禾本科牧草种子萌发特性的比较研究

徐伟洲，史 雷,2，卜耀军，刘翠英，屈 雷,2，白小磊

（1榆林学院生命科学学院，陕西榆林719000；2榆林学院陕西省绒山羊工程技术研究中心，陕西榆林719000）

禾本科牧草种子萌发特性的比较研究

徐伟洲1，史 雷1,2，卜耀军1，刘翠英1，屈 雷1,2，白小磊1

（1榆林学院生命科学学院，陕西榆林719000；2榆林学院陕西省绒山羊工程技术研究中心，陕西榆林719000）

通过系统比较陕北农牧交错区11种引进禾本科牧草种子的萌发特性，以期为有效开展优质牧草品种筛选与评价提供理论依据。结果表明：不同禾本科牧草种子的发芽指标和幼苗指标均存在显著差异，高丹草种子的田间发芽率、室内发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数显著最高，披碱草种子的田间发芽率、室内发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数显著最低；苏丹草幼苗鲜重、根长、芽长和根芽比均显著高于其他牧草幼苗；不同牧草种子室内发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数、幼苗鲜重和根长两两之间均存在显著的正相关关系；隶属函数分析表明综合排序前3位的牧草为苏丹草、高丹草和多年生黑麦草。综上表明苏丹草、高丹草和多年生黑麦草较适宜于在陕北农牧交错区进行推广种植。

牧草种子；发芽率；活力指数；鲜重

0 引言

禾本科牧草又称禾草，为一年生、二年生或多年生植物，因具有产量高、品质好、适口性强等优良特性而在陕北农牧交错区分布较为广泛，也兼具水土保持、防风固沙和庭园绿化等作用[1]。榆林市为传统的农牧交错区，也是陕西省重要的畜牧业基地。近年来随着国家大力实施退耕还草、退牧还草工程以及现代草业产业的快速发展，陕北农牧交错区天然草地植被恢复和人工草地建设取得显著成效。但是在人工草地建设过程中，牧草品种单一、优质草种缺乏，且种子市场上出现草种类型混杂、纯净度偏低、质量差等问题，严重制约陕北农牧交错区草产业的健康可持续发展[2-3]。

优质牧草种子是发展草产业的物质基础，种子的发芽率及苗期特性是综合评价其质量好坏的重要指标，也是决定种子是否具有保存价值和连续使用的基础依据[4-5]。由于国内禾本科牧草的应用偏重于营养生长且驯化时间短，且生产技术与方式相对落后，种子产量通常较低[6]。因此，陕北农牧交错区在引进国内外优良禾本科牧草品种之前，系统比较不同牧草种子的发芽率与苗期特性显得尤为重要[7]。目前，有关引进禾本科牧草种子萌发特性的研究相对较多，但多为探讨温度、盐胁迫、干旱胁迫或解破休眠机制等方面的报道[8-10]，而就通过比较禾本科牧草种子的萌发特性进行品种筛选与评价等方面的研究报道相对较少。

本研究通过系统比较陕北农牧交错区11种引进禾本科牧草种子的发芽率与苗期特性，旨在为该地区有效开展不同优良禾本科牧草品种的引进、筛选与种植推广提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试禾本科牧草种子购买于北京佰青源畜牧业科技发展有限公司，选取颗粒饱满、完全成熟、大小一致且无病虫害的种子装于纸袋保存以备开展试验。不同禾本科牧草种子名称与原产地如表1。

1.2 田间发芽率测定

于2016年4月20日，在榆林学院榆林市牧草遗传改良与资源利用重点实验室阳台上进行。采用盆栽控制试验，盆钵采用规格为13 cm×10 cm（高度×内径）的塑料桶，土壤采用陕西省榆林市榆阳区农田耕层(0～10 cm)沙土，将不同禾本科牧草种子分别播于盆内，每盆播种100粒，重复3次，试验期间保持充分供水，种子萌发后每天上午8:00记录出苗数，田间发芽率为第7天的种子出苗数与供试种子数的比值。

