劉 英， 趙長山， 范丹丹， 何付麗， 曹 揚(yáng)

(東北農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，黑龍江哈爾濱 150030)

野慈姑(SagittariatrifoliaLinn.)別稱狹葉慈姑、三腳剪、水芋等，屬澤瀉科慈姑屬，為慈姑的變種，是1種多年沼生草本植物，分布于中國東北、華北、西北、華東、華南、西南等地，為稻田常見雜草，近幾年來在東北地區(qū)發(fā)生猖獗。種子萌發(fā)的前提是種子成熟且具有生活力。一些植物種子分化成熟后，在適宜的環(huán)境條件下能立即萌發(fā)。但有一些植物的種子，即使外界條件非常優(yōu)越，也不能及時(shí)萌發(fā)，必須經(jīng)過一定時(shí)期后才能萌發(fā)，種子的這一性質(zhì)稱為休眠。任何種子都有休眠期，只是長短不同。有些植物種子成熟后隨即可以萌發(fā)，也就是休眠期極短，如水稻、小麥、楊、柳等植物，這些植物的種子離開母體時(shí)才是真正成熟了，完全具備萌發(fā)的內(nèi)在條件，只要外界條件適宜，它們就可以萌發(fā)；而人參、松樹、苜蓿等植物的種子，必須經(jīng)過一定時(shí)期的休眠才能萌發(fā)。

種子休眠是指在一定的時(shí)間內(nèi)，具有活力的種子(或者萌發(fā)單位)在任何正常的物理環(huán)境因子(溫度、光照/黑暗等)的組合下不能完成萌發(fā)的現(xiàn)象[1-5]。種子休眠是種子對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的一種生物學(xué)適應(yīng)性，導(dǎo)致種子休眠的因素是復(fù)雜的，種子無法正常萌發(fā)的原因很多，既有內(nèi)因又有外因，對(duì)植物而言，既有利又有弊[6-7]。種子休眠的類型，可分為內(nèi)源休眠和外源休眠兩大類[8]。在此基礎(chǔ)上，Nikolaeva 根據(jù)休眠發(fā)生的機(jī)理，休眠分為生理休眠、形態(tài)休眠、形態(tài)生理休眠、物理休眠、綜合休眠、化學(xué)休眠、機(jī)械休眠7大類。層積處理是一種古老而有效的打破種子休眠的方法[9-13]，而低溫層積是生產(chǎn)上廣泛使用的一種種子處理方法，尤其是對(duì)一些有生理休眠的種子來說是最有效的一種方法[14]。目前，關(guān)于種子休眠的研究已經(jīng)取得很大的進(jìn)展，但是仍被認(rèn)為是種子生物學(xué)中了解最少的現(xiàn)象之一[15]。為此，研究種子休眠的原因，尋找有效解除種子休眠的方法具有重要的現(xiàn)實(shí)意義[16]。本研究對(duì)野慈姑種子進(jìn)行了室溫層積處理、2 ℃低溫層積處理，同時(shí)與經(jīng)過自然越冬的種子進(jìn)行比較，以期探究并了解其對(duì)野慈姑種子萌發(fā)的影響，為今后的科學(xué)研究提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與器材

種子材料為野慈姑種子，于2012年采于黑龍江省尚志市。試驗(yàn)器材主要有：恒溫培養(yǎng)箱、冰箱、培養(yǎng)皿、濾紙、盆缽。

1.2 試驗(yàn)方法

低溫層積處理：將野慈姑種子放入帶有濾紙的培養(yǎng)皿中，然后澆水保濕，再分別放入2 ℃的冰箱中，層積5、10、15、20、25、30、35、40、45、60、90 d。

室溫層積處理：將野慈姑種子放入帶有濾紙的培養(yǎng)皿中，然后澆水保濕，再分別放入(20±1) ℃的室內(nèi)，層積5、10、15、20、25、30、35、40、45、60、90 d。

自然越冬處理：模擬水田條件，將野慈姑種子埋入盆缽中(將盆缽埋入地下)，于翌年春季取出。

將上述處理的種子用蒸餾水沖洗干凈后，采用培養(yǎng)皿濾紙法進(jìn)行發(fā)芽試驗(yàn)，每皿100粒種子，放于單層濕潤濾紙的培養(yǎng)皿中，每處理重復(fù)3次，然后將培養(yǎng)皿放入(25±1) ℃的恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，種子發(fā)芽時(shí)調(diào)查每天的發(fā)芽數(shù)，計(jì)算種子發(fā)芽勢和發(fā)芽率，相關(guān)計(jì)算公式如下：

式中：Gpt為達(dá)到高峰日時(shí)的種子發(fā)芽量，粒；N為供測種子總數(shù)，粒。

式中：n為正常發(fā)芽粒數(shù)，粒；N為供測種子總數(shù)，粒。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與處理

