引发回干处理和贮藏条件对酒用高粱种子萌发的影响

董 帅，陈丽娜，张 民，刘奇源，伍 雨，李星月

（贵州大学农学院，贵州贵阳 550025）

播种是农作物生产的主要环节之一，对种子进行播前处理有利于提高出苗率和幼苗健壮度。目前，一些物理、化学及生物的方法被广泛应用于种子播前处理，以促进种子萌发、提高出苗率和增强抗性[1-3]。种子引发是一门集物理、化学和生物学方法于一体的综合性技术，该技术由HEYDECKER 等[4]在1973年首次提出。种子引发具有打破种子休眠、提高种子活力和促进种子萌发的作用，被广泛应用于农业生产[5-6]。通常该技术的应用受引发剂种类、引发温度和引发时间等因素影响[7-9]。在众多引发剂中，聚乙二醇（PEG）是一种较为常见的种子引发剂，可有效调节种子吸胀速度和代谢恢复程度，进而影响种子萌发和幼苗形态建成。PEG 引发的关键在于控制种子吸胀，延长吸水阶段，在促进种子生理生化代谢恢复的基础上及时回干。

种子寿命是指一个批次的种子从生理成熟到发芽率下降至50%经历的时间。研究表明，种子寿命受种子质量、贮藏时间、种子初始含水量和贮藏温度等因素影响。种子初始含水量与贮藏温度是关键因素，也是容易控制的因素[10]。杨超等[11]研究表明，通过调控种子含水量和贮藏温度均可延长种子寿命，达到较好的贮藏效果。如高温条件下降低含水量与高含水量条件下降低温度均可实现种子寿命的延长。关于种子贮藏，多数学者的研究集中在常规种子，关于引发种子的贮藏报道相对较少，酒用高粱种子的研究未见报道。

酒用高粱种子偏小，千粒重仅为16～22 g，顶土能力差，直播出苗难。2020—2021年，对贵州省仁怀市、桐梓县和习水县等10 个试点进行随机抽查，结果表明酒用高粱种子直播条件下出苗率普遍小于25%。该问题已成为制约贵州省乃至我国酒用高粱产业发展的瓶颈。因此，提高酒用高粱种子活力、改善播种质量对于酒用高粱产业发展具有重要意义。在甜高粱和食用高粱上，已有研究表明,种子引发可提高种子活力和逆境下的萌发率[12-13]。然而，在酒用高粱种子上还未见报道。本研究着重探讨不同引发时间、回干程度、贮藏时间和贮藏温度对酒用高粱种子萌发的影响，以期为提升酒用高粱播种技术提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 供试材料

供试酒用高粱品种红缨子种子由贵州红缨子农业科技有限公司提供。红缨子是贵州省主要栽培酒用高粱品种，近3年在我国的种植面积达20 万hm2以上。

1.2 试验设计和方法

试验以引发时间、回干程度、贮藏时间和贮藏温度为自变量，萌发率为因变量，采用一般线性模型（general linear model，GLM）中的全因子模型及Ⅲ型平方分析引发时间、回干程度、贮藏时间、贮藏温度及其互作对酒用高粱种子萌发率的影响；采用邓肯氏法测试比较不同处理对萌发率的影响。

试验于2021年1—4月在贵州大学农学院进行。首先采用20%聚乙二醇（PEG）溶液进行种子萌发前的预处理，在18 ℃将酒用高粱种子分别引发12、24、36、48 h，然后在38 ℃和相对湿度45%条件下进行引发种子的回干处理，回干程度分别为7%、10%和15%，最后将回干种子分别置于自然变温和25 ℃恒温条件下贮藏，贮藏时间分别为0、30、60、90 d。对照为未引发处理的干种子，种子萌发条件为25 ℃、相对湿度50%、光周期为16 h 光照/8 h黑暗、光照强度为187 μmol/（m2·s），萌发时间为0、12、24、36、48、60、72、84、96 h。测定萌发率，分析萌发整齐度。

