去除果皮和曬種處理對紅豆草種子萌發(fā)特性的影響

張建文，王 芳，陳 燕，楊海磊，肖 紅，魚小軍

(1.甘肅農(nóng)業(yè)大學 草業(yè)學院/草業(yè)生態(tài)系統(tǒng)教育部重點實驗室/甘肅省草業(yè)工程實驗室/中-美草地畜牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展研究中心，甘肅 蘭州 730070； 2.甘肅農(nóng)業(yè)大學 農(nóng)學院，甘肅 蘭州 730070)

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去除果皮和曬種處理對紅豆草種子萌發(fā)特性的影響

張建文1，王 芳2，陳 燕1，楊海磊1，肖 紅1，魚小軍1

(1.甘肅農(nóng)業(yè)大學 草業(yè)學院/草業(yè)生態(tài)系統(tǒng)教育部重點實驗室/甘肅省草業(yè)工程實驗室/中-美草地畜牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展研究中心，甘肅 蘭州 730070； 2.甘肅農(nóng)業(yè)大學 農(nóng)學院，甘肅 蘭州 730070)

試驗研究了去除果皮和曬種處理對紅豆草種子(莢果)萌發(fā)特性的影響。結(jié)果表明：和對照相比，去除果皮處理顯著縮短了紅豆草種子的初次發(fā)芽時間，且顯著提高了發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)和根、芽生長，顯著降低了發(fā)霉率；曬種處理能顯著促進未去掉果皮紅豆草種子(莢果)的萌發(fā)。曬種1～3 d對去掉果皮的紅豆草種子的發(fā)芽率和發(fā)霉率無顯著影響(P>0.05)。去掉果皮曬種2、3 d處理紅豆草種子的發(fā)芽率顯著高于未去皮曬種0 d(對照)，發(fā)霉率顯著低于對照(P<0.05)，發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)顯著高于去掉果皮曬種0 d和1 d，初次發(fā)芽時間比對照提前2 d，其根長和芽長顯著高于對照(P<0.05)；經(jīng)過去掉果皮和曬種的紅豆草種子在室內(nèi)貯存75 d后其發(fā)芽指數(shù)、根長、芽長均有所降低，而發(fā)芽率卻有所增加。試驗得出，去除紅豆草種子(莢果)果皮并曬種2～3 d能顯著促進其萌發(fā)、降低發(fā)霉率，而且短期(75 d)貯藏后其發(fā)芽率未降低。

紅豆草；發(fā)芽率；發(fā)霉率；去除果皮；曬種

紅豆草(Onobrychisviciaefolia)是優(yōu)良的多年生優(yōu)質(zhì)豆科牧草，其莖葉茂盛，草質(zhì)柔嫩，營養(yǎng)豐富，各類家畜均喜食，青飼家畜不得臌脹病，有“牧草皇后”的美稱。紅豆草具耐寒、耐旱、耐霜凍、耐土壤貧瘠等習性，適宜于西北干旱或半干旱地區(qū)種植[1]，在新疆、河北、北京、內(nèi)蒙古、陜西、寧夏、青海等23個省區(qū)均有栽培[2]。21世紀初，紅豆草在國內(nèi)栽培面積已超過3萬hm2，在畜牧業(yè)生產(chǎn)、土壤改良、水土保持、園林綠化等方面發(fā)揮著重要作用，在我國西部農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)和生態(tài)建設中發(fā)揮著越來越重要的作用[3]。

紅豆草果實以莢果的形式存在，莢皮粗糙且厚實，且莢果是病菌的主要載體之一[4-5]。紅豆草種子通常是帶果皮播種或進行發(fā)芽試驗，因種子攜帶病原真菌[5]，從而造成紅豆草種子發(fā)芽率低、發(fā)霉率高等問題[6]。有關(guān)提高紅豆草種子發(fā)芽率報道的方法涉及H2O2、H2SO4溶液浸種[7-9]，采用百菌清、高錳酸鉀、甲醛等化學藥劑消毒處理[10]，但這些處理的效果欠佳，實踐生產(chǎn)應用不便，且與生態(tài)發(fā)展觀不符。有研究發(fā)現(xiàn)，對種子表面進行消毒后，入侵種子內(nèi)部的病原菌反而得到更有利的生長空間和生存條件[11-12]。因此，通過去皮、曬種的辦法對紅豆草種子進行處理，以探索簡便實用、生態(tài)環(huán)保的紅豆草種子處理方法，改善紅豆草種子的發(fā)芽特性，為紅豆草種子發(fā)芽試驗和草地建植提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

