贮藏年限对不同居群白羊草种子活力的影响

李晓波，夏方山，朱梦馨，赵奥然，王 勃，李尹琳，曾 佳

（山西农业大学草业学院，山西 晋中 030801）

种子在农牧业生产中属于关键的基础性生产资料， 种子品质直接或间接影响农牧业经济效益和农牧产品质量［1］。 种子萌发阶段在植物生命周期中占重要地位，是子代植株建立、生长和繁育过程中的重要事件［2］，种子活力在种子萌发、幼苗建成和植物种群动态特征等方面具有重要意义。 收获当年的种子一般具有较高的活力， 在贮藏状态下随着时间的延长，种子老化程度加剧，伴随着种子内部生理机能的恶化以及种子活力的降低［3-4］。即使在最适宜的贮藏条件下， 长期贮藏也会降低种子质量和活力［5］。 随着种子活力的降低，种子萌发及生长受到抑制， 表现为种子发芽率、 发芽指数、 幼苗活力指数的降低以及平均发芽时间的延长。 研究表明， 贮藏时间会影响紫花苜蓿（Medicago sativa）［4］、藜麦（Chenopodium quinoa）［5］、大豆（Glycine max）［6］、烟草（Nicotiana tabacum）［7］、红豆草（Onobrychis cyri）［8］等植物种子的活力水平，不同植物种子或品种间的耐贮藏性存在较大差异。因此， 探究不同物种及品种间植物种子的耐贮藏性， 对于植物种子的科学贮藏与创新利用具有重要意义。

白羊草（Bothriochloa ischaemum）是禾本科孔颖草属多年生草本植物，具有防风固土、产量高、易建群、适应性好、抗旱性强、耐牧性高等特点［9］，是修复退化草地生态系统的重要草种［10］。 白羊草群落是我国暖温带森林草原区的中旱生草本群落， 也是黄土丘陵区森林草原区具有代表性的植被类型［11］。 山西省白羊草草地面积约为1.7×106hm2，占山西省草地面积的36%以上［12］。目前，山西省及周边省区大力实施生态治理和发展草牧业，白羊草作为山西省及周边省区的优质牧草资源，其栽培面积迅速扩大，种子需求量也越来越大，种子品质优劣自然也受到广泛关注。 如果种子贮藏过程中老化或活力下降的问题无法解决， 就会造成种子生物产量和经济产量的双重降低， 从而影响农牧业生产效益［13］。目前，关于白羊草种子贮藏时间对其活力的影响仍未见报道。 该研究通过对不同贮藏年限的5 个居群白羊草种子进行发芽试验，分析其种子活力的变化规律，以期揭示不同居群白羊草种子的耐贮藏性， 为白羊草种质资源的科学贮藏及创新利用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料及来源

供试草种： 分别于2017 年、2018 年、2019 年和2020 年收获于山西农业大学草业科学试验站的山西省代县、平鲁、平定、柳林、太谷5 个居群白羊草种子，在10%含水量条件下-4 ℃密封保存至2020 年12 月进行试验。

1.2 试验设计

挑选形状均匀饱满的白羊草种子， 每100 粒均匀放置于铺有双层滤纸的消毒培养皿中， 加入4 mL 蒸馏水后于25 ℃恒温光照培养箱中进行发芽试验，每天称重并添加蒸馏水以保持恒重。以胚根突破种皮2 mm 作为发芽判定标准，每天统计发芽种子数，末次计数在发芽试验的第12 天，最后统计正常幼苗数［12，14］。 各年份中每个居群的白羊草种子的发芽试验分别设4 次重复。

1.3 指标测定

发芽结束后，测定白羊草种子的幼苗长，计算其发芽率、发芽指数、平均发芽时间和幼苗活力指数。发芽率的测定参照《草种子检验规程 发芽试验》（GB/T 2930.4—2017）［15］进行，平均发芽时间的测定参照Ellis 等［16］报道的方法进行，发芽指数及幼苗活力指数的测定参照Abdul-Baki 等［17］报道的方法进行。具体计算方法见参考文献［18］。采用游标卡尺测定每个重复中所有发芽种子的幼苗长，最终以其平均值表示该重复结果［19］。

1.4 数据处理与统计分析

利用Excel 2019 软件对试验数据进行初步整理，利用SPSS 26.0 统计学软件进行单因素方差分析和双因素方差分析， 利用Origin 2021 软件作图，采用Duncan′s 法进行多重比较。 试验数据以“平均值±标准误”的形式表示。 P<0.01 表示差异极显著，P<0.05 表示差异显著，P>0.05 表示差异不显著。

