处理，在24 ℃下处理时间设置为8 h，9 个处理试验的对照均为干种子。

表1 不同浓度硫酸钾与氯化镁引发剂组合Table 1 Different concentrations of potassium sulfate and magnesium chloride initiator combinations

种子引发的处理试验在黑龙江大学现代农业与生态环境学院的甜菜品质监督检验测试中心进行。试验方法主要先用0.1%的次氯酸钠和蒸馏水清洗发芽盒、消毒后晾干，将50格发芽纸在121 ℃高温灭菌箱内消毒20 min，消毒后的发芽纸摊平在干净的发芽盒里，每格分开摆放2粒种子，摆放要均匀。然后蒸馏水33 mL均匀喷洒，保证每个种子都湿润。每个处理3 次重复，23 ℃温箱培养，每天光照12 h。每天检查发芽种子数并且调查发芽率和发芽势，测算发芽指数和活力指数。

1.3 测定指标

利用公式测算各个处理的甜菜种子发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数[式(1)～(4)]。利用Excel软件进行数据分析。

2 结果与分析

2.1 硫酸钾与氯化镁组合对甜菜种子发芽势的影响

结果显示（表2），不同处理间发芽势差异显著，除处理3低于对照外，其它都高于对照。硫酸钾与氯化镁的引发组合，硫酸钾浓度为0.2 g/L，氯化镁浓度分别为0.5、1 g/L，处理甜菜种子的发芽势分别为82.33%、83.33%，分别比对照（82.00%）增加0.33 和1.33 个百分点。硫酸钾浓度为0.5 g/L，氯化镁浓度分别为0.5、1、1.5 g/L，处理甜菜种子的发芽势分别为93.67%、94.33%、91.00%，分别比对照增加11.67、12.33 和9.00 个百分点。硫酸钾浓度为1 g/L，氯化镁浓度分别为0.5、1、1.5 g/L，处理甜菜种子的发芽势分别为91.00%、90.33%、92.00%，分别比对照增加9.00、8.33和10.00个百分点。发芽势最高的处理（0.5 g/L K2SO4＋1 g/L MgCl2）比最低处理（0.2 g/L K2SO4＋1.5 g/L MgCl2）高15.66 个百分点，比9个组合平均高5.81 个百分点。试验结果显示，除了0.2 g/L K2SO4＋1.5 g/L MgCl2组合发芽势低于对照外，其他组合发芽势均高于对照种子。只有处理4、5（0.5 g/L K2SO4＋0.5、1 g/L MgCl2）与对照间差异显著，同时处理4、5 与处理1、2、3（0.2 g/L K2SO4＋0.5、1、1.5 g/L MgCl2）间差异显著。0.5 g/L硫酸钾＋1 g/L氯化镁组合的发芽势高于其他浓度。

表2 硫酸钾与氯化镁组合处理甜菜种子萌发调查结果Table 2 Investigation on germination of sugar beet seeds treated with different concentrations of potassium sulfate and magnesium chloride

2.2 硫酸钾与氯化镁组合对甜菜种子发芽率的影响

结果显示（表2），不同处理间发芽率差异显著，各处理均高于对照。硫酸钾与氯化镁的引发组合，硫酸钾浓度为0.2 g/L，氯化镁浓度分别为0.5、1、1.5 g/L，处理甜菜种子的发芽率分别为91.33%、93.22%和90.67%，分别比对照（89.67%）增加1.66、3.55 和1.00 个百分点。硫酸钾浓度为0.5 g/L，氯化镁浓度分别为0.5、1、1.5 g/L，处理甜菜种子的发芽率分别为95.33%、95.33%和93.00%，分别比对照增加5.66、5.66 和3.33个百分点。硫酸钾浓度为1 g/L，氯化镁浓度分别为0.5、1、1.5 g/L，处理甜菜种子的发芽率分别为92.33%、94.33%和94.67%，分别比对照增加2.66、4.66 和5.00 个百分点。发芽率最高的处理（0.5 g/L K2SO4＋0.5、1 g/L MgCl2）比最低处理（0.2 g/L K2SO4＋1.5 g/L MgCl2）高4.66 个百分点，比9 个组合平均高1.97 个百分点。试验结果显示，只有处理4和处理5（0.5 g/L K2SO4＋0.5、1 g/L MgCl2）与对照之间差异显著，各处理间差异不显著。其发芽率略高于对照种子，发芽率范围为90.67%～95.33%，均在90%以上。其中0.5 g/L硫酸钾＋0.5 g/L氯化镁组合和0.5 g/L硫酸钾＋1 g/L氯化镁组合的发芽率高于其他浓度。

