不同貯藏年限的2種三葉草屬牧草種子活力的研究

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(內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學草原與資源環(huán)境學院， 呼和浩特 010019)

三葉草屬(TrifoliumL.) 牧草常見一年生或多年生，約有 250個種，其中農(nóng)業(yè)價值高的有25種[1]，其中紅三葉是最重要的1個種。由于紅三葉具有營養(yǎng)價值豐富、種子活力高等特性[2]，成為一種具有較高飼用價值的優(yōu)良牧草，被世界各地廣泛栽培[3]。野火球抗旱性、抗寒性及對干旱、寒冷地區(qū)的適應性均強于白三葉和紅三葉[4]，所以在我國東北、華北等地區(qū)均有種植。此外，由于花期較長，花色鮮艷，還可以作為觀賞植物和蜜源植物[5]。目前，紅三葉、野火球在栽培、育種和利用方面?zhèn)涫荜P(guān)注，而在種子活力方面的報道較少。本試驗以紅三葉和野火球種子為材料，通過發(fā)芽試驗，旨在了解不同貯藏年限的紅三葉、野火球種子活力的變化規(guī)律，探索種子適宜的貯藏年限，同時為紅三葉、野火球在內(nèi)蒙古地區(qū)的生產(chǎn)和栽培提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試材料為在4～10 ℃環(huán)境下貯藏的紅三葉和野火球種子。其中，貯藏當年的紅三葉種子分別來源于扎蘭屯和俄羅斯，并在沙爾沁實驗區(qū)馴化種植(以下簡稱0 z、0 e)，詳見表1。

表1 不同貯藏年限下的2種牧草種子

名稱學名貯藏年限 (年)紅三葉Trifolium pratense0z0e1214野火球Trifolium Lupinaster03111415

1.2 測定內(nèi)容與方法

1.2.1 千粒重測定

從庫存種子中隨機數(shù)取1 000粒種子，用萬分之一天平稱重，重復3次。

1.2.2 硬實率的測定

隨機取50粒種子，重復3次，置培養(yǎng)皿中加入充足水分使其充分吸脹，每隔2 h統(tǒng)計吸脹與未吸脹種子數(shù)，至48 h結(jié)束。計算硬實率公式如下：

硬實率(%)=(未吸脹種子數(shù)/測試種子總數(shù))×100%。

1.2.3 種子打磨處理

隨機選取大小均勻、顆粒飽滿且無機械損傷的種子，用砂紙打磨至表皮破損程度一致，未經(jīng)打磨的種子作為對照。

1.2.4 發(fā)芽率及活力的測定

選取凈種子 50 粒，重復3次。種子用0.1%的升汞進行消毒，沖洗3～5次后置培養(yǎng)皿中于室溫(15～26 ℃)下培養(yǎng)。每天記錄發(fā)芽種子數(shù)，第4天測發(fā)芽勢，到第7天結(jié)束。計算發(fā)芽率﹑發(fā)芽指數(shù)﹑活力指數(shù)公式如下：

表3 不同貯藏年限紅三葉種子未打磨與打磨的變化情況

貯藏年限(年)0z0e1214發(fā)芽率(%)對照14.67±0.667c6.00±1.155c8.00±1.155c66.67±3.33a54.67±6.36b打磨處理72.67±0.0371b67.33±0.0593b86±0.0503a91.33±0.0291a95.33±0.024a提高百分比(%)5861.337824.6640.66硬實率(%)對照95.33±1.764a94.67±1.333a90.67±1.764a28±2.00c44.67±3.33b打磨處理27.33±0.0371a32.67±0.0593a13.67±0.0491b8.00±0.0252b3.33±0.0167b降低百分比(%)6862772041.34

表4 不同貯藏年限野火球種子未打磨與打磨的變化情況

發(fā)芽率(%)=(發(fā)芽終期全部發(fā)芽種子數(shù)/供試種子總數(shù))×100%；

發(fā)芽指數(shù)(GI)=Gt/Dt；

活力指數(shù)(VI)=(Gt/Dt)×S；

式中：Gt為t日的發(fā)芽數(shù)；Dt為相應的發(fā)芽日數(shù)；S為第7天的幼苗鮮重。

1.2.5 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 20.00軟件和SAS 8.0軟件進行數(shù)據(jù)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同貯藏年限2種牧草種子千粒重的變化

由表2可知，在同一地區(qū)收獲的2種牧草種子相比，紅三葉的千粒重高于野火球；而對同一年度收獲的紅三葉，來源于扎蘭屯的野生紅三葉的千粒重顯著高于來自俄羅斯的野生材料。不同貯藏年限種子千粒重的表現(xiàn)不同，其原因可能與田間生長過程中降水量、溫度和其他因素不同等有關(guān)。

