低温环境对紫花苜蓿发芽表现的影响

满 达

（内蒙古自治区阿鲁科尔沁旗气象局，内蒙古 阿鲁科尔沁 025550）

紫花苜蓿（Medicago sativaL.）是一种隶属于豆科苜蓿属的多年生植物，被誉为“草中皇后”，是世界上公认的优良饲草之一[1]。紫花苜蓿株高可达1.0 m，羽状三出复叶，托叶卵状披针形，小叶卵形等大，总状或头状花序，花冠紫色，种子卵圆形，平滑[2]。紫花苜蓿原产于西亚，于汉代传入中国，现已在世界各地被广泛种植，多用于饲用牧草[3-4]。低温冷害是我国北方地区主要自然灾害之一，严重影响高纬度、高海拔地区的植物萌发与生长[5-7]。尤其是近年来，强降温、暴雪等极端天气频发，研究低温环境对紫花苜蓿发芽表现的影响对我国牧草种植业和畜牧业的发展至关重要。

目前，国内外学者针对紫花苜蓿发芽表现的影响展开了一系列研究。包懿玮等[8]分析了盐碱胁迫对苜蓿种子萌发的影响，结果表明，高pH值会抑制苜蓿种子的萌发，pH＞9.22时苜蓿的发芽率为0，而苜蓿pH为8.0～8.6时生长较好。王佳敏等[9]对29个紫花苜蓿品种种子萌发期的耐盐性进行了测试，结果表明，盐碱条件会明显抑制紫花苜蓿种子的萌发表现，其中皇冠、阿罗拉、赛迪7、莎莎和劲能5020等5个品种的耐盐碱性较强，可在江苏地区沿海滩涂种植。陆姣云等[10]研究发现，过氧化氢浸种处理可以明显提高紫花苜蓿种子发芽势、发芽指数和活力指数，对幼苗、根系、全株的鲜重、干重、根冠比等指标也有显著促进作用。Yahaghi等[11]研究发现，在琼脂平板培养基中，当Pb浓度或Zn浓度达到一定数值时，苜蓿幼苗的根生长完全受到抑制。Hozayn等[12]研究发现，磁化水技术可明显改善盐分胁迫对苜蓿种子萌发的不利影响，这主要是因为磁化水可将可溶性盐从毛状根的扩散中洗脱出来，并促进大量营养元素（如氮、磷、钾和镁）和微量营养元素（如铁、锰、锌和铜）的吸收。但相关研究多以盐分胁迫的影响为主，关于低温胁迫对紫花苜蓿发芽表现影响的研究相对较少。本研究分析了2 ℃、4 ℃、6 ℃、8 ℃、10 ℃5种低温环境和25 ℃（对照组）条件对紫花苜蓿种子发芽表现的影响，旨在为紫花苜蓿种植提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验品种：草原3号。试验试剂：0.1%高锰酸钾溶液、无菌蒸馏水。试验仪器：恒温培养箱、培养皿、游标卡尺、电子天平。

1.2 试验设计

本研究通过室内试验模拟了低温环境对紫花苜蓿发芽的影响，共设置5个低温处理和1个对照处理，低温处理分别为2 ℃、4 ℃、6 ℃、8 ℃和10 ℃，对照处理为25 ℃，每个处理重复3次。选取籽粒饱满、无病虫害、无机械损伤、大小一致的紫花苜蓿种子，采用0.1%高锰酸钾溶液消毒20 min，然后使用蒸馏水冲洗5～6次后置于培养皿内，每个重复100粒种子，于恒温培养箱内按设定温度进行培养，培养光照强度为15 000 lx、相对湿度为78%。

1.3 指标测定与计算

从培养第1 d起记录各培养皿内发芽种子数，当胚芽达到种子1/2时即为种子发芽，共记录10 d。以发芽率、发芽指数、根长和简化活力指数作为紫花苜蓿发芽表现指标。使用游标卡尺随机测定10株紫花苜蓿根长，取平均值，重复3次。随机选取10株紫花苜蓿苗的芽和根，自然风干后称重作为生物量用于计算简化活力指数。其他指标计算方法如下：

式（1）中，ND10为培养第10 d紫花苜蓿发芽种子数量，N为总紫花苜蓿种子数量。式（2）中，Ni为培养第id紫花苜蓿发芽种子数量，i为培养天数。式（3）中，P为紫花苜蓿种子发芽率，M为生物量。