供試紅豆草品種為甘肅紅豆草，于2014年采收于甘肅武威。

1.2 試驗方法

1.2.1 果皮去除和曬種 于2014年9月，選擇連續(xù)晴朗天氣對去掉果皮種子和未去掉果皮種子(莢果)同時進行日曬處理，種子堆厚度為3 cm，分別曬0(對照)、1、2、3 d。

1.2.2 萌發(fā)試驗 將雙層濾紙鋪于培養(yǎng)皿經(jīng)過高溫濕熱滅菌，將處理好的種子置于濕潤的發(fā)芽床上。每處理重復3次，每重復50粒種子。在20℃恒溫培養(yǎng)箱中自然光下進行發(fā)芽試驗，每天加適當蒸餾水以補充因蒸發(fā)散失的水分，并記錄每天發(fā)芽數(shù)(以胚根露白為標準)，直到連續(xù)2 d不再有種子發(fā)芽時，停止試驗。發(fā)芽試驗的第6 d從每個培養(yǎng)皿中隨機取出10株測幼苗的根長、芽長[13]。

發(fā)芽率(%)=發(fā)芽種子數(shù)/供試種子數(shù)×100%；

發(fā)霉率(%)=發(fā)霉種子數(shù)/供試種子數(shù)×100%；

發(fā)芽指數(shù)(GI) =∑(Gt/Dt)

式中：Gt為第t天的發(fā)芽數(shù)，Dt為相應的發(fā)芽天數(shù)；

活力指數(shù)(VI)=GI×S

式中：GI為發(fā)芽指數(shù)，S為一定時期內(nèi)的幼苗長度。

1.2.3 去除果皮和曬種處理的種子經(jīng)短期貯藏后的萌發(fā)特性 將處理后的紅豆草種子盛裝于塑料自封袋中，在室溫下(17～20℃)貯存75 d后進行發(fā)芽試驗。

1.3 數(shù)據(jù)分析

用SPSS 16.0軟件對發(fā)芽率等進行顯著性檢驗。去皮與未去皮之間用t檢驗比較，不同曬種天數(shù)之間用Duncan方法進行多重比較。圖表中所有數(shù)據(jù)用“平均數(shù)±標準誤”表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 果皮去除和曬種對紅豆草種子(或莢果)發(fā)芽的影響

2.1.1 對紅豆草種子(或莢果)初次發(fā)芽天數(shù)的影響 去皮處理顯著促進了紅豆草種子的萌發(fā)(P<0.05)(表1)。曬種處理0～2 d，去皮比未去皮提前1 d發(fā)芽，說明果皮對紅豆草種子發(fā)芽有抑制作用。曬種1 d，去皮和未去皮均與對照(曬種0天)同時發(fā)芽，曬種2 d，去皮和未去皮均比對照提前1 d發(fā)芽，曬種3 d，去皮與未去皮同天發(fā)芽。說明曬種處理可消除果皮對種子萌發(fā)的抑制。

2.1.2 對紅豆草種子(或莢果)發(fā)芽率的影響 去除果皮顯著增提高了紅豆草種子的發(fā)芽率(P<0.05)(表1)。對照種子未去除果皮發(fā)芽率為50%，去除果皮后發(fā)芽率為89%。曬種1、2、3 d去除果皮的種子發(fā)芽率分別為91%，90%和89%，顯著高于未去除果皮種子(P<0.05)。

去除果皮后曬種1、2、3 d處理的種子發(fā)芽率與對照無顯著差異(P>0.05)(表1)。未去除果皮曬種2、3 d的發(fā)芽率無顯著差異(P>0.05)，但均顯著高于曬種1 d和對照(P<0.05)；曬種1 d與對照間亦無顯著差異(P>0.05)。

