冷等离子体处理对番茄种子发芽特性的影响

摘 要： 为探明冷等离子体处理对番茄种子发芽的影响，利用冷等离子体种子处理仪，以空气为真空室环境介质，在真空室绝对压力150 Pa 条件下分别以40、50、60、70、80 和90 W 处理功率对浙砧1 号（2018）、浙杂205（2019）、浙粉716（2023）和浙粉202（2019）番茄种子进行冷等离子体处理15 s，放置7 d 后进行发芽试验。结果表明，当处理功率≤40 W时，冷等离子体对不同品种番茄种子萌发影响较小；浙砧1 号（2018）、浙杂205（2019）、浙粉716（2023）和浙粉202（2019）番茄种子较佳的冷等离子体处理功率50 W，处理后发芽势分别提高4.00%、6.75%、11.25% 和5.00%，发芽率分别提高2.50%、3.00%、6.75% 和4.75%；随着处理功率的增加，冷等离子体处理对番茄种子萌发的促进作用降低，因此处理功率不宜gt;80 W。

关键词：冷等离子体；番茄种子；发芽率；发芽势；种子处理

中图分类号：S129；S23 文献标识码：A 文章编号：2095-1795（2024）08-0058-04

DOI：10.19998/j.cnki.2095-1795.2024.08.010

0 引言

近年来，等离子体种子处理技术作为一种种子加工处理新技术越来越受到国内外研究人员重视，开展了较多利用等离子体处理蔬菜、谷物种子的试验研究，处理技术主要有大气压等离子体、磁化等离子体和冷等离子体等[1-2]。在较佳处理剂量时，利用大气压等离子体对黄瓜、番茄、水稻等种子处理后，能够破除种子休眠，明显提高种子发芽率，也对作物早期生长产生积极的促进作用[3-8]。山东农业大学物理系等离子体实验室自行研制的磁化等离子体种子处理机，可产生高密度等离子体辐射和高密度臭氧，番茄种子经磁化等离子体处理后幼苗期过氧化物歧化酶、POD 同工酶增加，对后期番茄生长和产量产生积极的促进作用，水稻种子经磁化等离子体处理后使水稻的成穗率明显提高[9-10]。但大气压等离子体、磁化等离子体在处理种子时，是电磁场、光、等离子体及臭氧等对种子的综合作用，不能清晰地表明等离子体对种子的处理效果。冷等离子体种子处理是模拟太空育种的种子加工，是在绝对压力较低时通过功率较低射频电源将真空处理室气体电离产生等离子体并对种子进行处理，其处理以等离子体处理为主。相关研究表明，以适宜的等离子体功率对大豆、水稻、茄子、黄瓜、小麦和玉米等种子进行处理，对其发芽率、发芽势、生长指标和产量等均有促进作用[11-14]。经冷等离子体处理后燕麦、小麦、大豆等种子表皮形成不同类型的薄膜，虽使得种子萌发时间推迟，但形成的薄膜增强了种子表皮的渗透性，有助于吸水，从而提高了种子的发芽率[15-18]。在不同冷等离子体真空室环境气体介质（如空气、氦气、氖气等）时，不同功率的冷等子体处理对水稻、大葱种子发芽特性有明显影响[19-21]。

综上可知，等离子体处理种子主要通过改变种子表面结构以增强其吸水性，同时等离子体处理有助于增强种子萌发时酶的活性，从而提高种子的萌发能力。因此，等离子体处理种子效果与种子表皮结构、种子密度等基本物理参数相关。但目前利用冷等离子体处理种子集中在对表面相对致密的谷物种子进行处理研究，所需的处理功率高、时间长，如水稻种子适宜处理功率80～100 W[17]，大豆种子较佳处理功率240 W[18]，而对质地相对疏松番茄种子合理的处理方法研究较少，并且对不同品种番茄种子处理所需的等离子体处理方法也可能不同。本研究以空气为处理环境气体介质，研究冷等离子体处理功率对不同品种番茄种子萌发特性的影响，以获得不同品种番茄种子较佳的冷等离子体处理方法。

1 材料与方法

1.1 试验仪器

种子处理试验采用江苏省常州中科常泰等离子体技术开发公司研制的HD-3N 型冷等离子体种子处理仪，本底真空度≤5 Pa； 工作绝对压力10～ 200 Pa， 精度±1 Pa；射频电源，频率13.56 MHz，功率范围0～200 W，精度±1 W。

种子发芽试验采用DRX-1500 型冷光型植物气候箱，温度−5～50 °C，精度±1.5 °C；湿度50%～85% RH，精度±2%；光照度控制范围0～4 600 lx。

1.2 试验材料

试验材料为不同生产年份、不同品种的番茄种子：浙砧1 号（ 2018） 、浙杂205（ 2019） 、浙粉716（2023）和浙粉202（2019），均购自浙江浙农种业有限公司，购买前均贮藏在8 °C 的冷库中。

