低溫環境對紫花苜蓿發芽表現的影響

滿 達

（內蒙古自治區阿魯科爾沁旗氣象局，內蒙古 阿魯科爾沁 025550）

紫花苜蓿（Medicago sativaL.）是一種隸屬于豆科苜蓿屬的多年生植物，被譽為“草中皇后”，是世界上公認的優良飼草之一[1]。紫花苜蓿株高可達1.0 m，羽狀三出復葉，托葉卵狀披針形，小葉卵形等大，總狀或頭狀花序，花冠紫色，種子卵圓形，平滑[2]。紫花苜蓿原產于西亞，于漢代傳入中國，現已在世界各地被廣泛種植，多用于飼用牧草[3-4]。低溫冷害是我國北方地區主要自然災害之一，嚴重影響高緯度、高海拔地區的植物萌發與生長[5-7]。尤其是近年來，強降溫、暴雪等極端天氣頻發，研究低溫環境對紫花苜蓿發芽表現的影響對我國牧草種植業和畜牧業的發展至關重要。

目前，國內外學者針對紫花苜蓿發芽表現的影響展開了一系列研究。包懿瑋等[8]分析了鹽堿脅迫對苜蓿種子萌發的影響，結果表明，高pH值會抑制苜蓿種子的萌發，pH＞9.22時苜蓿的發芽率為0，而苜蓿pH為8.0～8.6時生長較好。王佳敏等[9]對29個紫花苜蓿品種種子萌發期的耐鹽性進行了測試，結果表明，鹽堿條件會明顯抑制紫花苜蓿種子的萌發表現，其中皇冠、阿羅拉、賽迪7、莎莎和勁能5020等5個品種的耐鹽堿性較強，可在江蘇地區沿海灘涂種植。陸姣云等[10]研究發現，過氧化氫浸種處理可以明顯提高紫花苜蓿種子發芽勢、發芽指數和活力指數，對幼苗、根系、全株的鮮重、干重、根冠比等指標也有顯著促進作用。Yahaghi等[11]研究發現，在瓊脂平板培養基中，當Pb濃度或Zn濃度達到一定數值時，苜蓿幼苗的根生長完全受到抑制。Hozayn等[12]研究發現，磁化水技術可明顯改善鹽分脅迫對苜蓿種子萌發的不利影響，這主要是因為磁化水可將可溶性鹽從毛狀根的擴散中洗脫出來，并促進大量營養元素（如氮、磷、鉀和鎂）和微量營養元素（如鐵、錳、鋅和銅）的吸收。但相關研究多以鹽分脅迫的影響為主，關于低溫脅迫對紫花苜蓿發芽表現影響的研究相對較少。本研究分析了2 ℃、4 ℃、6 ℃、8 ℃、10 ℃5種低溫環境和25 ℃（對照組）條件對紫花苜蓿種子發芽表現的影響，旨在為紫花苜蓿種植提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗品種：草原3號。試驗試劑：0.1%高錳酸鉀溶液、無菌蒸餾水。試驗儀器：恒溫培養箱、培養皿、游標卡尺、電子天平。

1.2 試驗設計

本研究通過室內試驗模擬了低溫環境對紫花苜蓿發芽的影響，共設置5個低溫處理和1個對照處理，低溫處理分別為2 ℃、4 ℃、6 ℃、8 ℃和10 ℃，對照處理為25 ℃，每個處理重復3次。選取籽粒飽滿、無病蟲害、無機械損傷、大小一致的紫花苜蓿種子，采用0.1%高錳酸鉀溶液消毒20 min，然后使用蒸餾水沖洗5～6次后置于培養皿內，每個重復100粒種子，于恒溫培養箱內按設定溫度進行培養，培養光照強度為15 000 lx、相對濕度為78%。

1.3 指標測定與計算

從培養第1 d起記錄各培養皿內發芽種子數，當胚芽達到種子1/2時即為種子發芽，共記錄10 d。以發芽率、發芽指數、根長和簡化活力指數作為紫花苜蓿發芽表現指標。使用游標卡尺隨機測定10株紫花苜蓿根長，取平均值，重復3次。隨機選取10株紫花苜蓿苗的芽和根，自然風干后稱重作為生物量用于計算簡化活力指數。其他指標計算方法如下：

式（1）中，ND10為培養第10 d紫花苜蓿發芽種子數量，N為總紫花苜蓿種子數量。式（2）中，Ni為培養第id紫花苜蓿發芽種子數量，i為培養天數。式（3）中，P為紫花苜蓿種子發芽率，M為生物量。