表1 不同處理下紅豆草種子發(fā)芽率、發(fā)霉率和發(fā)芽指數(shù)Table 1 The effects of different treatments on germination percentage,mildew percentage and germination index of Onobrychis viciaefolia seed

注：同列不同小寫字母表示同一指標不同處理間差異顯著(P<0.05)，不同大寫字母表示去皮與未去果皮間差異顯著，下同

2.1.3 對紅豆草種子(或莢果)在萌發(fā)期間發(fā)霉率的影響 去除果皮顯著降低了紅豆草種子萌發(fā)期間的發(fā)霉率(P<0.05)(表1)。對照未去除果皮較去除果皮的發(fā)霉率高9倍。同樣，未去除果皮曬種1、2、3 d的發(fā)霉率均顯著高于去除果皮處理(P<0.05)，是去皮的5倍以上。

去除果皮后曬種1、2、3 d處理與對照發(fā)霉率無顯著差異(P>0.05)(表1)。未去除果皮曬種2、3 d發(fā)霉率分別為28%和32%，二者無顯著差異(P>0.05)，但均顯著低于曬種1 d(43%)和對照(50%)處理(P<0.05)，后二者間無顯著差異(P>0.05)。2.1.4 對紅豆草種子(或莢果)發(fā)芽指數(shù)的影響 去除果皮顯著的提高了紅豆草種子的發(fā)芽指數(shù)(P<0.05)(表1)。曬種0 d的去皮種子發(fā)芽指數(shù)為11.8，是未去皮的2.14倍。去皮曬種1、2、3 d的種子發(fā)芽指數(shù)分別為12.2、18.8和19.4，顯著高于未去皮處理(P<0.05)。

未去皮和去皮曬種1 d均與對照無顯著差異(P>0.05)，去皮曬種2、3 d處理發(fā)芽指數(shù)分別為18.8和19.4，均顯著高于曬種0、1 d(P<0.05)；未去皮曬種2、3 d發(fā)芽指數(shù)顯著高于0、1 d，且曬種3 d處理顯著高于2 d(P<0.05)。

2.2 去除果皮和曬種對紅豆草幼苗的影響

2.2.1 對幼苗根長的影響 去除果皮對紅豆草根長無顯著影響(P>0.05)(表2)。未去皮曬種和去皮后曬種2、3 d處理的根長均無顯著差異(P>0.05)，但均顯著高于曬種0、1 d處理(P<0.05)，后二者差異不顯著(P>0.05)。

2.2.2 對幼苗芽長的影響 去皮曬種各處理芽長分別顯著高于未去除果皮處理，說明果皮對紅豆草幼苗芽的生長具有抑制作用。去皮后曬種2、3 d芽長分別為2.35和2.33 cm，均顯著高于曬種0、1 d處理(P<0.05)。未去皮曬種3 d芽長(1.95 cm)顯著高于2 d(1.63 cm)(P<0.05)，2 d處理顯著高于1 d和0 d(P<0.05)，后二者間無顯著差異(P>0.05)。

表2 不同處理下紅豆草幼苗的生長Table 2 The effects of different treatments on seedling growth of Onobrychis viciaefolia

2.2.3 對幼苗活力指數(shù)的影響 去除果皮顯著提高了紅豆草幼苗的活力指數(shù)(P<0.05)(表2)。曬種0 d，去皮種子活力指數(shù)為32.45，是未去皮的2.6倍。去皮曬種1～3 d的種子活力指數(shù)分別為25.5，93.08和93.33，顯著高于未去皮曬種處理(P<0.05)。

未去皮曬種0 d與1 d的活力指數(shù)無顯著的差異(P>0.05)，曬種2 d、3 d顯著高于0,1 d(P<0.05)。去除果皮曬種1 d和曬種0 d間無顯著差異(P>0.05)，曬種2 d和3 d活力指數(shù)分別為93.08和93.33，且均顯著高于其他處理(P<0.05)。

