浸種處理對圓葉決明種子萌發(fā)的影響

羅旭輝，詹 杰，陳瑞金，陳永懷，黃榕輝，應朝陽

(1.福建省農業(yè)科學院農業(yè)生態(tài)研究所 福建省山地草業(yè)工程技術研究中心，福建 福州 350013；2.福建農林大學生命科學學院，福建 福州 350002；3.福建農林大學作物學院，福建 福州350002；4.寧德市農業(yè)局土肥站，福建 寧德 352100)

圓葉決明(Chamaecristarotundifolia)系豆科決明屬熱帶牧草，喜高溫，耐旱、耐瘠、耐酸，主要種植于澳大利亞年降水量700～1 200 mm的亞熱帶地區(qū)，國內在湘南、粵北、福建等地也有引進種植[1]。一些品種如威恩圓葉決明[2]、閩引圓葉決明[3]等不僅作為草食畜禽的優(yōu)質飼草，還是果茶園套種的良好綠肥、侵蝕山地生態(tài)恢復的先鋒草種和食用菌栽培材料[1,3]。圓葉決明在亞熱帶紅壤區(qū)具良好的應用前景，但種子產量低、建植慢、適口性一般等缺陷制約著圓葉決明的推廣應用[4-5]，其中導致建植慢的主要原因是種子存在硬實[6]。種子硬實引的起種子出苗慢、苗期長，加上苗期雜草沒有及時防除，常常導致圓葉決明建植失敗，同時種子硬實也給制種單位生產的種子質量評價造成一定困難。因此，種子硬實破除方法已成為圓葉決明栽培及種子生產的關鍵技術。硬實是豆科植物種子的一種常見現象，前人研究表明[7-8]，應用磨擦種皮、熱水燙種、酸液浸種、堿液浸種等均可不同程度地破除種子硬實，但不同植物種適宜于不同的種子處理方法。本研究應用熱水和硫酸浸種處理，觀測圓葉決明的種子萌發(fā)情況，旨在為圓葉決明種子硬實破除方法選擇提供科學依據。

1 材料與方法

1.1供試品種 供試品種為閩引圓葉決明、閩引2號圓葉決明，其中閩引圓葉決明2005年通過全國牧草品種審定委員會審定[3]，登記為引進品種，原編號CPI86134，種子來自福建省農業(yè)科學院農業(yè)生態(tài)研究所福農草業(yè)服務部，收獲時期為2008年10-11月；閩引2號圓葉決明2011年通過全國牧草品種審定委員會審定，登記為引進品種，原編號ATF3248，種子由福建省農業(yè)科學院農業(yè)生態(tài)研究所北峰制種基地(26°09′33.5″ N，119°23′11.5″ E，海拔578 m)提供，收獲時期為2008年10月。供試種子均置于冷庫中保存，溫度8～10 ℃，濕度≤50%。2009年5-6月在福建省農科院農業(yè)生態(tài)研究所內開展試驗。

1.2試驗設計

1.2.1熱水浸種處理發(fā)芽試驗 以未浸種為對照，設70、80、90和100 ℃為初始溫度的熱水浸種3 min，100 ℃為初始溫度的熱水分別浸種3、15和30 min，每處理3次重復(表1)。試驗前將種子用1%高錳酸鉀溶液浸泡10 min滅菌，迅速用濾紙吸去多余水分。浸種時，將種子放置在裝水或溶液的燒杯中(室溫條件)，種子經浸種處理后迅速用流水沖洗1 min，然后進行發(fā)芽試驗。發(fā)芽試驗采用紙上法，每個培養(yǎng)皿放100粒，3次重復，置25 ℃培養(yǎng)箱中，逐日統(tǒng)計發(fā)芽種子數，末次計數為15 d，發(fā)芽以種子露白為標準。

1.2.2濃硫酸浸種處理發(fā)芽試驗 以未浸種為對照，用10%、30%、50%、70%、80%和98%硫酸溶液分別浸種1 min，98%硫酸溶液浸種1、5、10、15和20 min(表1)。試驗前處理與發(fā)芽方法同1.2.1。

