不同活力種子的萌發與出苗特性

王 娟，胡小文，何學青，王彥榮

(蘭州大學草地農業科技學院，甘肅 蘭州 730020)

北美官方種子分析家協會(AOSA)于1980年指出，種子活力是指在廣泛的田間條件下，決定種子迅速整齊出苗和長成正常幼苗潛在能力的總稱。作為評價種子質量的重要指標，活力與種子田間出苗狀況[1]、植物的抗逆、早熟、豐產特性密切相關[2]。 因而，正確評價種子活力對生產實踐具有重要意義。

標準發芽試驗是評估種子活力的一個重要方法[3]，但是有關標準發芽試驗與田間出苗相關性的研究相對較少，且多數研究一般僅考慮萌發有關指標與田間出苗率的關系，對其他田間參數如出苗速率、幼苗生物量等關注不多。本研究通過對幾種禾本科牧草種子進行老化處理，獲得不同活力的種批后，測定其萌發(發芽率、發芽勢、發芽指數)、幼苗(胚根、胚芽、幼苗長度)以及盆栽條件下的出苗相關指標(出苗率、出苗速率)，進一步對上述指標進行相關分析，探討標準發芽試驗測定活力方法用于評價種批田間表現的可行性。

1 材料與方法

1.1材料 供試種子燕麥(Avenasativa)、蘇丹草(Sorghumsudanense)、垂穗披堿草(Elymusnutans)、羊草(Leymuschinensis)、高羊茅(Festucaarundinacea)和多年生黑麥草(Loliumperenne)由農業部牧草與草坪草種子質檢中心(蘭州)提供，試驗前各樣品貯藏于4 ℃待用，樣品詳細信息見表1。

1.2方法

1.2.1老化處理 從各供試種子中隨機選取所需足夠數量的種子分為56份(每份50粒種子)，參照王彥榮等[4]的方法調節種子含水量到20%，鋁箔袋包裝密封，置于42 ℃恒溫培養箱內，分別處理0、12、24、36、48、60、84 h 后取出，室溫條件晾干，待用。

表1 供試種信息

1.2.2發芽試驗 標準發芽試驗參照文獻[5]，4個重復，每重復50粒；以胚根突出種皮視為發芽，逐日統計發芽種子數，持續14 d；發芽至第7天，每個培養皿隨機取出7株幼苗，測定其胚根及胚芽長度。計算發芽勢、發芽率、發芽指數和活力指數。

發芽指數(GI)=∑(Gt/Dt)；

活力指數(VI)=幼苗長度×發芽指數。

式中，Gt與Dt分別對應當天的發芽種子數與發芽的天數，t=0，1，2，3，…，n。

1.2.3盆栽試驗 對于任一參試物種，每處理設置4個重復，每個重復隨機取50粒種子，均勻播入花盆(直徑15 cm、高15 cm)中，覆蓋1 cm左右相同土質的浮土；每日澆水，以保持花盆內有充足的水分，試驗在蘭州大學草地農業科技學院榆中校區人工智能溫室中進行，溫室內平均日溫度為20 ℃(13～27 ℃)；試驗期間逐日統計出苗數，統計時間持續21 d。

出苗速率(GR)=∑100Gi/nti。

式中，n為每個處理中使用的種子個數；Gi為ti天的出苗個數。

1.3數據統計與分析 試驗數據采用SPSS 13.0進行統計分析，ANOVA進行方差分析，采用Duncan法進行多重比較，Excel 2003作圖。

2 結果

2.1老化處理對種子萌發的影響 老化處理降低了除羊草外所有參試種子的發芽勢、發芽率、發芽指數和活力指數，而羊草種子發芽勢、發芽率、發芽指數、活力指數則呈現先升后降的趨勢(表2)。老化處理60 h時，燕麥種子即完全喪失生活力，隨著老化時間的延長(84 h)，高羊茅、垂穗披堿草種子相繼喪失生活力，但羊草種子表現出相對較強的耐老化能力，老化84 h后，發芽率仍達34%。

以參試種子的發芽勢、發芽率、發芽指數以及活力指數作為評價指標，可將種批劃分成不同的活力批次：若以發芽率作為標準，可將燕麥劃分為5個批次；以活力指數為指標可劃分為4個批次；但以發芽指數與發芽勢來評價，只能劃分為3個批次。以發芽勢、發芽率、發芽指數以及活力指數任何一個指標均可將羊草劃分為4個批次，垂穗披堿草劃分為5個批次，多年生黑麥草劃分為6個批次。高羊茅種子以發芽率和發芽勢作為評價指標，可將種批劃分為4個批次；但以發芽指數和活力指數作為評價指標，只能劃分為3個批次。

表2 老化處理對種子萌發的影響

2.2老化處理對幼苗的影響 隨老化時間的延長，燕麥、蘇丹草、垂穗披堿草、高羊茅、多年生黑麥草的胚根、胚芽以及幼苗長度呈現降低趨勢；而老化處理時間少于48 h時，羊草的胚根、胚芽以及幼苗長度基本不受老化時間的影響(圖1)。羊草種子老化處理12 h時胚根與幼苗長度最長，分別為1.97與3.53 cm；老化處理24 h胚芽最長,為1.66 cm(圖1)。

