豬屎豆種子萌發特性研究

摘要：采用砂紙摩擦種皮，75 ℃熱水、98%濃硫酸和1 g/L KNO3溶液浸種4種處理方法及不同處理時間對豬屎豆（Crotalaria pallida Ait.）種子進行發芽前處理，以蒸餾水處理作為對照，分別在24 h黑暗無光照和12 h黑暗、12 h光照的恒溫培養箱中25 ℃培養，測定種子的發芽率、發芽勢、發芽指數等萌發指標。結果表明，豬屎豆種子的千粒重為11.11 g、硬實率為85%；種子發芽對光照要求不嚴，屬于光不敏感型種子；采用75 ℃的熱水浸種5 min或砂紙摩擦種皮3～5 min，可使種子發芽率提高到100%，促進豬屎豆種子萌發的效果非常顯著。

關鍵詞：豬屎豆（Crotalaria pallida Ait.）；種子；萌發特性

中圖分類號：S551+.9；S504.1 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2013）16-3878-06

豬屎豆（Crotalaria pallida Ait.）又名野花生，為豆科（Leguminosae）豬屎豆屬（Crotalaria L.）多年生草本植物，或呈灌木狀；莖枝圓柱形，葉3出，總狀花序頂生，長25 cm，有花10～40朵，單花為蝶形花，花冠黃色，伸出萼外，旗瓣圓形或橢圓形，直徑約10 mm，翼瓣長圓形，長約8 mm，下部邊緣具柔毛，龍骨瓣最長，約12 mm，具長喙；莢果長圓形，長3～4 cm，直徑5～8 mm，幼時被毛，成熟后脫落，果瓣開裂后扭轉；單果有種子20～30粒。花果期9～12月[1]。豬屎豆在我國南方地區的四川、云南、貴州、廣西、海南、廣東、湖南等省（自治區）的茶區廣泛作為綠肥種植；并且由于具有耐熱、耐旱、耐酸、耐瘠薄等特性，加上根系發達、再生能力強，也可用于公路、礦山、堤壩等邊坡水土保持及生態恢復工程之用[2-6]。豬屎豆種子及葉片含有大量的吡咯烷類生物堿，不能作為飼草用；但可供藥用，具有祛風除濕、消腫止痛、補腎固精、清肝明目及抗癌等功效，所以是重要的經濟作物和藥用植物[1，3]，應用前景十分廣闊。貴州省是典型的喀斯特地形地貌區，土層薄、土壤貧瘠、水土流失嚴重，急需大量的治理生態環境和公路邊坡綠化的先鋒植物及配套栽培技術[7]。為此，試驗采用不同處理方法對豬屎豆種子的萌發特性進行了比較，旨在探尋打破豬屎豆種子休眠的有效方法，為大量生產豬屎豆苗木提供技術支撐，更好地促進豬屎豆在喀斯特地區公路、礦山、堤壩等邊坡綠化及生態恢復中的開發利用。

1 材料與方法

1.1 材料及前處理

1.1.1 種子來源 供試豬屎豆種子來源于貴州省草業研究所獨山試驗基地，種子凈度 95%，2011年11月采收后室內貯存，2012年5月用于試驗。

1.1.2 試劑與儀器 試劑主要有KMnO4、KNO3、濃硫酸等，都為化學純。儀器與用具主要有AUW-D型電子天平（日本島津制作所）、ZD-420型電熱恒溫水浴箱（杭州藍天化驗儀器廠）、LHP-150型恒溫恒濕培養箱（常州中誠儀器制造有限公司）以及木工用4號砂紙、玻璃器皿等。

1.1.3 種子前處理 試驗前挑選子粒飽滿、無蟲蛀、無破損、發育良好的種子，從中隨機數出1 000粒種子稱重，重復3次，計算其平均值，得到豬屎豆種子的千粒重。另外隨機取凈種子100粒于自來水中浸泡24 h，統計未吸脹的種子數，重復3次，計算豬屎豆種子的硬實率。

1.2 試驗處理

種子發芽率的高低與種子硬實率和休眠特性相關，豬屎豆種子的硬實率較高，因而必須對其種子采用物理或化學方法處理，以提高其發芽率。將挑選好的豬屎豆種子經5 g/L的KMnO4溶液消毒30 min、用自來水反復沖洗干凈后再做以下物理或化學方法處理。