2.3 硫酸钾与氯化镁组合对甜菜种子发芽指数的影响

结果（表2）显示，不同处理间发芽指数差异显著，各处理均高于对照。硫酸钾与氯化镁的引发组合，硫酸钾浓度为0.2 g/L，氯化镁浓度分别为0.5、1、1.5 g/L，处理甜菜种子的发芽指数分别为27.58、27.75和26.92，分别比对照（26.75）提高了3.10%、3.74%和0.64%。硫酸钾浓度为0.5 g/L，氯化镁浓度分别为0.5、1、1.5 g/L，处理甜菜种子的发芽指数分别为41.62、48.31 和49.18，分别比对照提高了55.59%、80.60%和83.85%。硫酸钾浓度为1 g/L，氯化镁浓度分别为0.5、1、1.5 g/L，处理甜菜种子的发芽指数分别为32.57、30.21 和35.06，分别比对照提高了21.76%、12.93%和31.07%。发芽指数最高的处理（0.5 g/L K2SO4＋1.5 g/L MgCl2）比最低处理（0.2 g/L K2SO4＋1.5 g/L MgCl2）高82.69%，比9 个组合平均高51.26%。试验结果显示，不同组合处理发芽指数均高于对照种子，处理4、处理5 和处理6（0.5 g/L K2SO4＋0.5、1、1.5 g/L MgCl2）与对照间差异显著，其他处理与对照间差异不显著。发芽指数范围为26.92～49.18，发芽指数大于40 的引发组合有3个（0.5 g/L硫酸钾＋0.5、1、1.5 g/L氯化镁），其中0.5 g/L硫酸钾＋1.5 g/L氯化镁组合的发芽指数高于其他浓度。

2.4 硫酸钾与氯化镁组合对甜菜种子活力指数的影响

结果（表2）显示，不同处理间种子活力指数差异显著，各处理均高于对照。硫酸钾与氯化镁的引发组合，硫酸钾浓度为0.2 g/L，氯化镁浓度分别为0.5、1、1.5 g/L，处理甜菜种子的活力指数分别为203.23、211.03和198.76，分别比对照（189.21）提高了7.41%、11.53%和5.05%。硫酸钾浓度为0.5 g/L，氯化镁浓度分别为0.5、1、1.5 g/L，处理甜菜种子的活力指数分别为299.69、385.99 和383.48，分别比对照提高了58.39%、104.00%和102.67%。硫酸钾浓度为1 g/L，氯化镁浓度分别为0.5、1、1.5 g/L，处理甜菜种子的活力指数分别为225.45、242.05 和251.33，分别提高了19.15%、27.93%和32.83%。活力指数最高的处理（0.5 g/L K2SO4＋1 g/L MgCl2）比最低处理（0.2 g/L K2SO4＋1.5 g/L MgCl2）高94.20%，比9 个组合平均高63.00%。试验结果显示，不同组合处理甜菜种子，其活力指数均高于对照种子，处理1、处理2 和处理3（0.2 g/L K2SO4＋0.5、1、1.5 g/L MgCl2）与对照间差异不显著，其他处理与对照间差异显著，不同浓度硫酸钾处理之间差异显著。活力指数范围为198.76～385.99，活力指数大于300 的引发组合有2 个（0.5g/L 硫酸钾＋1、1.5 g/L 氯化镁），其中0.5 g/L硫酸钾＋1g/L氯化镁组合的活力指数高于其他浓度。

