不同处理对东方山羊豆硬实种子萌发的影响

穆海婷, 贾 雪, 苗一凡, 郁伟杰, 刘 稳, 徐 博(吉林农业大学， 长春 130118)

东方山羊豆(GalegaorientalisL.)又称饲用山羊豆，为根蘖型、多年生豆科牧草。具有产草量高、饲用价值高、易调制青贮饲料、干草，并具有耐寒抗旱，抗病性、抗昆虫、抗侵害能力强等优点，是利用价值较高的优良豆科牧草[1]。

种子硬实是豆科植物种子中广泛存在的现象，硬实率低者为1%，高者达100%[2]。种子硬实即种子在适宜的环境条件 (光照、气温、湿度和氧气等)下[3]，长期保持坚硬紧实的状态，种皮不透水、不膨胀、不生长萌发[4]。种子硬实度受遗传因素、母本环境、贮藏温度、水分以及采收方法等因素的影响[5]。在农业生产中种子硬实也带来诸多难题，如收获后的种子具有硬实则无法立即进行播种，给种子在农业生产中增加工序[4,6]。种子硬实的存在降低了种子的萌发率，导致播种后种子发芽时间较长，造成缺苗或出苗不整齐，甚至断垄的现象，给农业生产造成直接影响[7]。因此，对于硬实率较高的种子，在实际播种前需要对其进行处理，选择适宜的破除方法打破种子硬实。

注:同列不同小写字母表示差异显著(p<0.05)。下同。图1 热水处理对东方山羊豆种子发芽率、发芽势、硬实率的影响Fig.1 Effect of hot water treatment on the germination rate, germination potential and hardness of Galega orientalis L.

国内外对种子硬实破除及其机理已有大量研究，化学处理、物理处理、生物处理是破除种子硬实常用的3种方法[8]。其中硫酸、机械处理及热水处理最为常用[9-10]。许多研究表明，硫酸腐蚀和热水软化种皮对破除种子硬实效果较明显，但对种子硬实的破除则因品种及试验方法的不同而有一定差异[11]，若试验方法不适(如浸泡时间过长或处理浓度、温度过高等)，则可能造成种子死亡率高或畸形苗增多[6]，也有研究表明，采用摩擦处理对种子的硬实有较好的破除效果[12]。因此，在大量种子播种之前,须确定硬实种子最佳破除方法。基于上述研究，本试验以东方山羊豆种子为研究对象，采用热水浸种、磨破种皮、浓硫酸浸种、高锰酸钾浸种等处理方式，寻找硬实破除的最佳方法，提高种子萌发率，为农业生产提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 实验材料

供试材料为东方山羊豆，种子来源于中国农业科学院畜牧兽医研究所。

1.2 实验方法

1.2.1物理方法

1) 磨破种皮。取120粒干净饱满的种子放入研钵，加少量水湿润，再加入石英砂充分研磨，直至种皮出现砂划痕迹，每个处理选用100粒，重复3次，放入人工气候箱中进行发芽实验。

2) 热水处理。挑选适量干净饱满的种子分别放入50、65、75、85 ℃的热水(300 mL)中，处理期间搅拌种子，使之自然浸泡24 h后取出，每个处理100粒，重复3次，放入人工气候箱进行发芽实验。

1.2.2化学方法

1) 浓硫酸处理。挑选好的种子放入容器中，利用浓硫酸处理种子5、10、15、20、30、40 min，处理期间晃动容器，使溶液均匀地浸泡种子，达到处理时间后，取出反复冲洗干净，放入人工气候箱进行发芽实验。

2) 高锰酸钾处理。挑选饱满的种子放入容器中，用浓度为0.3%的高锰酸钾溶液分别处理1、2、4、6 h，达到处理时间后，取出反复冲洗干净，放入人工气候箱进行发芽实验。

1.2.3观测与记录

在种子发芽实验期间，每天观察人工气候箱内的温度和水分。温度保持在25 ℃左右，每天进行一次萌发检测，胚根达2 mm左右即视为萌发，观测持续15 d左右，直到没有任何发芽新记录为终止。计算种子发芽率、发芽势、硬实率。

发芽率(%)=(全部正常发芽的种子数/供试种子数)×100%；

发芽势(%)=(4 d发芽种子数/供试种子数)×100%；

硬实率(%)=(未吸胀种子数/供试种子数)×100%。

2 结果与分析

2.1 热水处理对东方山羊豆种子发芽势、发芽率和硬实率的影响

未经处理的东方山羊豆种子发芽率20%、发芽势13%、硬实率高达78%。经热水浸种处理的东方山羊豆种子随着水温的升高，发芽率和发芽势逐渐升高，硬实率逐渐降低。当浸种温度为75 ℃、85 ℃时，发芽率分别为26%、31.67%，发芽势分别为15.67%、27.67%，显著高于对照(图1)，硬实率分别为76.67%、69%，硬实率显著下降。说明，浸种温度为75 ℃、85 ℃处理效果相对较好。50 ℃和65 ℃与对照相比发芽势、发芽率均无显著变化，较低温度对硬实种皮软化效果最差。在上述条件下，种子发芽率、发芽势随热水温度升高而逐渐提高，在一定的处理温度范围内，温度越高，对软化种皮、解除种子硬实、提高发芽率作用越显著。

2.2 磨破种皮对东方山羊豆种子发芽率、发芽势和硬实率的影响

由图2可以看出，研钵磨破种皮处理的东方山羊豆种子的发芽率达93.33%、发芽势92.33%，硬实率6.67%。各项指标与对照相比，效果均极显著(p<0.01)。

图2 磨破种皮对东方山羊豆种子发芽率、发芽势及硬实率的影响Fig.2 Effect of grinding the seed coat on the germination rate,germination potential and hardness of Galega orientalis L.

