硝酸鈣和硫酸鎂組合對甜菜種子萌發的影響

劉朝陽，王榮華，王維成，劉小越，劉 镎，劉曉晗，劉大麗，吳則東，王茂芊

（1黑龍江大學現代農業與生態環境學院，哈爾濱 150080；2新疆石河子農業科學研究院甜菜所，新疆石河子 832000）

0 引言

作為中國重要的制糖作物之一的甜菜，提高甜菜的產質量以及發展趨勢已經成為一種迫切的需求[1-2]。近年來，隨著引發劑已經逐步適應于各類型經濟作物、糧食、瓜果、蔬菜等作物種子引發，但是對于甜菜種子萌發緩慢，抗逆性較弱[3-4]。種子引發通過提高種子代謝加快種子的活力，縮短種子的萌發時間，使出苗整齊，加強種子的抗逆性和改善營養狀況[5-6]。因此通過種子引發技術能夠提高甜菜種子活力，提高甜菜種子的發芽整齊率和抗病性，改善營養狀況[7-8]。硝酸鈣作為一種無機鹽溶液，更多的是作為肥料作用于酸性土壤中，對植物具有快速補鈣、補氮的特點[9]。作為引發劑，它可以通過降低細胞滲透勢，促使細胞吸水平穩，使鹽分子對代謝活動具有積極的作用[10-11]。邢燕等[12]通過不同濃度的硝酸鈣處理西瓜種子檢測引發效果，表明10 mmol/L的硝酸鈣作為引發劑萌發效果最明顯。硫酸鎂多用于改良缺鎂的土壤，用于種子萌發，能夠起到提高植物養分吸收的能力。王芳等[13]利用不同濃度的硫酸鎂浸泡大豆種子，表明鎂離子質量濃度為p(Mg2+)=10.00 mg/L時會對大豆產生較為明顯的影響，引發劑萌發效果最佳，更有利于大豆抗逆性的提高。以上2種引發劑已作用于其它作物種子引發，對于甜菜種子萌發具有重要意義。李強[14]通過采用不同濃度的NaCl浸種糯高粱種子，發現均有不同程度抑制它們的萌發。張磊等[15]利用氯化鈉、硫酸鎂、氯化鈣3種不同濃度鹽溶液處理雜交酸模種子，結果發現不同引發劑對同種種子引發效果不同。楊于軍[16]通過采用不同濃度的MgCl浸種黑種草，發現抑制它們的萌發。由于目前的研究多數都以單鹽溶液進行萌發，而且應用到甜菜種子萌發的很少，而利用無機鹽組合進行甜菜種子引發的研究更是鮮有報道。因此，本研究利用不同濃度的硝酸鈣與硫酸鎂組合，對甜菜種子進行12個不同濃度的處理，研究兩種引發劑不同濃度組合、同一時間在常溫24℃下對甜菜種子萌發的影響，為選擇合適的甜菜種子引發劑提供有效的參考。

1 材料與方法

1.1 試驗時間、地點

試驗于2020年7月—12月在黑龍江大學現代農業與生態環境學院甜菜遺傳育種重點實驗室進行。

1.2 試驗材料

供試材料選用甜菜單粒種TD802，由黑龍江大學現代農業與生態環境學院的甜菜優良品種選育團隊提供。

1.3 試驗方法

引發劑組合為硝酸鈣與硫酸鎂（見表1），共12個處理，室溫24℃下，甜菜種子先在硝酸鈣中浸泡16 h，然后在硫酸鎂中浸泡6 h，處理1～3的硝酸鈣濃度為0.1 g/L，硫酸鎂濃度分別為0.1 g/L、0.5 g/L和1 g/L；處理4～6的硝酸鈣濃度為0.5 g/L，硫酸鎂濃度分別為0.1 g/L、0.5 g/L和1 g/L；處理7～9的硝酸鈣濃度為1 g/L，硫酸鎂濃度分別為0.1 g/L、0.5 g/L和1 g/L；處理10～12的硝酸鈣濃度為1.5 g/L，硫酸鎂濃度分別為0.1 g/L、0.5 g/L和1 g/L；12個組合試驗的對照均為干種子。

