不同處理方法對紫花苜蓿種子萌發的影響

周玉雷，成啟明，都 帥，朱 月，趙雪梅，郭鵬飛，蔡文靜，賈玉山*

（1.赤峰學院化學與生命科學學院，內蒙古赤峰 024000；2.內蒙古農業大學草原與資源環境學院，內蒙古呼和浩特 010011）

紫花苜蓿（Medicago sativa L.）被譽為“牧草之王”（王鑫等，2003），具有很高的營養價值和多重生態功能，屬多年生豆科牧草，被廣泛種植。苜蓿莖葉中含有豐富的蛋白質、礦物質、多種氨基酸、維生素和胡蘿卜素等，其總能、消化能、代謝能也較高，被認為是高蛋白優質飼草（郭志明，2010）。作為全球性飼料作物，苜蓿產業的發展在一定程度上反映了一個國家或地區畜牧業發展的水平和質量。此外，紫花苜蓿根系十分發達，是一種優良的水土保持作物。紫花苜蓿雖然具有良好的品種特性和較強的生態適應性，但不同品種苜蓿種子在播種過程中表現出的差異性太大，往往造成出苗困難和草地建成緩慢等問題。因此，研究和比較不同方法處理對紫花苜蓿種子萌發的影響，對提高其發芽率保證苗齊苗壯及其牧草產量具有重要意義。

種子檢測是保障優質種子生產，避免劣質種子播種，確保農業豐收的重要措施。種子發芽率是種子監測中的一個重要指標，也是種子分級和討論的重要依據。發芽率的高低和農業生產有密切關系，在確定播種量和種子生理研究方面具有重要意義（石亞萍和蔡靜平，2008）。目前關于苜蓿不同品種種子間萌發特性比較的研究較多，李瑞等（2016）通過對12個苜蓿品種種子萌發特性研究發現，不同品種間的發芽和苗期特性差異顯著，而WL323品種的萌發特性最好，適合在陜北地區種植。孟凱等（2015）對內蒙古中西部地區適宜種植的15個苜蓿品種種子萌發特性研究發現，中苜1號和公農1號品種的整體萌發特性最好?？琢铉鞯龋?017）通過對17份苜蓿種子萌發特性研究發現，巨能CR品種的綜合評價最高，萌發特性相關性分析發現，發芽率和根長、根長/苗長、千粒重等指標呈顯著正相關。目前關于促進種子萌發的研究較多的是物理方法和化學方法，陳乙實等（2017）通過機械、熱水和硫酸3種方法對7個豆科植物種子萌發特性研究發現，該3種方法均能顯著提高各品種種子的萌發率，其中機械和80℃熱水浸泡5 min處理可以有效破除種子休眠，適合應用到實際生產中。鐘雯等（2018）通過不同處理對新疆大葉紫花苜蓿種子萌發研究發現，新疆大葉紫花苜蓿種子的最適發芽條件為無需用化學藥劑浸種、不加Na2CO3。也有用其他化學藥劑來促進種子萌發的研究，但考慮到化學藥劑對土壤污染和種子的損傷，一般生產中不建議使用化學藥劑處理種子。

內蒙古科爾沁地區是我國重要的商品糧基地之一，最近幾年在科爾沁地區進行沙化草地規模化種植的發展較快，使得苜蓿人工種植草地在該地區得到很好發展。由于科爾沁地區氣候寒冷和特殊的沙地環境使得我們在苜蓿種植過程中遇到一些問題，如出苗不整齊、越冬率差、持續性差等。但目前關于在科爾沁沙地地區的苜蓿種子萌發特性的研究還鮮有報道，而其他地區的相關研究在該地區不太適用。因此，本試驗選用了國內外抗寒性較強的幾個苜蓿品種，通過不同溫度熱水浸種、砂紙打磨及標準發芽試驗3種常規方法處理，在科爾沁沙地地區首次評價不同苜蓿品種的萌發特性，初步評定了各品種紫花苜蓿種子的發芽率、發芽勢、硬實率等指標，為科爾沁地區選擇優質苜蓿品種，提高生物量及苜蓿產業化發展提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料10個品種的紫花苜蓿種子包括：“公農1號”“公農2號”“甘農1號”“甘農2 號”“北極星”“隴東”“肇東”“敖漢”“哥薩克”“新疆大葉”，在本試驗中的代號依次為 1、2、3、4、5、6、7、8、9、10。