用Excel軟件錄入原始數(shù)據(jù)，制作圖表；試驗(yàn)數(shù)據(jù)用DPS軟件(企業(yè)版)進(jìn)行單因素方差分析和Duncan’s新復(fù)極差法多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 低溫層積與室溫層積處理對(duì)野慈姑種子發(fā)芽的影響

試驗(yàn)7 d后野慈姑種子發(fā)芽量不再變化，因此采用試驗(yàn)7 d的試驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算種子發(fā)芽率，試驗(yàn)結(jié)果見表1。由表1可以看出，低溫層積處理對(duì)野慈姑種子發(fā)芽率影響顯著：處理5、10 d，種子能夠發(fā)芽，但發(fā)芽率很低；處理15 d時(shí)，種子發(fā)芽率有明顯的提高；處理15～60 d，種子發(fā)芽率提高幅度減緩，說明延長處理時(shí)間能夠提高種子的發(fā)芽率；處理 35 d 時(shí)，種子發(fā)芽率可達(dá)83.00%，極顯著高于處理5～25 d的種子發(fā)芽率，而與處理40～90 d的種子發(fā)芽率無顯著差異，說明處理35 d時(shí)的種子發(fā)芽率已經(jīng)達(dá)到低溫層積處理種子發(fā)芽的較高水平；處理 60 d 與處理90 d的種子發(fā)芽率沒有差異，說明達(dá)到一定的層積時(shí)間后，延長處理時(shí)間對(duì)提高種子發(fā)芽率無顯著作用。

由表1還可以看出，室溫層積處理不能提高野慈姑種子的萌發(fā)率。處理25 d之前，野慈姑種子均沒有發(fā)芽；處理30 d時(shí)，才有個(gè)別野慈姑種子萌發(fā)；處理35～90 d，雖然種子發(fā)芽率顯著高于處理30 d種子，但種子發(fā)芽率很低，處理90 d時(shí)發(fā)芽率也只有4%。由此可以說明，室溫層積處理不適合作為提高野慈姑種子萌發(fā)率的處理方法。

此外還可以看出，在層積相同時(shí)間條件下，低溫層積處理對(duì)野慈姑種子萌發(fā)的影響遠(yuǎn)大于室溫層積處理，并且隨著處理時(shí)間的延長，這種影響差距越來越大，由此可以說明低溫層積處理較室溫層積處理更有利于提高野慈姑種子的發(fā)芽率。

2.2 室溫、低溫層積處理與自然越冬對(duì)野慈姑種子發(fā)芽勢的影響

經(jīng)層積處理的野慈姑種子，于發(fā)芽試驗(yàn)3 d后種子的發(fā)芽量達(dá)到高峰，因此采用試驗(yàn)3 d的數(shù)據(jù)計(jì)算種子發(fā)芽勢，部分試驗(yàn)結(jié)果見表2。

由表2可以看出，室溫層積處理過的野慈姑種子無論是發(fā)芽勢還是發(fā)芽率均極顯著低于低溫層積處理與自然越冬的種子，說明室溫層積處理對(duì)野慈姑種子發(fā)芽無顯著影響。

表1 低溫和室溫層積對(duì)野慈姑種子萌發(fā)的影響

表2 不同層積處理方式對(duì)野慈姑種子發(fā)芽勢、發(fā)芽率的影響

此外還可以看出，低溫層積處理15 d，野慈姑種子發(fā)芽勢和發(fā)芽率顯著低于低溫層積處理35 d、90 d、自然越冬的種子發(fā)芽勢和發(fā)芽率，雖然此時(shí)野慈姑種子的發(fā)芽率只有62.00%，但處理15 d的野慈姑種子在發(fā)芽試驗(yàn)前3 d種子的發(fā)芽量占種子總發(fā)芽量的97.31%，即能夠解除休眠進(jìn)而萌發(fā)的種子基本都在發(fā)芽試驗(yàn)的前3 d萌發(fā)，種子發(fā)芽很整齊；低溫層積處理35、90 d，野慈姑種子發(fā)芽勢、發(fā)芽率與自然越冬種子發(fā)芽勢、發(fā)芽率之間差異不著性，說明當(dāng)層積處理達(dá)到35 d時(shí)，種子發(fā)芽整齊度和總發(fā)芽量已經(jīng)與經(jīng)過自然越冬的種子水平相同；低溫層積處理35、90 d的野慈姑種子在發(fā)芽試驗(yàn)前3 d的種子發(fā)芽量分別占其種子總發(fā)芽量的97.59%、98.85%，此時(shí)低溫層積處理35、90 d的野慈姑種子不僅發(fā)芽率高，發(fā)芽也很整齊；自然越冬的野慈姑種子中在發(fā)芽試驗(yàn)前3 d的種子發(fā)芽量占其種子總發(fā)芽量的98.46%，種子發(fā)芽很整齊；室溫層積處理、低溫層積處理和自然越冬的野慈姑種子中在發(fā)芽試驗(yàn)結(jié)束時(shí)能夠解除休眠進(jìn)而萌發(fā)的種子基本都在發(fā)芽試驗(yàn)的前3 d萌發(fā)，說明野慈姑種子不僅發(fā)芽很整齊，且發(fā)芽整齊度沒有因?yàn)樘幚矸绞降牟煌l(fā)生變化。