2.2 不同貯藏年限下2種牧草種子生活力的變化

由表3可知，未經(jīng)打磨的紅三葉種子，貯藏當年和貯藏1年的種子發(fā)芽率較低，硬實率較高且均無顯著差異(p>0.05)，貯藏2年的種子，發(fā)芽率最高，硬實率最低；打磨處理后，貯藏1年、2年、14年的種子發(fā)芽率較高，無顯著差異(p>0.05)，貯藏當年的種子發(fā)芽率較低，硬實率較低且均無顯著差異(p>0.05)；同一貯藏年限下，經(jīng)打磨的種子發(fā)芽顯著提高，貯藏1年的種子提高程度最大(78%)，打磨后的種子硬實率平均降低了53.67%；貯藏14年的紅三葉種子仍具有很高的生活力。

表2 不同貯藏年限2種牧草種子千粒重

紅三葉貯藏年限(年)0z0e1214千粒重(g)1.555a1.397c1.341b1.079e1.521b野火球貯藏年限(年)0e3111415千粒重(g)1.530a1.143c1.107d1.508b1.007e

注：同行不同小寫字母表示差異顯著(p<0.05)。

未經(jīng)打磨處理的野火球種子，貯藏當年的種子發(fā)芽率最低，而貯藏3年時發(fā)芽率最高，貯藏14年、15年的種子發(fā)芽率無顯著差異(p>0.05)；貯藏當年的種子硬實率最高，其他貯藏年限下，種子硬實率無顯著差異(p>0.05)；打磨處理后，貯藏3年的種子發(fā)芽率最高，硬實率最低，而貯藏當年的種子發(fā)芽率最低，硬實率最高；貯藏11年、14年、15年的種子硬實率無顯著差異(p>0.05)。打磨處理后，種子發(fā)芽率平均提高26.53%，硬實率平均降低了27.60%，貯藏當年的種子發(fā)芽率提高程度和硬實率降低程度最大。貯藏14年的2種牧草種子中，未經(jīng)打磨時發(fā)芽率無顯著差異，打磨后，紅三葉種子發(fā)芽率顯著(p<0.05)高于野火球種子。未經(jīng)打磨時紅三葉種子的硬實率顯著(p<0.05)高于野火球種子，打磨后無顯著(p>0.05)差異(表4)。

2.3 不同貯藏年限下2種牧草種子活力的變化

未經(jīng)打磨處理的紅三葉種子，貯藏當年和貯藏1年的種子發(fā)芽指數(shù)較低且無顯著差異(p>0.05)；貯藏2年的種子發(fā)芽指數(shù)最高(27.46)，隨著貯藏年限的延長，發(fā)芽指數(shù)顯著降低，但高于貯藏當年和貯藏1年的種子。打磨處理后，貯藏1年的種子發(fā)芽指數(shù)最高(28.67)，與0 e的種子差異不顯著(p>0.05)，但均顯著(p<0.05)高于其他貯藏年限的種子；隨著貯藏年限的延長，發(fā)芽指數(shù)明顯降低，貯藏14年的種子最低(17.80)。結(jié)果表明，貯藏當年和貯藏1年的未打磨種子由于種皮致密、不透水或透水性差致使發(fā)芽指數(shù)較低，而貯藏2年的種子打破種子休眠機制，發(fā)芽指數(shù)最高；貯藏14年的種子由于時間過長，種子自身的活力下降，發(fā)芽指數(shù)顯著降低。經(jīng)打磨處理后，貯藏2年和14年的種子與未經(jīng)打磨的種子發(fā)芽指數(shù)差異不顯著(p>0.05)(圖1)。

注：大寫字母表示不同貯藏年限間差異顯著性(p<0.05)，小寫字母表示同一貯藏年限間，對照與處理間的差異顯著性(p<0.05)。下同。圖1 不同貯藏年限紅三葉種子打磨后活力的變化

未經(jīng)打磨處理的野火球種子，在貯藏3年時發(fā)芽指數(shù)最高(24.83)，顯著高于其他貯藏年限的種子，隨著貯藏年限的延長，發(fā)芽指數(shù)顯著降低，貯藏14年與貯藏15年的種子差異不顯著(p>0.05)；貯藏當年的種子發(fā)芽指數(shù)最低(1.45)。打磨處理后，貯藏當年的種子發(fā)芽指數(shù)(29.09)與貯藏11年(22.97)的差異不顯著(p>0.05)，貯藏3年的種子發(fā)芽指數(shù)最高(29.09)，顯著高于其他貯藏年限的種子；同樣貯藏14年的種子，未打磨與打磨后種子的發(fā)芽指數(shù)無顯著差異，而貯藏15年種子，未經(jīng)打磨種子的發(fā)芽指數(shù)顯著(p<0.05)高于打磨過的種子，導致這一現(xiàn)象的原因可能是打磨過程中損壞了種子自身的結(jié)構(gòu),使種子不能正常發(fā)芽。結(jié)果表明，貯藏當年的種子由于硬實率高，導致發(fā)芽指數(shù)很低，隨著貯藏年限的延長，種子打破自身硬實和生理休眠，發(fā)芽指數(shù)上升，但在貯藏14年后呈現(xiàn)下降趨勢，說明種子本身活力及生活力下降(圖2)。

