不同浸种处理对美丽决明和绒果决明种子萌发的效果研究

(广州市林业和园林科学研究院，广州 510420)

美丽决明(Cassiaspectabilis)和绒果决明(Cassiabakeriana)都是苏木科决明属乔木，前者在广东、云南有栽植；后者引种自中国台湾、泰国。美丽决明自然生长高度约5 m，其形态特征[1]为：叶互生，具小叶6～15对；小叶对生，椭圆形或长圆状披针形；叶双面披毛；花为顶生的圆锥花序或腋生的总状花序；花直径5～6 cm；花瓣黄色；荚果长圆筒形。绒果决明又叫花棋木、泰国樱花，自然生长高度8～10 m，偶数羽状复叶，小叶对生，长椭圆形；花沿枝条而生，有序排列，花瓣粉红色；略带清香。美丽决明和绒果决明，每年3月份开花，花期1个月至1个半月，花色鲜艳，具有较高的观赏价值，可用于道路绿化，也可用于庭院、公园中低矮花卉植物的背景树种，是春节后开花的新优树种。

目前，国内对美丽决明和绒果决明的研究主要集中于决明属中牧草、中草药、植物观赏领域的几个种[2-6]，包括草决明(Cassiaobtusifolia)、望江南决明(Cassiaoccidentalis)、伞房决明(Cassiacorymbosa)、双荚决明(Cassiabicapsularis)、翅荚决明 (Cassiaalata)、黄槐决明(Cassiasurattensis)等。美丽决明和绒果决明的繁育方式是以播种为主，其种子的硬实特性[7]严重影响了发芽率。因此，破除其种子硬实现象在生产实践中有重要意义，而目前破除硬实种子的催芽处理较普遍的方法主要有机械处理、浓硫酸处理、温水浸种、热水浸种等处理[8-10]。本试验以美丽决明种子和绒果决明种子为试验材料，研究种子的外形结构、种子硬实特性及不同处理方法下种子的萌发效果，旨在筛选出能破除种子硬实而萌发效率高的方法，为美丽决明和绒果决明后期应用研究提供基础。

1 材料与方法

1.1 试验材料

美丽决明种子：2017年3月份，在观赏植物种质资源圃选择生长健壮的美丽决明植株采收荚果，摊平晒至干裂，收集饱满、有光泽、健康的种子，密封装袋储藏在0～5 ℃冰箱中。

绒果决明种子：2018年3月份，购自沁园春种业有限公司。

1.2 试验方法

1.2.1种子形态测定

随机选取种子100粒，3次重复，采用精确度达万分之一的电子天平称其质量，测量其千粒重。随机选取健康饱满种子20粒，3次重复，采用精确度达0.01的电子数显游标卡尺测量每粒种子的长(种子纵轴方向)、宽(平行子叶且与纵轴垂直方向)、厚(垂直子叶方向)；并计算种子长宽比。

1.2.2种子的硬实率

参照张春平等[2]的方法，随机选取健康饱满种子50粒，置于50 mL烧杯中，常温水(21 ℃)浸种24 h，然后统计未吸胀的种子，计算种子硬实率，3次重复。

1.2.3种子预处理

进行播种试验时，选取充实、饱满的种子置于桶中，用蒸馏水冲洗种子2～3次，擦干以备种子处理试验使用。

1.2.4种子处理试验

分别进行不同温度下的水浸泡、不同浸泡时间下的沸水处理、不同浸泡时间下的浓硫酸处理等促进种子的发芽试验，其具体处理如下。

1) 不同温度下的水浸种试验：设置5种不同温度的水浸种处理，温度分别是20，40，60，80 ℃，其中以20 ℃水温为对照。各处理挑取美丽决明、绒果决明种子各50粒，放入对应水温的水浴锅中浸种30 min，接着在常温水中浸泡6 h。处理后的种子用滤纸吸干水分，播入穴苗盘中进行种子萌发实验。

2) 不同浸泡时间下的热水处理试验：各处理挑取美丽决明、绒果决明种子各50粒，放入100 ℃的水浴锅中浸种，设置3个浸泡时间5，10 min和20 min，沸水浸泡后用常温水浸泡6 h，以不做沸水浸泡处理为对照。处理后的种子用滤纸吸干水分，播入穴苗盘中进行种子萌发实验。

3) 不同浸泡时间下的硫酸处理试验：各处理挑取美丽决明、绒果决明种子各50粒，放入98%浓硫酸中浸种，设置4个浸泡时间2，5，10，20 min和30 min，以不做浓硫酸浸泡处理为对照，浸泡完毕后迅速用流水冲洗，再用常温水浸泡6 h，最后用滤纸吸干水分，播入穴苗盘中进行种子萌发实验。