1.3 试验方案

1.3.1 番茄种子冷等离子体处理

对不同年份生产的番茄种子分别均匀放置在处理盘上，处理盘有效处理面积18 cm×36 cm，然后进行冷等离子体处理，一次处理1 种种子，每次种子处理量1 000 粒，每一种番茄种子的处理功率分别为40、50、60、70、80 和90 W，处理时间均为15 s，处理时处理盘所在的冷等离子体种子处理仪真空室绝对压力150 Pa，处理环境介质为空气。同时，设置未经任何处理的番茄种子作对照组。

1.3.2 发芽试验

参照水稻种子冷等离子体处理后放置7 d 后进行发芽试验，故番茄种子经等离子体处理后也放置7 d，然后按照GB/T 3543.4－1995《农作物种子检验规程 发芽试验》进行试验。将各处理种子置于铺有两层滤纸的培养皿内，每皿放种子100 粒，加入适量蒸镏水，每个处理重复4 次，浸种24 h 后放入植物气候箱，采用光照培养，温度27 °C、湿度75%，培养过程中保持种子表面湿润。第2 天开始观察并统计发芽情况，第5 天统计发芽率。

2 试验结果与分析

2.1 试验结果

试验于2023 年5 月进行。发芽势是在发芽过程中日发芽种子数达到最高峰时，发芽的种子数占供测样品种子数的百分率。统计各处理种子发芽情况，第3天发芽种子数达到最高峰，因此以第3 天统计值为发芽势。试验测得未经任何处理的对照组番茄种子发芽特性如表1 所示。不同冷等子体处理功率处理后番茄种子的发芽势、发芽率分别如图1 和图2 所示。利用SAS9.1 软件对番茄品种、处理介质与功率对番茄种子发芽势、发芽率影响的显著性水平进行了方差分析，结果分别如表2 和表3 所示。

2.2 处理功率对萌发的影响

种子发芽率、发芽势是反映种子质量优劣的主要指标之一。对照表1～表3 及图1 和图2 可知，同一品种番茄种子经过不同功率的冷等离子体处理后，其发芽势、发芽率区别显著，即处理功率对于冷等离子体处理番茄种子的发芽率有显著影响。当冷等子体处理功率40 W 时， 处理后的浙砧1 号（ 2018） 、浙杂205（2019）、浙粉716（2023）、浙粉202（2019）番茄种子的发芽势、发芽率与对照组种子的发芽势、发芽率基本相同，原因主要是由于处理功率低，不足以改变番茄种子表面结构，也不能充分引起促进种子萌发的酶的增加。因此，冷等子体处理功率≤40 W 时对番茄种子萌发影响较小。

在50～90 W 的处理功率范围内，随着冷等子体处理功率增加，4 种番茄种子的发芽势、发芽率呈明显下降趋势。与对照组种子相比，处理功率在50～70 W 时，浙砧1 号（ 2018） 、浙杂205（ 2019） 、浙粉716（2023）和浙粉202（2019）番茄种子的发芽势分别高于对照组0～ 4.00%、1.50%～ 6.75%、6.50%～11.25% 和3.00%～ 5.00%， 发芽率分别高于对照组0～2.50%、0～3.00%、4.75%～6.75% 和2.75%～4.75%，4 种番茄种子的发芽势、发芽率均在处理功率50W 时达到最高值。可见，冷等离子体处理功率50 W 时，能够改善疏松的番茄种子表面，增强种子表皮的渗透性，同进激发了促进萌发的酶的活性，从而明显提高番茄种子的萌发能力。因此，番茄种子冷等离子体处理的较佳功率是50W。当冷等子体处理功率提高至80～90 W 时，4 种番茄种子的发芽势、发芽率进一步下降，甚至出现个别品种经冷等离子体处理后的发芽势、发芽率低于对照组的情况，其主要原因是处理功率较高时，番茄种子疏松的表皮受到较大损害，不能为发芽创造良好的条件，从而导致番茄种子发芽能力下降。因此，番茄种子的冷等离子体处理功率不宜高于80 W。

2.3 番茄品种

由表2 和表3 可知，对贮藏在8 °C 条件下不同品种、不同贮藏时间的番茄种子经过冷等离子体处理后，发芽势、发芽率有着显著性的区别，但对照表1 及图1和图2 可知，这些差别主要是由于不同品种番茄种子自身萌发能力不同引起的。不同品种番茄种子随冷等离子体处理功率增加，其发芽势、发芽率变化趋势一致，均在50 W 处理功率时发芽势、发芽率达到极大值，明显高于对照组。可见，番茄种子冷等离子体处理受品种影响较小。

3 结束语

（1） 冷等离子体处理功率≤40 W 时，冷等离子体对不同品种番茄种子萌发影响较小；在50～70 W 的处理功率范围内，冷等离子体处理对番茄种子萌发具有明显的促进作用，随着处理功率的增加，冷等离子体对番茄种子的萌发能力的促进作用降低；番茄种子冷等离子体处理功率不宜gt;80 W。

（2） 浙砧1 号（2018）、浙杂205（2019）、浙粉716（2023）和浙粉202（2019）番茄种子的较佳冷等离子体处理功率均为50W，处理后其发芽势分别提高4.00%、6.75%、11.25% 和5.00%，发芽率分别提高2.50%、3.00%、6.75% 和4.75%。

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