不同化學試劑及人工處理對稗草種子休眠的影響

陳小奇， 黃紅娟， 魏守輝， 劉 純， 張朝賢

(1.中國農業科學院植物保護研究所，北京 100193； 2.山東農業大學，山東泰安 271018)

不同化學試劑及人工處理對稗草種子休眠的影響

陳小奇1， 黃紅娟1， 魏守輝1， 劉 純2， 張朝賢1

(1.中國農業科學院植物保護研究所，北京 100193； 2.山東農業大學，山東泰安 271018)

分別應用不同化學試劑及人工剝去穎殼處理來提高稗草種子的萌發率，不同處理對種子發芽率的影響不同。GA3、濃H2SO4、KNO3、剝去穎殼處理都有利于稗草種子的萌發，但剝去穎殼破除休眠的效果不理想。通過800～1 200 mg/L GA3浸種24 h，濃硫酸浸種10～20 min，都能打破稗草種子休眠，使其發芽率超過70%；KNO3溶液可打破部分稗草種子休眠，2% KNO3浸泡12 h，發芽率為34.67%；NaOH、HCl不宜用于解除稗草種子休眠。

稗草；種子萌發；化學試劑；赤霉素

稗草(Echinochloacrus-galli)是1年生禾本科雜草，原產于歐洲和亞洲，現廣泛分布于世界溫暖地區，是水稻田危害最嚴重、最難防除的惡性雜草[1]。稗草可與水稻產生種間競爭，與水稻爭奪水分、養分、光照和溫度，使水稻的株數、穗數、穗粒數等明顯下降，嚴重影響水稻的生物量積累，甚至還會造成水稻形態乃至生理生化變化，最終導致水稻減產[2-3]。

稗草種子具有休眠的特性，成熟以后即進入休眠，不同生長環境、不同種類、不同成熟期的休眠期不同，短則1～2個月，長則在土壤中存活幾十年[4]。由于休眠期不同而導致的出苗時間不一致，給雜草的防除帶來了極大的困難。本試驗通過研究不同化學試劑與機械損傷對稗草種子休眠的影響，旨在找出打破其休眠的有效方法，為研究其抗藥性、抗藥性機理及稗草的綜合防治提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 供試材料

1.1.1 供試稗種 供試稗草種子于2011年7月采自湖南省常德市水稻田，室溫條件下晾干，裝入信封自然條件下保存待用。

1.1.2 供試化學試劑 濃硫酸(分析純)、GA3、NaOH、KNO3、濃HCl。

1.2 試驗方法

1.2.1 藥劑處理 配制GA3濃度分別為100、200、400、800、1 200、2 000 mg/L，浸泡處理24 h，洗凈測定種子萌發結果。配制NaOH溶液以下濃度：0.13%、0.25%、0.75%、1.5%、 3%，浸種 12 h，處理后洗凈，測定種子萌發結果。配制KNO3濃度：0.125%、0.25%、0.5%、1%、2%，浸泡處理12、24 h，洗凈，測定種子萌發結果。將36%的HCl稀釋為以下濃度：0.113%、0.225%、0.45%、0.9%、1.8%，浸泡12 h，處理后洗凈，測定種子發芽結果。用濃硫酸直接浸泡種子，處理時間為5、10、15、20、30、40、60 min，洗凈后測定其萌發結果。

1.2.2 機械損傷 對采集的稗草種子剝去穎殼處理，以完整小穗為對照，浸泡處理24 h。

1.2.3 發芽試驗條件 利用培養皿法，將各供試稗草種子50粒放入鋪有2層濾紙的培養皿內，加入 6 mL 蒸餾水或試驗藥液置于(28±1) ℃的人工氣候箱中培養，光-暗周期14 h-10 h，相對濕度 60%～80%，光照強度8 000 lx，每個處理重復3次。

1.3 數據處理

試驗過程中每天調查發芽種子數，連續調查 7 d。發芽率=7 d后種子發芽數/供試種子數×100%。運用SPSS 16.0統計分析軟件進行Duncan’s差異顯著性分析。

