打破硬實(shí)處理對(duì)幾種野生山野豌豆種子萌發(fā)和生長的影響

劉佳星, 張 娟

(1.內(nèi)蒙古自治區(qū)農(nóng)牧業(yè)技術(shù)推廣中心, 呼和浩特 010100;2.內(nèi)蒙古自治區(qū)農(nóng)牧業(yè)生態(tài)與資源保護(hù)中心, 呼和浩特 010100)

山野豌豆(Viciaamoena)屬于豆科(Leguminosae)蝶形花亞科(Papilionatae)野豌豆族(Viciae)一、二年生或多年生草本[1]。世界野豌豆屬植物有200余種,我國現(xiàn)有40余種,主要分布于華北、西北、西南和東北地區(qū),多生長于山坡、草甸、灌叢或林緣等環(huán)境中[2]。

種子硬實(shí)是自然界普遍存在的現(xiàn)象[3-5],是指種皮堅(jiān)硬不透水,在正常情況下不能吸脹萌發(fā)的現(xiàn)象,其中最常見于豆科植物的種子,如苦豆子、苜蓿、扁蓿豆[6-8]等。硬實(shí)的種子因種皮(果皮)含膠質(zhì)、蠟質(zhì)而不透氣、不透水,對(duì)胚有機(jī)械阻礙的作用,在水、熱等條件適宜時(shí),種子仍不能吸脹,從而不能萌發(fā)[9]。山野豌豆種子小,種皮硬實(shí),透水性差,硬實(shí)率高,發(fā)芽率低[10-11],需要經(jīng)過一定處理才能提高種子發(fā)芽率和播種質(zhì)量[12]。

山野豌豆味甘、性平,有解毒、活血、通絡(luò)的功效,屬于舒筋活絡(luò)型祛風(fēng)濕藥。國內(nèi)對(duì)山野豌豆大面積的人工栽培還較少,在改良退化草地的利用方面還不足。本試驗(yàn)通過對(duì)不同地區(qū)采集的野生山野豌豆種子形態(tài)特征及生物學(xué)特性進(jìn)行研究,旨在為野生山野豌豆的引種馴化、人工培育、新品種選育等提供數(shù)據(jù)支持和理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)材料為野生山野豌豆種子,2019年采集于莫旗、烏拉蓋、喀喇沁旗,主要圍繞該地區(qū)進(jìn)行隨機(jī)采集,同時(shí)記錄其生境特征,及時(shí)保存,并將采集的植株和種子制作成標(biāo)本。本試驗(yàn)選用3個(gè)地區(qū)采集的山野豌豆種子,同時(shí)對(duì)其進(jìn)行初步研究(表1)。

表1 材料采集地點(diǎn)及生境特點(diǎn)

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1種子形態(tài)特征觀測

用游標(biāo)卡尺測量其長、寬、厚;隨機(jī)取完整飽滿的種子300粒用電子天平測定千粒重,求平均值。

1.2.2種子硬實(shí)特性觀測

選取種子100粒設(shè)置3個(gè)重復(fù),分別置于培養(yǎng)皿中,在恒溫(25 ℃)下使其自然吸脹15 d,每隔24 h記錄吸脹種子數(shù),第1天吸脹的種子作為非硬實(shí)種子,第14天仍未吸脹的種子作為硬實(shí)種子。計(jì)算硬實(shí)率和吸脹率。

1.2.3種子吸水特性觀測

選取種子在天平上逐一稱重計(jì)錄,分別置于培養(yǎng)皿中浸泡處理。每隔2 h將種子取出,吸干其表面水分后稱重計(jì)錄,然后浸潤處理,稱量記錄,持續(xù)12 h;種子吸水基本穩(wěn)定后每隔8 h將種子取出稱重;48 h后每隔2 h將種子取出稱重,直至有一半的種子萌動(dòng),胚根即將突破種皮為止,3次重復(fù)。繪制吸水率曲線。

1.2.4種子發(fā)芽實(shí)驗(yàn)

取供試種子各100粒,恒溫下(25 ℃)逐日觀察發(fā)芽情況并記錄,3次重復(fù)。第5天計(jì)算發(fā)芽勢,12 d結(jié)束發(fā)芽試驗(yàn),并計(jì)算發(fā)芽率。將供試種子用刀片劃破種皮打破硬實(shí),然后進(jìn)行發(fā)芽試驗(yàn)(25 ℃)觀察種子發(fā)芽情況。

1.2.5植株生長性狀觀測

將處理后的山野豌豆種子播種于溫室(25 ℃),播種時(shí)間為2020年2月1日,采用條播方式,噴水保持土壤濕潤。溫室內(nèi)培育4個(gè)月之后,將其移栽到內(nèi)蒙古自治區(qū)園藝研究院蒙藥材資源圃,試驗(yàn)面積為40 m2,移栽行間距為35 cm。觀察期間做好物候觀測、水肥管理,清除雜草工作。

1.3 調(diào)查及測定的指標(biāo)

硬實(shí)率/%=(第14天未吸脹種子數(shù)/供試種子數(shù))×100%;

吸脹率/%=(第1天吸脹種子數(shù)/供試種子數(shù))×100%;

