三种杂草种子休眠程度与物理参数相关性研究

张等宏，肖春芳，王 甄，高剑华，张远学，闫 雷，邹 莹，沈艳芬

（恩施土家族苗族自治州农业科学院/中国南方马铃薯研究中心，湖北 恩施 445000）

全世界有超过3万多种杂草，其中，1 800种造成9.7%的粮食减产［1］，在中国有超过130种具有严重危害的杂草［2］，对农作物造成了严重的产量损失［2-4］，其中对马铃薯产量损失可达44.01%［5］。多数杂草依靠种子进行物种延续［6-9］，而种子的休眠对延续物种非常重要［10-12］，却对杂草防除带来难度［12，13］。

休眠是杂草种子本身的特性和对环境的一种反应，受到内在因素和外在环境的共同影响，是植物生长发育过程中的一个暂停生长的阶段，种子休眠是影响种子发芽的原因之一［14，15］。杂草种子通过休眠来度过低温、短日照、干旱等严酷季节，从而保障其种族的延续性［16］。田间杂草种子由于具有复杂的休眠特性，导致萌发期不同，在田间杂草防除过程中，很难一次性防除，探索杂草种子的休眠对农田杂草防治具有重要的意义［17］。

一般认为休眠种子具备更高的抵抗能力，通过长时间储藏仍能保持活力。如果能通过对杂草物理参数的快速测定来判断杂草的休眠程度，则可以判断杂草的生育阶段，对预测杂草的发生危害具有指导意义。

1 材料与方法

1.1 材料

杂草种子：杂草种子分别于2017年（休眠2年）、2018年（休眠1年）、2019年（休眠0年）采集自恩施州马铃薯田间。

仪器：酸度计（PHSJ-4A型），电导率仪（DDSJ-308F型），上海仪电科学仪器股份有限公司；电子分析天平（HCB123型），英国艾德姆。

1.2 方法

1.2.1 物理参数的测定 称取200 mg种子，置于100 mL去离子水中浸泡2 h，用三角漏斗过滤后测定电导率和pH，并记录。

1.2.2 发芽率的测定 挑选颗粒饱满、大小一致的杂草种子置于培养皿内（直径9 cm），培养皿底部铺2层湿润滤纸，置于恒温恒湿培养箱（HP150HS型，金坛市瑞华仪器有限公司），25℃黑暗萌发24 h。

1.3 数据处理

所测的数据用Excel 2007软件进行数据处理、作图，采用SPSS17.0软件进行数据显著性分析。

2 结果与分析

2.1 不同休眠时间的马唐种子物理参数及发芽率测定结果

为了明确马唐［Digitaria sanguinalis（L.）Scop.］种子的休眠程度与其物理参数的相关性，通过室内生物测定法，开展了对不同休眠年份马唐种子的pH、电导率及其种子发芽率的测定。由表1可知，在不同年份相同地点采集的马唐种子发芽率从高到低依次为休眠2、1、0年，说明休眠0年的马唐种子休眠程度较深；相同地点采集的休眠1年的马唐种子电导率最高；休眠0年的马唐种子pH最低。

表1 不同休眠时间的马唐种子物理参数及其发芽率测定结果

由表2可知，pH与马唐种子发芽率的线性相关系数为0.449 0，电导率与马唐种子发芽率相关系数为0.170 7，说明pH与马唐种子发芽率的线性相关性相对较好。

表2 马唐种子休眠程度与其物理参数的相关性分析

2.2 不同休眠时间的牛膝菊种子物理参数及发芽率测定结果

为了明确牛膝菊（Galinsoga parvifloraCav.）种子的休眠程度与其物理参数的相关性，通过室内生物测定法，开展了对不同休眠年份牛膝菊种子的pH、电导率及其种子发芽率的测定。由表3可知，不同休眠时间的牛膝菊种子发芽率从高到低依次为休眠2、1、0年，说明休眠0年的牛膝菊种子休眠程度较深；相同地点休眠2年的牛膝菊种子电导率最高；休眠2年的牛膝菊种子pH最低。

表3 不同休眠时间的牛膝菊种子物理参数及其发芽率测定结果

由表4可知，pH与牛膝菊种子发芽率的线性相关系数为0.991 9，电导率与牛膝菊种子发芽率的线性相关系数为0.791 1，说明2种物理参数与牛膝菊种子发芽率的线性相关性较为明显。

表4 牛膝菊种子休眠程度与其物理参数的相关性分析

2.3 不同休眠时间的春蓼种子物理参数及发芽率测定结果

为了明确春蓼（Polygonum persicariaL.）种子的休眠程度与其物理参数的相关性，通过室内生物测定法，开展了对不同休眠年份春蓼种子的pH、电导率及其种子发芽率的测定。由表5可知，在不同年份相同地点采集的春蓼种子发芽率从高到低依次为休眠2、1、0年，休眠0年的春蓼种子休眠程度较深；相同地点休眠0年的春蓼种子电导率最高；休眠1年的春蓼种子pH最低。

表5 不同休眠时间的春蓼种子物理参数及其发芽率测定结果

由表6可知，pH与春蓼种子发芽率的线性相关系数为0.411 4，说明两者相关性不明显，电导率与春蓼种子发芽率的线性相关系数为0.875 0，说明两者的线性相关性较为明显。

表6 春蓼种子休眠程度与其物理参数相关性分析

3 小结与讨论

休眠是影响杂草种子萌发的内在因素［18，19］，种子发芽状况从一定程度可以反映种子的休眠程度，明确杂草的休眠特性，可以作为杂草发生预测的依据。杂草种子在休眠过程中本身会积累抑制萌发的物质，也是种子具有休眠现象的一个重要原因，这类抑制物包括挥发油、生物碱、生长素（如脱落酸）、氨、酚、醛等，它们多是一些低分子量的有机物，其化学成分也因植物种类、休眠程度的不同而不尽相同［20，21］，其物理参数在一定程度上可以反映化学成分的变化，从而确定杂草种子的休眠程度。本试验结果表明，马唐种子的pH与其种子发芽率的线性相关性相对较好；牛膝菊种子pH、电导率与其种子发芽率的线性相关性良好；春蓼种子电导率与其种子发芽率线性相关性较为明显。以上结果在表观上表现为杂草种子物理参数pH、电导率的变化，而这一变化本质是由于杂草种子休眠程度不同而引起的其内在变化。

当前对杂草种子休眠的研究还相对不足，尤其对杂草种子休眠的原因和机理了解很少［22］。因此，研究种子休眠过程的相关参数变化可以为杂草种子休眠程度的判断、杂草发生的预测奠定理论基础，进而为杂草的综合防治提供科学依据和支持。