2 結果與分析

2.1 化學試劑對打破稗草種子休眠的效果

2.1.1 赤霉素(GA3) 處理對破除稗草種子休眠的效果 由圖1得出，用赤霉素浸泡稗草種子24 h后，種子發芽率呈現先迅速上升、之后趨于平緩、再下降的趨勢。不同濃度赤霉素對稗草種子發芽率的影響不同，在一定的濃度范圍內，赤霉素濃度越高對稗草種子的萌發的促進作用就越明顯。赤霉素濃度為100～400 mg/L時，稗草種子發芽率(37.33%～64.00%)與對照(7.33%)相比迅速提高；而后隨著赤霉素濃度的繼續升高，發芽率增長速度變緩，當赤霉素濃度為800 mg/L時發芽率為72%，濃度為1200 mg/L時發芽率達到74.67%；而當濃度進一步升高時，發芽率則呈現下降的趨勢。因此，用800～1 200 mg/L的赤霉素溶液浸泡處理24 h都可以打破稗草種子的休眠。

2.1.2 HCl對破除稗草種子休眠的效果 由圖2得出，用系列濃度HCl溶液處理稗草種子12 h，只有0.225% HCl能提高稗草種子發芽率至8.00%，稗草種子仍處于休眠狀態。然后，隨著HCl濃度的提高，稗草種子發芽率迅速降低呈明顯下降趨勢，當HCl濃度升高至1.8%時，發芽率為0。故供試的各濃度HCl溶液均不能用于解除稗草種子休眠。

2.1.3 KNO3對打破稗草種子休眠的效果 由圖3得出，用KNO3系列濃度分別處理稗草種子12、24 h，其發芽率并不存在顯著差異，但均能促進稗草種子萌發。當KNO3濃度為0.125%～0.5%時，其發芽率增長速度較快，且浸種24 h的發芽率要高于浸種12h的發芽率。濃度為0.25%時，處理12、

24 h 后稗草種子發芽率分別達到19.33%、25.67%分別比對照(8.67%、7.33%)上升約10.66、18.34百分點，之后發芽率變化不是特別明顯。當濃度上升至1%時，浸種12 h的效果優于浸種24 h的效果；濃度為2%時，處理24 h的發芽率為27.33%，而12 h的達到顯著水平，發芽率為34.67%。

2.1.4 NaOH對打破稗草種子休眠的效果 NaOH溶液浸泡處理稗草種子的結果顯示，NaOH溶液不能促進稗草種子的萌發(表1)。隨著NaOH濃度的升高，稗草種子的發芽率逐漸降低。用0.13%的NaOH溶液浸泡稗草種子12 h時其發芽率為8.67%；但當NaOH的濃度上升到0.25%時發芽率僅為2.67%；當NaOH濃度上升到0.75%～3%時，由于NaOH具有強氧化性，稗草種子被腐蝕氧化變黃，其內部組織被嚴重傷害，發芽率為0。

表1 不同濃度NaOH對稗草種子發芽率的影響Table 1 Effect of of NaOH of different concentrations ondormancy of barnyardgrass seeds

2.1.5 濃硫酸對打破稗草種子休眠的效果 由表2得出，用濃硫酸浸泡稗草種子時，在一定的時間范圍內，稗草種子的發芽率隨著時間的延長而上升。浸泡時間為15、20 min時，稗草種子的發芽率分別達到78.67%、75.33%。浸泡時間從30 min開始，發芽率逐漸降低，60 min時，發芽率下降至4%。故使用濃硫酸處理可以解除稗草種子休眠，但要控制好時間，本試驗表明浸泡時間應在15 min左右。

