三種雜草種子休眠程度與物理參數相關性研究

張等宏，肖春芳，王 甄，高劍華，張遠學，閆 雷，鄒 瑩，沈艷芬

（恩施土家族苗族自治州農業科學院/中國南方馬鈴薯研究中心，湖北 恩施 445000）

全世界有超過3萬多種雜草，其中，1 800種造成9.7%的糧食減產［1］，在中國有超過130種具有嚴重危害的雜草［2］，對農作物造成了嚴重的產量損失［2-4］，其中對馬鈴薯產量損失可達44.01%［5］。多數雜草依靠種子進行物種延續［6-9］，而種子的休眠對延續物種非常重要［10-12］，卻對雜草防除帶來難度［12，13］。

休眠是雜草種子本身的特性和對環境的一種反應，受到內在因素和外在環境的共同影響，是植物生長發育過程中的一個暫停生長的階段，種子休眠是影響種子發芽的原因之一［14，15］。雜草種子通過休眠來度過低溫、短日照、干旱等嚴酷季節，從而保障其種族的延續性［16］。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，探索雜草種子的休眠對農田雜草防治具有重要的意義［17］。

一般認為休眠種子具備更高的抵抗能力，通過長時間儲藏仍能保持活力。如果能通過對雜草物理參數的快速測定來判斷雜草的休眠程度，則可以判斷雜草的生育階段，對預測雜草的發生危害具有指導意義。

1 材料與方法

1.1 材料

雜草種子：雜草種子分別于2017年（休眠2年）、2018年（休眠1年）、2019年（休眠0年）采集自恩施州馬鈴薯田間。

儀器：酸度計（PHSJ-4A型），電導率儀（DDSJ-308F型），上海儀電科學儀器股份有限公司；電子分析天平（HCB123型），英國艾德姆。

1.2 方法

1.2.1 物理參數的測定 稱取200 mg種子，置于100 mL去離子水中浸泡2 h，用三角漏斗過濾后測定電導率和pH，并記錄。

1.2.2 發芽率的測定 挑選顆粒飽滿、大小一致的雜草種子置于培養皿內（直徑9 cm），培養皿底部鋪2層濕潤濾紙，置于恒溫恒濕培養箱（HP150HS型，金壇市瑞華儀器有限公司），25℃黑暗萌發24 h。

1.3 數據處理

所測的數據用Excel 2007軟件進行數據處理、作圖，采用SPSS17.0軟件進行數據顯著性分析。

2 結果與分析

2.1 不同休眠時間的馬唐種子物理參數及發芽率測定結果

為了明確馬唐［Digitaria sanguinalis（L.）Scop.］種子的休眠程度與其物理參數的相關性，通過室內生物測定法，開展了對不同休眠年份馬唐種子的pH、電導率及其種子發芽率的測定。由表1可知，在不同年份相同地點采集的馬唐種子發芽率從高到低依次為休眠2、1、0年，說明休眠0年的馬唐種子休眠程度較深；相同地點采集的休眠1年的馬唐種子電導率最高；休眠0年的馬唐種子pH最低。

表1 不同休眠時間的馬唐種子物理參數及其發芽率測定結果

由表2可知，pH與馬唐種子發芽率的線性相關系數為0.449 0，電導率與馬唐種子發芽率相關系數為0.170 7，說明pH與馬唐種子發芽率的線性相關性相對較好。

表2 馬唐種子休眠程度與其物理參數的相關性分析

2.2 不同休眠時間的牛膝菊種子物理參數及發芽率測定結果

為了明確牛膝菊（Galinsoga parvifloraCav.）種子的休眠程度與其物理參數的相關性，通過室內生物測定法，開展了對不同休眠年份牛膝菊種子的pH、電導率及其種子發芽率的測定。由表3可知，不同休眠時間的牛膝菊種子發芽率從高到低依次為休眠2、1、0年，說明休眠0年的牛膝菊種子休眠程度較深；相同地點休眠2年的牛膝菊種子電導率最高；休眠2年的牛膝菊種子pH最低。

表3 不同休眠時間的牛膝菊種子物理參數及其發芽率測定結果

由表4可知，pH與牛膝菊種子發芽率的線性相關系數為0.991 9，電導率與牛膝菊種子發芽率的線性相關系數為0.791 1，說明2種物理參數與牛膝菊種子發芽率的線性相關性較為明顯。

表4 牛膝菊種子休眠程度與其物理參數的相關性分析

2.3 不同休眠時間的春蓼種子物理參數及發芽率測定結果

為了明確春蓼（Polygonum persicariaL.）種子的休眠程度與其物理參數的相關性，通過室內生物測定法，開展了對不同休眠年份春蓼種子的pH、電導率及其種子發芽率的測定。由表5可知，在不同年份相同地點采集的春蓼種子發芽率從高到低依次為休眠2、1、0年，休眠0年的春蓼種子休眠程度較深；相同地點休眠0年的春蓼種子電導率最高；休眠1年的春蓼種子pH最低。

表5 不同休眠時間的春蓼種子物理參數及其發芽率測定結果

由表6可知，pH與春蓼種子發芽率的線性相關系數為0.411 4，說明兩者相關性不明顯，電導率與春蓼種子發芽率的線性相關系數為0.875 0，說明兩者的線性相關性較為明顯。

表6 春蓼種子休眠程度與其物理參數相關性分析

3 小結與討論

休眠是影響雜草種子萌發的內在因素［18，19］，種子發芽狀況從一定程度可以反映種子的休眠程度，明確雜草的休眠特性，可以作為雜草發生預測的依據。雜草種子在休眠過程中本身會積累抑制萌發的物質，也是種子具有休眠現象的一個重要原因，這類抑制物包括揮發油、生物堿、生長素（如脫落酸）、氨、酚、醛等，它們多是一些低分子量的有機物，其化學成分也因植物種類、休眠程度的不同而不盡相同［20，21］，其物理參數在一定程度上可以反映化學成分的變化，從而確定雜草種子的休眠程度。本試驗結果表明，馬唐種子的pH與其種子發芽率的線性相關性相對較好；牛膝菊種子pH、電導率與其種子發芽率的線性相關性良好；春蓼種子電導率與其種子發芽率線性相關性較為明顯。以上結果在表觀上表現為雜草種子物理參數pH、電導率的變化，而這一變化本質是由于雜草種子休眠程度不同而引起的其內在變化。

當前對雜草種子休眠的研究還相對不足，尤其對雜草種子休眠的原因和機理了解很少［22］。因此，研究種子休眠過程的相關參數變化可以為雜草種子休眠程度的判斷、雜草發生的預測奠定理論基礎，進而為雜草的綜合防治提供科學依據和支持。