1.2.1 摩擦種皮處理 取2張木工用砂紙，將豬屎豆種子夾于其中，2張砂紙在水平面上做相對旋轉運動進行種子表面摩擦處理，直至種子表面粗糙、外種皮被擦傷為度（通常要摩擦3～5 min），再進行下一步試驗。

1.2.2 熱水處理 取一定量的豬屎豆種子分別放入7支25 mL的試管中，加水淹過種子，放在75 ℃的恒溫水浴箱中分別浸種5、10、15、20、25、30、35 min，在加熱過程中同時用玻璃棒不斷攪動。當到達處理時間后，從恒溫水浴箱中取出試管，自然冷卻至室溫后取出種子，待用。

1.2.3 KNO3溶液處理 用1 g/L KNO3溶液對豬屎豆種子分別浸泡10、20、30、50、70、90 min，然后撈出種子，用自來水清洗干凈，待用。

1.2.4 濃硫酸處理 用98%濃硫酸對豬屎豆種子分別浸泡1、3、5、7、9 min，然后撈出種子，用自來水清洗干凈，待用。

1.2.5 對照處理 以不做任何物理或化學方法處理、只用蒸餾水浸泡40 min的種子為對照。

1.2.6 發芽試驗 將上述5種處理完畢的豬屎豆種子置于鋪有濕潤濾紙的培養皿（視為發芽床）中進行發芽試驗，每個培養皿內放入50粒種子，每處理重復6次，均分成2組，1組置于24 h黑暗無光照的環境中，另1組置于12 h黑暗、12 h光照的環境中，都處在25 ℃的恒溫培養箱中培養。在發芽期間，保持發芽床濕潤，培養皿內的水分含量以不滴水為宜。

1.3 測定指標及方法

1.4 數據分析

2 結果與分析

2.1 不同光照條件下摩擦種皮處理對豬屎豆種子萌發的影響

在試驗前處理中得到的豬屎豆種子的千粒重為11.11 g，硬實率為85%；試驗在不同光照條件下摩擦種皮處理對豬屎豆種子萌發的影響結果見表1。由表1可知，采用摩擦種皮的方法能顯著提高豬屎豆種子的發芽率，因砂紙摩擦可使種皮產生裂縫，使水分很容易沿裂縫進入種皮內，加快種子的吸脹速度，激發種子的生理活性，從而打破了種子的硬實性。

試驗在24 h黑暗無光照的條件下，摩擦種皮3～5 min的豬屎豆種子發芽率達到了100%，與對照發芽率（39.33%）相比達到了極顯著差異水平（P<0.01）；發芽指數（56.74）比對照（41.26）提高了15.48，與對照相比達到了顯著差異水平（P<0.05）；而發芽勢（39.33%）與對照（26.67%）的差異不顯著（P>0.05）。

在12 h黑暗、12 h光照的條件下，摩擦種皮3～5 min的豬屎豆種子發芽率達到了100%，比對照（54.00%）提高了46.00個百分點；發芽勢（51.33%）比對照（17.33%）提高了34.00個百分點；發芽指數（64.38）比對照（13.16）提高了51.22；3個萌發指標與對照相比都達到了極顯著差異水平（P<0.01）。

試驗結果顯示，在2種不同的光照條件下，摩擦種皮后豬屎豆種子的發芽率、發芽勢和發芽指數3個萌發指標與對照相比多數在顯著提高水平之上。說明豬屎豆種子對光照是不敏感的，在有光或黑暗條件下均能正常發芽，屬于光不敏感型種子。

