等離子體處理對甜蕎種子萌發及產量的影響

陳穩良，李秀蓮，史興海，梁改梅，劉龍龍，韓柏岳

（1.山西省農業科學院作物科學研究所，山西太原030031；2.山西省農業科學院旱地農業研究中心，山西太原030031；3.山西省農業科學院農作物品種資源研究所，山西太原030031；4.山西省農業技術推廣總站，山西太原030032）

甜蕎也稱普通蕎麥（Fagopyrum esculentum），是食藥兼用型糧食作物，營養豐富，含有天然抗氧化劑、類黃酮、維生素、礦物質和膳食纖維，蛋白質含量高[1-3]，是很好的綠色食品，具有利尿、抗過敏、鎮咳、降血脂、降血壓、防癌抗癌等功效[4-9]。甜蕎作為填閑作物種植面積一直處于生態邊緣，加之科研育種起步較晚遠遠落后于五大作物，產量偏低影響了蕎農種植的積極性。受到太空生物技術應用的啟發，采取不同劑量的輻射對植物及種子進行誘變

處理，對誘變育種及種子當代增產都取得了明顯的效果[10-11]。前人分別對燕麥[12]、小麥[13]、番茄[14-15]、油菜[16-17]、大豆[18-19]等種子進行不同等離子體強度處理，對種子萌發和幼苗生長發育都產生了不同程度的變化。但等離子體處理技術在甜蕎種子上的應用尚未見報道。本試驗對甜蕎種子進行不同劑量和不同次數的等離子體處理，觀察甜蕎種子在發芽率、苗期生長和產量上的影響，尋求有利于甜蕎幼苗生長，提高甜蕎產量的有效途徑。

1 材料和方法

1.1 試驗裝置

試驗采用DL-2 型等離子體處理機，由大連博事等離子體有限公司生產。裝置電源要求220 V、50 Hz 普通交流電，處理機主要由箱體、交變電磁場發生系統、控制臺等組成。該處理機主要由等離子體發生器產生等離子體，耀室中的等立體發生器發出能量，激發種子內部各種物理活性變化。耀室中的等立體發生器發出能量擊開空氣中的氧氣分子并重新組合成臭氧[20]。

1.2 試驗材料

本試驗以山西省農業科學院小雜糧研究中心育成的晉蕎麥3 號和晉蕎麥7 號（四倍體甜蕎）為試驗材料。晉蕎麥3 號是山西省甜蕎主栽品種，具有明顯的產量優勢；晉蕎麥7 號是經過秋水仙素處理的四倍體品種，是2 個具有很強代表性的甜蕎品種。

1.3 試驗設計

1.3.1 種子處理 選擇籽粒飽滿、大小均勻的晉蕎麥3 號種子進行等離子體處理，設置4 個電流強度（分別為1.0、1.4、1.8、2.1A）和3 個處理次數（分別為1 次（1T）、2 次（1T）、3 次（3T）），共12 個處理。

1.3.2 發芽試驗 以晉蕎麥3 號為試驗材料，在溫室進行盆栽試驗，花盆直徑為20 cm，盆中裝4/5 基質，每盆播種處理后的甜蕎種子100 粒，每個處理設3 個重復。要保證水分充足，每次澆水約200 mL，澆水間隔3 d。當子葉頂出沙土表面后，記錄發芽數，計算種子發芽率。發芽試驗開始后第20 天，每個處理隨機選取10 株，測定植株的苗高、根長。

1.3.3 田間試驗 試驗于2017 年7 月上旬在山西省農業科學院東陽試驗基地實施，試驗地土壤為黏性沙土，前茬為玉米。以晉蕎麥3 號、晉蕎麥7 號作為試驗材料，未經照射處理的晉蕎麥3 號和晉蕎麥7 號作對照，以1.3.2 的最優方式處理種子。小區面積為10 m2（2 m×5 m），6 行區，人工開溝點播，小區播種量為660 粒，播種深度3～5 cm。試驗采取隨機區組設計，每個處理3 個重復。田間管理同普通蕎麥，蕎麥成熟期進行測產[20]。

2 結果與分析

2.1 等離子體處理對甜蕎發芽率的影響

由圖1 可知，不同處理的晉蕎麥3 號平均發芽率達97.3%～97.8%；等離子體電流強度為1.4 A 處理3 次和1.8 A 處理3 次的甜蕎發芽率較其他處理高，但經方差顯著性分析，各處理間甜蕎發芽率差異不顯著。可見等離子處理不會對甜蕎種子的正常發芽造成影響。