1.3 室内发芽试验

根据GB/T 2930.4—2001《牧草种子检验规程发芽试验》进行室内培养皿法发芽试验，于2016年4月20日在榆林市牧草遗传改良与资源利用重点实验室进行，分别从11份禾本科牧草品种中取出适量种子，用0.5%的高锰酸钾溶液消毒15 min，然后用蒸馏水清洗6～8次，并将经过处理的种子放置于室温下自然晾干。发芽床为底部平铺有2层滤纸的120 mm培养皿，用镊子挑选出100粒颗粒完整饱满的种子均匀地平摆在发芽床上，每个品种重复3次，共计33个培养皿。将上述培养皿放入恒温恒湿光照培养箱(MGC-250)中进行发芽试验，其温度设为25℃，采用10 h光照和14 h黑暗处理，每天早晚给发芽床添加适量的蒸馏水以保持滤纸湿润。待种子开始萌发后，每天上午8:00定时记录萌发正常的种子数，并将发生腐烂的种子记录后及时捡出发芽床。

1.3.1 发芽指标测定 主要测定的指标为发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数、简易活力指数等指标，其中发芽势为种子萌发后第3天的发芽种子数与供试种子的比值，发芽率为种子萌发后第7天的发芽种子数与供试种子的比值。发芽指数和活力指数通过以式(1)～(3)计算。

式中，Gt为每天对应的种子发芽数，Dt为相应的发芽日数，S表示幼苗生长势且一般以每株幼苗的平均鲜重表示。

1.3.2 幼苗指标测定 室内发芽试验第7天结束时，每个品种随机选取5株幼苗并采用直尺测量出每株的根长和芽长，分别取5株的平均值获得各品种的根长和芽长，并将每个品种的幼苗称重获得幼苗鲜重。

1.4 隶属函数值计算

不同禾本科牧草种子萌发特性的隶属函数值计算如式(4)，以田间发芽率、室内发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数、简易活力指数、鲜重、根长、芽长和根芽比等10项指标进行综合评价。

式中，Mab为a品种的b指标的隶属函数值，Nab为a品种的b指标的平均值，Na,max为各品种a指标平均值的最大值；Na,min为各品种b指标平均值的最小值。

1.5 数据分析

试验数据采用Microsoft Excel 2003进行表格绘制，使用SPSS 16.0进行统计分析，不同禾本科牧草品种间萌发指标均值间差异显著性采用单因素方差分析(One-ANOVA)进行显著检验(P＜0.05)。

2 结果与分析

2.1 发芽指标比较

由表2可知，不同禾本科牧草种子发芽指标存在显著差异。高丹草的田间发芽率、室内发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数等指标显著最高，分别为96%、92%、83%、42.41和6.60；披碱草的田间发芽率、室内发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数等指标显著最低，分别为12%、13%、13%、5.90和0.34。

不同牧草种子的田间发芽率以籽粒苋、高丹草和苏丹草显著较高，扁穗冰草和高羊茅显著较低；发芽指数以高丹草和籽粒苋显著较高，高羊茅和披碱草显著较低。

就室内发芽率而言，不同牧草种子存在以下显著顺序：籽粒苋/高丹草＞多年生黑麦草/苏丹草＞高冰草＞细茎冰草＞老芒麦＞沙生冰草/扁穗冰草＞披碱草/高羊茅。

不同牧草种子发芽势存在以下显著顺序：高丹草＞苏丹草＞多年生黑麦草/籽粒苋＞高冰草＞细茎冰草＞沙生冰草/扁穗冰草＞高羊茅/披碱草。

活力指数在不同牧草种子之间呈以下显著顺序：高丹草/苏丹草＞高冰草/多年生黑麦草＞细茎冰草/沙生冰草/扁穗冰草/高羊茅/披碱草/老芒麦/籽粒苋。

简易活力指数在不同牧草种子之间呈以下显著顺序：苏丹草＞高丹草＞高冰草/多年生黑麦草＞细茎冰草＞沙生冰草/扁穗冰草/高羊茅/披碱草/老芒麦/籽粒苋。

综合分析不同禾本科牧草种子的发芽指标及其差异，11种引进禾本科牧草种子以高丹草的发芽率、田间发芽率和发芽势显著最高，这说明高丹草种子具有较强的生命力和较高的出苗整齐度；而高羊茅和披碱草的发芽率和发芽势显著最低，则说明其种子生命力和出苗整齐度较差。此外，高丹草的发芽指数和活力指数、苏丹草的简易活力指数均显著高于其他品种，由此可见，高丹草和苏丹草均具有较强的种子活力。