表2 濃硫酸對稗草種子發芽率的影響Table 2 Effect of of H2SO4 on dormancy of barnyardgrass seeds

注：表中數據為平均值±標準誤，不同字母表示同列數據間差異顯著(P<0.05)。

2.2 人工剝去穎殼對打破稗草種子休眠的效果

剝去稗草種子穎殼的處理結果表明，24 h浸水條件下，發芽率為23.67%，對照只有7.33%，故剝去穎殼能夠小部分解除稗草種子的休眠。

3 結論與討論

種子休眠對于植物本身來說是一種有益的生物學特性，是種子抵抗不良條件的一種適應性。由于休眠，使得雜草種子能夠度過不良環境和在土壤中生存多年，并在適宜的條件下萌發生長。從研究結果得到剛剛成熟的稗草種子發芽率僅為7.33%， 表明種子成熟后就進入休眠期。此結果與劉志民等的報道一致[5]。種子的萌發是一個各種植物激素共同調節的復雜過程，內源赤霉素是種子萌發的主要促進劑，GA3能促進由種皮阻力而引起的休眠種子的萌發，外源GA3浸泡種子能夠誘導種子內部a-淀粉酶的產生，從而催化淀粉分解，為種子萌發提供能量和原料從而打破其休眠。吳聲敢等用 1 000 mg/L 的 GA3浸泡稗草種子240 h后，其萌發率達 75.88%[6]。楊彩宏等用800 mg/L GA3處理稗草種子24 h后，其萌發率達80%[7]。本試驗表明，在一定濃度范圍內，赤霉素對于稗草種子的萌發有明顯的促進作用，GA3濃度為800～1 200 mg/L，浸泡24 h，發芽率即可達到70%以上。故GA3能很好地打破稗草種子的休眠，這與楊彩宏等研究過程與結果基本一致。但本試驗研究結果與吳聲敢等研究在稗草種子的處理時間上存在明顯差異。

用HCl系列濃度溶液浸泡稗草種子12 h，對其幾乎無促進作用反而抑制種子的萌發。0.225% 的HCl溶液能提高稗草種子的發芽率至8.00%，但隨著HCl濃度的提高，稗草種子的發芽率迅速降低，當HCl濃度升高至1.8%時，發芽率為0。張軍林等研究發現用3.6%的HCl浸泡播娘蒿種子30 min，發芽率達到58%，處理野燕麥種子30 min，發芽率達到60%，均可打破這2種種子的休眠；而以濃HCl處理麥仁珠種子5 min，破除休眠效果最好，發芽率達到72%[8]。HCl有很強的腐蝕性，能夠將種皮軟化，增加種皮的透性。由于不同植物的種子種皮的厚度及通透性也不同，因此用HCl浸泡破除種子休眠時，可以分別采用適宜的濃度和處理時間。

KNO3促進種子萌發的作用機理比較復雜，KNO3中的K+是植物體內多種酶的激活劑，增加其呼吸強度；促進氮代謝與糖的運輸及轉化；起到滲透調節的作用，調節溶液水勢使種子緩慢吸水，細胞膜得到一定的修復；KNO3溶液中的鉀離子作為一種生長元素被種子吸收，為種子的萌發提供相應的營養，促進種子的萌發[9-10]。至于KNO3促進稗草種子萌發的作用機理究竟是怎樣的，還有待于進一步研究來說明和驗證。張菊平等研究顯示用0.2%～0.3%的KNO3溶液處理辣椒種子可以提高種子的萌發力[11]。唐萍報道用0.1% KNO3溶液處理茄子種子，可以提高種皮的通透性，促進茄子種子的萌發[12]。丁全林等以0.1%～0.2% KNO3溶液處理小型西瓜種子6 h，發芽率達 90%以上[13]。劉自剛研究發現，KNO3溶液浸種能顯著促進種子萌發，其中以 0. 5%的濃度浸種24 h效果最佳，是解除桔梗種子休眠的有效措施[10]。李慶梅等用0.1 mol/L KNO3處理秦嶺冷杉種子，發芽率40%[9]。本試驗中，用KNO3系列濃度分別浸泡稗草種子12、24 h，稗草種子的萌發均有促進作用。但當KNO3濃度為0.125%～0.5%時，其發芽率增長速度較快，且浸種24 h的發芽率要高于浸種12 h的發芽率。當濃度上升至2%時，浸種24 h的稗草種子發芽率為27.33%，反而下降，12 h達到顯著水平，其發芽率為34.67%。稗草種子需要一定時間的浸泡才可以達到萌發所需要的水分，但種子吸水的過程，同時也是內含物質外滲的過程，而溶液濃度越高、浸種時間越長，物質外滲就會越嚴重，從而影響種子的萌發，故濃度為1%～2%時浸種12 h的種子萌發率高于 24 h 的。本研究表明，雖然KNO3溶液對稗草種子萌發的促進作用效果不是特別好，結果也與已有報道有所差異，但應用KNO3處理種子提高其發芽率還是可取的。