表1 硝酸鈣與硫酸鎂的12個引發劑組合

本研究的引發處理試驗在黑龍江大學現代農業與生態環境學院的甜菜品質監督檢驗測試中心進行。主要方法采用蒸餾水和次氯酸鈉將發芽盒清洗干凈、消毒、晾干，將滅過菌的發芽紙平坦鋪在晾干的發芽盒中，每個紙格放2粒種子，種子均勻擺開后，將33 mL蒸餾水均勻噴進盒子里。每個處理3次重復，溫度設置為23℃。每天檢測發芽種子數，調查發芽勢和發芽率，測量胚根及肧軸總長度，計算發芽指數和活力指數。

1.4 測定指標

通過公式測定引發劑處理后的甜菜種子的發芽率、發芽勢、發芽指數和活力指數[式(1)～(4)]。利用Excel軟件數據分析和作圖。

2 結果與分析

2.1 0.1 g/L硝酸鈣與不同濃度硫酸鎂處理結果

結果（表2）顯示，硝酸鈣與硫酸鎂的引發組合，甜菜種子先在0.1 g/L硝酸鈣中浸泡16 h，然后在濃度分別為0.1、0.3、0.5 g/L的硫酸鎂中浸泡6 h，發芽勢分別為85%、88.33%、86.67%，均高于對照(82%)，分別高出了3%、6.33%和4.67%。發芽率分別為90.67%、91%和91.33%，均高于對照(89.67%)，分別高出了1%、0.33%和1.66%。由發芽指數和活力指數結果可見，3個不同濃度組合處理的發芽指數分別為33.16、35.42和35.02，均高于對照(26.75)，分別高出 6.41、8.67 和8.27。活力指數分別為196.67、198.75和206.09，均高于對照(189.21)，分別高出7.46、9.54和16.88。試驗結果顯示，利用這3個濃度的硝酸鈣與硫酸鎂引發組合處理甜菜種子，其發芽勢、發芽率、發芽指數和活力指數均明顯高于對照種子，其中處理2的發芽勢和發芽指數最高，處理3發芽率和活力指數最高，表明這3個濃度的硝酸鈣與硫酸鎂引發組合對甜菜種子有很好的活力引發作用。

表2 0.1 g/L硝酸鈣與不同濃度硫酸鎂處理甜菜種子萌發調查表

2.2 0.5 g/L硝酸鈣與不同濃度硫酸鎂處理結果

結果（表3）顯示，硝酸鈣與硫酸鎂的引發組合，甜菜種子先在0.5 g/L硝酸鈣中浸泡16 h，然后在濃度分別為0.1、0.3、0.5 g/L的硫酸鎂中浸泡6 h，發芽勢分別為90.67%、92.00%、93.00%，均高于對照(82%)，分別高出了8.67%、10%和11%。發芽率分別為92.67%、92.33%和93.67%，均高于對照(89.67%)，分別高出了3%、2.66%和4%。由發芽指數和活力指數結果可見，3個不同濃度組合處理的發芽指數分別為44.27、44.51和47.53，均高于對照(26.75)，分別高出17.52、17.76和20.78。活力指數分別為304.87、320.36和356.09，均高于對照(189.21)，分別高出 115.66、131.15 和 166.88。試驗結果顯示，利用這3個濃度的硝酸鈣與硫酸鎂引發組合處理甜菜種子，其發芽勢、發芽率、發芽指數和活力指數均明顯高于對照種子，表明這3個濃度的硝酸鈣與硫酸鎂引發組合對甜菜種子有很好的活力引發作用。其中0.5 g/L硝酸鈣＋0.5 g/L硫酸鎂組合引發效果較好于其他2個濃度。

表3 0.5 g/L硝酸鈣與不同濃度硫酸鎂處理甜菜種子萌發調查表

2.3 1 g/L硝酸鈣與不同濃度硫酸鎂處理結果

結果（表4）顯示，硝酸鈣與硫酸鎂的引發組合，甜菜種子先在1 g/L硝酸鈣中浸泡16 h，然后在濃度分別為0.1、0.3、0.5 g/L的硫酸鎂中浸泡6 h，發芽勢分別為88%、87.67%、84.67%，均高于對照(82%)，分別高出了6%、5.67%和2.67%。發芽率分別為91.33%、90%和91%，均高于對照(89.67%)，高出了1.66%，0.33%和1.33%。由發芽指數和活力指數結果可見，3個組合處理的發芽指數分別為36.33、34.05和35.53，均高于對照(26.75)，分別高出9.58、7.3和8.78。活力指數分別為203.67、205.06和211.23，均高于對照(189.21)，分別高出183.14、15.85和22.02。試驗結果顯示，處理7、8、9的硝酸鈣與硫酸鎂引發組合對甜菜種子的發芽勢、發芽率、發芽指數和活力指數均有明顯提高，表明這3個濃度的硝酸鈣與硫酸鎂引發組合對甜菜種子有很好的活力引發作用。其中處理7的發芽勢、發芽率和發芽指數較高，處理9的活力指數較高。