2.2 不同光照條件下熱水浸泡對豬屎豆種子萌發的影響

熱水浸種可以軟化種皮，去掉種皮表層的蠟質與油脂物，提高種子的通透性，是提高種子發芽率的常用方法之一[9]；試驗在不同光照條件下75 ℃熱水浸泡對豬屎豆種子萌發的影響結果見表2。由表2可知，在24 h黑暗無光照的條件下，熱水浸泡豬屎豆種子5 min后，其發芽率達到了99.33%、發芽勢為86.00%、發芽指數為60.89，并且3個萌發指標都達到了熱水浸泡、24 h黑暗無光照處理的最大值；與對照（發芽率39.33%、發芽勢26.67%、發芽指數41.26）相比，發芽率提高了60.00個百分點、發芽勢提高了59.33個百分點、發芽指數提高了19.63，與對照之間都達到了極顯著差異水平（P<0.01）。當浸泡時間延長至10～35 min后，豬屎豆種子的3個萌發指標均逐漸下降；其中浸泡10～20 min后，發芽率比對照提高了40.00個百分點～51.34個百分點，發芽勢提高了34.00個百分點～40.66個百分點，與對照之間達到了極顯著差異水平（P<0.01），但發芽指數只比對照提高了4.39～6.78，與對照之間的差異不顯著（P>0.05）；浸泡25～35 min后，發芽率與對照之間的差異除25 min處理（發芽率66.67%）的為顯著水平（P<0.05）外，其他浸泡時間都為差異不顯著（P>0.05），并且發芽勢與對照之間的差異也不顯著（P>0.05），甚至于浸泡35 min后，發芽率、發芽勢的數值都比對照還低，另外浸泡時間在25～30 min后的發芽指數也比對照低。

在12 h黑暗、12 h光照的條件下，熱水浸泡豬屎豆種子5 min后，種子的發芽率達100%、發芽勢為78.00%、發芽指數為38.77，3個萌發指標都達到了熱水浸泡、12 h黑暗、12 h光照處理的最大值；與對照（發芽率54.00%、發芽勢17.33%、發芽指數13.16）相比，發芽率提高了46.00個百分點、發芽勢提高了60.67個百分點、發芽指數提高了25.61，與對照之間都達到了極顯著差異水平（P<0.01）。當浸泡時間延長至10～35 min后，豬屎豆種子的3個萌發指標均逐漸下降；其中浸泡10～20 min后，發芽率比對照提高了30.67個百分點～36.67個百分點，發芽勢提高了20.67個百分點～43.34個百分點，發芽指數提高了13.81～18.45，與對照之間都達到了極顯著差異水平（P<0.01）；而浸泡25 min后，發芽率（72.67%）與對照之間的差異達到了極顯著差異水平（P<0.01），發芽指數（16.67）與對照之間的差異達到了顯著差異水平（P<0.05），但發芽勢（18.00%）與對照之間的差異不顯著（P>0.05）。浸泡30、35 min的發芽率、發芽勢及發芽指數的數值均比對照低，表明用熱水浸泡、12 h黑暗、12 h光照處理的豬屎豆種子在處理5 min后發芽效果最好。

試驗結果顯示，在2種不同的光照條件下，75 ℃熱水浸泡后豬屎豆種子的3個萌發指標與對照相比在大多數處理時間上都達到了極顯著差異水平（P<0.01），進一步證實光照不是影響豬屎豆種子萌發的主要因素。

2.3 不同光照條件下濃硫酸浸泡對豬屎豆種子萌發的影響

濃硫酸處理是破除種子硬實性最常用的化學方法之一，濃硫酸可腐蝕局部種皮，使種殼變薄并消除珠孔等部位的堵塞物，增大種皮的透性[10]，打破休眠，以利于種子萌發。試驗在不同光照條件下98%濃硫酸處理對豬屎豆種子萌發的影響結果見表3。由表3可知，在24 h黑暗無光照的條件下，把豬屎豆種子放入98%濃硫酸中浸泡1、3、5、7、9 min后，僅有發芽勢高于或等于對照，且差異不顯著（P>0.05）；而發芽率、發芽指數均低于對照，且隨著浸泡時間的延長而逐漸下降。說明98%濃硫酸浸泡豬屎豆種子在無光照條件下抑制了種子的萌發。可能是無光條件下濃硫酸的揮發性降低、殘留過多而傷到了種子，使一部分種子不能正常萌發。