1.4 統計分析

使用Excel軟件記錄并計算指標值，使用SPSS軟件進行ANOVA方差分析，采用LSD法多重比較，顯著水平為0.05，使用Origin軟件繪制柱狀圖。

2 結果與分析

2.1 不同低溫環境對紫花苜蓿種子發芽率的影響

如圖1所示，不同低溫處理下，紫花苜蓿種子的發芽率之間存在顯著差異（P＜0.05），其中，25 ℃和10 ℃條件下紫花苜蓿種子的發芽率最高，分別為（9 9.2 3 7±0.0 2 3）%和（97.853±0.043）%，二者之間不存在顯著差異，但顯著高于其他4個處理（P＜0.05）；其次為8 ℃和6 ℃，分別為（87.113±2.003 ）%和（86.723±2.317）%，二者之間不存在顯著差異，但顯著高于剩余2個處理（P＜0.05）；2 ℃和4 ℃條件下的紫花苜蓿種子發芽率最低，分別為（20.626±1.930 ）%和（23.897±1.649 ）%，二者之間不存在顯著差異。

注：不同字母表示存在顯著差異（P＜0.05），下同。圖1 不同低溫環境下紫花苜蓿種子的發芽率

2.2 不同低溫環境對紫花苜蓿種子發芽指數的影響

如圖2所示，不同低溫處理下，紫花苜蓿種子的發芽指數之間存在顯著差異（P＜0.05），其中，25 ℃條件下紫花苜蓿種子的發芽指數最高，為49.423±1.268，顯著高于其他5個處理（P＜0.05）；其次為10 ℃條件下，發芽指數為38.666±1.207，且顯著高于其他4個處理（P＜0.05）；再次為8 ℃條件下，發芽指數為25.812±1.183，且顯著高于其他3 個處理（P＜0.05）；6 ℃條件下的發芽指數相對較低，為17.210±1.127，顯著高于2 ℃和4 ℃條件（P＜0.05）；2 ℃和4 ℃條件下的發芽指數最低，分別為3.221±0.907和3.067±0.893，二者之間不存在顯著差異。

圖2 不同低溫環境下紫花苜蓿種子的發芽指數

2.3 不同低溫環境對紫花苜蓿根長的影響

如圖3所示，不同低溫處理下，紫花苜蓿根長之間存在顯著差異（P＜0.05），其中，25 ℃條件下紫花苜蓿根長最長，為（2.799±0.101）cm，顯著大于其他5個處理（P＜0.05）；其次為10 ℃條件下，根長為（1.831±0.091）cm，且顯著大于其他4個處理（P＜0.05）；再次為8 ℃條件下，根長為（1.521±0.093）cm，且顯著大于其他3個處理（P＜0.05）；6 ℃條件下的根長相對較短，為（0.893±0.048）cm，顯著大于2 ℃和4 ℃條件（P＜0.05）；2 ℃和4 ℃條件下的根長最短，分別為（0.404±0.047）cm和（0.334±0.039）cm，二者之間不存在顯著差異。

圖3 不同低溫環境下紫花苜蓿的根長

2.4 不同低溫環境下紫花苜蓿種子的簡化活力指數

如圖4所示，不同低溫處理下，紫花苜蓿簡化活力指數之間存在顯著差異（P＜0.05），其中，25 ℃和10 ℃條件下簡化活力指數最高，分別為13.068±0.537和11.163±0.519，二者之間不存在顯著差異，其中25 ℃條件顯著高于其他4個處理（P＜0.05）；其次為10 ℃條件下，簡化活力指數為1.831±0.091，顯著高于2 ℃和4 ℃條件（P＜0.05）；再次為6 ℃和8 ℃條件下，簡化活力指數分別為9.214±0.443和9.658±0.457，二者之間不存在顯著差異，但顯著高于2 ℃和4 ℃條件（P＜0.05）；4 ℃條件下的簡化活力指數相對較低，簡化活力指數為2.189±0.373，顯著高于2 ℃條件（P＜0.05）；2 ℃條件下的簡化活力指數最低，為1.347±0.347。

圖4 不同低溫環境下紫花苜蓿種子的簡化活力指數

3 結論

低溫環境是影響紫花苜蓿種子萌發的重要因素，本研究通過控制溫度，測定了2 ℃、4 ℃、6 ℃、8 ℃、10 ℃和25 ℃條件下紫花苜蓿種子的發芽率、發芽指數、根長和簡化活力指數，以分析不同低溫環境對紫花苜蓿種子發芽表現的影響。結果表明，不同低溫處理對紫花苜蓿種子的發芽率、發芽指數、根長和簡化活力指數均有顯著影響，其中，25 ℃條件下紫花苜蓿種子的發芽率、發芽指數、根長和簡化活力指數均最高，10 ℃條件下次之。可見低溫處理對紫花苜蓿種子發芽表現均有一定抑制作用。總體來看，2 ℃、4 ℃對紫花苜蓿種子發芽表現的抑制作用最明顯，溫度升至6 ℃和8 ℃，紫花苜蓿種子已有較好的發芽表現，而10 ℃和25 ℃條件下紫花苜蓿種子發芽表現最強。因此，在實際生產中，發芽溫度不應低于10 ℃。