小粒种咖啡种子发芽指标测定

李贵平，付兴飞，胡发广，黄家雄，武瑞瑞，杨 旸，李亚男

（云南省农业科学院热带亚热带经济作物研究所，云南保山 678000）

咖啡（Coffea）为茜草科仙丹花亚科咖啡族咖啡属的植物［1］，原产非洲中北部热带雨林，与可可（Theobroma cacao）、茶（Camellia sinensis）并称为世界三大饮料植物，在世界热带农业经济、国际商贸及人类生活中具有极其重要的地位和作用［2］。目前用于商业化栽培的种类主要有小粒种咖啡（Coffea arabicaL.）和中粒种咖啡（C. canephoraPierre ex A. Froehner），而大粒种咖啡（C.libericaBull. ex Hiern）商业化栽培比较少。我国生产上栽培的种类主要为小粒种咖啡，主要在云南和四川等省种植；中粒种咖啡也称为罗布斯塔种咖啡，主要在海南省种植［2-4］。

小粒种咖啡为自花授粉植物，实生后代遗传变异率小，性状较稳定，故生产上一般采用种子繁育后代和种苗［5-6］。衡量咖啡种子质量一般采用品种纯净度、种子发芽率、种子含水量、种子完整度、种子饱满度等指标［7-8］来进行判断，而通过咖啡种子的发芽势、发芽指数、发芽速率等发芽指标的研究报道相对较少。本文参考王朔楠等［9］的种子发芽指标及其测定方法，采用常规的沙床催芽育苗方法［10-11］对小粒种咖啡种子发芽指标进行分析，为小粒种咖啡种子质量标准的判断与衡量提供参考。

1 材料和方法

1.1 供试品种

选用小粒种咖啡卡蒂姆CIFC7963 完全成熟的果实，参照黄家雄［10］、郭铁英［12］等有关咖啡育苗方法进行制种，按照咖啡种子质量指标［7］第一级种子的要求,选用完整度100%和饱满度100%的咖啡种子为供试材料，并且在制种后10 d 内播种。

1.2 育苗材料

播种催芽的基质材料采用咖啡常规育苗用的江沙,去除其中的草根、树叶、土粒和石块等杂质。选用盆高20 cm、盆口直径24 cm 的圆形塑料花盆，在花盆内壁高16 cm 和17.5 cm 处用记号笔做标记。

1.3 试验地点

试验地点位于云南省保山市隆阳区潞江镇（24°28′N，98°49′E），属南亚热带半干旱季风气候，年均温21.3℃，绝对最高气温40.4℃，绝对最低气温0.2℃，＞10℃积温7 694℃，年均降雨量751.4 mm，降雨集中在6—10 月，年均蒸发量2 101.9 mm，年日照时数 2 328 h，相对湿度70%［6］。

1.4 试验方法

试验设5 个重复，用于播种的花盆记为A1～A5，对应的备用花盆记为B1～B5。将备好的江沙装入花盆内至16 cm 标记处，淋足水分。待水分下落至沙面静止平整时，沙面低于16 cm 标记处的继续填入江沙和淋水，高于16 cm 的则取出多余江沙并淋水，直至沙面静止于16 cm 标记处。

咖啡种子按常规沙床催芽育苗方法处理，先用清水浸泡，24 h 后捞出沥干水分，然后用70%的甲基硫菌灵可湿性粉剂500 倍液浸泡10 min，再捞出沥干，即可进行播种。

为便于观测记录和保持相对一致，采用点播的方式将咖啡种子有腹沟的平整腹面朝下，圆弧形凸起的背面朝上，逐一摆放于盆内；选用大小相近的种子，剔除大象豆、圆豆、三角形豆。每个盆点播100 粒种子，播种完成后用江沙覆盖至17.5 cm 标记，淋足水分。沙面低于或高于17.5 cm的处理方法同前述，以保持盖种厚度为1.5 cm。

播种后选取常用的白色塑料地膜覆盖花盆，四周用江沙压紧、压实，以利增温保水。

观测记录时揭开塑料地膜，取出覆盖在种子层上的江沙，逐个观测种子发芽情况。未发芽的种子放回相应的A1～A5 花盆，已发芽的种子移放到对应的B1～B5 备用花盆，盖种、淋水和覆膜等处理同A1～A5 一致。每次观测记录后同样用塑料地膜覆盖花盆，直至咖啡种子大部分出土。

