温度和硬实对金花菜种子萌发的影响

任海龙，魏臻武，乔志宏，陈 祥，李 毅

(1.广州市农业科学研究院，广东 广州 510308；2. 扬州大学 动物科学与技术学院，江苏 扬州 225009；3. 新疆农业科学院 海南三亚农作物育种试验中心，海南 三亚 572014)

金花菜(MedicagopolymorphaL.)为苜蓿属一年生苜蓿，起源于地中海及相邻的干旱、半干旱地区，由于其低光周期敏感性和春化性而广泛分布于世界各地[1-3]。在澳大利亚南部，金花菜与其它一年生苜蓿被用于与谷类作物轮作的草地农业系统[4]；而在智利中部，它被认为是在牧场改良中最具价值的豆科固氮植物[5]。金花菜在我国又称南苜蓿[6]、草头[8]等，自20世纪50年代我国开始对金花菜的药用价值、绿肥作用、饲用价值和菜用价值进行研究[9]。因其耐低温、抗旱、抗病虫害能力强，且生长过程无需施化肥、农药，可作为无公害蔬菜生产，近年来在江浙地区得到发展迅速[10-11]。目前，我国对金花菜的研究主要集中在栽培技术、利用价值和食品加工等方面[9,12-14]。栽培技术中关于金花菜种子萌发特性的研究鲜有报道，实际生产中用种量大、出苗不齐等问题普遍存在。

种子萌发是金花菜生产中面对的首要问题，也是进行其它研究的先决条件，本研究以不同来源的金花菜种子为对象，探讨温度、破除种子硬实对其萌发及幼苗生长的影响，以期为今后金花菜的田间生产、引种、新品种选育、种子储藏、栽培措施及基础研究提供指导。

1 材料与方法

1.1 试验材料

金花菜种子由扬州大学草业科学研究所提供(表1)。所用金花菜材料单株采集后，移栽到扬州大学扬子津校区实验基地扩繁，并以采集地进行命名。供试种子在储藏室带荚存放1年，脱粒后用于本试验。

表1 供试金花菜品种及其来源

1.2 试验方法

供试金花菜种子要求大小均匀一致，无病虫害，无机械损伤，无发育不良等。先将恒温培养箱温度设定为5℃、10℃、15℃、20℃、25℃、30℃、35℃、40℃，保持24 h恒定后待用。将直径9 cm的培养皿中放入2层滤纸，并滴入清水至饱和。随机摄取100粒供试种子置于培养皿中，放入培养箱，设3次重复，10 d后统计种子萌发率，并测定胚根露出种皮5 d后胚根长度。

种子硬实率的统计仅在20℃处理组中进行。将金花菜种子用手术刀划破种皮后，置于培养皿中，设3个重复，每个重复100粒种子，10 d后统计种子萌发率。

1.3 测定方法

金花菜种子萌发率=萌发种子数/供试种子数×100%[15]。从种子置床之日起，每天定时观察记录，胚根露出种皮时记录为萌发种子，第10 d结束萌发试验统计。每个处理随机选取5株用精度为0.1 cm的直尺测量萌发5 d后的胚根长度。硬实率=未吸胀种子数/供试种子数×100%[16]。本研究种子硬实率的测定中，未吸胀种子仅指破除种皮后才能吸胀的种子，排除了破除种皮仍未吸胀的种子。

1.4 数据处理

利用Microsoft Excel 2003软件对所得实验数据进行处理与分析。

2 结果与分析

2.1 温度对种子萌发的影响

2.1.1 温度对种子萌发率的影响

温度是影响种子萌发的重要因素之一。由图1可以看出，10 d后，除40℃条件下没有种子萌发外，其余7个温度处理的金花菜种子均能萌发。海门、扬中、江都金花菜种子萌发率在20℃达到最大值，海安金花菜种子在25℃下萌发率最高，温岭金花菜种子则在15℃和25℃下萌发率达最高，均为22%。萌发的适宜温度范围为15～25℃，当温度低于15℃或高于25℃时，金花菜的萌发率急骤下降，35℃时，海安金花菜种子萌发率仅为2%。在25℃及以下的温度处理中，金花菜种子在10 d后至30 d以内仍会陆续发芽，而在30℃及以上温度处理下，10 d后则不再发芽。

