富里酸与腐植酸对甜菜种子的引发影响

潘高，胡华兵，王荣华，刘大丽，王茂芊

（1.黑龙江大学现代农业与生态环境学院，哈尔滨 150080；2.新疆石河子农业科学研究院，新疆石河子 832000）

0 引言

甜菜作为北方主要糖料作物，生产出的蔗糖是重要的食品、医药、化工等的重要原料。提高甜菜种子发芽活力则需用到引发技术，种子引发是基于生物学机制提出的，近年来有关甜菜引发的相关研究才刚开始丰富起来，同时，引发试剂的选择需要根据植物自身条件和特点出发，所以在引发剂的筛选时需要大量的试验和理论支持。研究表明，植物种子引发能加速其发芽，使其尽快苗齐，增加幼苗对病虫害等不利因素的抗性，节约发芽时间，实现高效率种植[1-2]。有关于种子引发试剂的筛选，现在还处于探索和尝试阶段，如王茂芊等[2]总结了现今关于甜菜引发的进展及相关问题，总结出常见的影响甜菜种子萌发的因素，认为甜菜引发对甜菜生产具有重要意义；王灵敏等[3]利用不同浓度盐溶液对油菜种子进行引发试验，结果表明25 g/L的NaCl溶液引发1 h 的效果最好；蒋雪君等[4]用蛭石作甜瓜种子发芽介质进行引发试验，发现引发能提高种子活力的同时还能提高种子的耐盐性；周其宇[5]对番茄和茄子种子进行引发试验，证明不同试剂对种子引发效果不同，选用300 mg/L GA3作为番茄和茄子种子的引发剂时效果最好；侯林欣等[6]用水杨酸对水分胁迫下的玉米种子进行引发试验，证明经过水杨酸引发后的玉米幼苗中的氧化酶活性得到显著提高，引发后可提高干旱胁迫下玉米的发芽能力；靳琇等[7]利用柠檬酸对低磷胁迫下的番茄种子进行引发试验，证明柠檬酸能缓解氧化损伤，同时提高植株对磷元素的吸收，增强番茄幼苗的抵抗能力；刘晓晗[8]等利用硫酸钾与氯化镁对甜菜种子进行引发试验，发现硫酸钾与氯化镁9 个组合都对种子引发有促进作用；荆文旭等[9]研究不同引发处理后甜菜种子的活力和萌发相关酶活性，证明引发在提高种子活力和相关酶活性的同时能够减轻种子老化的细胞膜受伤程度；BARDEES[10]研究了种子引发对提高逆境胁迫下小麦产量的作用，建议进一步开发氧化还原卤化、纳米卤化和温敏这方面的应用；阮松林等[1]对种子引发进行了原理的说明，并从生化和分子方向对种子引发进行了介绍，为种子引发奠定理论基础。

腐植酸（Humic acid）是自然界中广泛存在的大分子有机物质，具有多种官能团，广泛应用于肥料的使用中，根据其溶解性不同划分为富里酸、黑腐酸和棕腐酸，其中富里酸（又名黄腐酸）是从腐植酸中提取的一种物质，其分子量较低，外表呈棕黑色或棕褐色，可溶于酸、碱、乙醇、水，是一类分子结构和行为特性都相近的复合物质。腐植酸具有离子交换性、吸附性以及络合螯合性等特性，近年来在种子引发领域才开始被应用[11]。顾鑫等[12]研究发现含腐植酸褐煤的浸提液浸种能够有效缓解Na2CO3胁迫迫害，提高玉米种子抗性，促进发芽；王丽萍等[13]发现腐植酸能有效控制植物内激素水平，提高植物生长对环境的抗逆性；张会平等[14]发现1∶8000 倍腐植酸钾稀释液对水稻种子的发芽率、发芽势、发芽指数以及后期幼苗生长的各项形态指标均有明显的提升效果；高玉红等[15]研究发现不同浓度的腐植酸对西瓜种子萌发均有促进作用。

种子引发在主要粮食作物中已有广泛应用，但在甜菜种子引发领域应用甚少，相关的试验还处于初级探索阶段[16]。因此，本试验选用不同浓度的腐植酸和富里酸及其组合对甜菜种子进行引发试验，研究腐植酸与富里酸对甜菜种子的引发效果，旨在将引发效果显著的引发剂应用在甜菜的实际生产中，为后续选择优良甜菜引发剂和甜菜种子包衣剂奠定基础。

1 材料与方法

1.1 试验时间与地点

试验于2021年9—11月在黑龙江大学现代农业与生态环境学院甜菜遗传育种重点试验室进行。

1.2 试验材料

供试材料选用甜菜单粒种‘STm1616’，由新疆石河子农业科学研究院提供。种子引发剂：腐植酸（HA）纯度≥70%试剂级，富里酸（FA）纯度≥90%原料级，购于安徽酷尔生物工程有限公司。