2.2 幼苗指标比较

由表3可知，不同禾本科牧草种子幼苗特性存在显著差异。苏丹草的鲜重、根长、芽长、根芽比均显著高于其他种子，分别为0.2069 g、13.69 cm、6.73 cm、2.03；就同一指标比较而言，籽粒苋的鲜重(0.0176 g)、高羊茅和披碱草的根长(2.69、2.57 cm)与芽长(2.57、2.61 cm)、细茎冰草的根芽比(0.89)均显著最低。

表2 不同禾本科牧草种子发芽指标比较

表3 不同禾本科牧草种子幼苗特性比较

就鲜重而言，沙生冰草、扁穗冰草、高羊茅、披碱草和老芒麦之间均无显著差异，细茎冰草、沙生冰草和老芒麦之间均无显著差异，且细茎冰草和多年生黑麦草之间均无显著差异。

不同牧草种子根长存在以下显著顺序：苏丹草＞多年生黑麦草＞高冰草/细茎冰草/沙生冰草/扁穗冰草＞老芒麦/籽粒苋/高丹草＞高羊茅和披碱草。

芽长在不同牧草种子间存在以下显著顺序：苏丹草＞细茎冰草＞高冰草/扁穗冰草/多年生黑麦草＞沙生冰草/老芒麦/籽粒苋/高丹草＞高羊茅和披碱草。

高冰草、扁穗冰草、高羊茅、老芒麦和高丹草的根芽比间无显著差异，高冰草、细茎冰草、高羊茅和披碱草的根芽比间无显著差异。

综上分析表明，苏丹草的幼苗鲜重、根长、芽长和根芽均显著高于其他牧草种子，这说明苏丹草的苗期生长状况表现明显优势。

2.3 隶属函数值分析

由表4可知，通过对11种牧草种子的田间发芽率、室内发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数、简易活力指数、鲜重、根长、芽长和根芽比进行隶属函数值分析，其各项指标的隶属均值排序为：苏丹草＞高丹草＞多年生黑麦草＞高冰草＞籽粒苋＞细茎冰草＞老芒麦＞扁穗冰草＞沙生冰草＞高羊茅＞披碱草。本研究中，通过隶属函数对11种牧草种子发芽和幼苗指标进行综合分析表明，隶属函数值排序前3位的分别为苏丹草、高丹草和多年生黑麦草，而高羊茅和披碱草的隶属函数值均显著低于其他牧草品种。

表4 不同禾本科牧草种子萌发特性的隶属函数值和排序

2.4 各指标相关性分析

由表5可知，不同牧草种子室内发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数、鲜重和根长两两之间均存在显著的正相关关系，芽长、活力指数、鲜重和根长间均具有显著的正相关关系。由此看出，不同禾本科牧草种子的室内发芽率、发芽势、活力指数、鲜重和根长均可作为种子萌发特性评价的最佳指标，即这5个指标中的任何一个指标均可用来代表11种引进牧草品种的种子萌发特性，而种子芽长的代表性较差。

3 结论

（1）从11种引进禾本科牧草的种子发芽指标看出，高丹草的发芽率、田间发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数显著高于其他牧草品种，而高羊茅和披碱草的发芽率和发芽势显著低于其他牧草品种。

（2）就幼苗指标而言，苏丹草的幼苗鲜重、根长、芽长和根芽均显著高于其他牧草种子，由此说明苏丹草的苗期生长状况较其他牧草品种具有明显优势。

（3）11种禾本科牧草种子萌发特性的隶属函数值排序前3位的牧草分别为苏丹草、高丹草和多年生黑麦草，而高羊茅和披碱草的隶属函数值均显著低于其他牧草品种。

表5 不同禾本科牧草种子萌发指标相关性分析

（4）通过各指标相关性分析表明，11禾本科牧草种子的室内发芽率、发芽势、活力指数、鲜重和根长均可作为种子萌发特性评价的最佳指标。

4 讨论

本研究中，11种引进禾本科牧草品种的种子发芽指标和萌发指标均存在显著差异，系统分析比较不同品种的种子萌发特性将为陕北农牧交错区优质牧草的筛选与评价提供理论依据[11]。相关性分析用于衡量2个变量因素的相关密切程度，且有利于把相关显著的指标进行归类，以便达到精简优化测定指标的目的[12-13]。11种引进牧草品种的种子室内发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数、鲜重和根长两两之间均存在显著的正相关关系，说明以上5个指标中的任何一个指标均作为评价这11种引进牧草品种种子萌发特性的最佳指标，这与王娟等[7]研究的种子发芽率与其发芽势、发芽指数、活力指数呈极显著正相关关系等结论相似。此外，除细茎冰草和披碱草幼苗的根芽比值分别为0.89和0.98外，其他禾本科牧草种子的根芽比均大于1（在1.08～2.03），这表明不同牧草品种幼苗期根系的生长能力较芽生长占主导地位[14-15]。