2 结果与分析

2.1 贮藏年限对不同居群白羊草种子发芽率的影响

由图1 可知，在同一居群中，白羊草种子发芽率随着贮藏年限的增加呈降低趋势，5 个居群的白羊草种子在收获当年发芽率均最高； 代县、平鲁、平定、柳林居群白羊草种子收获当年的发芽率显著（P<0.05）高于贮藏1、2、3 年，太谷居群白羊草种子贮藏3 年的发芽率显著（P<0.05）低于收获当年以及贮藏1、2 年。在同一贮藏年限下，白羊草种子发芽率受居群影响。收获当年时，不同居群白羊草种子发芽率差异不显著（P>0.05）。 贮藏1 年和3 年时， 太谷居群白羊草种子发芽率显著（P<0.05）高于其他居群，且其他居群白羊草种子发芽率差异不显著（P>0.05）。 贮藏2 年时，太谷居群白羊草种子发芽率显著（P<0.05）高于其他居群；平鲁居群白羊草种子发芽率显著（P<0.05）高于柳林居群，与代县、平定居群差异不显著（P>0.05）；柳林居群白羊草种子发芽率与代县、 平定居群差异不显著（P>0.05）。

图1 不同贮藏年限下不同居群白羊草种子发芽率的变化

2.2 贮藏年限对不同居群白羊草种子发芽指数的影响

由图2 可知，在同一居群中，白羊草种子发芽指数随着贮藏年限的增加呈降低趋势，5 个居群的白羊草种子在收获当年发芽指数均最高；代县、平鲁、平定、柳林居群白羊草种子收获当年的发芽指数显著（P<0.05）高于贮藏1、2、3 年，太谷居群白羊草种子贮藏3 年的发芽指数显著（P<0.05）低于收获当年以及贮藏1、2 年。在同一贮藏年限下，白羊草种子发芽指数受居群影响。 收获当年，太谷、柳林居群白羊草种子发芽指数显著（P<0.05）高于平鲁居群，与代县、平定居群差异不显著（P>0.05）， 且平鲁居群白羊草种子发芽指数与代县、平定居群差异不显著（P>0.05）。 贮藏1 年时，太谷居群白羊草种子发芽指数显著（P<0.05）高于其他居群； 平定居群白羊草种子发芽指数显著 （P<0.05）高于代县、平鲁居群，与柳林居群差异不显著（P>0.05），且柳林居群白羊草种子发芽指数与代县、平鲁居群差异不显著（P>0.05）。 贮藏2 年时，太谷居群白羊草种子发芽指数显著（P<0.05）高于其他居群， 且其他居群白羊草种子发芽指数差异不显著（P>0.05）。 贮藏3 年时，太谷居群白羊草种子发芽指数显著（P<0.05）高于其他居群；平鲁、平定居群白羊草种子发芽指数显著（P<0.05）高于代县居群，与柳林居群差异不显著（P>0.05），且代县居群白羊草种子发芽指数与柳林居群差异不显著（P>0.05）。

图2 不同贮藏年限下不同居群白羊草种子发芽指数的变化

2.3 贮藏年限对不同居群白羊草种子平均发芽时间的影响

由图3 可知，在同一居群中，白羊草种子平均发芽时间随着贮藏年限的增加而延长，5 个居群的白羊草种子在收获当年平均发芽时间均最短；代县、 柳林居群白羊草种子收获当年的平均发芽时间显著（P<0.05）低于贮藏3 年，其他居群白羊草种子不同贮藏年限下差异不显著（P>0.05）。 在同一贮藏年限下， 白羊草种子平均发芽时间受居群影响。收获当年和贮藏1 年时，不同居群白羊草种子平均发芽时间差异均不显著（P>0.05）。贮藏2年时，太谷居群白羊草种子平均发芽时间显著（P<0.05）低于代县居群，与平鲁、平定、柳林居群差异不显著（P>0.05），且代县居群白羊草种子平均发芽时间与平鲁、 平定、 柳林居群差异不显著（P>0.05）。 贮藏3 年时，平定、太谷居群白羊草种子平均发芽时间显著（P<0.05）低于代县居群，与平鲁、柳林居群差异不显著（P>0.05），且代县居群白羊草种子平均发芽时间与平鲁、 柳林居群差异不显著（P>0.05）。