1.3 测定指标

参照伊风艳等[11]的方法，计算发芽势和发芽率。美丽决明种子第6天开始发芽，第7天各处理全部发芽；绒果决明种子第3天开始发芽，第5天各处理全部发芽，因此美丽决明种子的发芽势以第7天计算，绒果决明种子的发芽势以第5天计算。

美丽决明种子发芽势(%)=(第7天正常发芽的种子数/供试种子总数)×100%；

美丽决明种子发芽率(%)=(22 d内正常发芽的种子数/供试种子总数)×100%；

绒果决明种子发芽势(%)=(第5天正常发芽的种子数/供试种子总数)×100%；

绒果决明种子发芽率(%)=(22 d内正常发芽的种子数/供试种子总数)×100%。

1.4 数据统计与分析

用Excel软件和SPSS软件进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 种子形态特征

经过外部形态观察，美丽决明种子略呈椭圆形，胚孔向外尖尖凸起，种皮绿棕色，平滑有光泽，种子长度(5.44±0.24)mm，宽度(4.39±0.24)mm，厚度(1.49±0.14)mm，千粒重为(2.66±0.07)g，硬实率85.00%。绒果决明种子略呈长椭圆形，胚孔向外尖尖凸起，种皮黄棕色，平滑有光泽，种子长度(8.38±0.54)mm，宽度(5.49±0.46)mm，厚度(1.79±0.65)mm，千粒重(5.54±0.03)g，硬实率82.50%。

2.2 不同水温浸泡处理对美丽决明种子和绒果决明种子发芽势和发芽率的影响

经过不同温度的水处理的美丽决明种子和绒果决明种子的发芽势和发芽率结果见表1。随着处理温度的升高，发芽势和发芽率呈先增加再降低的趋势。对于美丽决明种子，方差分析结果显示，当浸种温度为40 ℃时，发芽率显著高于ck和其他温度处理(p<0.05)；当浸种温度为60 ℃时，发芽势显著高于ck和其他温度处理(p<0.05)。对于绒果决明种子，方差结果显示，当浸种温度为60 ℃时，发芽势和发芽率都显著高于ck和其他温度处理(p<0.05)。因此，40 ℃浸泡美丽决明种子和60 ℃浸泡绒果决明种子，对种皮软化有显著效果，发芽率最高。

表1 不同水温处理对种子发芽势、发芽率及硬实率的影响

处理温度/℃ 美丽决明种子 绒果决明种子 发芽势/%发芽率/%发芽势/%发芽率/%ck3.33±1.15b18.67±1.15c5.33±1.15a24.00±2.00b404.67±3.06b24.67±1.15d6.67±2.31a22.67±3.06b6011.33±3.06c16.00±0b18.00±3.06b42.67±4.16c800±0a0±0a3.33±2.00a6.67±1.15a

注：同列数据后的小写字母表示差异显著(p<0.05)。下同。

2.3 不同浸泡时间的热水处理对美丽决明和绒果决明种子发芽势和发芽率的影响

经过100 ℃的热水处理后，美丽决明种子和绒果决明种子的发芽势和发芽率都为0(表2)。浸种处理后，吸胀的美丽决明种子占供试种子总数的比例平均值为85.00%，吸胀的绒果决明种子占供试种子总数的比例为100.00%，但是发芽势和发芽率也都为0。这一结果表明，浸种温度过高，虽对打破种子硬实起到作用，但是对种子自身的伤害也很大，直接影响其发芽势和发芽率。因此，美丽决明种子和浸泡绒果决明种子不可采用100 ℃的热水破除种子硬实。

表2 不同浸泡时间的热水处理对种子发芽势、发芽率及硬实率的影响

处理时间/min 美丽决明种子 绒果决明种子 吸胀种子占供试种子比例/%发芽势/%发芽率/%吸胀种子占供试种子比例/%发芽势/%发芽率/%ck7.503.33±1.15b18.67±0.01b8.005.33±1.15b24.00±2.00b580.000±0a0±0a100.000±0a0±0a1085.000±0a0±0a100.000±0a0±0a2095.000±0a0±0a100.000±0a0±0a

