不同处理对蓝花棘豆种子萌发的影响

肖卓琳, 孟繁祎,,刘艳芬,武菊英,范希峰,张 辉*

(1.北京市农林科学院草业花卉与景观生态研究所,北京 100097；2.河北工程大学园林与生态工程学院,河北邯郸 056021)

蓝花棘豆(Oxytropiscaerulea)是一种具有极高观赏价值的多年生草本植物,豆科棘豆属,茎缩短,基部分枝呈丛生状,植株高约20 cm[1]。花色鲜艳,花冠蓝紫色或紫红色,由多数小花构成的总状花序高于叶丛。荚果,花果期6—8月。根据《中国植物志》记载[2]，蓝花棘豆产自北京、黑龙江、内蒙古、河北、山西等地,在俄罗斯和蒙古也有分布,生于海拔1 200 m 左右的山坡或山地林下。蓝花棘豆耐寒性极强[3],且耐热、耐干旱瘠薄,还具有较高的药用价值及饲用价值,是棘豆属中唯一不致家畜中毒的优质牧草[4]。但种子存在硬实现象，发芽率低,给生产带来不便[5]。

近年来,关于蓝花棘豆种子的萌发试验并不多见,田琳琳等[6-7]研究得出，赤霉素和硼酸对蓝花棘豆种子萌发具有促进作用；王兵[8]研究表明，使用温水浸种不能促进蓝花棘豆种子萌发,使用浓硫酸可以促进种子萌发。豆科植物种子硬实[9],破除硬实的研究集中在物理和化学的处理方法上[10-11]。张艳等[12]对山岩黄芪的种子进行机械破皮处理,可有效促进种子萌发；郑健等[13]对歪头菜种子采用浓硫酸浸蚀促进种子萌发；马尧等[14]对膜荚黄芪种子进行水浸种处理促进种子萌发。除此之外,超声波处理是一种可以促进种子萌发的新型、无公害物理手段[15-17]。由于98%浓硫酸具有强腐蚀性,机械破皮的方法难以控制其磨损程度,以上2种方法不适合处理大量种子。因此，笔者以蓝花棘豆种子为试验材料,通过98%浓硫酸浸种、机械处理、温水浸种、超声波处理的方法对其萌发进行研究,探究能提高蓝花棘豆种子发芽率更加简便的方法,以期为蓝花棘豆播种育苗提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料与地点供试材料为蓝花棘豆种子,2020年10月采自北京市百花山自然风景区。千粒重为3.55 g。试验于北京市农林科学院草业花卉与景观生态研究所实验室完成。

1.2 试验方法

1.2.1种子处理。试验前种子处理：选取生长良好、籽粒饱满的种子,在室温下用0.8%次氯酸钠浸种消毒30 min,之后用蒸馏水冲洗5～6次。通过查阅文献[8,18],将消毒后的种子分成4份,第1份用98%浓硫酸浸泡5 min；第2份用砂纸摩擦4 min；第3份用60 ℃温水浸泡1 min；第4份为对照组(CK)。将种子置于有3层滤纸的发芽盒内,每盒放置25粒种子,重复4次。

1.2.2不同浸种温度处理蓝花棘豆种子。将消毒后的种子置于0(CK)、20、40、60、80、100 ℃的蒸馏水中浸泡1 min。

1.2.3不同浸种温度和时间交互处理蓝花棘豆种子。将消毒后的种子置于60、80、100 ℃蒸馏水中分别浸泡1、3、5、7 min。

1.2.4超声波处理蓝花棘豆种子。将消毒后的种子用50 W 40 kHz 的超声波仪(天津奥特赛恩斯AS10200BDT)对种子处理5、10、20、30、40、50、60 min,以未处理的种子为对照组(CK)。

1.3 测定指标发芽期间逐日进行发芽观察及记录,期间保持充足的水分。试验结束后对其发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数进行测定计算。

发芽率=发芽种子数/试验种子数×100%[19]

发芽势=发芽高峰期发芽个数/试验种子数×100%[19]

发芽指数=∑(每天发芽种子数/相应的发芽天数)[19]