表4 1 g/L硝酸鈣與不同濃度硫酸鎂處理甜菜種子萌發調查表

2.4 1.5 g/L硝酸鈣與不同濃度硫酸鎂處理結果

結果（表5）顯示，硝酸鈣與硫酸鎂的引發組合，甜菜種子先在1.5 g/L硝酸鈣中浸泡16 h，然后在濃度分別為0.1、0.3、0.5 g/L的硫酸鎂中浸泡6 h，發芽勢分別為78%、73.33%、81.67%，均低于對照(82%)，分別低4%、3.67%和0.33%。發芽率分別為84.33%、87.67%和90.67%，只有處理12的發芽率高于對照(89.67%)，高出了1%。由發芽指數和活力指數結果可見，3個組合處理的發芽指數分別為24.67、23.14和25.78，均低于對照(26.75)，分別低出2.08、3.61和0.97。活力指數分別為184.23、185.33和182.87，均低于對照(189.21)，分別低出4.91、3.88和6.34。試驗結果顯示，處理10～12的硝酸鈣與硫酸鎂引發組合對甜菜種子處理后的發芽勢、發芽率、發芽指數和活力指數普遍低于對照，表明這3個濃度的硝酸鈣與硫酸鎂引發組合對甜菜種子不但沒有促進作用反而有一點抑制作用。其中處理12的發芽勢、發芽率和發芽指數略高于其他2個處理，處理11的活力指數較高于其他2個處理。

表5 1.5 g/L硝酸鈣與不同濃度硫酸鎂處理甜菜種子萌發調查表

2.5 不同濃度硝酸鈣與硫酸鎂引發組合處理效果比對

不同引發處理后的發芽勢比對結果可見（圖1），處理1～9的發芽勢均高于對照，處理10～12的發芽勢低于對照，其中處理6的發芽勢最高，而處理10的發芽勢最低。由發芽率比對結果可見（圖2），處理1～9和處理12的發芽率均高于對照，處理10～11的發芽率低于對照，其中處理6的發芽率最高，而處理10的發芽率最低。由發芽指數比對結果可見（圖3），處理1～9的發芽指數均高于對照，處理10～12的發芽指數低于對照，其中處理6的發芽指數最高，而處理11的發芽指數最低。由活力指數比對結果可見（圖4），處理1～9的活力指數均高于對照，處理10～12的活力指數低于對照，其中處理6的活力指數最高，而處理12的活力指數最低。結果表明，不同濃度硝酸鈣和硫酸鎂的12個處理對甜菜種子引發效果各有不同，處理1～9有促進作用，其中引發組合0.5 g/L硝酸鈣＋0.5 g/L硫酸鎂效果最好，可有效促進種子的發芽勢，發芽率，發芽指數和活力指數的提高，而處理10～12有抑制作用。