2.3 去除果皮和曬種處理的種子經(jīng)短期貯藏后的萌發(fā)特性

2.3.1 發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)的變化 供試各處理紅豆草種子(或莢果)經(jīng)短期(75 d)室內(nèi)貯藏后，其發(fā)芽率都有所增加(圖1)。未去掉果皮、未曬種處理紅豆草種子(或莢果)經(jīng)短期(75 d)室內(nèi)貯藏后發(fā)芽率的增加率顯著高于曬種1、2、3 d處理(P<0.05)；去掉果皮、未曬種處理紅豆草種子(或莢果)經(jīng)短期(75 d)室內(nèi)貯藏后發(fā)芽率的增加率顯著和曬種1 d處理間的差異無顯著效果(P>0.05)，二者均顯著低于曬種2 d和3 d處理。未去掉果皮曬種0、1、2、3 d處理的紅豆草種子(莢果)，經(jīng)過短期室內(nèi)貯藏后，發(fā)芽率分別增加了20.5%、14.5 %、15.4%、10.8 %；去掉果皮、曬種0、1、2、3 d處理的紅豆草種子發(fā)芽率分別增加了1.5%、1.5%、4.1%、7.9%。未去掉果皮曬種0、1、2、3 d的紅豆草種子(莢果)經(jīng)過75 d的貯藏后發(fā)芽率增加率顯著高于去掉果皮曬種相應天數(shù)的處理。

試驗中未去掉果皮曬種0、1、2、3 d處理的紅豆草種子(莢果)，經(jīng)短期(75 d)室內(nèi)貯藏后，其發(fā)芽指數(shù)分別降低了20.7%、10.9%、10.6%、12.6%；去掉果皮、曬種0、1、2、3 d的分別降低了14.3%、26.5%、28.1%、25.8%(圖1)。

2.3.2 幼苗生長和活力指數(shù)的變化 未去掉果皮紅豆草種子(莢果)曬種0、1、2、3 d，再經(jīng)短期(75 d)室內(nèi)貯藏后，其根、芽長有所降低(表3)。其根長和芽長分別降低了1.6%、4.9%、5.4%、19.4%和41.4%、64.1%、55.1%、51.3%，去掉果皮、曬種的根長和芽長比別降低了24.3%、39.8%、18.2%、10.6%和68.3%、68.8%、56.3%、64.9%。

經(jīng)短期(75 d)室內(nèi)貯藏后，未曬種的紅豆草種子(或莢果)的活力指數(shù)都有所增加(表3)，而曬種的紅豆草種子(或莢果)其活力指數(shù)均降低。

3 討論

在植物生長的整個生育期中，種子萌發(fā)期和幼苗生長期是最重要的兩個階段，其中種子萌發(fā)期是最敏感的時期，決定著作物的生長以及產(chǎn)量。此次研究結(jié)果表明，去除果皮后加以適當?shù)臅穹N處理，可以降低紅豆草種子萌發(fā)期間的發(fā)霉率，顯著提高種子的發(fā)芽率。去皮、曬種處理種子發(fā)芽率比對照提高39%～41%，是碾磨處理[15]的10倍；種子萌發(fā)期間的發(fā)霉率(4%)比對照(50%)降低43%～46%，是50℃溫水浸種處理的10倍以上。

圖1 貯存75 d后紅豆草種子發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)的變化Fig.1 The change of germination percentage and germination index of Onobrychis viciaefolia seed after 75 days of storage

不去皮、曬種處理2、3 d，降低了發(fā)霉率，且提高了發(fā)芽指數(shù)、發(fā)芽率及活力指數(shù)，說明曬種不僅可以達到滅菌效果以降低發(fā)霉率，同時也是變溫處理過程，促進種子的后熟過程，進而促進紅豆草種子的發(fā)芽，縮短初次發(fā)芽時間。去皮種子發(fā)芽率較不去皮種子高(P<0.05)，說明種皮對種子萌發(fā)有抑制作用[16]。南志標[17]在種帶真菌的研究中發(fā)現(xiàn)，紅豆草種子真菌檢出率和發(fā)芽率呈顯著負相關(guān)，可能由于紅豆草種子攜帶的某些真菌抑制了種子的萌發(fā),導致種子發(fā)芽率降低、活力降低，使幼苗生長受到不同程度的抑制[6]，這與此次試驗去皮、曬種處理可以促進紅豆草幼苗根長和芽長的結(jié)果一致。另外，曬種可降低種子抑制萌發(fā)物質(zhì)諸如谷殼內(nèi)胺 A、谷殼內(nèi)胺 B、離層酸和香草酸等物質(zhì)的濃度[18]，因而在其他農(nóng)作物產(chǎn)品的貯存、催芽方面都有應用[19]。

