温汤浸种对辣椒种子的休眠破除作用及致死条件分析

蒋 万，张忠武*，杨连勇，孙信成，康 杰，邓正春，杨 宇

（1.常德市农林科学研究院，湖南 常德 415000；2.常德市农学会，湖南 常德 415000；3.常德市农业农村局，湖南 常德 415000）

浸种是农业种植的一个环节，其目的是促进种子较早发芽，并杀死一些虫卵和病菌[1]。在播种前利用一定温度的热水进行浸种叫做温汤浸种[2]。这种物理消毒方式，具有简易、经济、有效等优点，在农业生产上应用很普遍[3]。常规具体操作是先将种子放入容器内，缓缓倒入50～55 ℃温水，边倒边搅拌，保持该水温10～15 min，之后把水温降低到25～30 ℃，继续浸种8～10 h后进行催芽[4]。

自20世纪90年代以来，随着人们对辣椒食用与开发价值认识的不断深入，辣椒及其制品在国际市场上迅速发展成为全世界消费量最大的蔬菜产品之一[5]。目前全世界有2/3的国家栽培和食用辣椒，食辣人群比例已超过20%[6]。我国辣椒的年播种面积超过200万hm2，占全国蔬菜总播种面积的8%～10%[7]。辣椒在播种育苗前，一般都要温汤浸种，然而，浸种温度和时间掌握不准，则不能达到理想的效果，甚至会伤害种子。国内对辣椒种子的播前研究，主要集中在化学诱导、浸水吸胀等方面的分析[8-12]，而对温汤处理中种子活力变化动态的定量分析报道较少。本研究利用数学模型对辣椒新种子温汤浸种后的发芽力水平进行分析，以期为辣椒安全生产提供理论参考。

1 材料和方法

1.1 试验材料

试验种子为地方品种“六十早”辣椒新种子，于2021年7月在常德市农林科学研究院蔬菜科学研究所的科研基地采收新鲜红椒取种，晒干后备用。

1.2 试验方法

在常德市农林科学研究院蔬菜科学研究所的试验室内，设置2个温度处理：55、65 ℃；每个处理设置15个浸种时间：0（CK1/CK2）、5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70 min，共计30个处理条件，每处理用种100粒，3次重复。采用纸上发芽床，种子发芽温度为恒温30 ℃。具体流程为：开启水浴锅并设定试验温度（第1组55 ℃，第2组65 ℃）→将计数的种子装入小尼龙网袋→置于常温水（25～30 ℃）中浸泡10 min→移入水浴锅中温汤浸种并摇动→达到规定时间后取出→移入常温水中浸泡12 h→置入发芽床→恒温催芽。

1.3 指标统计

以种子露白为发芽标准[8]，每天统计1次发芽粒数，并将已发芽的种子取出，14 d后结束发芽。发芽势＝截止日期的累计发芽粒数/供试种子数×100%；发芽率＝发芽终期的累计发芽粒数/供试种子数×100%；相对发芽率＝处理发芽率/对照发芽率×100%[13]。

1.4 数据处理

采用Excel 2007和SPSS 19统计软件进行数据处理与分析。

2 结果与分析

2.1 不同浸种温度和时间对辣椒种子发芽势和发芽率的影响

由表1可知，在55 ℃温度下，不同浸种时间处理发芽势呈现较大的差异。当浸种时间处于0～35 min范围时，处理后第3天浸种5、15、20、30、35 min的发芽势均低于对照组（CK1），仅有浸种10 min及25 min时发芽势高于对照组；处理后第5天，浸种30、35 min的发芽势仍然低于对照组，而浸种5～25 min的发芽势均在90%以上，且高于对照组（除浸种15 min略低于对照外）。浸种时间大于35 min的发芽势明显下降，处理后第3天发芽势仅为0.5%～3.2%；处理后第5天发芽势均不足30%，并随着浸种时间的延长而呈先降后增再降之势。说明合适的浸种时间有利于保证发芽势的齐整。在65 ℃温度下，凡是处理时间达到5 min以上的，发芽势均较对照（CK2）明显降低，当浸种时间大于10 min后，即使是到处理后第5天，种子也均没有萌动的现象。结合55 ℃下浸种发芽势的情况，说明浸种温度对种子的影响是非常明显的。

发芽率即第14天的发芽势，在55 ℃温度下，浸种5～35 min的发芽率均在90%以上，且浸种5～25 min的发芽率和相对发芽率均高于对照组（CK1）。在浸种时间0～25 min范围内，发芽率和相对发芽率均呈曲折性上升趋势，浸种25 min处理达到最高，分别为97.1%和101.9%，之后迅速下降，浸种时间超过50 min后均降低至20%以下。在65 ℃温度下，浸种5 min的发芽率和相对发芽率均低于对照组（CK2），而且随着浸种时间延长，发芽率和相对发芽率均迅速降低，浸种10 min以上的发芽率和相对发芽率均不足10%（表1）。表明65 ℃温汤处理对种子活力的杀伤作用十分明显。

表1 不同处理条件下的发芽势及发芽率

2.2 破除休眠的最佳温汤条件

以55 ℃温汤浸种条件为例，根据该温度下不同浸种时间对应的发芽率，当浸种时间超过40 min后，其发芽率已经低于50%，不具备分析意义；因此，只分析在短时间（0＜浸种时间≤40 min）条件下温汤处理的拟合度曲线（表2）。表2结果表明：处理时间与发芽率按直线性拟合为显著水平（Sig.值≤0.05），按二次式或三次式拟合均达到极显著水平（Sig.值≤0.01），其中三次式的拟合度最高（R2＝0.94），其关系式为：y＝-0.001 6x3+0.065 7x2-0.599 5x+96.545（0＜x≤40）。