1.5 观测记录

种子播种完成后开始计时。咖啡种子的萌发相对比较缓慢，从播种至出土一般需40～60 d，因此于每周（w）观测记录1 次发芽情况。

咖啡种子萌发过程中，胚根首先突破较为坚韧的种壳（羊皮纸），随着下胚轴的伸长和胚根的生长，种壳包裹着胚芽逐渐突出土面。因此，本研究以咖啡种子胚根突破种壳且明显可见胚根时视为已发芽，仅见种子芽点露白和破壳不明显则视为未发芽。B1～B5 备用花盆中种子直至出土，子叶完全展开，每个盆抽样15 株，用毫米刻度直尺测量株高。

1.6 观测指标与数据处理

主要记录与计算种子发芽数、幼苗株高、发芽力指标、种子活力。其中，种子发芽力指标，由发芽势（germination energy，GE）和发芽率（germination percentage，GP）表示。本试验的发芽势（GE）和发芽率（GP）分别由以下公式计算：

GE=N4/NT×100%

GP=N5/NT×100%

式中，N4和 N5表示至第 4（w）和第 5（w）各个重复数种子发芽的累计量，NT表示各重复数供试种子总量。

在王朔楠等［9］种子发芽指标及其测算方法的研究分析中，种子的活力指标可由发芽指数（germination index，GI）和活力指标（vitally index，VI）、发芽速度指标及发芽整齐度指标进行综合衡量。发芽速度指标一般用发芽速率系数（coefficient of rate of germination，CRG）和发芽速率指数（index of rate of germination，IRG）表示，发芽整齐度用发芽整齐度系数（coefficient of uniformity of germination，CUG）和发芽时间变异系数（coefficient of variation of the germination time，CVT）表示。小粒种咖啡种子活力指标参照上述各项指标的计算方法分别计算如下：

发芽指数（GI）和活力指标（VI）：

式中，ni表示第i周（w）时新发芽的咖啡种子数；Ti为相应的发芽周数i；k为咖啡种子发芽总周数。S 为咖啡幼苗长势，采用咖啡幼苗株高平均值。

发芽速度指标的发芽速率系数（CRG）和发芽速率指数（IRG）：

式中，ni为第i周（w）新发芽的咖啡种子数；Ti为相应的发芽周数i；k为咖啡种子发芽总周数；Ni为第i周（w）时已发芽的咖啡种子累计总数。

发芽整齐度的发芽整齐度系数（CUG）和发芽时间变异系数（CVT）：

式中，ni为第i周（w）新发芽的咖啡种子数量；为至第k周（w）时已发芽的咖啡种子累计数；k为咖啡种子发芽总周（w）数；Ti为相应的发芽周（w）数i；Tˉ为咖啡种子平均发芽周（w）数。

采用Excel 2003 对观测数据进行统计与分析。

2 结果与分析

2.1 种子发芽观测结果

对小粒种咖啡卡蒂姆CIFC7963 成熟种子的播种试验与观测记录的种子发芽观测数据结果见表1，幼苗子叶完全展开后抽样测量的株高结果见表2。

表1 咖啡种子发芽情况观测数据

表2 咖啡幼苗株高观测数据 cm

2.2 种子发芽指标

（1）种子发芽力

从表1 中可得，第4 w 前咖啡种子新增发芽数逐渐增加，第4 w 时发芽数达到最大值，第4 w 后新增发芽数减少，因此，以第4 w 的发芽数所占比例为发芽力指标的发芽势；第5w 后连续观测两周发芽率不再增加，因此小粒种咖啡的发芽时间可视为5 w 内。各重复数的发芽势（GE）和发芽率（GP）计算结果见表3。

表3 小粒种咖啡种子发芽力指标

（2）种子活力

根据计算公式，各重复数的发芽指数（GI）和活力指标（VI）计算结果见表4。

表4 小粒种咖啡种子发芽指数和活力指标

（3）发芽速度

根据计算公式，各重复数的咖啡种子发芽速率系数（CRG）和发芽速率指数（IRG）计算结果见表5。

表5 小粒种咖啡种子发芽速度指标

（4）发芽整齐度

根据计算公式，各重复数的的发芽整齐度系数（CUG）和发芽时间变异系数（CVT）计算见表6。

表6 小粒种咖啡种子发芽整齐度指标

综合种子发芽的各项指标和系数的计算结果，经整理汇总后对各项指标的计算结果进一步分析计算，结果见表7。计算结果表明，衡量小粒种咖啡种子发芽指标的种子发芽势（GE）、发芽率（GP）、发芽指数（GI）、活力指数（VI）、发芽速率系数（CRG）、发芽速率指数（IRG）、发芽整齐度系数（CUG）和发芽时间变异系数（CVT）平均值分别为 81.6% ，96.8% ，28.19，236.94，0.2724，19.36，1.4137，0.2295。