表1 浸種處理代號與方法

1.3觀測項目

發(fā)芽指數(GI)=∑(Gt/Dt)。

式中，Gt為第t天發(fā)芽數，Dt為相應的發(fā)芽天數。

1.4數據統(tǒng)計分析 所有數據均采用Excel 整理，用SPSS 11.5軟件分析顯著性差異，除明確說明外，所有結果數據均以3次重復的平均數表示。

2 結果與分析

2.1 熱水浸種對圓葉決明種子萌發(fā)的影響

2.1.1 不同浸種水溫下圓葉決明種子發(fā)芽指標變化 未浸種條件下，閩引圓葉決明、閩引2號圓葉決明的種子硬實率分別為56.3%和76.0%，發(fā)芽率分別為19.3%和4.7%，發(fā)芽指數分別為15.4和0.8。以未浸種為對照，分別用初始溫度70、80、90、100 ℃的熱水浸種閩引圓葉決明、閩引2號圓葉決明3 min，結果表明，隨著水溫的升高，閩引圓葉決明種子發(fā)芽得到一定改善，呈硬實率不斷下降，發(fā)芽率和發(fā)芽指數不斷提高的變化趨勢。100 ℃熱水浸種3 min，閩引圓葉決明種子硬實率為11.7%，較對照下降44.6百分點，差異極顯著(P<0.01)(圖1)；發(fā)芽率為42.7%，較對照提高23.4百分點，差異極顯著(P<0.01)(圖2)；發(fā)芽指數達32.1，較對照提升16.7，差異極顯著(P<0.01)(圖3)。而閩引2號種子硬實率、發(fā)芽指數無顯著差異(圖1)。

圖1 不同熱水浸種處理下圓葉決明種子硬實率

圖2 不同熱水浸種處理下圓葉決明種子發(fā)芽率

圖3 不同熱水浸種處理下圓葉決明種子發(fā)芽指數

2.1.2不同熱水浸種時間下圓葉決明種子發(fā)芽指標變化 初始溫度100 ℃的熱水浸種閩引圓葉決明、閩引2號圓葉決明3、15、30 min，結果表明，隨著浸種時間的延長，閩引圓葉決明種子發(fā)芽有所下降。其中種子硬實率呈小幅下降趨勢，但差異不顯著(P≥0.05)(圖1)。100 ℃熱水浸種30 min，種子發(fā)芽率較100 ℃熱水浸種3 min下降8百分點，差異顯著(P<0.05)(圖2)。就發(fā)芽指數而言，隨著浸種時間的延長，發(fā)芽指數呈下降的趨勢：100 ℃熱水浸種15 min的發(fā)芽指數較100 ℃熱水浸種3 min下降6.7，差異顯著(P<0.05)；100 ℃熱水浸種30 min的發(fā)芽指數較100 ℃熱水浸種15 min下降1.1，差異不顯著(P≥0.05)(圖3)。

隨著浸種時間的延長，閩引2號圓葉決明種子發(fā)芽則有一定改善。100 ℃熱水浸種15 min種子硬實率較100 ℃熱水浸種3 min下降2百分點，但差異不顯著(P≥0.05)(圖1)；發(fā)芽率較后者提高5.9百分點，差異不顯著(P≥0.05)(圖2)；發(fā)芽指數較后者提高14.9，差異極顯著(圖3)。100 ℃熱水浸種30 min與100 ℃熱水浸種15 min相比，閩引2號圓葉決明的種子發(fā)芽率、硬實率、發(fā)芽指數均相近(圖1～圖3)。

2.2硫酸浸種對圓葉決明種子萌發(fā)的影響

2.2.1不同質量分數硫酸浸種圓葉決明種子種子發(fā)芽指標的變化 以未浸種為對照，采用10%、30%、50%、70%、80%、98%的硫酸浸種閩引圓葉決明、閩引2號圓葉決明1 min，結果表明，10%、30%、50%、70%、80%硫酸浸種處理中，除閩引圓葉決明經30%硫酸浸種處理外，其余處理較對照均無顯著差異(P≥0.05)。98%硫酸浸種1 min處理閩引圓葉決明和閩引2號圓葉決明的種子硬實率迅速下降至4.3%和14.0%(圖4)，發(fā)芽率分別提高至65.0%和60.0%(圖5)，發(fā)芽指數分別提高至41.9和13.9(圖6)，上述指標均極顯著高于對照(P<0.01)。

2.2.2不同硫酸浸種時間下圓葉決明種子發(fā)芽指標變化 98%硫酸浸種閩引圓葉決明、閩引2號圓葉決明15、10、15、20 min，結果表明，隨著硫酸浸種時間的延長，2個圓葉決明種子硬實率均不斷下降至0(圖4)，種子發(fā)芽率、發(fā)芽指數則呈先升后降的變化趨勢，98%硫酸浸種10 min 2個品種的發(fā)芽指數均達峰值，分別為58.9和37.0，較98%硫酸浸種1 min分別提高17.0和23.1，差異極顯著(P<0.01)(圖6)，相應的種子發(fā)芽率分別為64.7%和80.0%，其中閩引2號圓葉決明的種子發(fā)芽率較98%硫酸浸種1 min提高20百分點，差異極顯著(P<0.01)(圖5)。