2.3 浓硫酸处理对东方山羊豆种子发芽率、发芽势和硬实率的影响

由图3可以看出，东方山羊豆种子经浓硫酸处理15～20 min，发芽率、发芽势均有明显提高，硬实率呈下降趋势。在浓硫酸处理30 min时发芽率升高至59.33%，发芽势56.67%，硬实率降低至45%以下。与对照相比，浓硫酸处理15～30 min均显著提高了东方山羊豆硬实种子的萌发率(p<0.05)。浸种时间达到40 min时发芽率为40.33%，随着浸种时间的延长，开始呈下降趋势,发芽的种子根系出现变短的现象。说明随着酸蚀时间的增加会对种子产生一定的伤害。因此，综合来看，浓硫酸处理30 min是打破东方山羊豆种子硬实的最佳处理时间。

图3 浓硫酸处理对东方山羊豆种子发芽率、发芽势及硬实率的影响Fig.3 Effect of concentrated sulfuric acid on the germination rate,germination potential and hardness of Galega orientalis L.

2.4 高锰酸钾处理对东方山羊豆种子发芽率、发芽势和硬实率的影响

由图4可知。与对照相比,经0.3%高锰酸钾溶液处理1～6 h，不同处理的各项活力指标均无显著变化 (p>0.05)。表明规定时间内东方山羊豆硬实种子在低浓度的高锰酸钾溶液浸泡下，对种子破除硬实、提高发芽率无显著作用。

图4 高锰酸钾处理对东方山羊豆种子发芽率、发芽势及硬实率的影响Fig.4 Effect of potassium permanganate on the germination rate, germination potential and hardness of Galega orientalis L.

3 讨论与结论

植物中普遍存在种子硬实的现象,是指种皮坚厚不透水、不透气，在正常不做处理情况下不能吸水、萌发的现象[13]，其中最常见于豆科种子。宝力德巴特等[14]对东方山羊豆硬实种子以不同处理进行发芽试验，结果表明，东方山羊豆硬实率达77%，不做处理时种子萌发率较低。因种皮透水性差，在播种后不能很好地吸水膨胀和萌发,不做处理时50%～95%的种子不能正常发芽。在播种前须采取一定的措施进行硬实破除处理。

热水浸种可以软化种皮，改善种子透性，从而提高种子的发芽率。但破除硬实适宜温度因品种不同而存在一定差异，浸种时间与种子大小、种子表皮坚硬程度及水温有一定的关系[15]。采用热水浸种处理下东方山羊豆种子在75 ℃、85 ℃浸泡的种子发芽率分别为26%、31.67%，相较于对照组的发芽率21%，说明热水浸种对解除种子硬实促进萌发有一定的作用，但整体发芽率未超过48%，未达到提高种子萌发率的目的。

磨破种皮是通过研钵的摩擦使硬实种子种皮破损，促使种子吸胀萌发。许多研究表明，种皮损伤是提高种子发芽率最直接有效的方法[16-19]。试验中，采用磨破种皮的处理方法，提高发芽率效果显著，发芽率和发芽势分别提高至93.33%、92.33%，硬实率下降到10%以下。磨破种皮虽然能显著降低种子硬实率，但如果摩擦力度不合适，常易伤胚而导致死亡率增加，且大量操作费时费工，在实际生产中种子数量不多时，可用磨破种皮的方法。

浓硫酸通过腐蚀种子破坏种皮坚硬的结构，增强种子透水性来提高发芽率[12]，常作为植物硬实种子破除的处理方法[20]。本研究中，浓硫酸处理15～40 min，均显著提高种子发芽率，其中处理30 min时效果最好，随时间延长，浓硫酸处理40 min后种子发芽率、发芽势开始呈现下降趋势。浓硫酸处理时间过长，会增加发芽种子的死亡。这可能是浓硫酸对种胚有所伤害导致。综合浓硫酸对东方山羊豆硬实处理的各项指标，以浓硫酸处理30 min对破除种子硬实效果最佳，处理时间过短，种皮未被完全腐蚀，处理时间过长则对种子的结构有破坏作用，从而导致发芽率低，死亡率高。

高锰酸钾处理对提高硬实种子发芽率，降低硬实率无明显作用。这可能是高锰酸钾短时间浸种不能破坏种皮坚硬的结构，致使种子不能吸水萌发，从而使高锰酸钾浸泡对打破硬实种子均无显著作用。