1.2 試驗方法

1.2.1 種子預處理 挑選顆粒飽滿、外表無損傷的凈種子（李小安，2011）。

1.2.2 試驗儀器及試劑 培養皿、濾紙、恒溫水浴鍋、植物光照培養箱、砂紙、燒杯、電子天平、直尺、蒸餾水等。

1.2.3 試驗方法 在發芽試驗期間，每天檢查發芽箱內的溫度和發芽床的水分。溫度保持在規定溫度上下波動不超過1℃；當發芽床水分不足時，應遵循一致性原則，用滴管適量補水，若種粒四周（紙床）出現水膜則表示水分過多。同時，注意通氣和種子發霉情況。使用玻璃培養皿作發芽容器的，注意加蓋后通氣情況，應經常揭開蓋子充分換氣（尚文艷等，2012）。在檢查中發現表面生霉的種子應立即取出用蒸餾水沖洗后放回原處，發現腐爛種子應取出并記載。嚴重發霉（超過5%）的應更換發芽床（張桂堂等，2009）。

1.2.3.1 標準發芽處理 將種子充分混勻后，各品種隨機取300粒供試種子分為3個重復，每個重復100粒種子，擺盤后放入7℃恒溫冰箱預冷1 d后，再放入預先設置好的植物光照培養箱進行標準發芽試驗。其間保持發芽床濕潤，每天記錄發芽個數和幼苗長度。最后統計正常種苗數、硬實種子數，計算種子發芽率及其他一系列指標（吾拉爾古麗等，2005）。本試驗以常溫處理的種子為對照組。

1.2.3.2 熱水浸種處理 將300粒種子分別放入250 mL 的 50、65、75、85℃的水中，每個處理用玻璃棒攪拌，使之自然冷卻到室溫后浸泡24h取出，擺入培養皿，每個處理100粒，重復3次，放入植物光照培養箱進行發芽（田甜等，2004）。對照組（CK）：將300粒種子用常溫蒸餾水處理后再擺入培養皿，每個處理100粒，重復3次，放入植物光照培養箱進行發芽試驗。

1.2.3.3 磨破種皮處理 將400粒種子用砂紙打磨，直至種子表面失去光澤，出現砂劃痕跡后擺入培養皿，每個處理選用100粒，重復3次，放入植物光照培養箱中發芽。對照組（CK）：將300粒種子，擺入培養皿，每個處理100粒，重復3次，放入植物光照培養箱發芽。