1.4 统计分析

使用Excel软件记录并计算指标值，使用SPSS软件进行ANOVA方差分析，采用LSD法多重比较，显著水平为0.05，使用Origin软件绘制柱状图。

2 结果与分析

2.1 不同低温环境对紫花苜蓿种子发芽率的影响

如图1所示，不同低温处理下，紫花苜蓿种子的发芽率之间存在显著差异（P＜0.05），其中，25 ℃和10 ℃条件下紫花苜蓿种子的发芽率最高，分别为（9 9.2 3 7±0.0 2 3）%和（97.853±0.043）%，二者之间不存在显著差异，但显著高于其他4个处理（P＜0.05）；其次为8 ℃和6 ℃，分别为（87.113±2.003 ）%和（86.723±2.317）%，二者之间不存在显著差异，但显著高于剩余2个处理（P＜0.05）；2 ℃和4 ℃条件下的紫花苜蓿种子发芽率最低，分别为（20.626±1.930 ）%和（23.897±1.649 ）%，二者之间不存在显著差异。

注：不同字母表示存在显著差异（P＜0.05），下同。图1 不同低温环境下紫花苜蓿种子的发芽率

2.2 不同低温环境对紫花苜蓿种子发芽指数的影响

如图2所示，不同低温处理下，紫花苜蓿种子的发芽指数之间存在显著差异（P＜0.05），其中，25 ℃条件下紫花苜蓿种子的发芽指数最高，为49.423±1.268，显著高于其他5个处理（P＜0.05）；其次为10 ℃条件下，发芽指数为38.666±1.207，且显著高于其他4个处理（P＜0.05）；再次为8 ℃条件下，发芽指数为25.812±1.183，且显著高于其他3 个处理（P＜0.05）；6 ℃条件下的发芽指数相对较低，为17.210±1.127，显著高于2 ℃和4 ℃条件（P＜0.05）；2 ℃和4 ℃条件下的发芽指数最低，分别为3.221±0.907和3.067±0.893，二者之间不存在显著差异。

图2 不同低温环境下紫花苜蓿种子的发芽指数

2.3 不同低温环境对紫花苜蓿根长的影响

如图3所示，不同低温处理下，紫花苜蓿根长之间存在显著差异（P＜0.05），其中，25 ℃条件下紫花苜蓿根长最长，为（2.799±0.101）cm，显著大于其他5个处理（P＜0.05）；其次为10 ℃条件下，根长为（1.831±0.091）cm，且显著大于其他4个处理（P＜0.05）；再次为8 ℃条件下，根长为（1.521±0.093）cm，且显著大于其他3个处理（P＜0.05）；6 ℃条件下的根长相对较短，为（0.893±0.048）cm，显著大于2 ℃和4 ℃条件（P＜0.05）；2 ℃和4 ℃条件下的根长最短，分别为（0.404±0.047）cm和（0.334±0.039）cm，二者之间不存在显著差异。

图3 不同低温环境下紫花苜蓿的根长

2.4 不同低温环境下紫花苜蓿种子的简化活力指数

如图4所示，不同低温处理下，紫花苜蓿简化活力指数之间存在显著差异（P＜0.05），其中，25 ℃和10 ℃条件下简化活力指数最高，分别为13.068±0.537和11.163±0.519，二者之间不存在显著差异，其中25 ℃条件显著高于其他4个处理（P＜0.05）；其次为10 ℃条件下，简化活力指数为1.831±0.091，显著高于2 ℃和4 ℃条件（P＜0.05）；再次为6 ℃和8 ℃条件下，简化活力指数分别为9.214±0.443和9.658±0.457，二者之间不存在显著差异，但显著高于2 ℃和4 ℃条件（P＜0.05）；4 ℃条件下的简化活力指数相对较低，简化活力指数为2.189±0.373，显著高于2 ℃条件（P＜0.05）；2 ℃条件下的简化活力指数最低，为1.347±0.347。

图4 不同低温环境下紫花苜蓿种子的简化活力指数

3 结论

低温环境是影响紫花苜蓿种子萌发的重要因素，本研究通过控制温度，测定了2 ℃、4 ℃、6 ℃、8 ℃、10 ℃和25 ℃条件下紫花苜蓿种子的发芽率、发芽指数、根长和简化活力指数，以分析不同低温环境对紫花苜蓿种子发芽表现的影响。结果表明，不同低温处理对紫花苜蓿种子的发芽率、发芽指数、根长和简化活力指数均有显著影响，其中，25 ℃条件下紫花苜蓿种子的发芽率、发芽指数、根长和简化活力指数均最高，10 ℃条件下次之。可见低温处理对紫花苜蓿种子发芽表现均有一定抑制作用。总体来看，2 ℃、4 ℃对紫花苜蓿种子发芽表现的抑制作用最明显，温度升至6 ℃和8 ℃，紫花苜蓿种子已有较好的发芽表现，而10 ℃和25 ℃条件下紫花苜蓿种子发芽表现最强。因此，在实际生产中，发芽温度不应低于10 ℃。