在12 h黑暗、12 h光照的條件下，98%濃硫酸浸泡豬屎豆種子1 min后，種子的發芽率提 高到80.00%、發芽勢提高到53.33%、發芽指數提高到35.84，與對照（發芽率54.00%、發芽勢17.33%、發芽指數13.16）之間都達到了極顯著差異水平（P<0.01）。當浸泡3 min后，豬屎豆種子的發芽率提高到78.00%、發芽勢提高到48.67%、發芽指數提高到32.45，發芽勢與對照之間達到了極顯著差異水平（P<0.01），發芽率和發芽指數與對照之間達到了顯著差異水平（P<0.05）。浸泡5 min后，豬屎豆種子的發芽率（70.00%）與對照之間的差異不顯著（P>0.05），發芽勢（43.33%）與對照之間達到了極顯著差異水平（P<0.01），發芽指數（33.79）與對照之間達到了顯著差異水平（P<0.05）。浸泡7 min 后，豬屎豆種子的發芽率（62.67%）與對照之間的差異不顯著（P>0.05），發芽勢（37.33%）和發芽指數（23.34）與對照之間達到了顯著差異水平（P<0.05）。浸泡9 min 后，豬屎豆種子的發芽率（52.00%）、發芽勢（24.67%）和發芽指數（17.06）與對照之間的差異都不顯著（P>0.05），其中發芽率還低于對照。說明在有光照的條件下98%濃硫酸浸泡1、3 min后可以顯著促進豬屎豆種子的萌發。

試驗結果顯示，化學腐蝕劑濃硫酸能改變豬屎豆種子對光照的不敏感特性，這可能與濃硫酸在光照下易揮發有關，而揮發則降低了濃硫酸的腐蝕強度。所以在有光照的條件下，濃硫酸對豬屎豆種子的萌發促進作用表現了出來。

2.4 不同光照條件下KNO3溶液浸泡對豬屎豆種子萌發的影響

KNO3中的K+可作為植物生理代謝中煙酰胺腺嘌呤二核苷酸（Nicotinamide adenine dinucleotide，NAD） 激酶、三磷酸腺苷（Adenosinetriphosphate，ATP）酶等的激活劑，這2種酶能提高多種酶的活性，使細胞膜得到部分修復，同時誘導植物體內生長激素（生長素、赤霉素）等的生物合成及其活力調控，進而增強種子的生活力，促進種子發芽[11，12]。試驗在不同光照條件下1 g/L KNO3溶液處理對豬屎豆種子萌發的影響結果見表4。由表4可知，在24 h黑暗無光照的條件下，把豬屎豆種子放入1 g/L KNO3溶液中浸泡20 min后，種子的發芽率（53.33%）比對照（39.33%）提高了14.00個百分點，與對照之間達到了極顯著差異水平（P<0.01）；但發芽勢（13.33%）和發芽指數（18.39）卻低于對照（發芽勢26.67%、發芽指數41.26），與對照之間也達到了極顯著差異水平（P<0.01）。浸泡30 min后，可大大提高種子的發芽率（70.00%），與對照相比提高了30.67個百分點，與對照之間達到了極顯著差異水平（P<0.01）；但發芽勢（16.67%）和發芽指數（24.52）卻低于對照，與對照之間也達到了極顯著差異水平（P<0.01）。其他浸泡時間處理的3個萌發指標多數低于對照，表明1 g/L KNO3溶液浸泡損傷了種皮，傷及到了胚組織，進而抑制了種子的萌發。

在12 h黑暗、12 h光照的條件下，1 g/L KNO3溶液浸泡豬屎豆種子70 min后，種子的發芽率（56.25%）有微弱的提高，但發芽勢（14.67%）與發芽指數（12.64）卻低于對照（發芽率54.00%、發芽勢17.33%、發芽指數13.16）。因而只有在24 h黑暗無光照的條件下，1 g/L KNO3溶液浸泡30 min，豬屎豆種子的發芽率可提高到70%。

試驗結果顯示，化學物質改變豬屎豆種子對光照的不敏感特性不是偶然現象；不過我們還認為，試驗所用的KNO3溶液的常用濃度浸泡時間或許短了，對于這類個頭較小的種子浸泡時間是否再延長一些值得商榷。

3 小結與討論

1）試驗用砂紙摩擦豬屎豆種子種皮3～5 min可使發芽率達到100%，效果最佳。但在實際生產中，因摩擦時無法準確把握摩擦力度，易使胚受到傷害，造成破損率（吸脹但未發芽）增加或是處理不夠、水分仍無法滲透，從而使萌發的效果不明顯。尤其是對種皮薄、且顆粒非常小的種子不好把握摩擦的力度。因此對種子實施砂紙摩擦時，一定要注意摩擦的時間和控制好力度。