1.3 測定指標種子發芽率、種子發芽勢、發芽指數、活力指數、種苗長度、鮮重、干重、千粒重、硬實率計算公式如下：

種子發芽率/%=[發芽終期（規定日期內）全部正常發芽粒數／供檢種子數]×100，以第5天發芽種子數計算；

種子發芽勢/%=[發芽初期（規定日期內）正常發芽粒數／供檢種子粒數]×100，以第2天發芽種子數計算；

發芽指數 =∑（Gt／ Dt），式中 ：Gt為總的發芽粒數，Dt為相應的發芽天數；

活力指數 =Σ（Gt／ Dt）×Sx，式中：Sx為種苗平均長度；

種苗長度/mm=根芽+胚根（劉大林等，2009）；

鮮重（g）為種苗的鮮重（發芽試驗第3天每個處理取典型種苗，經滅菌吸水紙吸干表面水分后稱重，重復3次）；

干重（g）為種苗烘干后的重量（種苗在烘干箱中，65℃烘干制衡重）；

千粒重/g=M×1000/N，式中M為試樣重量；N為試樣粒數（王慧和劉方，2010）；

硬實率/%=未發芽種子數/總的參與發芽種子數（陳玲等，2011）。

1.4 數據分析試驗數據利用SAS 9.0統計軟件和Excel軟件進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 標準發芽處理品種間的比較由表1可知，標準發芽試驗對不同品種苜蓿種子的發芽率影響較大。其中“隴東”種子的發芽率最低，僅為46%，顯著低于其他品種（P＜0.05），另外“甘農2號”由于種子本身的原因造成種子在發芽的過程中產生霉變，所以發芽率也較低，僅為63.67%，其他品種在標準發芽試驗處理條件下的發芽率都較高，均大于85%；“公農1號”“公農2號”“肇東”和“新疆大葉”的發芽勢相對較高，均為90%以上，“隴東”和“甘農2號”的發芽勢相對較低，顯著低于其他品種（P＜0.05）；“肇東”和“新疆大葉”的發芽指數相對較高，分別為165.83和175.30，“哥薩克”“公農1號”“公農2號”和“甘農1號”其次，其他品種較低，“隴東”最低，為61.73；“肇東”和“新疆大葉”的活力指數最高，均在8000以上，“哥薩克”“公農1號”和“甘農1號”其次，其他品種較低，“甘農2號”最低，為2408.65；敖漢鮮重、干重最大，分別是2.39 g和0.16 g，“隴東”的鮮重、干重最小，分別為1.06 g和0.05 g，其他各品種差異性不大；其中“隴東”的硬實率最大，為50.33%，敖漢其次，其他品種相對較小。

2.2 磨破種皮處理品種間的比較由表2可知，磨皮處理對不同品種間發芽率具有一定影響，“新疆大葉”的發芽率最大，為99%，“甘農2號”最低，為76%，顯著低于其他品種（P＜0.05）。與上述標準發芽試驗相比，磨破種皮處理降低了“隴東”的硬實率，僅為0.67%，有效的打破了種子的休眠，使“隴東”的發芽率得以提高，高達97.33%。而“甘農2號”由于種子自身霉變，其發芽率仍較低，為76%；“甘農2號”的發芽勢最低（P＜0.05），為26.33%，“敖漢”和“北極星”其次，其他各品種發芽勢差異性不顯著（P＞0.05），“新疆大葉”的發芽勢最大，為97%；“新疆大葉”“肇東”和“公農2號”的發芽指數及活力指數相對較高，顯著高于其他品種（P＜0.05），“新疆大葉”的發芽指數和活力指數最高，為222.63和7791.7，“甘農2號”最低，為 63.57和1524.55；與標準發芽一致，“敖漢”的鮮重及干重最大，分別為1.75 g和0.18 g，不同的是“隴東”的鮮重有一定的提高，“甘農2號”的鮮重、干重最小，為0.80 g和0.08 g；經磨破種皮種子的硬實率相對標準發芽試驗明顯降低，特別是“隴東”的硬實率得到很大改善，從50.33%降低為0.67%。

表2 磨破種皮處理后不同指標間各品種比較

2.3 不同溫度溫水浸種處理與標準發芽處理的比較由表3可知，溫水浸種處理對各品種苜蓿種子的發芽率均有一定提高，其中“公農1號”“公農2號”“肇東”和“新疆大葉”的發芽率較好，各溫水處理下的發芽率都大于88%，而“公農1號”“公農2號”“北極星”“肇東”“敖漢”和“哥薩克”等品種在溫水處理和對照之間差異不顯著（P＞0.05），“隴東”的發芽率隨溫度逐漸升高（P＜0.05），“肇東”在85℃時發芽率最大，為94.33%，“敖漢”在75℃時達到最大，為89%，其他各品種均在65℃時發芽率達到最大，“新疆大葉”的發芽率最大，為98%，“甘農2號”在各品種間發芽率最低，為25.67%，溫水浸種處理對各品種紫花苜蓿種子的發芽勢與CK比較均有顯著提高（P＜0.05），其中“隴東”隨溫度的升高發芽勢逐漸升高（P＜0.05），“北極星”和“肇東”兩個品種分別是在75℃和50℃時發芽勢達到最高，分別是60.67%和90.33%，其他各品種的發芽勢均在65℃時接近最大發芽勢，其中“新疆大葉”的發芽勢最高，為96.67%，接近發芽率，“甘農2號”的發芽勢最低，為2%；溫水浸種處理提高了種子的發芽勢，相應的發芽指數也隨發芽勢的升高呈正比增長，各溫水處理的發芽指數顯著高于CK（P＜0.05），“肇東”的發芽指數同發芽勢成正比，同樣在50℃時達到最高，為195.13，其他各品種發芽指數同樣是在65℃時達到最高，“新疆大葉”的發芽指數最大，為199.63，在同一水平還是“甘農2號”的發芽指數最低，為35.33%；“甘農1號”和“甘農2號”的活力指數在75℃達到最高，“新疆大葉”和“隴東”是在85℃時達到最高，其中“新疆大葉”的活力指數最高，為7640.15，其他各品種均在65℃時達到最大活力指數，相比其他品種，“甘農2號”在CK時活力指數最低，為735.45；溫水浸種處理可以明顯降低紫花苜蓿種子的硬實率，除“甘農1號”在65℃和敖漢在75℃時硬實率最低外，其他各品種的硬實率在85℃時最低，其中“甘農2號”的硬實率降為0；通過表1還可以得到溫水浸種處理對苜蓿幼苗的鮮重有一定提高，其中鮮重最大的是“敖漢”，在75℃時為1.72 g。干重整體差別不大；“敖漢”的千粒重最大，為4.75 g，“新疆大葉”的最小，為1.81 g，其他各品種差別不明顯。