活力指数=一定时期内正常幼苗的平均重量×发芽指数

1.4 数据统计使用SPSS 22.0进行单因素方差分析,并用邓肯(Duncan)法对测定数据进行多重比较,交互处理用SPSS 22.0进行多因素方差分析。用Excle作统计图。

2 结果与分析

2.1 不同处理对蓝花棘豆种子萌发的影响由表1可知,3种方法均可促进蓝花棘豆种子的萌发。其中，60 ℃温水浸泡可使发芽率、发芽指数、活力指数有所提高,但与CK差异不显著。98%浓硫酸浸泡和机械处理的发芽率分别为94%和92%,发芽势分别为82%和89%,发芽指数分别为48.15和36.60,活力指数分别为2.75和1.64,且均显著高于CK(P<0.05)。由此可知,98%浓硫酸和机械处理效果显著。

表1 不同处理对蓝花棘豆种子发芽指标的影响Table 1 Seperate treatments affected the germination indexes of seeds of Oxytropis caerulea

2.2 不同浸种温度对蓝花棘豆种子萌发的影响不同温度蒸馏水浸泡1 min对蓝花棘豆种子的发芽指标影响见图1。由图1A可知,不同温度处理效果不同,其中80 ℃蒸馏水浸泡后种子发芽率最高(86%),0和40 ℃浸泡效果最差,发芽率均为70%,但各处理间无显著差异。由图1B可知，80 ℃蒸馏水浸泡后种子发芽势最高(35%),显著高于CK(P<0.05),其他温度蒸馏水浸泡1 min对蓝花棘豆种子的发芽势差异不显著。由图1C可知，80 ℃蒸馏水浸泡蓝花棘豆种子发芽指数最高(14.64),与CK显著差异,40 ℃时发芽指数最低(9.54)。由图1D可知，60和80 ℃蒸馏水浸泡蓝花棘豆种子时,活力指数达到最高值(0.56),但与CK差异不显著；40 ℃蒸馏水浸泡蓝花棘豆种子活力指数最低(0.32),显著低于CK(P<0.05)。由此可知,温水浸泡可以促进蓝花棘豆种子萌发,以80 ℃温水浸泡处理效果最佳。

注：不同小写字母表示处理间差异显著(P<0.05)。Note: Different lowercase letters indicate significant difference between different treatments (P<0.05).图1 不同浸种温度对蓝花棘豆种子发芽指标的影响Fig.1 Effect of different soaking temperature on germination index of Oxytropis caerulea seeds

2.3 不同浸种温度与浸种时间交互作用对蓝花棘豆种子萌发的影响试验结果得出,高温浸种可以显著促进种子萌发,发芽指标随浸种温度的升高和浸种时间的增加呈先升高后降低的趋势。由图2A可知,当浸种温度为80 ℃,浸泡时间5 min 时,蓝花棘豆种子发芽率达到最高(97%),当浸种温度为60 ℃,浸泡时间7 min时,蓝花棘豆种子发芽率最低(81%)。由图2B可知,当浸种温度为100 ℃，浸泡时间5 min 时,蓝花棘豆种子的发芽势最高为74%；当浸种温度为60 ℃，浸泡时间5 min时,发芽势最低(23%)。由图2C可知,当在80 ℃条件下浸泡5或7 min和在100 ℃条件下浸泡1、3或5 min时,发芽指数均显著高于60 ℃各处理(P<0.05)。其中，浸种温度为100 ℃，浸泡时间为1 min时,蓝花棘豆种子的发芽指数达到最高(15.48)。由图2D可知,当浸种温度为80 ℃,浸泡时间为5、7 min和浸种温度为100 ℃,浸泡时间为3 min时,活力指数显著提高(P<0.05)。其中，浸种温度为80 ℃,浸泡时间为5 min时,蓝花棘豆种子的活力指数达到最高(0.54)。由此得出,高温浸种可以促进蓝花棘豆种子萌发,以80 ℃条件下浸泡5 min效果最佳。

注：不同小写字母表示不同处理间差异显著(P<0.05)。Note: Different lowercase letters indicate significant difference between different treatments (P<0.05).图2 不同浸种温度与浸种时间交互处理对蓝花棘豆种子萌发的影响Fig.2 Effects of different soaking temperature and time on germination index of Oxytropis caerulea seeds