萌发率/%=（正常幼苗数/供试种子总数）×100

1.3 统计分析

采用SPSS 21.0 和Origin 2019b 软件进行统计分析和绘图。

2 结果与分析

2.1 引发时间、回干程度及贮藏时间对酒用高粱种子萌发率的影响

由表1 可知，在自然变温条件下，不同引发条件和贮藏时间酒用高粱种子的萌发率存在显著差异（P＜0.05）。引发12 h 回干程度7%、引发24 h 回干程度10%和15%、引发36 h 回干程度7%和15%、引发48 h 回干程度7%、10%和15%处理酒用高粱种子在贮藏时间0 d 萌发率均较高，各处理差异不显著（P＞0.05）。在自然变温下PEG 引发12 h 回干程度7%时，酒用高粱种子在贮藏0、30、60、90 d 的萌发率均较高，且各处理差异不显著（P＞0.05）。引发24 h 回干程度10%、引发48 h 回干程度7%的处理酒用高粱种子在贮藏0、30、60、90 d 的萌发率均较高，处理差异不显著（P＞0.05）。

表1 引发回干处理及贮藏时间对酒用高粱种子萌发率的影响（自然变温贮藏）

由表2 可知，在25 ℃恒温条件下，引发12 h回干程度7%、引发24 h 回干程度10%和15%、引发36 h 回干程度7%和15%、引发48 h 回干程度7%、10%和15%处理酒用高粱种子在贮藏时间0 d 萌发率均较高，处理差异不显著（P＞0.05）。引发24 h 回干程度10%和引发48 h 回干程度7%，酒用高粱种子在0、30、60、90 d 贮藏时间下萌发率较高，处理差异不显著（P＞0.05）；引发24 h 回干程度15%和引发36 h 回干程度15%在0、30、60 d 贮藏时间下的萌发率较高，各处理差异不显著（P＞0.05）。

表2 引发回干处理及贮藏时间对酒用高粱种子萌发率的影响（25 ℃恒温贮藏）

2.2 引发和回干处理对酒用高粱种子萌发整齐度的影响

由图1a 可知，在自然变温条件下，不同引发处理酒用高粱种子的萌发整齐度存在差异，其中引发12 h 回干程度7%时的萌发整齐度较高；其次为引发24 h 回干程度15%和引发36 h 回干程度15%处理；引发12 h 回干程度15%时的萌发整齐度显著低于对照（P＜0.05）。引发12 h 回干程度7%、引发24 h回干程度15%和引发36 h 回干程度15%处理的种子萌发率与对照无显著差异（P＞0.05）。说明在自然变温条件下引发不同时间种子含水量回干到相应程度时萌发整齐度比对照好。

由图1b 可知，在25 ℃恒温条件下，引发12 h回干程度7%和引发12 h 回干程度10%处理的萌发整齐度较高，其次是引发36 h 回干程度15%处理；不同引发回干处理后的种子萌发整齐度无明显低于对照的情况。整体上可以看出，引发12 h 回干程度7%、引发36 h 回干程度15%在萌发96 h 的种子萌发整齐度与对照无显著差异（P＞0.05）。说明在25 ℃恒温条件下引发不同时间种子含水量回干到相应程度时萌发整齐度好于对照。

图1 不同引发条件对酒用高粱种子萌发的影响

综合图1a 和图1b 分析认为，引发时间与回干程度12 h×7%和36 h×15%处理的种子不仅萌发率高、萌发整齐度也好，且25 ℃恒温和自然变温两种贮藏方式下萌发率和萌发整齐度差异较小，在生产上均可考虑采用，如果仅考虑出苗整齐情况可选择其中任一组合，如果既考虑出苗情况、又考虑耐贮藏性可优先选择引发时间与回干程度12 h×7%的组合处理。

2.3 引发时间、回干程度、贮藏温度和贮藏时间及其互作对酒用高粱种子萌发率的影响

由表3 可知，引发时间、回干程度和贮藏时间P值分别为0、0.004、0，均显著影响酒用高粱种子的萌发率（P＜0.05）。引发时间×回干程度P值为0、引发时间×贮藏温度P值为0.042、引发时间×回干程度×贮藏温度的P值为0.007，影响酒用高粱种子的萌发率，且存在互作（P＜0.05）。说明贮藏温度单独对酒用高粱种子萌发率的影响较小，而与引发时间和回干程度协同会影响酒用高粱种子的萌发率。