图3 不同贮藏年限下不同居群白羊草种子平均发芽时间的变化

2.4 贮藏年限对不同居群白羊草种子幼苗活力指数的影响

由图4 可知，在同一居群中，白羊草种子幼苗活力指数随着贮藏年限的增加逐年降低，5 个居群的白羊草种子在收获当年幼苗活力指数均最高；除太谷居群外，其他4 个居群白羊草种子收获当年的幼苗活力指数均显著（P<0.05）高于贮藏1、2、3 年。 在同一贮藏年限下，白羊草种子幼苗活力指数受居群影响。收获当年，柳林居群白羊草种子幼苗活力指数显著（P<0.05）高于太谷居群，与代县、平鲁、平定居群差异不显著（P>0.05），且太谷居群白羊草种子幼苗活力指数与代县、平鲁、平定居群差异不显著（P>0.05）。 贮藏1 年时，太谷居群白羊草种子幼苗活力指数显著 （P<0.05） 高于代县、平鲁、柳林居群，与平定居群差异不显著（P>0.05）； 平定居群白羊草种子幼苗活力指数显著（P<0.05）高于代县、平鲁居群，与柳林居群差异不显著（P>0.05）；柳林居群白羊草种子幼苗活力指数与代县、平鲁居群差异不显著（P>0.05）。 贮藏2年时，太谷居群白羊草种子幼苗活力指数显著（P<0.05）高于其他居群，且其他居群幼苗活力指数差异不显著（P>0.05）。 贮藏3 年时，太谷居群白羊草种子幼苗活力指数显著（P<0.05）高于代县、平鲁、柳林居群， 与平定居群差异不显著 （P>0.05）；代县、平定、平鲁、柳林居群白羊草种子幼苗活力指数差异不显著（P>0.05）。

图4 不同贮藏年限下不同居群白羊草种子幼苗活力指数的变化

2.5 贮藏年限及居群对白羊草种子活力的双因素方差分析

双因素方差分析表明（见表1），不同贮藏年限、居群及两者的交互作用对白羊草种子发芽率、发芽指数及幼苗活力指数均有极显著（P<0.01）影响； 不同贮藏年限与居群对白羊草种子平均发芽时间有极显著（P<0.01）影响，但不同贮藏年限与居群的交互作用对白羊草种子平均发芽时间无显著（P>0.05）影响。

表1 不同贮藏年限及居群影响白羊草种子活力的双因素分析

3 讨论

种子的贮藏条件如时间、 温度等都是影响种子活力的重要因素［20］。 贮藏年限是影响白羊草种子质量及活力变化的主要因素， 同时其活力变化趋势对判定白羊草种子的科学贮藏期限具有重要指导意义。该研究发现，不同贮藏年限对白羊草种子发芽率、发芽指数、平均发芽时间及幼苗活力指数均存在极显著（P<0.01）影响，且白羊草种子的发芽率、 发芽指数及幼苗活力指数都随着贮藏年限的增加呈降低趋势， 平均发芽时间随着贮藏年限的增加而延长；收获当年发芽率、发芽指数及幼苗活力指数普遍高于贮藏1～3 年，在贮藏1 年后，各居群都表现出不同程度的下降，尤其是代县、平鲁、 平定和柳林居群， 在贮藏1 年后降低幅度较大。研究柱花草［21］、春小麦［22］及柠条［23］等植物种子的耐贮藏特征时发现， 种子的活力随着贮藏年限的增加而降低。在种子贮藏过程中，种子活力的降低与时间的增加成正比， 良好的贮藏处理有望获得良好的种子质量和较高的种子活力［24］。 在种子贮藏前，保证其收获及管理方式最佳，以确保在一定贮藏条件下保持高水平的种子活力， 以及对最终能够提供高质量种子至关重要［25］。 科学的收获及处理有利于白羊草的长效贮藏。

种子的萌发能力与生境有关，如气候、地形、土壤、植被等都会影响种子萌发［26］，不同居群因为环境差异导致的遗传性能变异， 从而使其种子活力随贮藏时间变化也会存在差异。 该研究中发现不同居群对白羊草种子发芽率、发芽指数、平均发芽时间及幼苗活力指数存在影响， 且各居群活力随贮藏年限变化不尽相同，在代县、平鲁、平定和柳林居群中白羊草种子发芽率、发芽指数、幼苗活力指数在收获当年保持较高的水平， 贮藏1 年时显著（P<0.05）下降；而太谷居群在贮藏期间均保持较高的水平。 研究不同地区紫花苜蓿［26］及梭梭（Haloxylon ammodendron）［27］等植物种子活力时发现，不同地区种子的发芽率、发芽指数及活力指数的差异性，很大程度上是受气候、降雨量、土壤等多种因素影响。前期研究发现，山西不同居群白羊草在光合特性［28］、产量及营养品质［29］、农艺性状［30］等方面均存在较大差异， 且以太谷居群的白羊草的综合表现最好。该研究表明，太谷居群白羊草种子在整个贮藏过程维持较高的活力水平， 且整体下降趋势较缓， 相对于其他居群有较长时间的贮藏期，所以若长期高效利用，太谷居群白羊草种子最合适。但在收获当年，柳林居群白羊草种子发芽指数、幼苗活力指数表现最好，且发芽率也相对较高，平均发芽时间最低，综合活力水平最高，所以若当年播种栽培，柳林居群的白羊草种子最佳。

4 结论

不同居群白羊草种子活力随贮藏年限增加呈降低趋势，但各居群间变化差异不同。各居群白羊草种子在收获当年均保持较高活力水平，其中，柳林居群的白羊草种子综合活力水平最高， 具有很高的种用价值。 太谷居群的白羊草种子在贮藏3年内活力仍保持相对较高水平，耐贮性最好，而其他居群均不适合长期贮藏。