圖4 不同硫酸浸種處理下圓葉決明種子硬實率

圖5 不同硫酸浸種處理下圓葉決明種子發(fā)芽率

圖6 不同硫酸浸種處理下圓葉決明種子發(fā)芽指數

3 討論

熱水和硫酸浸種處理均可使圓葉決明種子發(fā)芽率有所提高。但是不同品種，發(fā)芽改善有所差異。本試驗的供試品種中，閩引圓葉決明種子硬實率較低，易感染霉菌，經100 ℃熱水浸種了3 min和98%硫酸浸種1 min處理，種子發(fā)芽率比對照分別增加了23.4和45.4百分點，可滿足栽培生產要求，但仍無法滿足商品種子質量的要求。黃世洋和羅榮太[6]在有關威恩圓葉決明種子硬實破除方法的研究顯示，熱水浸種也可明顯提高圓葉決明的發(fā)芽率。閩引2號圓葉決明種子硬實率較高，熱水浸種基本不能破除種子硬實，但是熱水浸種可殺滅部分霉菌，種子發(fā)芽率有小幅提高，硫酸浸種則能有效破除種子硬實，經98%硫酸浸種10 min處理，種子發(fā)芽率可達80.0%，較對照提高了75.3百分點，基本滿足種子生產需求。

破除圓葉決明種子硬實的不同方法相比較，黃世洋和羅榮太[6]研究認為，熱水浸種優(yōu)于摩擦種皮等方法。本試驗顯示硫酸浸種更優(yōu)于熱水浸種，尤其是對硬實程度重的品種。許多學者在野大豆(Glycinesoja)[9]、紫云英(Astragalussinicus)[10]、銀合歡(Leucaenaleucocephala)[11]、羽葉決明(Chamaecristanictitans)[12]等豆科牧草的研究中亦發(fā)現硫酸浸種的優(yōu)良效果。雖然經硫酸處理，種子硬實破除效果顯著，但操作時需注意時間的掌握，尤其對于種皮較薄的種子，更難以掌握準確時間；另外種子處理后要充分洗凈，否則易造成殘留酸害；對于感染蟲害的種子，可能種子仍有發(fā)芽能力，但硫酸易進入傷口損傷種子。對于硬實程度較弱的閩引圓葉決明，硫酸浸種容易損傷非硬實種子的胚芽，表現為浸種時間過長，種子發(fā)霉嚴重。建議將種子先用常溫水浸種并篩揀出非硬實種子后，再針對硬實種子應用硫酸浸種處理。

種子硬實現象是植物長期適應其生長環(huán)境的結果。圓葉決明品系具有明顯喜高溫的特點，苗期低溫極易導致死苗。種子硬實現象則使其在冬季和早春低溫條件下處于休眠狀態(tài)，待土壤溫度回升足夠，才開始陸續(xù)萌發(fā)。較長的萌發(fā)期又能保證圓葉決明安全渡過亞熱帶地區(qū)的倒春寒。此外，一般豆科植物喜弱堿性土壤，耐強酸性土壤則是圓葉決明在山地紅壤種植表現優(yōu)良的重要原因。該特點在種子生理表現為成熟、完整的種子具堅硬種皮，在強酸條件下種皮會迅速軟化，而胚芽卻不受損傷。因此，圓葉決明的種子硬實現象與該植物的生態(tài)適應性密切相關。由于圓葉決明品系豐富，原產地也不盡相同[4]，不同圓葉決明品系耐酸性有所差異[13]，本試驗也初步發(fā)現不同品系的種子硬實程度也有所差異，有關不同圓葉決明品系種子硬實程度及其耐酸性的相互關系還有待進一步研究。

4 小結

本試驗表明，常規(guī)條件下閩引圓葉決明和閩引2號圓葉決明的種子硬實率分別達56.3%和76.0%，發(fā)芽率分別為19.3%和4.7%。就閩引圓葉決明而言，初始溫度為100 ℃熱水浸種3 min處理種子發(fā)芽指數為32.1，高于其他熱水浸種處理。該處理條件下種子硬實率可降至11.7%，較對照(未浸種)下降44.6百分點，差異極顯著；種子發(fā)芽率達42.7%，較對照提升23.4百分點，差異極顯著。對閩引2號圓葉決明而言，熱水浸種各處理種子硬實率仍高于70%，這與該品種種子硬實程度重有關，但初始溫度為100 ℃熱水浸種3 min處理可提高發(fā)芽率17.3百分點，差異顯著。

硫酸浸種試驗表明，98%硫酸浸種10 min處理閩引圓葉決明和閩引2號圓葉決明的種子硬實率分別降至1.3%、0。隨著浸種時間的延長，發(fā)芽指數呈先增后減的單峰曲線變化趨勢，且峰值均出現在98%硫酸浸種10 min，此時2個品種圓葉決明種子的發(fā)芽指數分別為58.9和37.0，發(fā)芽率分別為64.7%和80.0%，較對照分別提升45.4和75.3百分點，差異極顯著。

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