表3 引发时间、回干程度、贮藏温度和贮藏时间及其互作对酒用高粱种子萌发的影响

3 讨论与结论

种子萌发始于吸水，止于胚根突破胚乳和种皮露白[14]。该过程受诸多环境因素影响，如水分、温度、氧气和光照等。研究表明，引发可加速种子萌发、加快种子在不良环境下的萌发速度、提高出苗率、打破种子休眠[15-16]。对多个物种的研究表明，引发种子可以提早萌发和出苗，增强种子活力和幼苗的抗性等[17-22]。种子引发效果受引发剂类型和引发工艺影响。聚乙二醇（PEG）是一种较为常见的引发剂，在甜菜上的研究表明，种子引发时间和PEG 浓度存在一定互作，如处理时间为24 h，则40%和60%的PEG-6000 引发对甜菜种子萌发有促进作用；处理时间为48 h，20%和40%的PEG-6000 促进甜菜种子萌发；处理时间为72 h，10%、20%和40%的PEG-6000可促进甜菜种子萌发，40%PEG-6000 浸泡72 h 后的发芽势、发芽率和活力指数最高，60%PEG-6000浸泡24 h 后的发芽指数最高[23]。本研究发现，引发时间和回干程度均影响PEG 引发的效果，在7%回干程度下，引发48 h 后的酒用高粱种子萌发率普遍显著高于引发12、24、36 h 的处理，而在15%回干程度下，引发48 h 后的种子萌发率显著低于引发24、36 h 的处理。

种子含水量和贮藏温度是影响贮藏过程中种子活力的关键因素。对于正常种子而言，含水量的降低能够延缓种子劣变速度，有利于种子活力的保持，反之种子含水量的增加则会缩短种子的寿命，不利于种子活力的保持[24]。ELLIS 等[25]进行芝麻种子贮藏温度和含水量试验发现，种子含水量降低3 个百分点（5%降至2%），贮藏寿命延长40 倍。研究发现，高粱种子含水量在8%～14%，每降低1 个百分点，种子寿命延长接近1 倍；在5～30 ℃，每降低5 ℃，其寿命也延长接近1 倍[26]。张民等[27]研究发现，25 ℃恒温和4 ℃低温下引发烟草种子活力下降较缓慢，而自然变温下种子活力下降较快。本研究发现，种子引发回干程度越低，在短时间贮藏下种子的萌发率越好，且25 ℃恒温比自然变温下更利于贮藏。这说明引发种子回干后含水量对耐贮藏性影响较大，与正常种子类似，含水量低易于贮藏。

多因素方差分析结果表明，对酒用高粱种子萌发影响较大的因素为引发时间和回干程度。不同引发时间搭配不同回干程度对萌发率的影响存在显著差异，在生产上可以选择适宜的处理组合。如在不同温度贮藏0 d 的条件下，引发时间与回干程度组合为12 h×7%和36 h×15%的种子萌发速度较快，且最终萌发率与对照无显著差异。不同的是在这些过程中仍然不能忽视不同引发时间的影响，即想要种子在任何温度下贮藏均表现良好则需要考虑不同引发时间回干到不同程度的搭配组合，在这方面还需进行更深层次的检验，值得今后研究。

引发时间和回干程度是影响种子萌发的两个重要因素，且两者存在交互作用，短时间引发后种子回干到较低含水量和较长时间引发后种子回干到较高含水量对种子萌发有益，反之，短时间引发种子回干程度较高和较长时间引发种子回干程度较低会降低种子萌发速度。在变温和恒温条件下短时间贮藏，引发时间与回干程度组合为12 h×7%、24 h×10%、48 h×7%处理种子萌发率表现稳定；从萌发整齐度和萌发率考虑，引发时间与回干程度较优组合为12 h×7%和36 h×15%。综合分析认为，种子引发时间和回干程度存在交互作用，通过改变种子引发时间及回干程度可显著提高酒用高粱种子的萌发率。