由表2可知，温度与时间对蓝花棘豆种子的活力指数具有显著交互影响(P<0.05),对发芽率、发芽势、发芽指数作用不显著；温度对蓝花棘豆种子的发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数具有显著作用(P<0.001),时间对各项发芽指标作用不显著。

表2 浸种温度与浸种时间对蓝花棘豆发芽影响的方差分析Table 2 Analysis of variance of soaking temperature and soaking time on germination of Oxytropis caerulea seeds

2.4 不同超声波处理时间对蓝花棘豆种子萌发的影响试验结果得出,超声波处理很难改善蓝花棘豆种子的发芽率。由图3A可知,蓝花棘豆种子发芽率随超声波处理时间的增加呈增大—降低—增大—降低的趋势,发芽率以处理10 min达到最高(68%),处理时间为20和60 min时,发芽率为53%和50%,低于CK。由图3B、3C、3D可知,超声波处理50 min时,蓝花棘豆的发芽势、发芽指数、活力指数达到最高,分别为25%、5.27、0.27,其他处理时间的发芽势、发芽指数、活力指数均低于CK。由此可知,超声波处理对蓝花棘豆种子萌发效果不显著。

注：相同小写字母表示不同处理间差异不显著(P>0.05)。Note:Same lowercase letters indicate no significant difference between different treatments (P>0.05).图3 不同超声波处理时间对蓝花棘豆种子萌发的影响Fig.3 Effect of different ultrasonic treatment time on germination index of Oxytropis caerulea seeds

3 讨论与结论

3.1 讨论目前,国内外关于蓝花棘豆种子萌发的报道较少。该试验结果表明,使用98%浓硫酸浸泡、机械破皮和温水浸种均可提高蓝花棘豆种子的发芽率。98%浓硫酸浸泡是最常用的化学处理方法之一[20],通过腐蚀部分坚硬种皮,改善种皮透水性促进种子萌发。研究表明,浓硫酸的处理效果显著高于稀硫酸[21]。该试验使用98%浓硫酸浸泡5 min蓝花棘豆的发芽率显著提高,与王兵[8]的研究结果基本一致。但是在用浓硫酸处理时应注意时间的控制,以免伤害种胚,且废液应妥善处理。该试验未对浓硫酸浸种设置时间梯度,对浓硫酸浸种处理的最优时间应进一步研究。

吴双英等[18]使用220目砂纸对多叶棘豆种子进行4 min破皮处理,种子发芽率有明显提升,笔者对蓝花棘豆种子进行同样的处理,种子发芽率得到显著提高,因为砂纸打磨可以促进水分和氧气进入种子内,促进种子萌发[22]。

有研究表明,采用温水(60、70、80、90、100 ℃)浸泡的方法蓝花棘豆种子不发芽,用浓硫酸处理30 min发芽率最高(95%)[8],而该试验温水浸泡可以促进种子萌发,且98%浓硫酸浸泡5 min发芽率可达到94%。

为研究浸种温度与浸泡时间是否会相互影响,该试验进行了浸种温度与浸泡时间的交互试验。试验结果表明,处理温度对蓝花棘豆种子各项萌发指标影响显著(P<0.05),处理时间影响不显著,温度与时间对蓝花棘豆种子的活力指数具有显著交互影响(P<0.05),对发芽率、发芽势、发芽指数作用不显著。当浸种温度为100 ℃时,随着浸种时间的增加,其发芽指标均呈下降趋势,而60、80 ℃时并未出现这种情况,其原因可能是水温过高,长时间的浸泡对种子有破坏作用。赵丽丽等[21]研究认为，在100 ℃环境下可能会导致一些种子受到伤害甚至死亡,但由于浸泡后并未对种子进行生理指标研究,因此具体原因有待进一步研究。

该试验还使用了超声波处理,处理效果不显著,但试验过程中发现有些未发芽的种子有发芽的趋势,因此超声波处理对蓝花棘豆种子发芽的影响还有待进一步研究。

3.2 结论试验得出,蓝花棘豆种子最佳处理方式为当浸种温度为80 ℃、浸泡时间为5 min。在该条件下,蓝花棘豆种子发芽率得到显著提升,发芽势、发芽指数、活力指数显著高于其他试验分组,其最高发芽率达到97%。