图1 不同温度处理下5份金花菜种子的萌发率Fig. 1 Germination rates of M. polymorpha L. seeds under different temperatures

2.1.2 温度对种子萌发快慢的影响

萌发快慢是种子活力强弱的重要指标，萌发越快说明种子活力越旺盛。由图2可以看出，金花菜种子在20～25℃时萌发最快，2～3 d即可萌发。随着温度的过高或过低，萌发速度均出现明显降低。在5份金花菜种子中，来自海门的种子萌发快慢受温度影响最大，而温岭的材料受温度影响最小。

图2 不同温度处理下5份金花菜种子的萌发时间Fig.2 Germination time of M. polymorpha L. seeds under different temperatures

2.1.3 温度对种子胚根生长速度的影响

25℃时金花菜种子胚根生长速度最快，可达10 cm以上(表2)。随温度升高或降低，种子胚根的生长速度均减慢。在5～25℃处理下，各材料间胚根的生长速度变化趋势基本一致，高于25℃时，各材料间出现较大差异。江都金花菜种子胚根生长速度受抑制最严重，30℃时胚根长度仅为4.43 cm。

表2 不同温度处理下5份金花菜种子的胚根长度

2.2 破除种皮对种子萌发的影响

种子硬实现象是由于种皮不透水、不透气造成的，在豆科牧草中普遍存在。由图3可以看出，海安、海门、扬中、江都、温岭等金花菜种子硬实率分别为84.67%、50.83%、40.50%、37.67%、67.67%。金花菜种皮经划割后，种子萌发率明显提高，均在85%以上。这说明种皮硬实是限制金花菜种子萌发的主要因素，并且不同来源金花菜种子的硬实率相差很大，来源于草坪的海安金花菜材料的硬实率达80%以上，明显高于农田栽培的其它材料。

3 讨论与结论

温度对金花菜种子的萌发影响显著。随着温度升高，五个不同来源的金花菜种子的萌发率均表现出先升高后降低的趋势，温度在20～25℃时萌发率最高。温度过低或过高均对萌发率有明显抑制，当温度达到40℃时金花菜种子无法萌发。金花菜在长江、淮河流域的生产中于9月下旬播种为宜[17-18]。播期过早，会因温度适宜而生长过盛，刈割后植株仍较大，导致抗寒能力差，冬季易受冻害；如播期过晚，因温度较低，植株会生长矮小，虽抗冻能力较强，但春季回暖后发育迟缓，导致产量剧减，效益下降[19]。因此，金花菜的播种要考虑温度变化对金花菜后期生长的影响。

种子硬实是豆科植物普遍存在的现象，是植物适应生存环境，获得繁衍生息的一种方式[20,21]。罗小燕等[22]对30份豆科牧草种子的硬实特性进行研究，发现平均硬实率达50.18%，且物种存在很大差异。金花菜种子硬实率高，是导致金花菜田间出苗率低，萌发不整齐等问题的主要原因。生产上则通常采用每亩6 kg的光籽播种量或30 kg的带荚播种量[17-18]，即每亩理论苗数达300万株才能保证金花菜的出苗密度。本研究所采用的5份金花菜材料表明，不同来源金花菜的种子硬实率差别较大，应根据不同金花菜硬实率的实际情况调整田间播种量。另外，也可以通过打破种子硬实提高金花菜的出苗率，Nazila等[23]研究认为砂纸摩擦、变温处理、次氯酸钠等均可提高金花菜硬实种子的萌发率，其中机械损伤是最为有效的方法。因此，在播种前有必要对金花菜荚果进行机械摩擦脱粒，以提高种子出苗率，节省种子用量。

图3 不同处理下5份金花菜种子在20℃时的萌发率Fig.3 Germination rates of M. polymorpha L. seeds under different treats at 20℃

综上所述，种子硬实是限制金花菜种子萌发的主要因素，不同来源金花菜种子的硬实率差异较大。割破种皮可明显提高金花菜的萌发率；金花菜种子在20℃时萌发率最高，40℃时不能萌发，25℃时幼芽生长最快。