圖1 不同引發組合發芽勢比對

圖2 不同引發組合發芽率比對

圖3 不同引發組合發芽指數比對

圖4 不同引發組合活力指數比對

3 討論

影響種子引發效果的因素多種多樣，如引發劑的選擇、溫度時間、不同濃度的選擇、光照等，不同類型、不同濃度的引發劑其處理效果也會導致不同差異。張志朦等[17]在處理不同濃度生長調節劑對馬甲子種子萌發的影響時，發現使用0.01 mmol/L的赤霉素處理被層級的馬甲子種子發芽率最高。閆艷華[18]利用不同外源激素對曼陀羅種子浸種，結果表明NAA濃度為10-8mol/L的處理下發芽率最高，在IAA濃度為25 mg/L的處理下幼苗長勢最好；野生種曼陀羅種子的發芽率最高以及幼苗長勢最好的IAA濃度為25 mg/L。肖爽等[19]不同濃度的聚乙二醇在不同濃度的NaCl脅迫下，表明使用5%的PEG-6000引發12 h為最佳引發條件，并且在后續的NaCl脅迫下同樣表現突出。聶瑩瑩等[20]在赤霉素濃度對苜蓿種子萌發的影響中，結果發現不同品種的苜蓿種子在赤霉素不同的濃度引發下其達到最好效果的赤霉素濃度也不相同。趙璞等[21]在處理PEG-6000模擬干旱脅迫對8個玉米種質種子萌發中，發現隨著PEG濃度升高，干旱程度越高，發芽率越低。本研究通過硝酸鈣和硫酸鎂引發劑組合引發甜菜種子TD802，在相同種子、相同溫度、相同時間下，通過設置不同濃度的引發劑組合。篩選出效果較好的可促進萌發的引發劑組合，發現9個處理均對甜菜種子引發有促進作用，其中處理6（0.5 g/L硝酸鈣＋0.5 g/L硫酸鎂在16+6 h的引發中）引發效果最好，為甜菜種子引發劑的選擇奠定重要的基礎，而處理10～12可能因為硝酸鈣的處理濃度偏高，導致活力指標偏低于對照，表明引發劑濃度過高不但不會起到引發作用，可能會抑制種子的萌發。

種子引發技術具有多種形式，由于無機鹽物美價廉、效果好，所以液體引發成為目前常用到的引發方式。已經應用在多種作物中，如馬廣民等[22]在水楊酸對鹽脅迫下西瓜種子萌發時，發現在150 mmol/L NaCl脅迫下，0.05、0.01 mmol/L SA分別是促進鹽脅迫下西瓜種子萌發和幼苗生長的最佳使用濃度。檀龍顏等[23]利用不同濃度鈣脅迫對金蕎麥種子的生理指標。張澤旭等[24]利用基于磷酸二氫鉀引發劑組合對甜菜種子進行引發處理，發現了適宜甜菜種子引發的組合和濃度。曹珊珊等[25]水楊酸對鹽脅迫下玉米雜交種的影響中，結果表明較低濃度水楊酸可緩解鹽脅迫對玉米萌發和幼苗生長的抑制作用。王鵬等[26]研究桔梗種子在鹽脅迫下的萌發和幼苗生長的效應，結果表明1%氯化鈉、1%氯化鈣和750 mg/L赤霉素引發效果最好。本研究不足之處在于微量元素的種類以及硝酸鈣的濃度設定偏少，在處理不同濃度的引發時，未做時間上的處理對比。甜菜引發研究處于初級階段，以后可做前人未經篩選過的無機鹽和微量元素的組合引發劑，再與其他試劑組合引發甜菜。篩選出更多適用于甜菜種子引發的無機鹽，為甜菜種子引發研究提供依據。

4 結論

本研究中不同濃度的硝酸鈣和硫酸鎂組合的12個處理對甜菜種子的萌發影響也各有不同。0.1 g/L硝酸鈣分別與0.1 g/L、0.3 g/L和0.5 g/L的硫酸鎂組合對甜菜種子均有很好的活力引發作用，其中處理2的發芽勢和發芽指數最高，處理3發芽率和活力指數最高。0.5 g/L硝酸鈣分別與0.1 g/L、0.3 g/L和0.5 g/L的硫酸鎂組合對甜菜種子均有明顯的活力引發作用，其中0.5 g/L硝酸鈣＋0.5 g/L硫酸鎂組合引發效果較好于其他兩個濃度。1 g/L硝酸鈣分別與0.1 g/L、0.3 g/L和0.5 g/L的硫酸鎂組合對甜菜種子也有引發作用。其中處理7的發芽勢、發芽率和發芽指數較高，處理9的活力指數較高。1.5 g/L硝酸鈣分別與0.1 g/L、0.3 g/L和0.5 g/L的硫酸鎂組合對甜菜種子沒有促進作用，反而有點抑制。通過12個處理比對分析可見，處理1～9均對甜菜種子引發有促進作用，其中引發組合0.5 g/L硝酸鈣＋0.5 g/L硫酸鎂效果最好，可有效促進種子的發芽勢，發芽率，發芽指數和活力指數的提高，處理10～12對甜菜種子引發有一定的抑制作用。