2.2 等離子體處理對甜蕎苗高的影響

經方差分析表明，不同劑量對晉蕎麥3 號地上部苗高的影響在5%水平上呈顯著性差異，但不同次數處理對晉蕎麥3 號地上部苗高的影響差異不顯著，而不同劑量及處理次數之間交互作用顯著（表1）。等離子體處理劑量為1.0、1.8、2.1 A 時對苗高的影響顯著優于1.4 A，平均苗高相應增加41.2%、39.9%和38.0%。劑量為1.0 A 處理3 次后苗高最高，達15.06 cm，劑量為2.1 A 時處理2 次苗高次之，為14.96 cm。因此，實際生產上當選擇不同的劑量時，其處理次數也會相應地不同。

表1 不同處理下的甜蕎苗高 cm

2.3 等離子體處理對甜蕎根長的影響

從表2 可以看出，不同劑量處理對晉蕎麥3 號根長的影響在5%水平上差異顯著，但不同次數處理之間差異不顯著，而不同劑量及處理次數之間的交互作用在5%水平上也顯著。等離子體處理劑量為1.0 A 和1.8 A 時，對根長的影響在5%水平上沒有顯著差異，但它們顯著優于劑量2.1 A 和1.4 A處理。劑量為1.8 A 時，與劑量為1.0、1.4、2.1 A 比較，平均根長相應增長7.8%、48.0%和24.7%。劑量為1.8 A 處理3 次處理株高達到最高（4.14 cm）。但劑量為1.8 A 時，不同處理次數間差異均不顯著。

表2 不同處理下的甜蕎根長 cm

2.4 等離子體處理對甜蕎產量的影響

結合不同劑量不同次數處理對晉蕎麥3 號發芽率、根長、苗高的綜合表現，篩選出甜蕎種子最優處理方式（1.0 A 處理3 次）進行大田試驗（表3），結果表明，晉蕎麥3 號比對照增產13.9%，晉蕎麥7 號比對照減產11.8%。這說明1.0 A 處理3 次是晉蕎麥3 號種子的最優處理方式，只適合晉蕎麥3 號，對其他品種不一定適應。晉蕎麥7 號是一個四倍體品種，相對籽粒較大，種皮較厚，不適合用該處理方式。

表3 最優處理方式下的甜蕎產量

3 結論與討論

研究人員對于種子當代刺激效應的研究做了大量工作，尹美強等[13]在小麥上的研究表明，等離子體適當劑量處理可不同程度促進小麥幼苗分蘗，穗粒數、穗長、千粒質量均增加，產量增加。吳躍進等[21]研究表明，等離子注入后可改變與呼吸有關的重要酶細胞色素氧化酶的活性，進而促進呼吸作用。魏勝林等[22]對甘草種子的研究表明，種子進行N+前處理可提高種子萌發的成活率及幼苗根系的耐旱性。本試驗主要研究等離子體對晉蕎麥3 號甜蕎種子萌發的影響，不同處理方式對種子發芽率影響不明顯，表明等離子體處理對于甜蕎的發芽率影響甚微，要想得出準確的影響有待變換處理劑量和次數、擴大種子處理量和增加后代群體加以驗證；等離子體處理劑量為1.0、1.8、2.1 A 時，對株高的影響顯著優于1.4 A，1.0 A 苗高增加最明顯，增幅為41.2%，1.8、2.1 A 次之，增幅分別為39.9%和38.0%；劑量為1.8 A 時，與劑量為1.0、1.4、2.1 A 比較，平均根長相應增長7.8%、48.0%和24.7%；研究結果顯示，不同等離子體處理方式對晉蕎麥3 號根長產生了不同程度的影響，說明等離子體處理有利于蕎麥根系的生長，根系變長有利于甜蕎整個生育期對地下水分的吸收，有利于甜蕎的營養生長，進而影響甜蕎產量。

本試驗中，不同劑量及處理次數之間雖存在交互作用，但不同次數處理對晉蕎麥3 號地上部株高和根長的影響差異不顯著，說明處理次數對于甜蕎種子的誘發刺激效應不大，等離子體處理時處理次數可以作為次要考慮因素。最優組合（1.0 A 處理3 次）下晉蕎麥3 號大田試驗增產13.9%，而同樣處理方式晉蕎麥7 號減產11.8%，由此可見等離子體處理對不同甜蕎品種的刺激效應不同，等離子在甜蕎生產中應用必須嚴格篩選。