3 結(jié)論與討論

低溫層積處理能夠顯著提高野慈姑種子的發(fā)芽率，促進(jìn)種子萌發(fā)。種子發(fā)芽勢和發(fā)芽率是2個(gè)不同的概念，一般發(fā)芽率高的種子，說明種子有生命力，而發(fā)芽勢高的種子，在出苗時(shí)種子活性強(qiáng)度高，出苗整齊且健壯，抵抗自然災(zāi)害能力強(qiáng)。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，為了確保農(nóng)作物一次播種保全苗，獲得較高的產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益，使用種子時(shí)除了要選擇發(fā)芽率高的種子，必須同時(shí)檢驗(yàn)種子發(fā)芽勢[17-18]。

根據(jù)國家規(guī)定的一些作物(如小麥、水稻、玉米、大豆等)種子質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，種子發(fā)芽率一般不得低于85%，而2 ℃層積處理35 d時(shí)，野慈姑種子發(fā)芽率為83.00%，與層積處理90 d時(shí) 86.67%的發(fā)芽率和自然越冬時(shí)86.33%的發(fā)芽率無顯著差異，此時(shí)野慈姑種子發(fā)芽率已經(jīng)達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，且種子發(fā)芽整齊。因此，在以野慈姑種子為萌發(fā)材料的盆栽試驗(yàn)中，可將野慈姑種子層積35 d后進(jìn)行播種；雖然低溫層積15 d的野慈姑種子發(fā)芽力、生命力都不如低溫層積35 d的種子，但此時(shí)的種子發(fā)芽整齊，若時(shí)間緊迫，可以用層積15 d的種子盆栽播種，并通過增加種子播種量的方法達(dá)到試驗(yàn)需要的出苗株數(shù)，以節(jié)省時(shí)間。

長時(shí)間低溫層積的野慈姑種子(處理90 d)，種子發(fā)芽力、生命力依然與經(jīng)過自然越冬的種子水平相同，在以野慈姑種子為萌發(fā)材料進(jìn)行盆栽試驗(yàn)時(shí)，此類種子不必舍棄，仍可使用；一些常做室內(nèi)外盆栽試驗(yàn)的科研院所，可以將野慈姑種子長期保存在低溫層積條件下，為后續(xù)試驗(yàn)備用，但是野慈姑種子發(fā)芽力、生命力保持在低溫處理最高水平，或與種子自然越冬發(fā)芽水平相同的層積時(shí)間范圍，超過此時(shí)間范圍后種子生命力、發(fā)芽力的變化趨勢等還有待進(jìn)一步研究。

試驗(yàn)中還發(fā)現(xiàn)，無論是低溫層積處理還是經(jīng)過自然越冬的野慈姑種子發(fā)芽率都無法達(dá)到或接近100%，其原因一方面可能是種胚發(fā)育成熟后受不可抗力影響，造成生命活力喪失；另一方面可能不是因?yàn)榉N子喪失了生命活力，而是由于層積過程中種子未同步解除休眠所導(dǎo)致。楊玲等研究花秋種子萌發(fā)的影響因素時(shí)也發(fā)現(xiàn)過同樣問題[19]。

層積處理可以促使胚形態(tài)發(fā)育成熟，抑制物質(zhì)降解，提高一些酶的活力[9-13]，而低溫層積處理后種子的種皮被軟化，種子的透水通氣性增加，使種子胚萌發(fā)所需的酶、激素、可溶代謝物質(zhì)以及其他化合物達(dá)到足夠的水平[20]，這些生理上的變化使得種子逐漸由休眠態(tài)轉(zhuǎn)向萌發(fā)狀態(tài)，滿足胚萌發(fā)需要的內(nèi)部條件，當(dāng)遇到適宜環(huán)境時(shí)，胚乳分解，胚根突破種皮，進(jìn)而使得種子萌發(fā)[21]。據(jù)此推斷，低溫層積處理有助于野慈姑種子解除休眠，促進(jìn)種子萌發(fā)，提高種子發(fā)芽率，與程忠生等研究的低溫層積是一種有效解除種子生理休眠的試驗(yàn)結(jié)果[14]、瞿輝等研究的低溫層積對(duì)北美鵝掌楸種子發(fā)芽影響顯著(處理時(shí)間過短，不能有效解除種子休眠，種子發(fā)芽率低，延長一定低溫處理時(shí)間能提高種子發(fā)芽率)的結(jié)果[22]相同。

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