以上所列的是標準發芽、磨破種皮和溫水浸種3種不同方法處理的不同品種紫花苜蓿種子發芽試驗的試驗組與對照組（CK）的比較。此外，本試驗還做了品種間的比較。

2.4 磨破種皮處理與標準發芽處理試驗中各苜蓿品種發芽特性比較由圖1可知，磨破種皮處理對個別品種紫花苜蓿種子的發芽率有明顯影響，主要體現在“隴東”（6）這個品種上，其發芽率明顯提高，經過磨皮處理的發芽率達到97.33%，未經處理的發芽率為36%。其他各品種經磨破種皮處理后試驗組與對照組的發芽率差別不大。

由圖2可知，各品種苜蓿種子經過磨破種皮發芽試驗的發芽勢，因參與磨破種皮試驗“敖漢”種子的硬實率較小，為1.67%，并且敖漢的生長速度較慢，造成其試驗組發芽勢略低于對照組。其他品種試驗組均顯著高于（P＜0.05）對照組，特別是“隴東”（6），其試驗組發芽勢明顯提高，為96%，對照組為28.33%。

由圖3可知，各品種苜蓿種子經過磨破種皮處理的發芽指數中“隴東”（6）的變化最大，發芽指數為136.97，對照組的為 46.2。“肇東”（7）“敖漢”（8）“北極星”和“甘農1號”的差別較小。所以磨破種皮處理對個別品種苜蓿種子的發芽指數有顯著提高。

由圖4可知，各品種苜蓿種子經過磨破種皮處理試驗組的活力指數明顯高于對照組。特別是“隴東”的活力指數變化最大，經過處理試驗組的活力指數為4583.99，對照組的為1492.14。“敖漢”的差異最小，試驗組與對照組均為4000左右。整體來看，磨破種皮處理對紫花苜蓿種子的活力指數有明顯提高。

由圖5可知，各品種苜蓿種子經過磨破種皮發芽試驗后其硬實率相對標準發芽試驗明顯降低，主要體現在“隴東”（6）上，其試驗組要明顯低于對照組，試驗組的硬實率接近0，而對照組為60.33%。但磨破種皮并沒有完全破除硬實情況，其中只有“肇東”（7）的硬實率降為0，其他大多數品種的硬實率只是接近0?？梢缘贸瞿テ品N皮處理可以很好的降低種子的硬實率。

3 討論

種子發芽需要足夠的水分、適宜的溫度和充足的氧氣，苜蓿種子的萌發還需要光照和黑暗（王志鋒，2007）。本試驗利用植物光照培養箱，根據苜蓿種子萌發所需的條件控制發芽所需條件，選擇合適的發芽床、適宜的發芽溫度及光照，保持發芽床適宜的水分，以獲得準確、可靠的種子發芽試驗結果。種子發芽率除了與外界環境條件相關外，還與種子自身有很大關系，如種皮障礙、胚發育狀況和內源抑制物等都是影響種子萌發的自身因素（侯文煥等，2018）。目前關于提高種子萌發的方法較多，有物理方法和化學方法等，化學藥劑處理后能提高種子的發芽率，但對種子有一定損害，而且殘留在種子中的藥劑也會對土壤造成污染，因此，在實際生產中不建議用化學藥劑處理種子，本試驗采用標準發芽試驗、磨破種皮處理和溫水浸種3種比較常見的提高種子發芽率的方法。