經(jīng)短期(75 d)室內(nèi)貯藏后，紅豆草種子(或莢果)發(fā)芽率均有提高，原因可能是隨著貯藏時間的延長種子硬實率下降。未曬種紅豆草種子(或莢果)經(jīng)過一段時間貯藏后發(fā)芽率提高、幼苗活力指數(shù)有所增加，可能是由于硬實率下降、種子后熟、發(fā)芽初始天數(shù)提前引起。經(jīng)過曬種的紅豆草種子(或莢果)經(jīng)過一段時間貯藏后萌發(fā)的幼苗活力指數(shù)有所減少，原因可能是曬種促進萌發(fā)的酶活性又有所降低，具體原因有待于進一步研究[23]。

4 結(jié)論

去除果皮+曬種2、3 d處理顯著地提高了紅豆草種子的發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)，顯著降低了發(fā)霉率，促進了種子的發(fā)芽，并促進根和芽的生長。對紅豆草種子(或莢果)曬種處理后，室內(nèi)短期貯存后發(fā)芽率保持較好，但幼苗生長變緩。實際生產(chǎn)中，建議使用去皮+曬種2～3 d處理。

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Effects of removing peel and solarization on seed germination characteristics ofOnobrychisviciifolia

ZHANG Jian-wen,WANG Fang,CHEN Yan,YANG Hai-lei,YU Xiao-jun

(1.CollegeofPrataculturalScience,GansuAgriculturalUniversity/KeyLaboratoryofGrasslandEcosystem，MinistryofEducation/PrataculturalEngineeringLaboratoryofGansuProvince/Sino-U.S.CentersforGrazinglandEcosystemSustainability,Lanzhou730070,China； 2.CollegeofAgronomy,GansuAgriculturalUniversity,Lanzhou730070,China)

In order to solve the problem of lower germination percentage and higher mildew rate during the seed germination stage ofOnobrychisviciifoliaand find a convenient and effective method for seed treatment,the effects of removing peel and solarization on seed germination characteristics ofOnobrychisviciifoliawere studied.The results showed that,compared to CK,removing peel significantly reduced the first germination time and mildew rate of sainfoin seed,and significantly improved germination percentage,germination index,vigor index and the growth of radical and plumule length(P<0.05).The germination of sainfoin seed with peel was significantly promoted by solarization treatment(P<0.05).The solarization treatment(1 to 3 days) had no significant effect on the germination percentage and mildew percentage of sainfoin seed with removing peel(P>0.05).The germination rate of sainfoin seed with removing peel after solarizing 2 days and 3 days were significantly higher than that of CK,while the mildew percentage was significantly lower than that of CK(P<0.05),the germination index and vigor index were significantly higher than removing peel after solarizing 0 day and 1 day.Initial germination time was 2 days earlier than CK,and radical and plumule length were significantly higher than that of CK(P<0.05).The germination index,radical and plumule length were decreased,while the germination rate was increased after indoor storage 75 days of the sainfoin seed under removing peel and solarizing treatments.The comprehensive analysis showed that removing peel and solarizing for 2 or 3 days significantly promoted the germination of sainfoin seed,while decreased the mildew rate,in addition,the germination of sainfoin seed was not decreased after short-term storage(75 days).

sainfoin;germination rate;mildew rate;removing peel;solaring seed

2015-03-09；

2016-04-12

甘肅省高校基本科研業(yè)務費資助

張建文(1988-)，男，甘肅天水人，在讀碩士生。

E-mail：805964226@qq.com

S 541

A

1009-5500(2016)05-0115-06

魚小軍為通訊作者。