表2 55 ℃条件下不同浸种时间（0～40 min）休眠破除效果的曲线拟合

根据三次函数的导数公式f'（x）＝3ax2+2bx+c（a≠0）求极值[14]，计算得知：X1＝5.78，X2＝21.59，结合图1可判断，当x＝X1时，取得极小值，x＝X2时，取得极大值。因此，当x＝X2＝21.59时，y有理论上的极大值，为98.12%，与本试验条件下浸种20 min处理组的发芽率96.8%相差较小，拟合程度较高；因此得出，当温汤处理时间为21.59 min时，其发芽率最高，破除休眠的效果最好。

图1 55 ℃条件下浸种时间（0～40 min）与发芽率的关系曲线

2.3 种子相对发芽率降至50%和10%的临界条件

在55 ℃浸种温度下，通过长时间（35＜时间≤70 min）浸种会杀伤种子，造成发芽力下降。根据浸种时间与相对发芽率的对应测试结果进行拟合度分析（表3），表明按直线性、二次式、三次式进行拟合均达到极显著水平（Sig.值≤0.01），其中二次式和三次式的拟合度较高，且非常相近（≈0.98）。为简化运算，可采用二次式模型，其关系式为：y'＝0.101 8x2-13.171x+430.94（35＜x≤70）。当y'＝50时，求解得出：x1＝43.64，x2＝85.74，由关系曲线（图2）可知，x2不在取值范围内，因此当处理时间为43.64 min时，其相对发芽率为50%；同理，当y'＝10时，求解得出：x3＝57.61，x4＝71.77，即：当处理时间为57.61 min时，其相对发芽率为10%。

图2 55 ℃条件下浸种时间（35＜t≤70 min）与相对发芽率的关系曲线

表3 55 ℃条件长时间（35＜t≤70 min）浸种的相对发芽率曲线拟合

3 结论与讨论

种子休眠是植物在长期进化过程中自然竞争所形成的一种适应生存的生物现象，是指具有正常活力的种子在适宜的萌发环境条件下不能萌发的现象，大多数新收获的蔬菜种子都具有一定的休眠期[15]。辣椒种子也具有一定程度的“浅休眠”[16]；陈海柔[17]指出，在辣椒红熟果中取出的种子在25 ℃条件下后熟21 d，发芽率为92%。姚美妮[18]采用PEG、甘露醇、GA、6-BA、ASA、CaCl2、KH2PO4、磁场、电场等化学和物理处理方法，均能不同程度地提高辣椒种子的萌发力和活力。

辣椒温汤浸种可有效促进发芽并减少霉变。连芸芸等[19]研究认为，水温50 ℃烫种15 min为最佳处理条件，并且发现温汤浸种温度50 ℃、时间5～30 min内，其发芽率和霉变率均无显著性差异；刘崇政等[20]则认为，辣椒种子在50～60 ℃温汤浸种30 min后，再清水浸泡20 h，可获得良好发芽效果；袁艺等[21]认为，温汤浸种条件60 ℃、20 min的辣椒种子发芽率优于60 ℃下40 min和60 min；熊黎黎[22]的研究表明，70 ℃浸种处理导致多数辣椒种子丧失活力。但这些研究一般集中在某个具体温度和时间组合下的发芽力测试，未见有报道发芽率趋势的定量分析。

本研究结果表明，在水温55 ℃下，辣椒种子的发芽势在短时间（≤35 min）浸种时表现较一致，但发芽率在整个观测周期内相对变化较小，随着浸种时间的延长（＞35 min），发芽势和发芽率均呈现快速下降趋势。在水温65 ℃下，即使短时间浸种，对种子的伤力依然很大，发芽率和相对发芽率急速下降，浸种10 min处理可降到近似于0的水平。根据水温55 ℃下不同浸种时间的发芽率变化动态分析，发现浸种时间与发芽率符合关系式：y＝-0.001 6x3+0.065 7x2-0.599 5x+96.545（0＜x≤40），并推算出打破辣椒新种子休眠并获得最佳发芽率的处理时间为21.59 min，浸种30 min内出芽率无明显差异，这与刘崇政等[20]的研究结果较为一致。但随着处理时间的延长，种子受到一定程度的伤害，发芽率下降，其处理时间与相对发芽率符合关系式：y'＝0.101 8x2-13.171x+430.94（35＜x≤70），并推算出相对发芽率降低到50%的处理时间为43.64 min，降低到10%的处理时间为57.61 min。因此在实践中，可根据种子处理目的在55 ℃下灵活选定浸种时间。

本研究得出的最佳温汤条件是5 5 ℃、21.59 min，与连芸芸等[19]得出的50 ℃、15 min为最佳浸种条件，超过50 ℃会降低辣椒种子发芽势和发芽率的结论相矛盾，其原因可能与供试种子的品种及质量有关，在本研究中对照组的出芽率可以达到95.3%，而在连芸芸等[19]的研究中，对照的出芽率为78%，存在较大的差异；此外，本研究仅设置了55 ℃以及65 ℃共2个温度水平，未曾探究50 ℃浸种与55 ℃浸种的差异。本研究是基于辣椒成熟果实上新种子休眠的破除而开展的，至于陈种子或未充分成熟的新种子以及其他辣椒品种的最佳温汤浸种条件，尚有待于进一步研究。