標準發芽試驗比較容易操作，步驟簡單，種子在發芽過程中出現發霉的幾率小，避免磨破種皮試驗中將種子打磨過度造成種子喪失發芽能力、耐受性降低等問題，發芽過程比較穩定。但標準發芽試驗對打破種子休眠和提高種子發芽率不明顯，王娟等（2011）通過標準發芽處理隴東野生紫花苜蓿種子研究發現，其發芽率僅為37%。在本試驗中，標準發芽處理對不同品種的苜蓿種子萌發特性影響較大。其中“隴東”種子的發芽率最低，僅為46%，顯著低于其他品種（P＜0.05），這是由于“隴東”的硬實率較高（50.33%）。另外“甘農2號”的發芽率也較低，僅為63.67%，這是由于該種子本身的原因造成種子在發芽過程中產生霉變。而其他種子的發芽率都較高，大于85%，本研究結果高于王娟等（2011）的研究結果，可能是因為不同品種間差異性導致。本試驗中發芽率處于前五的是：“新疆大葉”“公農1號”“哥薩克”“公農2號”“肇東”。

磨破種皮的方法是提高種子萌發的一種比較常用的方法，伊風艷等（2018）用砂紙打磨野生黃花苜蓿種子，使其發芽率高達93%，硬實率下降到4%，本試驗中除了“隴東”種子外，其他種子的萌發結果與該研究結果一致，而“隴東”的發芽率低于該研究結果，這是由于“隴東”種子的硬實率太高所致。磨破種皮處理與標準發芽處理（對照組）相比，能顯著提高各品種的萌發特性，主要體現在“隴東”品種上，其發芽率明顯提高，經磨皮處理的發芽率達到97.33%，未經處理的發芽率為36%，可見磨破種皮可以很好的打破種子的休眠，以助于種子良好萌發，本研究結果與楊文權等（2009）的研究結果一致。該方法適合硬實率較高的種子。但磨破種皮處理可能造成種子污染，其中“甘農2號”污染程度較大，而且該方法操作比較麻煩，費時費力，不適合在生產實踐中使用。本試驗中發芽率處于前五的是：“新疆大葉”“公農2號”“肇東”“隴東”“哥薩克”。

溫水浸種在破除種子硬實、提高發芽率等方面被認為是經濟、簡單、效果較好的方法，該方法可以讓種子進行發芽試驗前吸收足夠的水分，使得種皮軟化，改善種子透氣性，解除由種皮造成的休眠，促進萌發（伊風艷等，2018）。但不同種子溫水浸種促進發芽的最適溫度不同，本試驗中“隴東”的發芽率隨溫度升高逐漸升高，這與伊風艷等（2018）研究結果一致，“肇東”在85℃時發芽率達到最大，為94.33%，“敖漢”在75℃時達到最大，為89%，其他各品種均在65℃時發芽率達到最大，“新疆大葉”的發芽率最大，為98%，“甘農2號”在各品種間發芽率最低，為25.67%。溫水浸種處理可以明顯降低紫花苜蓿種子的硬實率，除個別種子外，大部分種子在溫水浸種處理的硬實率顯著低于對照組。本試驗中發芽率處于前五的是：“新疆大葉”“公農2號”“公農1號”“肇東”“甘農1號”。

4 結論

經過標準發芽試驗得到的發芽率試驗組與對照組差別不大，其他各指標均是試驗組高于對照組；磨破種皮對打破硬實種子的休眠有顯著效果，相比標準發芽試驗，磨破種皮處理使個別品種的各個指標得到很大提高，主要體現在“隴東”硬實率較大的品種上，經磨破種皮其硬實率顯著下降，為0.67%，其他各指標均得到大幅提升，所以此方法適合硬實率較大的苜蓿品種；溫水浸種對提高苜蓿種子各指標均有明顯效果。在這3種促進苜蓿種子萌發處理方法中，溫水浸種方法易于操作，成本低廉，適合在實際生產中推廣應用。在10個苜蓿品種中發芽率較好的品種是“新疆大葉”“公農2號”和“肇東”，建議在科爾沁沙地地區進行試種。