圖2 不同貯藏年限野火球種子打磨后活力的變化

注：小寫字母表示不同貯藏年限間活力指數(shù)的差異顯著性(p<0.05)。下同。圖3 不同貯藏年限紅三葉種子活力指數(shù)的變化

圖4 不同貯藏年限野火球種子活力指數(shù)的變化

由圖3、圖4可知，貯藏當年和貯藏1年紅三葉種子活力指數(shù)均較低且無顯著差異(p>0.05)；貯藏2年的種子，活力指數(shù)(9.315)最高；貯藏14年的種子活力指數(shù)顯著下降，但仍高于貯藏當年和貯藏1年的種子。貯藏當年的野火球種子活力指數(shù)均最低；隨著貯藏年限的延長，野火球種子的活力指數(shù)呈先升高后降低的趨勢，在貯藏3年時，種子活力指數(shù)(8.957)最高；貯藏11年與貯藏14年的種子發(fā)芽率無顯著差異(p>0.05)，但貯藏11年種子的活力指數(shù)顯著(p<0.05)高于貯藏15年的種子。

3 討 論

豆科植物硬實率高的原因與種子遺傳因素及成熟過程中的干燥程度有關(guān)[6]。由于硬實導致種子吸水困難，使種子處于休眠而難以萌發(fā)，同時，種子內(nèi)抑制物也影響其萌發(fā)[7]，這是植物長期適應環(huán)境條件及季節(jié)性變化，為度過不良環(huán)境而形成的一種特性[8]，但硬實率高則會影響田間出苗率。因此在實際生產(chǎn)利用中，通常進行打磨破除硬實[9]，以提高其發(fā)芽率。紅三葉種子經(jīng)打磨處理后，發(fā)芽率平均提高了48.07%，硬實率平均降低了53.67%；野火球種子發(fā)芽率平均提高了26.53%，硬實率平均降低了27.60%，與任健等[10]的研究結(jié)果一致。李青豐等[11]的實驗結(jié)果顯示，新收獲的種子中硬實種子較陳舊的種子發(fā)芽率低，生活力隨著儲藏年限增加而降低。李忠賢[12]利用刀片劃破硬實大豆種皮，平均發(fā)芽率達到96%以上。許多研究表明，機械損傷種皮是處理硬實種子最有效的方法[13-15]。所以對豆科硬實率高的種子播種前打磨種皮消除硬實是必要的。本實驗中，貯藏14年紅三葉、野火球種子發(fā)芽率較貯藏當年的紅三葉、野火球種子發(fā)芽率高出44.33%、32.67%；貯藏2年的紅三葉種子活力指數(shù)較貯藏14年的下降了2.72，這與李青豐等[11]研究結(jié)果一致。剛收獲的三葉草種子千粒重較大，因剛收獲的種子含水量高，但貯藏14年的紅三葉、野火球種子千粒重分別為1.521 g、1.508 g，可能是因為該地區(qū)生長當年的雨水或土壤肥力較好，使種子粒大飽滿。

休眠是植物對環(huán)境的一種適應，對一些豆科植物來說，種皮的不透性是造成種子休眠的主要原因，處于休眠期的種子，硬實率較高，發(fā)芽率和種子活力受到明顯阻礙。貯藏1年的紅三葉種子發(fā)芽率僅為8%，可見，貯藏1年的紅三葉種子的仍處于休眠期。種子劣變過程中發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)降低，且種子的活力與劣變具有相關(guān)性，種子活力隨種子劣變程度的加深而降低，劣變使種子最終失去發(fā)芽能力[16]。貯藏2年的紅三葉種子與貯藏3年的野火球種子生活力、發(fā)芽指數(shù)均最高，隨著貯藏年限的延長，活力指數(shù)呈現(xiàn)下降趨勢。貯藏當年的2種牧草種子活力和活力指數(shù)無顯著差異，而貯藏14年的紅三葉種子的生活力顯著(p<0.05)高于野火球種子。

4 結(jié) 論

4.1經(jīng)打磨處理后，紅三葉種子發(fā)芽率平均提高了52.53%，硬實率降低了53.67%；野火球種子發(fā)芽率平均提高了26.53%，硬實率平均降低了27.60%。

4.2隨著貯藏年限的延長，紅三葉種子的活力及生活力在貯藏2年時最大，說明紅三葉種子，貯藏2年的時間完全可以解除休眠，破除硬實；野火球種子在貯藏3年時生活力和活力最大，但隨著貯藏年限的延長，呈現(xiàn)下降趨勢，但仍具較高的活力。

4.3同一貯藏條件下，紅三葉種子較野火球種子更耐貯藏。