狗尾草種子休眠破除方法研究

郭瑞峰，張建華，關望輝，王慧賢，曹昌林，白文斌

（山西省農業科學院高粱研究所，高粱遺傳與種質創新山西省重點實驗室，山西晉中030600）

狗尾草種子休眠破除方法研究

郭瑞峰，張建華，關望輝，王慧賢，曹昌林，白文斌

（山西省農業科學院高粱研究所，高粱遺傳與種質創新山西省重點實驗室，山西晉中030600）

采用化學和物理處理方法研究了不同水溫、不同濃度GA3和不同時間25%鹽酸浸種處理方法對狗尾草種子休眠的解除效果。結果表明，隨著水溫的升高、GA3濃度的增加、鹽酸浸種時間的延長，萌發率均呈現出先增大后減小的變化趨勢，當水溫為70℃時，萌發率達到最大，為23.67%；當GA3質量濃度為800 mg/L時，萌發率達到最大，為36.67%；當25%鹽酸浸種4 min時，萌發率達到最大，為34.00%。3種處理均可以不同程度地解除狗尾草種子的休眠，提高其發芽勢、發芽率和活力指數，其中，GA3浸種濃度和25%鹽酸浸種時間效果較佳。

狗尾草；休眠；種子；雜草防除

狗尾草（Setaria viridis）又稱“谷莠子”，為禾本科1年生草本植物，廣泛分布于世界各地，為農田常見雜草之一，主要危害谷子、玉米、高粱、豆類等旱作物。狗尾草種子發芽適宜溫度為15～30℃，出土適宜深度為2～5 cm，其具有很強的休眠特性[1-2]。

休眠是指在適宜的萌發條件下，具有正常活力的種子不能萌發或者萌發延遲的現象，其受到內在因素和外在環境的共同影響[3]。研究表明，影響植物種子休眠的因素主要為種皮透水性差、種子內存在萌發抑制物質、種子內缺少萌發所需的激素[4]。由于其種子的休眠特性，給實際生產和科學研究帶來了諸多不便，鑒于此，科學工作者開展了關于植物種子的休眠機制及相應破除方法的大量研究，主要集中在花卉苗木[5-7]、牧草[8]及栽培作物[9-10]上，而關于農田雜草種子破除休眠的研究較少，已見的報道有苘麻[11]、藜[12]、稻稗[13]、曼陀羅[14]、馬鞭草[15]等，田間雜草種子由于具有復雜的休眠特性，導致萌發期不同，在田間雜草防除過程中，很難一次性防除，研究探索雜草種子的休眠機制及破除方法對于農田雜草防治具有重要的意義。

狗尾草作為農田雜草的優勢種，嚴重危害高粱、玉米、谷子等作物的生長，本試驗研究了狗尾草休眠破除的方法，旨在為加快化學防除藥劑的篩選、狗尾草的抗性研究以及狗尾草防除提供理論基礎。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

供試材料為狗尾草種子，采自山西省農業科學院高粱研究所東白試驗基地，將采集到的狗尾草種子在室溫條件下自然晾干，裝入種子袋室溫保存備用。供試藥劑為75%赤霉酸結晶粉（GA3，上海同瑞生物科技有限公司），35%鹽酸（分析純，天津化學試劑有限公司）。

1.2 試驗方法

1.2.1 溫度對解除狗尾草種子休眠的影響選取外觀完整，飽滿度、均勻度一致的狗尾草種子置于50，60，70，80℃的水中浸泡48 h，浸種后用蒸餾水沖洗，并用濾紙吸干種子表面的水分。以在室溫（25℃）條件下用蒸餾水浸泡的狗尾草種子48 h為對照。

1.2.2 GA3對解除狗尾草種子休眠的影響選取外觀完整，飽滿度、均勻度一致的狗尾草種子分別用GA3溶液100，200，400，800，1 200，1 600 mg/L進行浸種處理，浸種時間為24 h。浸種后處理同1.2.1。

1.2.3 鹽酸對解除狗尾草種子休眠的影響選取外觀完整，飽滿度、均勻度一致的狗尾草種子分別用25%鹽酸溶液進行浸種處理，浸種時間分別為1，2，3，4，5 min，浸種后處理同1.2.1。

1.2.4 種子發芽試驗[9]種子萌發試驗模擬田間氣候條件分別在人工氣候箱中進行。挑選預處理后的外觀完整，飽滿度、均勻度一致的狗尾草種子50粒放置于帶有濾紙的培養皿中，加5 mL蒸餾水并覆蓋保鮮膜，以保持種子萌發所必需的濕度條件。然后將培養皿放入人工氣候培養箱中（溫度（28± 1）℃，光照12 L/12 D，光強6 000 lx）。每個處理重復3次，每天觀察記錄各處理的發芽情況，以根長達到種子長度為發芽標準。第3天計算發芽勢，第7天計算發芽率。種子發芽試驗結束后，將狗尾草幼苗置于80℃的烘箱中干燥24 h，稱其干質量（以g為單位）。分別計算發芽勢、發芽率及簡化活力指數，并用DPS軟件進行統計分析。