1.3 试验设计与方法

本试验共设置9 个处理（浓度为有效含量），处理1、2、3 分别为0.05%、0.075%、0.1% FA；处理4 为0.025%FA+0.025%HA；处理5 为0.0375%FA+0.0375%HA；处理6 为0.05%FA+0.05%HA；处理7、8、9 分别为0.05%、0.075%、0.1%HA。24 ℃下浸泡干种子24 h，种子浸泡后回干，对照为‘STm1616’未处理干种子。

采用浓度为0.1%的次氯酸钠对发芽盒进行消毒，蒸馏水清洗并晒干，将高温灭菌后的发芽纸平铺在无菌发芽盒中，发芽纸共50 格，每格放两粒甜菜种子，均匀摆放后，用33 mL 蒸馏水均匀喷湿种子，每个处理3次重复，随后放入人工气候箱进行培养，温度设置在23 ℃，每天光照12 h，湿度设置70%，每天检查种子发芽的个数，计算发芽势、发芽率、发芽指数和活力指数。每个处理随机选择10 个样品利用游标卡尺进行胚根、胚轴长度测量。每个处理随机选择50粒种子，利用笔式电导率测试仪测试种子浸出液电导率。

1.4 测定指标

通过公式测定引发剂处理后甜菜种子的发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数[式(1)～(4)]。利用Excel软件进行数据分析和作图。

2 结果与分析

2.1 富里酸和腐植酸对甜菜种子发芽势的影响

结果（表1）显示，对照组的发芽势为62.33%，用0.05%、0.075%、0.1% FA 处理后的种子发芽势分别为65.67%、68.33%、68.33%，分别高出对照组3.34、6.00 和6.00 个百分点；用0.025% FA+0.025% HA、0.0375%FA+0.0375%HA、0.05%FA+0.05%HA 处理种子后发芽势分别为69.00%、72.67%、69.67%，分别高出对照组6.67、10.34 和7.34 个百分点；用0.05%、0.075%、0.1% HA 处理后甜菜种子发芽势分别为69.67%、70.00%、70.30%，分别高出对照组7.34、7.67 和7.97 个百分点。结果可见，9 组处理均对种子的发芽势有促进作用，9组处理平均高出对照组6.96 个百分点，其中0.0375%FA+0.0375%HA 组合对种子发芽势的影响最为显著，效果最好。

表1 富里酸（FA）与腐植酸（HA）对甜菜种子引发的影响Table 1 The priming effects of fulvic acid and humic acid on sugar beet seeds

2.2 富里酸和腐植酸对甜菜种子发芽率的影响

结果（表1）显示，对照组的发芽率为60.67%，用0.05%、0.075%、0.1% FA 处理后的种子发芽率分别为65.00%、69.33%、68.67%，分别高出对照组4.33、8.66 和8.00 个百分点；0.025%FA+0.025%HA、0.0375%FA+0.0375%HA、0.05%FA+0.05%HA 三个组合处理种子后发芽率分别为70.00%、72.00%、68.67%，分别高出对照组9.33、11.33和8.00 个百分点；用0.05%、0.075%、0.1%HA 处理的发芽率分别为70.00%、70.67%、70.33%，分别高出对照组9.33、10.00和9.67个百分点。结果可见，9组处理均能提高种子发芽率，9组处理平均高出对照组8.74个百分点，其中0.0375%FA+0.0375%HA组合对提高种子发芽率影响最为显著。

2.3 富里酸和腐植酸对甜菜种子发芽指数的影响

结果（表1）显示，对照组发芽指数为19.14，用0.05%、0.075%、0.1% FA 处理后的种子发芽指数分别为32.97、33.35、32.34，相比对照组提高了72.26%、74.24%、68.97%；0.025% FA+0.025% HA、0.0375% FA+0.0375%HA、0.05%FA+0.05% HA 三个组合处理种子后发芽指数分别为28.46、30.87、30.60，相比对照组提高了48.69%、61.29%、59.87%；用0.05%、0.075%、0.1% HA 处理的甜菜种子发芽指数分别为28.95、46.49、36.70，相比对照组提高了51.25%、142.89%、107.42%。结果可见，9 组处理均提高了种子的发芽指数，9 组处理相比对照组平均提高了76.32%，其中0.075%HA 处理后的甜菜种子发芽指数最高，效果最为显著。

2.4 富里酸和腐植酸对甜菜种子活力指数的影响

结果（表1）显示，对照组的活力指数为136.83，用0.05%、0.075%、0.1%FA 处理后的种子活力指数分别为303.65、282.07、335.35，相比对照组分别提高了121.92%、106.15%、145.09%；0.025% FA+0.025% HA、0.0375% FA+0.0375% HA、0.05% FA+0.05% HA 三个组合处理种子后活力指数分别为274.51、290.33、342.05，相比对照组分别提高了100.62%、112.18%、149.98%；用0.05%、0.075%、0.1% HA 处理的种子活力指数分别为292.46、485.19、441.24，相比对照组分别提高了113.74%、254.59%、222.47%。结果可见，9组处理均有效提高了种子的活力指数，9 组处理相比对照组平均提高了147.42%，其中0.075%HA 处理后的甜菜种子活力指数最高，效果最为显著。

