甘南高原春油菜种子存放年限对发芽特性的影响

戴彩虹 毛玉萍 徐海山 李风庆

(甘南藏族自治州农业科学研究所，甘肃 甘南 747000)

甘南藏族自治州农业科学研究所成立于1976年，现有办公面积447m2，建筑面积为214m2。甘南藏族自治州农业科学研究所试验基地位于合作市卡加曼乡新集村，面积9hm2，海拔2731m。试验基地建设种子及农机具库房、病虫测报房、挂藏室及种质资源保存室994m2，晒场1850m2。2015年，甘南藏族自治州农业科学研究所被评选为全国200个青少年农业科普示范基地之一；2017年，被确定为国家大麦青稞产业技术体系23个综合试验站之一，成为全州对外展示农业科研成果和促进与外界交往交流交融的重要窗口。甘南藏族自治州农业科学研究所自建所以来，主持完成国家、省、州重点农业科研推广项目59项，其中31项获地、厅级表彰奖励，主持实施高海拔油菜新品种选育，先后选育出了“甘芥1号”“甘芥2号”“甘南3号”“甘南4号”“甘南5号”“甘南6号”等优良品种，在甘肃省小油菜新品种审定品种中位列前茅，是甘南藏族自治州具有自主知识产权的优良品种。在白菜型油菜丰产栽培技术方面形成了完整模式，进一步完善了白菜型油菜种植区域配套丰产栽培技术。

甘南藏族自治州地处青藏高原东北部，平均海拔3000m，大部分耕地分布在海拔2000～3000m高寒阴湿地区，气候寒冷湿润，无霜期短，自然条件差，适应种植作物少，特殊的地理环境和复杂多样的气候，形成了甘南藏族自治州粮食生产以青稞为主，油料作物以油菜为主的农业生产布局，油菜成为代表甘南藏族自治州特色农产品的优势作物。但甘南藏族自治州因没有当地优良品种的供给，每年需从青海等地调种，既浪费人力又浪费财力，种植成本提高，严重影响种植户积极性。2012年甘南藏族自治州农业科学研究所油菜育种项目因没有经费的支持育种工作中断，甘南高原油菜品种混杂退化严重，良种严重缺乏，上至农业种子推广部门，下至农牧民多次呼吁农科所尽快恢复油菜育种工作。育种工作首要的基础材料是种质资源，种子是作物生长的基础，长期以来人们采用发芽势和发芽率检验种子的质量，但有些活力低的种子在实验室能正常发芽，在田间不能正常成苗或不能成为壮苗，对农业生产造成经济损失。种子收获后影响种子活力的主要因素有贮存条件、贮存时间及温度等。种子活力包括种子萌发时的发芽潜力以及生产潜力，在很大程度上决定了植株的生长发育和产量。研究不同年限油菜种质资源发芽特性变化情况，旨在为种子在贮藏和生产上的良好应用提供依据。作物种植依靠的是种子，种子质量的优劣可以用发芽势和发芽率检验。随着时间的推移，种子存放后的活力呈下降趋势[1，2]，人们往往忽视种子的贮藏及年限问题，认为发芽率降低可以加大种子量来弥补，不仅加大了种植成本，而且影响幼苗的生长发育，进而影响产量。谢皓等研究表明，种子在储藏过程中发生变质，其活力下降，不但影响萌发率，还会对后期植物的生长发育产生影响，改变了植物原有的农艺性状，降低了与其有关的其它性状，进而影响了作物产量和质量[3]。李灵芝等前期研究表明，种子贮藏时间越长，种子发芽率、出苗率、株高、底荚高、主茎节数、有效荚数、单株粒重有下降的趋势，分枝数没有明显变化，株高与种子活力呈极显著的正相关关系[4]。Purkar等[5]通过对不同老化品种种子衰老过程中的主要农艺性状的观察，结合Chauhan等[6]对大豆、大麦老化种子的研究发现，随着种子老化程度的加剧，发芽率下降，表型性状的相关类型和相关强度都发生了变化。由此可见，不同存放年限不仅影响发芽率和出苗率，对植株的农艺性状也有影响。

已有大量学者致力于研究油菜种子的储存期限问题，主要集中于以低温、干燥、密封等方式存储的种子或者经过人为操作的种子为研究对象。然而，针对自然环境下油菜种子的储存情况却鲜有深入探究。我国已经建立了许多物种种质资源库，这些资源库可以通过低温、干燥、密封等技术长时间保管种质资源，但很多单位没有现代化的种质储藏设备，所以品种材料资源和育种材料都必须在自然环境里保存。因此，对自然状态下种子储存的影响进行详细研究是十分必要的。本文将利用甘南藏族自治州农业科学研究所在自然环境下放置1～25年的甘南高原春油菜种子作为实验材料，探索其储存时间对其萌发特性产生的影响，从而为甘南高原春油菜种子的保存与生产提供理论支持。

1 材料和方法

1.1 材料

供试材料为甘南藏族自治州农业科学研究所在室内自然条件下于布袋中保存1～25年的高原春油菜种子125份。

1.2 方法

1.2.1 甘南高原春油菜种子存放方法及条件

在经过打碾后，种子需在阳光下晒干，使其水分含量降低到8%～9%。将这些种子放入白色布袋中，并存放于木质种子柜里。甘南藏族自治州农业科学研究所所在地高寒湿润，冬季长、夏季短，年平均气温为-0.5～3.5℃。

1.2.2 发芽率的测定

根据GB/T 3543.4《农业种子检测规范》[7]执行发芽测试，使用切割过的过滤纸作为发芽床，每种品类进行3次复测，每次包含100颗种子。但不能仅依赖于7d内观察到的发芽状况计算发芽率，要所有实验都完成后，通过对所有实播种子的真实出苗数量确定发芽率。