表7 小粒种咖啡种子发芽指标

3 结论与讨论

本试验按咖啡种子质量指标要求，选用完全成熟、种子饱满度和完整度均为100%的小粒种咖啡种子，通过对种子发芽指标的发芽势、发芽率、发芽指数等8 个指标进行测算，结果表明：当种子的发芽势超过81%、发芽率超过96%、发芽指数超过28、活力指数超过236、发芽速率系数超过0.27、发芽整齐度系数超过1.41 和发芽时间变异系数低于0.22 时，可评定为质量较高的种子。本试验研究中，小粒种咖啡种子发芽指标的发芽指数、活力指数、发芽速率系数、发芽速率指数和发芽整齐度系数等各项指标的测算具有较好的灵敏性，可较好地反映咖啡种子发芽质量的高低，发芽指标各重复数间的变异系数均小于15%，表明数据信息离散程度低，变异系数较低，符合统计学意义，各项指标重复数的平均值具有较好的代表性，可作为衡量小粒种咖啡种子质量的参考指标。

小粒种咖啡的果实成熟期一般集中在当年11月份至翌年3 月份，生产中大都选择在12 月份至翌年1 月份进行播种育苗，此期间是一年中气温最低，且昼夜温差较大的时间段，对咖啡种子的萌发、生长和出土等影响最大。咖啡属热带作物，其种子的萌发、生长和出土等需求的温度相对较高，一般气温达到15℃以上时，种子才开始萌动和生长，而低于10℃时，种子萌发基本处于停滞状态或极为缓慢。3 月份以后，气温回升较快，夜间最低温基本都高于15℃，此期间进行播种育苗有利于种子的快速萌发和生长，但从播种到种子出土一般需45 d 以上的时间。总体来说，咖啡种子的萌发、生长和出土相对于蔬菜类、豆类和禾谷类的种子萌发和生长等比较缓慢，而且周期较长。咖啡种子发芽指标的测算若参照萌发期短且生长快速的蔬菜类、豆类和禾谷类等种子发芽指标测算方法，如以天（d）为观测记录时间，测算中以天（d）作为时间单位，对咖啡种子的观测记录来说，时间较长，观测记录次数太多，且数据量大，不利于统计分析，而且数据信息离散程度较大，变异系数较高，统计学意义偏低。为此，本研究以周（w）作为时间单位进行测算，观测记录次数大幅减少，观测数据量相对少，且数据比较集中，便于统计分析。

对作物种子发芽指标的观测记录，用天（d）、小时（h）或更短的时间间隔（t）为观测记录周期，更容易掌握种子萌发和生长等动态的真实情况，测算结果的数值也更接近真实值，对种子质量评价更具可靠性。但较短的时间间隔获得的观测值较小，累计量也小，数据离散程度高，使得表示种子发芽指标的发芽势、种子活力指标的发芽指数和活力指数及发芽速率系数、发芽整齐度系数等计算结果的数值偏小，而发芽速率指数的数值和发芽时间变异系数的数值则偏大，各项指标值之间的协调性较低，种子质量评价中数值过于偏低的关键指标容易被弃用。反之，以多日、周（w）或更长的时间间隔为观测记录周期，在实际中便于操作，有利于数据的获取，数据的集中程度较高，分析计算也方便简洁，但也存在不容易掌握种子萌发和生长的真实动态，测算结果的数值容易偏离真实值，对种子质量评价的可靠性低等问题。从本试验测算分析的结果来看，上述前几项指标计算结果的数值偏大，对种子质量的评价易夸大其真实质量。综上，对于种子萌发、生长和出土等较为缓慢的小粒种咖啡，如何选取种子发芽观测时间间隔（如 1 d、3 d、5 d 或 7 d），使最终测算获得的指标值更具可靠性，对种子质量的评价更具有科学性和指导意义，还有待于进一步拓展研究。