2.3老化處理對出苗的影響 燕麥、蘇丹草、垂穗披堿草、高羊茅、多年生黑麥草的出苗率與出苗速率隨著老化程度的加劇而降低(圖2)。但隨著老化時間的增加，羊草種子的出苗率以及出苗速率呈現先升后降的趨勢，老化處理36 h時出苗率達到最大，為94%。

不同參試牧草種子老化處理出苗狀況存在很大差異：燕麥種子老化處理48 h時，出苗率幾乎為0；多樣黑麥草老化處理48 h時，出苗率卻高達59%。參試牧草種子老化處理84 h時，蘇丹草、垂穗披堿草、高羊茅的出苗率幾乎為0，而羊草卻還有31%的出苗率。

2.4相關性分析 除羊草種子外，其他參試牧草種子出苗率和出苗速率均與其發芽勢、發芽率、發芽指數、活力指數以及胚根、胚芽、幼苗長度呈極顯著正相關(P<0.01)(表3)。羊草種子的出苗率與其發芽率存在極顯著正相關(P<0.01)，與其發芽勢、發芽指數存在顯著正相關(P<0.05)，與其活力指數以及胚根、胚芽、幼苗長度不存在顯著相關性(P>0.05)；出苗速率與其發芽勢、發芽率、發芽指數呈極顯著正相關(P<0.01)，與其活力指數以及胚根、胚芽、幼苗長度呈顯著正相關(P<0.05)。

圖1 老化處理對幼苗的影響

圖2 老化處理對出苗的影響

表3 出苗率、出苗速率與種子萌發以及幼苗特性的相關系數

3 討論與結論

大多數種子在儲存過程中發芽率、生活力都有不同程度的降低[6]，這與種子儲存過程中的老化有密切的聯系[7]。研究發現，在-13～80 ℃的范圍內，種子的老化規律是一致的[8-10]，用人工加速老化法可以模擬種子的自然老化[11-19]。因此利用人工老化處理的方法，可以在很短的時間內獲得不同活力的種批。

本研究通過老化處理幾種禾本科牧草種子，獲得不同活力的種批后，測定其萌發、幼苗以及出苗的相關指標。結果顯示，隨著老化程度的加劇，燕麥、多年生黑麥草、高羊茅、蘇丹草、垂穗披堿草種子的發芽勢、發芽率、發芽指數、活力指數、胚根、胚芽、幼苗長度以及出苗率、出苗速率呈現下降趨勢。這可能是老化處理加快了種子的劣變過程，致使其內部發生變化如膜結構破壞[20]、代謝能力下降[21]、遺傳物質結構變化[22]等，最終導致種子死亡[23]。但另一方面，隨老化的進行，羊草種子的萌發、幼苗以及出苗的相關指標呈現先升后降的趨勢，這可能是因為羊草種子自身具有休眠，一定程度的高溫高濕能夠釋放種子的部分休眠[23]，從而提高種子的萌發指標。但隨著老化程度的加劇，劣變速率加快，發芽勢、發芽率、發芽指數、活力指數，胚根、胚芽、幼苗長度，出苗率、出苗速率表現出下降趨勢。毛培勝等[23]的研究亦有相似的觀點。

此外，不同植物種子耐老化程度存在較大差別。如燕麥與多年生黑麥草種子初始發芽率相似，但在老化處理48h時，燕麥種子發芽率只有7%，而多年生黑麥草種子的發芽率仍有62%；老化處理60h，燕麥種子生活力完全喪失，而垂穗披堿草種子發芽率還剩20.5%。這種差異可能與種子的大小、成熟度[24]，膜結構，細胞內物質[23]等有關。這也說明在運用老化處理測定種子的活力和預測種子的耐貯性時，老化處理時間應因種而異[25]。

除羊草以外，其他參試種子的發芽勢、發芽率、發芽指數、活力指數，胚根、胚芽、幼苗長度與出苗率、出苗速率均存在極顯著正相關，表明標準發芽試驗相關指標可以很好地預測田間出苗狀況。這與趙光武和王建華[26]、金錫奎和張春慶[27]的研究結果一致，但陳士林的研究表明，標準發芽試驗不能很好地評價種子活力。這可能與研究采用的試驗條件有關，尤其是田間條件，如本研究所采用的田間條件脅迫相對比較溫和，而陳士林[28]則是在實際田間條件下開展的評價工作，環境更為嚴酷，具體原因有待進一步研究。羊草種子的出苗率以及出苗速率與其活力指數，胚根、胚芽、幼苗長度不存在顯著差異，是因為發芽試驗不適合高休眠的種子活力的測定，與王彥榮等[29]的研究一致。

對老化處理獲得的種批進行標準發芽試驗，根據發芽勢、發芽率、發芽指數、活力指數的差異顯著性分析，可以將種批進行分級，相比而言，發芽率能夠更加細致地對其進行分級。

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