不同處理對藍花棘豆種子萌發的影響

肖卓琳, 孟繁祎,,劉艷芬,武菊英,范希峰,張 輝*

(1.北京市農林科學院草業花卉與景觀生態研究所,北京 100097；2.河北工程大學園林與生態工程學院,河北邯鄲 056021)

藍花棘豆(Oxytropiscaerulea)是一種具有極高觀賞價值的多年生草本植物,豆科棘豆屬,莖縮短,基部分枝呈叢生狀,植株高約20 cm[1]。花色鮮艷,花冠藍紫色或紫紅色,由多數小花構成的總狀花序高于葉叢。莢果,花果期6—8月。根據《中國植物志》記載[2]，藍花棘豆產自北京、黑龍江、內蒙古、河北、山西等地,在俄羅斯和蒙古也有分布,生于海拔1 200 m 左右的山坡或山地林下。藍花棘豆耐寒性極強[3],且耐熱、耐干旱瘠薄,還具有較高的藥用價值及飼用價值,是棘豆屬中唯一不致家畜中毒的優質牧草[4]。但種子存在硬實現象，發芽率低,給生產帶來不便[5]。

近年來,關于藍花棘豆種子的萌發試驗并不多見,田琳琳等[6-7]研究得出，赤霉素和硼酸對藍花棘豆種子萌發具有促進作用；王兵[8]研究表明，使用溫水浸種不能促進藍花棘豆種子萌發,使用濃硫酸可以促進種子萌發。豆科植物種子硬實[9],破除硬實的研究集中在物理和化學的處理方法上[10-11]。張艷等[12]對山巖黃芪的種子進行機械破皮處理,可有效促進種子萌發；鄭健等[13]對歪頭菜種子采用濃硫酸浸蝕促進種子萌發；馬堯等[14]對膜莢黃芪種子進行水浸種處理促進種子萌發。除此之外,超聲波處理是一種可以促進種子萌發的新型、無公害物理手段[15-17]。由于98%濃硫酸具有強腐蝕性,機械破皮的方法難以控制其磨損程度,以上2種方法不適合處理大量種子。因此，筆者以藍花棘豆種子為試驗材料,通過98%濃硫酸浸種、機械處理、溫水浸種、超聲波處理的方法對其萌發進行研究,探究能提高藍花棘豆種子發芽率更加簡便的方法,以期為藍花棘豆播種育苗提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料與地點供試材料為藍花棘豆種子,2020年10月采自北京市百花山自然風景區。千粒重為3.55 g。試驗于北京市農林科學院草業花卉與景觀生態研究所實驗室完成。

1.2 試驗方法

1.2.1種子處理。試驗前種子處理：選取生長良好、籽粒飽滿的種子,在室溫下用0.8%次氯酸鈉浸種消毒30 min,之后用蒸餾水沖洗5～6次。通過查閱文獻[8,18],將消毒后的種子分成4份,第1份用98%濃硫酸浸泡5 min；第2份用砂紙摩擦4 min；第3份用60 ℃溫水浸泡1 min；第4份為對照組(CK)。將種子置于有3層濾紙的發芽盒內,每盒放置25粒種子,重復4次。

1.2.2不同浸種溫度處理藍花棘豆種子。將消毒后的種子置于0(CK)、20、40、60、80、100 ℃的蒸餾水中浸泡1 min。

1.2.3不同浸種溫度和時間交互處理藍花棘豆種子。將消毒后的種子置于60、80、100 ℃蒸餾水中分別浸泡1、3、5、7 min。

1.2.4超聲波處理藍花棘豆種子。將消毒后的種子用50 W 40 kHz 的超聲波儀(天津奧特賽恩斯AS10200BDT)對種子處理5、10、20、30、40、50、60 min,以未處理的種子為對照組(CK)。

1.3 測定指標發芽期間逐日進行發芽觀察及記錄,期間保持充足的水分。試驗結束后對其發芽率、發芽勢、發芽指數、活力指數進行測定計算。

發芽率=發芽種子數/試驗種子數×100%[19]

發芽勢=發芽高峰期發芽個數/試驗種子數×100%[19]

發芽指數=∑(每天發芽種子數/相應的發芽天數)[19]