NaOH是氧化性較強的氧化劑，用適宜濃度的NaOH浸種可將穎殼氧化掉，增加種皮的透性，同時消除種子表面攜帶的病源微生物及其他有害物質，起到殺菌消毒的作用；也可以將種子內的還原性物質氧化變性，增強種子的代謝，從而打破種子的休眠。趙昕等研究表明用濃度為7%的NaOH浸泡青島結縷草種子15 h，發芽率由最初的9.25%上升到59%[14]。楊彩宏等研究表明NaOH溶液浸泡能很好地促進稗草種子的萌發，經1.5%NaOH溶液浸泡后，發芽率急劇上升至94.67%，當濃度升高至3%時，發芽率則為0[7]。本研究結果顯示，NaOH不能促進稗草種子的萌發，NaOH濃度上升到0.75%時，萌發率即為0。原因可能是由于NaOH的強氧化性，種子內部結構被嚴重破壞，最終導致對種子萌發的抑制效果，故NaOH不可破除稗草種子休眠。

吳聲敢等用濃硫酸浸泡稗草種子30 min后，萌發率達到 68%[6]。本試驗與上述結果基本相符。雖然用濃硫酸浸種10～20 min能夠很好地解除稗草種子的休眠，但由于濃硫酸的強氧化性與腐蝕性，浸泡時間過長則會破壞種子內部結構，同時使用時應注意做好防護工作。另外，由于稗草種子具有堅硬的種皮，透水性差，人工剝去穎殼后水分仍然不能迅速被種子吸收，故人工剝去穎殼處理雖然能夠促進稗草種子的萌發，但效果不理想。

本試驗表明，用GA3、KNO3、濃硫酸處理可以促進稗草種子的萌發，人工剝去穎殼處理效果不明顯，NaOH、HCl不宜用于打破稗草種子的休眠。部分研究結果與已有的相關報道存在差異，其原因可能是：不同植物的種子休眠的原因、休眠期、種子的形態結構不同；稗草種類、休眠期、成熟期、成熟程度、采集地域、儲存時間的長短、對萌發條件的要求和反應、生長的環境條件等不同，休眠的解除也不一致。

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InfluenceofDifferentChemicalReagentsandManualProcessingonDormancyofBarnyardgrassSeeds

CHEN Xiao-qi1， HUANG Hong-juan1， WEI Shou-hui1， LIU Chun2， ZHANG Chao-xian1

(1. Institute of Plant Protection，Chinese Academy of Agricultural Sciences，Beijing 100193，China； 2. Shandong Agricultural University，Taian 271018，China)

Different chemical reagents and manual processing were applied respectively to improve germination of barnyardgrass seeds. The influence of different treatments was very variable. CA3，H2SO4，KNO3，stripping glume methods broke the dormancy of barnyardgrass seeds. Manual elimination of glumes was not efficient in releasing dormancy. Seed soaking in 800～1 200 mg/L CA3for 24 h or in H2SO4for 10～20 min could break the dormancy of barnyardgrass seeds and promote the germination rate over 70%；KNO3could partly break the dormancy of barnyardgrass seeds，seed soaking in 2% KNO3for 12 h could increase the germination rate to 34.67%. NaOH or HCl should not be used to break the dormancy of barnyardgrass seeds.

barnyardgrass；seed dormancy；chemical reagents；gibberellin

S451

A

1003-935X(2013)03-0032-04

陳小奇，黃紅娟，魏守輝，等. 不同化學試劑及人工處理對稗草種子休眠的影響[J]. 雜草科學，2013，31(3)：32-35.

2013-06-04

陳小奇(1989—)，女，山東濰坊人，碩士研究生，主要從事雜草抗藥性研究。E-mail：cxq0804@126.com。

張朝賢，博士，研究員。E-mail：cxzhang@wssc.org.cn。