2）熱水浸種是利用水的高溫熱力殺死種子表面和潛伏在種子內部的病菌、去掉種皮表層的蠟質與油脂物、提高種子通透性的有效方法，是生產上打破種子休眠、增強種子活力的重要手段；不同種子的適宜浸種溫度與時間差異很大。試驗用75 ℃的熱水浸泡種子5 min，在24 h黑暗無光照與12 h黑暗、12 h光照2種光照條件下均能大幅度提高種子的發芽率、發芽勢、發芽指數。有文獻報道，地八角（Astragalus bhotanensis Bak.）種子分別在80 ℃和100 ℃的熱水中浸泡20 min后發芽效果較好[13]；樟子松（Pinus sylvestnis L. var. mongolica Litv.）種子分別在25 ℃和35 ℃的熱水中浸泡24 h后有利于發芽率的提高[14]。因此在實際生產中，要根據不同的植物種子來設置熱水的溫度與浸種時間。

3）試驗用 98%濃硫酸浸泡豬屎豆種子后，對種子的發芽有一定程度的促進作用，但效果不明顯。可能是因為浸泡時間太長，使得部分種子的種皮崩潰，傷及到了胚組織，使得發芽率降低。有文獻報道，用98%濃硫酸處理圓果雀稗（Paspalum orbiculare G Forstt）30 s后發芽效果最理想[15]，用濃硫酸處理多年生黑麥草（Lolium perenne L.）和葫蘆茶[Desmodium triquetrum（L.）DC.]種子10 min后可顯著提高種子的發芽率[16，17]；對網脈臂形草[Brachiaria dictyoneura（Figari et De Notaris）Stapf]浸泡15 min后效果最好[18]；浸泡酸角（Tamarindus indica L.）種子30 min后發芽率可達98.33%[19]。由此可見，濃硫酸對種子的促進萌發效果還是不錯的，說明濃硫酸浸泡對種皮的腐蝕時間與種子的類型、大小、硬度及種皮的結構均有關系。酸腐蝕打破了種皮的柵欄層屏障以后，就可以解除硬實性，打破休眠，提高種子的發芽率和發芽勢[18]。但若浸泡時間過長，會使整個種皮崩潰，傷及到胚組織，發芽率就會下降。因此濃硫酸的適宜處理時間應該控制在使種皮結構受到破壞但又未傷及胚時為最佳時間，此時可增加種皮的通透性，有利于種子吸水膨脹而提高種子的發芽率。對于豬屎豆種子而言，需要重新設置98%濃硫酸浸泡處理，再從中選擇出最合適的浸泡時間。

4）KNO3是應用最廣泛的一種促進種子萌發的化學物質。試驗用1 g/L KNO3溶液浸泡豬屎豆種子30 min，在24 h黑暗無光照條件下，種子發芽率可提高到70%。葛俊彥等[16]研究發現，1 g/L的KNO3溶液處理葦狀羊茅（Festuca arundinacea Schreb.）60 min后，可達到最高的發芽率。何麗萍等[20]研究發現，1 g/L KNO3溶液處理金鐵鎖（Psammosilene tunicoides W. C. Wu et C. Y. Wu）種子8 h后，發芽率達到了最高。由此看來不同的植物種子對KNO3的敏感性不同，所以浸泡的時間會存在差異，因此在今后可以考慮加大浸泡豬屎豆種子的KNO3溶液濃度，或者延長浸泡時間。

5）試驗結果顯示，豬屎豆種子在24 h黑暗無光照與12 h黑暗、12 h光照2種光照條件下均可正常發芽，反映出其對光照的要求不嚴，光照不是豬屎豆種子發芽的必備條件，豬屎豆種子屬于光不敏感型種子；所以在豬屎豆種苗生產中，可以不考慮光照對其發芽的影響。