吸水率/%=[(吸水后種子重量-吸水前種子重量)/吸水前種子重量]×100%;

發(fā)芽勢/%=(第5天正常發(fā)芽種子數(shù)/供試種子數(shù))×100%;

發(fā)芽率/%=(前12 d正常發(fā)芽種子數(shù)/供試種子數(shù))×100%。

1.4 數(shù)據(jù)與分析

采用Excel2010軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,SPSS17.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 種子形態(tài)特征

采集的山野豌豆種子長3.20～4.60 mm,變異系數(shù)為6.135;寬和厚大致相等,2.49～2.98 mm,變異系數(shù)分別為7.854,7.384。總體來說,不同地區(qū)的山野豌豆種子形態(tài)特征相差不大(表2)。

表2 山野豌豆種子大小范圍分析

2.2 種子的千粒重及硬實(shí)特征

不同地區(qū)種子千粒重不同(表3)。結(jié)果表明,不同地區(qū)的山野豌豆種子千粒重存在差異,1號(hào)山野豌豆的千粒重較大,為19.95 g,2、3號(hào)相差不大,分別為15.58 g、16.08 g 。

表3 3種野豌豆的千粒重

種子萌發(fā)是植物生命周期的起點(diǎn),3種山野豌豆種子萌發(fā)時(shí)的吸脹動(dòng)態(tài)如圖1。不同地區(qū)的山野豌豆種子吸脹率差異不大,1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)山野豌豆種子硬實(shí)率分別為73%,71%,71%。第一天的吸脹率分別為9%,8%,7%。3種山野豌豆的吸脹種子數(shù)在第一天后下降明顯,之后趨于平緩,非硬實(shí)種子總數(shù)的66%都在4 d內(nèi)吸脹。總體而言,非硬實(shí)種子集中在前期完成吸脹。

圖1 種子的吸脹率

2.3 種子的吸水特性

如圖2所示,不同地點(diǎn)采集的山野豌豆種子吸水率差異不顯著,吸水量主要集中在前14 h。1號(hào)、2號(hào)在前10 h的吸水量持續(xù)上升,并達(dá)到萌發(fā)吸水高峰;3號(hào)在14 h達(dá)到吸水高峰,此時(shí)種子吸水率達(dá)到100%。從14～30 h,3種山野豌豆的吸水量緩步上升。從30 h之后吸水量基本穩(wěn)定,此時(shí)種子處于萌動(dòng)狀態(tài)。之后吸水量繼續(xù)上升,吸水率均超過110%,此時(shí)山野豌豆種子進(jìn)入發(fā)芽狀態(tài),1號(hào)、3號(hào)是在76 h開始發(fā)芽;2號(hào)是在72 h開始發(fā)芽。

圖2 山野豌豆種子吸水曲線

2.4 種子打破硬實(shí)處理

試驗(yàn)結(jié)果顯示,在恒溫條件(25 ℃)下,野生山野豌豆種子的發(fā)芽率為3%～6%,發(fā)芽勢為3%～5%。表明山野豌豆種子存在硬實(shí)休眠特性,且具有較深的休眠程度(表4)。不同地區(qū)采集的山野豌豆種子硬實(shí)休眠特性差異不明顯。

表4 野生山野豌豆屬種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢

由表5可知,采用物理方法劃破種皮處理可使發(fā)芽率提高到70%～96%,能夠有效破除山野豌豆的硬實(shí)休眠。1號(hào)山野豌豆的發(fā)芽率最低,為82.55%;2號(hào)山野豌豆的發(fā)芽率最高,為88.49%;2號(hào)的發(fā)芽勢最低,為38.60%;3號(hào)的發(fā)芽勢最高,為50.55%。

表5 打破硬實(shí)處理下的山野豌豆發(fā)芽勢、發(fā)芽率

2.5 植株生長性狀

由表6可知,播種的野生山野豌豆種子長勢較好,株高70～80 cm,7月開花,花色鮮艷,呈紫紅色和藍(lán)紫色,9月種子成熟,種子較多,易落莢。此外,莫旗的山野豌豆生長天數(shù)相比其他兩種多5～11 d,其余生長性狀基本一致。

表6 3種山野豌豆的生長性狀觀測

3 結(jié)果與討論

通過對(duì)野生山野豌豆種子的形態(tài)特征、吸水特征、硬實(shí)和萌發(fā)等的研究,得出如下結(jié)論:采集的3種山野豌豆形態(tài)特征相似;不同地點(diǎn)采集的山野豌豆種子千粒重存在相差,其中莫旗的最大,烏拉蓋和喀喇沁旗的較小;不同地區(qū)采集的山野豌豆種子吸脹率差異不大,非硬實(shí)種子集中在前期完成吸脹;山野豌豆種子具有硬實(shí)休眠特性,且具有較深的休眠程度;物理方法劃破種皮處理能夠有效破除硬實(shí)休眠,可提高種子發(fā)芽率。山野豌豆種子萌發(fā)時(shí)吸水較快,10～14 h即達(dá)吸水高峰,然后進(jìn)入吸水滯緩期,在72～74 h時(shí)種子開始發(fā)芽。播種的3種野生山野豌豆種子長勢較好,生長天數(shù)存在差異,其他物候期基本一致。