發芽勢＝發芽試驗初期（3 d）正常發芽的種子數/供試種子數×100%（1）

發芽率＝發芽試驗終期（7 d）正常發芽的種子數/供試種子數×100%（2）

簡化活力指數＝發芽率×幼苗干質量（3）

2 結果與分析

2.1 溫水處理對解除狗尾草種子休眠的影響

溫水處理對狗尾草種子休眠的影響如表1所示。由表1可知，狗尾草種子經過不同溫度的蒸餾水浸種48 h后，隨著水溫的不斷上升，狗尾草種子發芽勢、發芽率及簡化活力指數與對照相比，均有不同程度的提高，當水溫為70℃時，發芽勢為23.67%，發芽率為23.67%，簡化活力指數為0.576 4，均達到最大，當水溫繼續增加至80℃，發芽勢、發芽率及簡化活力指數均有所降低，說明溫度過高和過低均不利于狗尾草種子的萌發。所以，當水溫為70℃時，最適合狗尾草休眠種子萌發。

表1 溫水處理對狗尾草種子休眠的影響

2.2 GA3對解除狗尾草種子休眠的影響

從表2可以看出，狗尾草種子發芽勢、發芽率及簡化活力指數均隨著GA3質量濃度的增加，呈現出先增加后減小的趨勢，當質量濃度為800 mg/L時，發芽勢為33.67%、發芽率為36.67%，簡化活力指數為1.038 9，均達到最大；當繼續增加GA3濃度時，發芽勢、發芽率及簡化活力指數開始下降，從而表明GA3質量濃度的增加抑制了狗尾草種子的萌發，原因是由于GA3是一種植物激素，低濃度促進生長，高濃度抑制生長。所以，當GA3質量濃度為800 mg/L時，最適合對狗尾草種子休眠的破除，促使其萌發。

表2 不同濃度GA3處理對狗尾草種子休眠的影響

2.3 鹽酸對解除狗尾草種子休眠的影響

由表3可知，利用25%鹽酸處理狗尾草種子，隨著浸種時間從1 min增加到4 min，發芽勢、發芽率及簡化活力指數均逐漸提高，當浸種時間達到4 min時，發芽勢、發芽率及簡化活力指數達到最大，分別為26.67%，34.00%，0.885 1；當繼續增加浸種時間至5 min時，發芽勢、發芽率及簡化活力指數不升反降，其原因是由于鹽酸浸種主要克服種皮障礙導致的休眠，浸種時間過長可能破壞了種子內部組織結構，抑制了其萌發。所以，利用25%HCl處理狗尾草種子，浸種時間為4 min最佳。

表3 25%HCl不同處理時間對狗尾草種子休眠的影響

3 討論與結論

雜草種子的休眠是雜草生長發育過程中具有的重要生物學特性，能使其安全度過外界惡劣的環境，從而保障其種族的延續性。在農田雜草防除過程中，解除雜草種子的休眠對于雜草防治的研究至關重要，目前解除雜草種子休眠的方法主要有化學法、物理法和生物法[15-18]。由于雜草種子休眠原因具有多樣性，不同的處理方法導致種子的萌發也各異。

通過采用溫水浸種處理、GA3浸種處理以及25%HCl浸種處理對狗尾草種子休眠破除的研究結果表明，3種處理方法與對照組相比，均能不同程度地促進狗尾草種子的萌發。溫水浸種處理后，狗尾草種子的發芽率隨著水溫的升高呈現先增大后減小的趨勢，當水溫為70℃時，發芽率達到最大，為23.67%。張建華等[12]研究表明，當溫水處理藜種子時，藜的發芽率可以達到44.00%，不同的雜草種子，溫水處理后，其萌發率也有所不同。本研究結果表明，GA3浸種處理后，狗尾草種子的萌發率隨著GA3濃度的增加呈現先增大后減小的趨勢，表現為低濃度促進萌發，高濃度抑制萌發，與慕小倩等[14]研究結果一致。25%HCl浸種處理后，萌發率隨著浸種時間的延長呈現先增大后減小的趨勢。本研究結果表明，GA3浸種處理與25%HCl浸種處理對促進狗尾草種子萌發更為有效。

隨著植物種子休眠特性的深入研究，休眠這一生物學特性必將應用于雜草防除領域，通過改變其休眠進程，使雜草不能利用休眠這一生物學特性度過外界惡劣的環境，從而達到防除的目的[19]。

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Study on the Methods of Breaking Dormancy Setaria viridis Seeds

GUORuifeng，ZHANGJianhua，GUANWanghui，WANGHuixian，CAOChanglin，BAI Wenbin
（Institute ofSorghum，Shanxi Academy ofAgricultural Sciences，Key laboratory ofSorghum Genetic and Germplasm Innovation ofShanxi Province，Jinzhong 030600，China）

The effects of different water temperature,concentration of GA3and 25%HCl treatment on seeds dormancy breaking of Setaria viridis were studied by chemical and physical treatment methods.The results showed that seeds germination rate first increased then decreased with increasing ofwater temperature and the concentration ofGA3and the soaking seed time of25%HCl.When the water was 70℃,seed germination rate was the highest（23.67%）.When the concentration of GA3was 800 mg/L,seed germination rate was the highest（36.67%）.When the soaking seed time of 25%HCl was 4 min,seed germination rate was the highest（34.00%）.Seeds germination potential,germination rate and vigor index of Setaria viridis increased by the above three treatments,which could germinate seeds dormancy of Setaria viridis.Among them,GA3and 25%HCl were better in the three methods.

Setaria viridis;dormancy;seed;weed control

Q945.35

：A

：1002-2481（2017）07-1084-03

10.3969/j.issn.1002-2481.2017.07.10

2017-02-03

山西省農業科學院特色農業技術攻關項目（YGG17013）；國家科技支撐計劃項目（2014BAD07B02）

郭瑞峰（1984-），男，山西呂梁人，助理研究員，主要從事農田雜草防治研究工作。白文斌為通信作者。