1.2.3 统计分析

发芽率计算公式：

发芽率(%)=发芽试验终期全部发芽种子数/供试种子数×100

统计分析采用T检验。

2 结果与分析

2.1 存放年限对甘南高原春油菜种子发芽率的影响

由表1、图1可知，甘南高原春油菜种子的年均发芽率随贮藏年限的增长呈递减趋势，但不是逐年递减，而是呈前期缓慢、后期迅速的递减趋势。甘南高原春油菜种子贮存1～8年，其年平均萌发率可达92.58%；贮藏9～17年，甘南高原春油菜种子萌发率虽有降低，但降幅较小，年均萌发率在86.59%～90.98%；而贮藏18～19年和20～21年的甘南高原春油菜种子，其年平均萌发率有2个显著的下降趋势，由原来的86.59%降至56.53%，约为1.4%；结果表明，贮藏时间在21年以上的油菜种子，其发芽率为0。因而，按照对种子生命周期的界定[8]，在甘南自然条件保存于布袋中的甘南高原春油菜种子的贮藏寿命为18～19年。

表1 春油菜种子发芽率年度变化情况

图1 油菜种子发芽率与保存年限的关系

尽管在一般情况下，随着贮藏年限的延长，甘南高原春油菜种子的年平均萌发率逐渐下降，但其萌发率也因品种差异而有所差异。储藏期不到8年的甘南高原春油菜种子，尽管其年均萌发率都在90%以上，但其每年均有发芽率却在90%以下；而经17年贮藏的甘南高原春油菜种子，尽管其年平均萌发率下降到88.92%，但仍有一些品种的萌发率超过90%。这表明，不同品种的甘南高原春油菜种子成熟、收获、贮藏均在同一生态条件下进行，其品种间存在着一定的遗传分化[9-11]。

2.2 存放年限对甘南高原春油菜种子始萌发天数的影响

已有的研究结果显示，经过更长的储存时间后，甘南高原春油菜种子的老化状况更加严重，并且其生理和生物化学上的损害也将加剧，这可能引发种子生长周期的延缓。从图2可以看出，随着储藏时间的增加，甘南高原春油菜种子的初始发芽时间也随之增长。贮藏时间在8年以下的甘南高原春油菜种子，发芽时间为2～2.5d；贮藏9～17年的甘南高原春油菜种子发芽时间延长至3～4d；甘南高原春油菜种子贮藏18～19年，发芽时间延长至5d；甘南高原春油菜种子贮藏20～21年，种子发芽时间延长至9～10d，表现出与发芽率衰退阶段相符的规律，因此，从一定程度上可以反映种子的老化状况。

图2 油菜种子始萌发天数与保存年限的关系

2.3 存放年限对甘南高原春油菜种子萌发高峰期的影响

对于保存年限较短，在1～8年内的甘南高原春油菜种子，如“陇油21号”(保存年限为1年)、“甘南6号”(保存年限为8年)，见图3，种子萌发的高峰期主要集中在种子发芽后的2～3d，在这3d内种子的发芽率占到种子发芽率的80%以上，基本上7d左右有生活力的种子就能够萌发完毕，发芽较为集中；超过9年后，甘南高原春油菜种子萌发的高峰期持续时间变得越来越长，在峰的高度上越来越低于保存年限较短的甘南高原春油菜种子，并且甘南高原春油菜种子完全萌发持续的时间也变得越来越长，发芽较为分散不集中，如“甘南4号”(保存年限为17年)、“甘南3号”(保存年限为19年)，见图3。因此，发芽高峰期出现时间的推迟，峰高度的降低，以及有生活力的高原春油菜种子完全萌发所需时间的延长也反映了种子老化情况。

图3 油菜种子萌发高峰期与保存年限的关系

2.4 存放年限对甘南高原春油菜幼苗素质的影响

随着储藏时间的延长，甘南高原春油菜苗的品质也会从粗大、健壮、生长良好转变为细小、瘦弱、长势差，甚至会发生下胚轴或胚根变短、子叶颜色不正常或无法生长的畸形苗。另外，根据甘南高原春油菜种子的生长顺序，前期发芽的幼苗粗壮、生长旺盛，晚发芽的幼苗又细又弱，这也是甘南高原春油菜种子衰老的一个重要指标。存放时间越长，影响越大，衰老劣变程度越严重。

3 讨论

经过长时间储存后，甘南高原春油菜种子的发芽能力会逐渐减弱，这一现象与其他作物的相关研究相符[11]。然而，这种减弱速度略微异于其他农作物的规律。根据已有报告，大多数农产品的发芽率会在长期存储过程中呈现出先缓慢后快速，最后再次变缓的变化模式。但在甘南地区以布袋形式保存的春油菜种子中，情况有所不同，其发芽率在短期存放年限较为稳定，后迅速下滑，这种情况可能是春油菜种子富含脂肪且容易腐烂，以及不同的储藏环境所导致的。通过对发芽能力检测可以发现，在甘南高原地区的自然条件下，用布袋保存高原春油菜种子可以使其保持18～19年的生命周期，安全储存时间范围在1～17年。在安全存放期内，高原春油菜种子的年平均发芽率保持在87.83%以上，发芽率随着保存年限的增加而降低。

本研究结果还表明，保存种子的衰老不仅表现在与质量有关的发芽率降低上，并且幼苗素质的降低、种子始萌发天数的延长、萌发高峰期出现时间的推迟，以及有萌发力种子完全萌发所需时间的延长等与种子质量有关的方面也表现出了存放种子的衰老情况。