豬屎豆種子的千粒重為11.11 g，由于硬實率為85%，所以種子發芽率一般為39.33%，屬硬實率較高的種子，不能直接播種。試驗采用砂紙摩擦種皮、75 ℃熱水、98%濃硫酸和1 g/L KNO3溶液浸泡4種方法及不同處理時間對豬屎豆的種子進行處理，以蒸餾水處理作為對照，分別在24 h黑暗無光照和12 h黑暗、12 h光照的恒溫培養箱中25 ℃培養，測定種子的發芽率、發芽勢、發芽指數等萌發指標。結果采用砂紙摩擦處理3～5 min或75℃的熱水浸泡種子5 min，均可使豬屎豆種子發芽率達到100%，取得了最佳的萌發效果。另外在12 h黑暗、12 h光照條件下，采用98 %濃硫酸浸泡種子1 min，可使豬屎豆種子發芽率提高到80%；在24 h黑暗無光照條件下，采用1 g/L KNO3溶液浸泡種子30 min，可使豬屎豆種子發芽率達到70%；說明試驗采用的這幾種方法促進豬屎豆種子萌發的效果不錯，值得生產上推廣應用。

參考文獻：

[1] 崔鴻賓，張振萬，徐郎然，等.中國植物志[M].北京：科學出版社，1998.344-379.

[2] 鄧輔唐，喻正富，楊自全，等.山毛豆、木豆、豬屎豆在高速公路邊坡生態恢復工程中的應用[J].中國水土保持，2006（4）：21-23.

[3] 劉曉云，陳文新.三葉草、豬屎豆和含羞草植物根瘤菌16SrDNA PCR-RFLP分析和數值分類研究[J].中國農業大學學報，2003， 8（3）：1-6.

[4] 趙瓊玲，白昌軍，虞道耿.豬屎豆屬植物的利用價值及開發前景[J]. 熱帶農業科學，2008，28（4）：71-74.

[5] 張春林.在建高速公路土壤侵蝕及水保措施保土效益研究[D].北京：北京林業大學，2007.

[6] 和太平，李玉梅，陸山風，等.南友高速公路邊坡5種地被植物的適應性研究[J].廣東農業科學，2011，38（22）：46-48.

[7] 廖富林，張 鏡，劉惠娜，等.礦區復綠植物豬屎豆種子硬實率與萌發特性的研究[J].種子，2011，30（8）：34-38.

[8] 劉大林，馬晶晶，邱偉偉，等.Cu2+處理下20個引進多花黑麥草品種種子發芽特征的比較研究[J].上海畜牧獸醫通訊，2010（5）：2-4.

[9] 楊文秀，楊忠仁，李紅艷，等.促進植物種子萌發及解除休眠方法的研究[J].內蒙古農業大學學報，2008，29（2）：221-224.

[10] 徐本美，顧增輝.硫酸處理硬實種子的效果[J].植物生理學通訊，1985（2）：22-25.

[11] 張菊平，張艷敏，康業斌，等.硝酸鉀處理對不同貯藏年限辣椒種子發芽的影響[J].種子，2005，24（4）：28-30.

[12] 譚金玉，李安定，羅 充，等.土人參種子萌發特性研究[J].種子，2012，31（5）：85-87，90.

[13] 趙相勇，孟軍江，吳佳海.不同處理方法對野生地八角硬實種子發芽率的影響[J].貴州農業科學，2012，40（3）：48-50.

[14] 尚文艷，許志興，金哲石，等.不同浸種溫度對樟子松種子發芽率的影響[J].北方園藝，2012（3）：75-77.

[15] 陳艷宇，胡朝華.不同處理方法對野生牧草種子發芽率的影響[J].種子科技，2006（1）：42-43.

[16] 葛俊彥，蔡亞非.不同處理方法對幾種牧草種子發芽率的影響[J].資源開發與市場，2009，25（1）：4-6.

[17] 郇樹乾，王對平，周 旋，等.不同處理方法對葫蘆茶種子發芽的影響[J].熱帶生物學報，2011，2（3）：237-240.

[18] 洪彩香，張如蓮，陳志權.不同處理方法對3種臂形草屬牧草種子發芽率的影響[J].熱帶農業科學，2004，24（2）：13-17.

[19] 馬天曉，王艷梅，李世榮，等.硫酸和低溫處理對酸角種子發芽率的影響[J].河南農業大學學報，2012，46（2）：152-155.

[20] 何麗萍，李龍根，錢建雙.不同化學藥劑處理對金鐵鎖（Psammosilene tunicoides W. C. Wu et C. Y. Wu）種子萌發的影響[J].云南農業大學學報（自然科學版），2012，27（3）：340-345.