采用隶属函数法对11种引进禾本科牧草种子的萌发特性进行综合分析与评价更客观地接近实际情况，且有利于避免使用单一指标评价造成的片面性[16-17]。本研究中，不同禾本科牧草种子发芽指标和幼苗指标的隶属函数均值排序前3位的分别为苏丹草、高丹草和多年生黑麦草，说明这3种禾本科牧草种子具有较强的生命力和种子活力[18-20]以及较高的出苗整齐度[21-22]。上述分析表明，从种子萌发特性角度看，苏丹草、高丹草和多年生黑麦草较适宜于在陕北农牧交错区进行推广，且可直接通过播种法进行大田栽培种植，但其他牧草品种需要通过脱颖、催芽、预处理等技术手段来促进禾本科牧草种子萌发[23-25]。此外，苏丹草、高丹草和多年生黑麦草种子表现出较好的萌发特性，但在下一步研究中应注重这3个种类在陕北农牧交错区的田间生长条件的抗逆性、生产量和饲草品质等方面的研究，进而筛选出适宜于陕北农牧交错区种植的综合性状优良的禾本科牧草。

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Seed Germination Characteristics of Gramineae Forage Grasses

Xu Weizhou1,Shi Lei1,2,Bo Yaojun1,Liu Cuiying1,Qu Lei1,2,Bai Xiaolei1
(1College of Life Science,Yulin University,Yulin 719000,Shaanxi,China;2Shaanxi Province Engineering&Technology Research Center of Cashmere Goat,Yulin University,Yulin 719000,Shaanxi,China)

The study aims to clarify the seed germination characteristics of eleven introduced gramineae forage grasses in agro-pastoral ecotone of northern Shaanxi,and to provide a theoretical basis for the selection and evaluation of high quality forage grasses in this area.The results showed that there were significant differences in seed germination of different gramineae forage grasses,the field germination percentage,indoor germination percentage,germinative force,germination index and vitality index ofSorghum hybrid sudangraswere significantly higher than those of other species,butElymus dahuricusshowed the opposite trends.The fresh weight,root length,shoot length and root shoot ratio ofS.sudanenseyoung seedlings were significantly higher than those of other young seedlings.For different forage grasses,the indoor germination percentage, germinative force,germination index,vitality index,fresh weight and root length were positively correlated with the shoot length.According to the membership function analysis,the top three species wereS.sudanense,S. hybrid sudangrasandLolium perenne.These results suggested thatS.sudanense,S.hybrid sudangrasandL. perennewere more suitable for planting in agro-pastoral ecotone of northern Shaanxi.

Forage Seeds;Germination Percentage;Vigor Index;Fresh Weight

S54

：A论文编号：cjas17030001

陕西省自然科学基础研究计划项目“黄土丘陵区两乡土草混播下种间作用生育期动态变化研究”(2016JQ4013)；陕西省教育厅专项科研计划项目“陕北矿区水土保持草本植物的选择与应用研究”(16JK1894)；榆林学院博士科研启动基金项目“陕北农牧交错区优良牧草抗旱生理生态特征动态变化研究”(16GK04)；榆林市产学研合作项目“陕北牧草资源开发利用创新团队”(2015cxy-28)；榆林市产学研合作项目“榆林市牧草遗传改良与资源利用实验室”(2014cxy-02-05)；榆林市产学研合作项目“榆林市优质牧草品种引进及配套栽培技术研究与示范”(2014cxy-02-04)。

徐伟洲，男，1985年出生，陕西蓝田人，讲师，博士，主要从事植被恢复与生态适应性研究。通信地址：719000陕西省榆林市崇文路4号榆林学院生命科学学院211室，E-mail：wzxu@yulinu.edu.cn。

史雷，女，1985年出生，陕西蓝田人，助教，硕士，主要从事优良饲草品种选育方面的研究。通信地址：719000陕西省榆林市崇文路4号榆林学院陕西省绒山羊工程技术研究中心，E-mail：shilei_ylxy@126.com。

2017-03-01，

：2017-03-21。