3 讨论与结论

本研究之所以选择无机盐溶液是因为在后续的种子引发生产实践中，其既价格低廉，又能保证引发效果稳定有效，可以大量投入到生产中，目前很多作物种子引发选择无机盐处理，可以对种子萌发和幼苗生长具有明显促进作用[13-15]。如王宇光等[16]利用不同Na 离子浓度研究盐胁迫下甜菜幼苗早期生理变化，发现低浓度钠离子会对甜菜的生长起到促进作用。吴凌云等[17]选用蛭石和KNO3处理辣椒和茄子种子的萌发，发现这些处理均可提高辣椒和茄子种子的出苗特性。王瑞聪等[18]发现三氮化钠的合适浓度处理可以有效提高马齿苋种子发芽，但不能时间太长。王鹏等[19]研究桔梗种子在盐胁迫下的萌发和幼苗生长的效应，发现不同浓度盐溶液效果不同，1%NaCl、1%CaCl2均能有效引发桔梗种子。杨小环等[20]选用NaCl 处理高粱种子，表明适宜浓度的NaCl能够有效引发高粱种子，加速幼苗生长。

种子引发虽然已经被应用于多种作物，但甜菜种子引发的研究处于初级阶段，目前关于甜菜种子的引发报道较少，如鲁兆新等[21]选择植物生长剂、维生素、微量元素等多种药剂，进行甜菜种子活化剂的配方筛选及室内发芽试验，甜菜种子活化剂能解除及降低甜菜种球抑制物质的抑制作用，还可以激活甜菜种子萌动时酶的活性。张泽旭等[22]设置不同浓度PEG-6000对甜菜种子进行萌发研究，结果发现适宜浓度PEG-6000可提高甜菜种子的活力指标。刘军[23]设置了不同浓度的微量元素以及植物生长调节剂对甜菜种子浸种，表明锰、硼、锌等微量元素浸种能激发甜菜种子的活力，提高发芽势和发芽率，促进幼苗的生长。马悦等[24]选择过氧化氢、硼酸和PEG 对甜菜种子进行不同组合的浸泡处理，发现8%过氧化氢与0.01%硼酸组合效果好。骆岩等[25]用浓度相同的PEG 处理浸泡不同甜菜品种，发现处理效果各有不同。张泽旭等[26]利用3 种引发剂处理甜菜种子，发现均可促进种子引发。本研究通过设置了硫酸钾与氯化镁不同浓度的引发组合对甜菜种子进行8 h 浸泡处理，筛选了可加快甜菜种子萌发的钾元素和镁元素引发剂组合，发现不同浓度硫酸钾与氯化镁的9 个组合处理的发芽势、发芽率、发芽指数和活力指数基本好于对照，可以很好地加快甜菜种子的萌发，为甜菜种子包衣物料的选择提供了可靠的参考依据。本研究由于处于摸索筛选阶段，选择无机盐组合的种类较少，设置的浓度、时间梯度较少，下一步可以多筛选几种无机盐组合种类研究，设置多个浓度和时间梯度，以便找到更有优势的引发处理。

本研究中硫酸钾与氯化镁组合处理的浓度不同对甜菜种子的引发效果也不同。0.2 g/L、0.5 g/L和1 g/L硫酸钾分别与0.5 g/L、1 g/L和1.5 g/L的氯化镁组合对甜菜种子几乎都有促进作用。通过9 个处理比对分析可见，发芽率均在90%以上，其中引发组合0.5 g/L硫酸钾＋1 g/L氯化镁效果最好，可有效提高甜菜种子发芽势，发芽率和活力指数，0.5 g/L 硫酸钾＋0.5 g/L 氯化镁可最有效提高种子发芽率，0.5 g/L硫酸钾＋1.5 g/L氯化镁可最有效提高甜菜种子发芽指数。关于硫酸钾与氯化镁对甜菜其他品种是否有同样明显的促进作用，以及试验处理对后期幼苗生长、产质量等指标的影响，还有待验证。