活力指數=一定時期內正常幼苗的平均重量×發芽指數

1.4 數據統計使用SPSS 22.0進行單因素方差分析,并用鄧肯(Duncan)法對測定數據進行多重比較,交互處理用SPSS 22.0進行多因素方差分析。用Excle作統計圖。

2 結果與分析

2.1 不同處理對藍花棘豆種子萌發的影響由表1可知,3種方法均可促進藍花棘豆種子的萌發。其中，60 ℃溫水浸泡可使發芽率、發芽指數、活力指數有所提高,但與CK差異不顯著。98%濃硫酸浸泡和機械處理的發芽率分別為94%和92%,發芽勢分別為82%和89%,發芽指數分別為48.15和36.60,活力指數分別為2.75和1.64,且均顯著高于CK(P<0.05)。由此可知,98%濃硫酸和機械處理效果顯著。

表1 不同處理對藍花棘豆種子發芽指標的影響Table 1 Seperate treatments affected the germination indexes of seeds of Oxytropis caerulea

2.2 不同浸種溫度對藍花棘豆種子萌發的影響不同溫度蒸餾水浸泡1 min對藍花棘豆種子的發芽指標影響見圖1。由圖1A可知,不同溫度處理效果不同,其中80 ℃蒸餾水浸泡后種子發芽率最高(86%),0和40 ℃浸泡效果最差,發芽率均為70%,但各處理間無顯著差異。由圖1B可知，80 ℃蒸餾水浸泡后種子發芽勢最高(35%),顯著高于CK(P<0.05),其他溫度蒸餾水浸泡1 min對藍花棘豆種子的發芽勢差異不顯著。由圖1C可知，80 ℃蒸餾水浸泡藍花棘豆種子發芽指數最高(14.64),與CK顯著差異,40 ℃時發芽指數最低(9.54)。由圖1D可知，60和80 ℃蒸餾水浸泡藍花棘豆種子時,活力指數達到最高值(0.56),但與CK差異不顯著；40 ℃蒸餾水浸泡藍花棘豆種子活力指數最低(0.32),顯著低于CK(P<0.05)。由此可知,溫水浸泡可以促進藍花棘豆種子萌發,以80 ℃溫水浸泡處理效果最佳。

注：不同小寫字母表示處理間差異顯著(P<0.05)。Note: Different lowercase letters indicate significant difference between different treatments (P<0.05).圖1 不同浸種溫度對藍花棘豆種子發芽指標的影響Fig.1 Effect of different soaking temperature on germination index of Oxytropis caerulea seeds

2.3 不同浸種溫度與浸種時間交互作用對藍花棘豆種子萌發的影響試驗結果得出,高溫浸種可以顯著促進種子萌發,發芽指標隨浸種溫度的升高和浸種時間的增加呈先升高后降低的趨勢。由圖2A可知,當浸種溫度為80 ℃,浸泡時間5 min 時,藍花棘豆種子發芽率達到最高(97%),當浸種溫度為60 ℃,浸泡時間7 min時,藍花棘豆種子發芽率最低(81%)。由圖2B可知,當浸種溫度為100 ℃，浸泡時間5 min 時,藍花棘豆種子的發芽勢最高為74%；當浸種溫度為60 ℃，浸泡時間5 min時,發芽勢最低(23%)。由圖2C可知,當在80 ℃條件下浸泡5或7 min和在100 ℃條件下浸泡1、3或5 min時,發芽指數均顯著高于60 ℃各處理(P<0.05)。其中，浸種溫度為100 ℃，浸泡時間為1 min時,藍花棘豆種子的發芽指數達到最高(15.48)。由圖2D可知,當浸種溫度為80 ℃,浸泡時間為5、7 min和浸種溫度為100 ℃,浸泡時間為3 min時,活力指數顯著提高(P<0.05)。其中，浸種溫度為80 ℃,浸泡時間為5 min時,藍花棘豆種子的活力指數達到最高(0.54)。由此得出,高溫浸種可以促進藍花棘豆種子萌發,以80 ℃條件下浸泡5 min效果最佳。

注：不同小寫字母表示不同處理間差異顯著(P<0.05)。Note: Different lowercase letters indicate significant difference between different treatments (P<0.05).圖2 不同浸種溫度與浸種時間交互處理對藍花棘豆種子萌發的影響Fig.2 Effects of different soaking temperature and time on germination index of Oxytropis caerulea seeds