2.4 浓硫酸处理对美丽决明种子和绒果决明种子发芽势和发芽率的影响

用98%浓硫酸分别处理美丽决明种子和绒果决明种子2，5，10，20，30 min，比较不同处理对种子发芽势和发芽率的影响，结果见表3。随着浸泡时间的增加，发芽势和发芽率呈增加的趋势。方差分析结果显示：对于美丽决明种子，未处理的种子(ck)发芽势为3.33%，发芽率为18.67%；浸种20 min的种子发芽势为20.67%，发芽率为30.00%，显著高于ck和其他浸泡时间处理(p<0.05)。对于绒果决明种子，未处理的种子(ck)发芽势为5.33%，发芽率为24.00%；浸种30 min的种子发芽势为60.00%，发芽率为90.00%，也显著高于ck和其他浸泡时间处理(p<0.05)。因此，从发芽势和发芽率来看，用98%浓硫酸浸泡美丽决明种子20 min和浸泡绒果决明种子30 min，是破除种子硬实的最佳时间。

表3 浓硫酸处理对种子发芽势、发芽率及硬实率的影响

处理时间/min 美丽决明种子 绒果决明种子 发芽势/%发芽率/%发芽势/%发芽率/%ck3.33±1.15a18.67±1.15a5.33±1.15a24.00±2.00a26.67±3.06b18.67±1.15a34.00±2.00c49.33±1.15c54.67±1.15ab16.00±2.00a28.67±1.15b37.33±2.31b1011.33±2.31c33.33±3.06b36.67±3.06c55.33±1.15d2020.67±3.06d30.00±2.00b62.00±4.00d80.00±3.06e30——60.00±4.16d90.00±5.03f

注：“—”表示因种子数量不足未进行该处理。

3 结果与分析

种子硬实是由于种皮细胞层次和排列、色素种类和量以及不透明物质(角质层 、蜡质 、胶质和半纤维层)等物质沉积[12]造成种皮不透水、不透气，阻碍胚的生长，在植物界中广泛存在，其中常见于豆科植物[13]。在生产应用中，种子硬实直接导致播种后出苗时间长、出苗率低、出苗不整齐等现象，严重影响苗木生产。因此，研究破除种子硬实的方式是首要任务之一。本试验供试的美丽决明种子的硬实率达到85.00%，绒果决明种子的硬实率达到82.50%，属于典型的硬实性种子，不能直接用于试验研究和生产应用，必须在应用前采取一定物理或化学措施进行破除处理。

机械处理是通过人工或机械的外力使种皮受损，进而增加种皮透水性和透气性，成为破除种子硬实的一种方法[14-16]。常用的手段有砂纸打磨、切割、剪除、划破种皮等方式。尽管机械处理在破除种子硬实方法上最直接、有效，但存在一些问题：一是破除种皮的薄厚不一致，也极易伤到胚结构；二是种子的大小和种皮的硬度，直接影响技术员操作的精准性和效率；三是该方法费时、费力、费工。因此，为了在生产上有实际指导意义，本试验将不采用此方法。

温水或者热水浸种处理硬实种子[17]，可以软化种皮，去掉种皮表层的腊质和油脂，提高种皮的透水性和透气性，浸出种子内发芽的抑制物，促进种子萌发，被认为是经济、简单、易行的一种方法。研究发现，不同种子破除硬实所需求的浸泡温度、浸种时间都有所不同。曹帮华等[18]以100 ℃热水浸泡刺槐种子24 h，发芽率最高，达到79.33%。罗旭辉等[19]用100 ℃热水浸泡圆叶决明种子3 min，发芽率升至42.70%，高于其他热水浸种处理。王明等[20]用80 ℃热水处理大叶相思种子10 min，种子发芽势和发芽率达到最大值。在本试验中，随着处理温度的升高，美丽决明种子发芽率在40 ℃浸种30 min处理下达到最高，绒果决明种子发芽率在60 ℃浸种30 min处理下达到最高，这说明温水对种皮的软化有一定促进作用。美丽决明在80 ℃和100 ℃处理下、绒果决明在100 ℃处理下，虽然种子吸胀率高，但发芽势和发芽率都为0，这说明较高的浸种温度可以有效消除种子硬实，却损伤了种子的胚，丧失种子作为繁育材料的价值。综合认为，40～60 ℃的温度可以改变美丽决明和绒果决明种皮的透性，提高发芽率；但温度过高反而伤害种子内部物质。

酸处理在破除种子硬实上效果显著，常用浓硫酸。杨锦昌等[21]对油楠采用98%浓硫酸浸泡25 min，该处理下油楠种子的发芽率、发芽势和发芽指数最高，发芽时间也缩短了9 d。王明祖等[4]以浓硫酸处理翅荚决明种子30 min的效果最好，发芽率达到90.67%。在本试验中，浓硫酸处理美丽决明种子20 min和处理绒果决明种子30 min时，发芽势和发芽率最高。这可能与浓硫酸的强氧化性使得种皮变薄，破坏种子外层致密组织细胞，消除珠孔等部位的堵塞物，加强种胚与外界的透性等因素有关[22]。