2.5 不同试剂对甜菜种子电导率的影响

结果（表1）显示，对照组的电导率为418.03%，用0.05%、0.075%、0.1% FA 处理后的种子电导率分别为47.43%、50.63%、61.07%，分别低于对照组370.60、367.40 和356.96 个百分点；0.025% FA+0.025% HA、0.0375% FA+0.0375% HA、0.05% FA+0.05% HA 三个组合处理种子后电导率分别为44.60%、46.53%、54.13%，分别低于对照组373.43、371.50和363.90个百分点；0.05%、0.075%、0.1%HA 处理的甜菜种子电导率分别为63.47%、54.27%、42.70%，分别低于对照组354.56、363.76 和375.33 个百分点。9组处理相比对照组平均降低366.38个百分点，其中0.1%HA处理后的甜菜种子电导率最低，效果最为显著。

3 讨论与结论

现今常用引发技术有水引发、滚筒引发、渗透引发、固体基质引发、生物膜引发、ABA 引发等[17]。刘朝阳等[18]利用硝酸钙和硫酸镁组合对甜菜种子进行引发，发现适当浓度可促进甜菜种子生长，反之则对种子发芽起到抑制作用，说明在甜菜引发试剂的筛选中，还应细化浓度梯度从而选择甜菜种子引发的适应范围；GALVIZ 等[19]研究了番茄生产过程中对水分亏缺效应的能力，说明水分亏缺会显著影响植物生长和光合特性，水杨酸（SA）引发可维持植物生长并减轻水分亏欠对植物造成的伤害；MANISHA 等[20]比较氧化锌纳米颗粒与块状锌盐对饲用玉米的引发作用，证明低浓度氧化锌纳米颗粒作为种子包衣材料使玉米的生长效果最好；索文龙等[21]研究了不同比例的负离子球、电气石球、麦饭石球作为固体引发剂对烟草种子进行引发试验，发现20 g/100 mL 负离子球引发效果好；李慧等[22]研究了不同引发剂和引发方法对青绿苔草种子发芽的影响，发现在单一引发中，5%KNO3以及480 mg/L 赤霉素（GA3）对青绿苔草种子的引发效果较佳；索文龙等[23]试验了纳米二氧化钛（TiO2）在烟草种子引发和包衣丸化中的应用效果，发现5 nm TiO2对烟草种子引发效果最好，可用于烟草种子包衣丸化；单昕昕等[24]研究表明30%PEG引发后的洋葱种子萌发效果较好。

腐植酸作为常见的大分子有机酸，多用于肥料生产中，多项研究表明腐植酸作为施用肥料时，能有效提高植物活力及相关抗性，但少见于种子引发领域，近年来才开始被尝试作为引发材料应用到种子引发中。ZITA 等[25]利用HA 对春小麦、春大麦和甜菜进行预拌种，证明拌种可以有效减少发芽时间，腐植酸能提高春小麦和大麦芽的长度和根系干重量，证明黄腐酸（富里酸）与甜菜农药搭配可以使农药更加高效，减少污染；王静等[26]通过田间试验，在盐碱地滴施黄腐酸钾水溶肥能使棉花出苗率显著提高；赵世元[27]研究发现黄腐酸（富里酸）处理可提高烟草的发芽指数；黄晗达等[28]研究发现腐植酸、黄腐酸、氨基酸和海藻素等4 种生物刺激素对韭菜种子发芽和幼苗生长均有促进作用。本研究利用富里酸、腐植酸及两者组合对甜菜种子进行引发试验，发现各处理均对甜菜种子引发有促进作用，不同浓度及组合对甜菜种子影响不同。

富里酸和腐植酸及其组合的发芽势、发芽率、发芽指数、活力指数都高于对照组（CK），其中0.0375%HA+0.0375%FA 处理对提高甜菜种子发芽势和发芽率效果最好；0.075%HA 处理对提高种子发芽指数和活力指数效果最好；9 组处理的电导率均低于对照组，其中0.1%HA电导率最低。总体上，处理中0.0375%FA+0.0375%HA和0.075%HA引发效果最好。

本研究不足之处：（1）在引发试剂的浓度选择上可以更加细化，同时可设置不同引发时间；（2）该试验模拟引发条件为常温下进行，可以试验在不同环境下的引发效果，设置不同温度湿度等；（3）除试剂浸泡引发还可以尝试选择其他方法，如固体引发、滚筒引发等，结合黄腐酸和腐植酸进行引发试验。