由表2可知，溫度與時間對藍花棘豆種子的活力指數具有顯著交互影響(P<0.05),對發芽率、發芽勢、發芽指數作用不顯著；溫度對藍花棘豆種子的發芽率、發芽勢、發芽指數和活力指數具有顯著作用(P<0.001),時間對各項發芽指標作用不顯著。

表2 浸種溫度與浸種時間對藍花棘豆發芽影響的方差分析Table 2 Analysis of variance of soaking temperature and soaking time on germination of Oxytropis caerulea seeds

2.4 不同超聲波處理時間對藍花棘豆種子萌發的影響試驗結果得出,超聲波處理很難改善藍花棘豆種子的發芽率。由圖3A可知,藍花棘豆種子發芽率隨超聲波處理時間的增加呈增大—降低—增大—降低的趨勢,發芽率以處理10 min達到最高(68%),處理時間為20和60 min時,發芽率為53%和50%,低于CK。由圖3B、3C、3D可知,超聲波處理50 min時,藍花棘豆的發芽勢、發芽指數、活力指數達到最高,分別為25%、5.27、0.27,其他處理時間的發芽勢、發芽指數、活力指數均低于CK。由此可知,超聲波處理對藍花棘豆種子萌發效果不顯著。

注：相同小寫字母表示不同處理間差異不顯著(P>0.05)。Note:Same lowercase letters indicate no significant difference between different treatments (P>0.05).圖3 不同超聲波處理時間對藍花棘豆種子萌發的影響Fig.3 Effect of different ultrasonic treatment time on germination index of Oxytropis caerulea seeds

3 討論與結論

3.1 討論目前,國內外關于藍花棘豆種子萌發的報道較少。該試驗結果表明,使用98%濃硫酸浸泡、機械破皮和溫水浸種均可提高藍花棘豆種子的發芽率。98%濃硫酸浸泡是最常用的化學處理方法之一[20],通過腐蝕部分堅硬種皮,改善種皮透水性促進種子萌發。研究表明,濃硫酸的處理效果顯著高于稀硫酸[21]。該試驗使用98%濃硫酸浸泡5 min藍花棘豆的發芽率顯著提高,與王兵[8]的研究結果基本一致。但是在用濃硫酸處理時應注意時間的控制,以免傷害種胚,且廢液應妥善處理。該試驗未對濃硫酸浸種設置時間梯度,對濃硫酸浸種處理的最優時間應進一步研究。

吳雙英等[18]使用220目砂紙對多葉棘豆種子進行4 min破皮處理,種子發芽率有明顯提升,筆者對藍花棘豆種子進行同樣的處理,種子發芽率得到顯著提高,因為砂紙打磨可以促進水分和氧氣進入種子內,促進種子萌發[22]。

有研究表明,采用溫水(60、70、80、90、100 ℃)浸泡的方法藍花棘豆種子不發芽,用濃硫酸處理30 min發芽率最高(95%)[8],而該試驗溫水浸泡可以促進種子萌發,且98%濃硫酸浸泡5 min發芽率可達到94%。

為研究浸種溫度與浸泡時間是否會相互影響,該試驗進行了浸種溫度與浸泡時間的交互試驗。試驗結果表明,處理溫度對藍花棘豆種子各項萌發指標影響顯著(P<0.05),處理時間影響不顯著,溫度與時間對藍花棘豆種子的活力指數具有顯著交互影響(P<0.05),對發芽率、發芽勢、發芽指數作用不顯著。當浸種溫度為100 ℃時,隨著浸種時間的增加,其發芽指標均呈下降趨勢,而60、80 ℃時并未出現這種情況,其原因可能是水溫過高,長時間的浸泡對種子有破壞作用。趙麗麗等[21]研究認為，在100 ℃環境下可能會導致一些種子受到傷害甚至死亡,但由于浸泡后并未對種子進行生理指標研究,因此具體原因有待進一步研究。

該試驗還使用了超聲波處理,處理效果不顯著,但試驗過程中發現有些未發芽的種子有發芽的趨勢,因此超聲波處理對藍花棘豆種子發芽的影響還有待進一步研究。

3.2 結論試驗得出,藍花棘豆種子最佳處理方式為當浸種溫度為80 ℃、浸泡時間為5 min。在該條件下,藍花棘豆種子發芽率得到顯著提升,發芽勢、發芽指數、活力指數顯著高于其他試驗分組,其最高發芽率達到97%。