麻冬，艾比布拉·伊馬木，馬海龍

(1.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，新疆草地資源與生態(tài)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，新疆 烏魯木齊 830052；2．西南林業(yè)大學(xué)，云南 昆明 650224)

木地膚(Kochiaprostrata)具有抗旱、耐鹽堿、耐熱、耐寒、耐沙埋等特性，還有很高的飼用價(jià)值和生態(tài)恢復(fù)價(jià)值.在人工栽培、改良天然草場(chǎng)、生態(tài)修復(fù)中是具有前途的植物[1-2]，但因其種子質(zhì)量輕，在大面積的飛播，種子規(guī)?；a(chǎn)，生態(tài)恢復(fù)，以及荒山綠化等方面，種子成活率低，不能發(fā)揮其應(yīng)有的價(jià)值，所以提高小粒徑種子重量和增加種子維度等包衣措施，是解決問(wèn)題的關(guān)鍵[3-4].在木地膚包衣材料中添加粘結(jié)劑，可潤(rùn)濕種子，提高種子表面的粘結(jié)外圍包衣材料能力、抗壓強(qiáng)度等[5]；添加高分子吸水材料，使種子周邊吸附更多的自由水，提高包衣種子的抗旱性，提高種子萌發(fā)率及發(fā)芽整齊度[6].添加填充材料，增加種子粒徑，保護(hù)種子，改善種子播種的微環(huán)境.合適的包衣材料，不僅能促進(jìn)木地膚種子的萌發(fā)，還可以在結(jié)構(gòu)上保證包衣去翅種子的強(qiáng)度和裂解度[7-10].種子經(jīng)過(guò)包衣處理，可以提高其抗性，增加種子維度.本文擬通過(guò)篩選木地膚種子表現(xiàn)較好的粘結(jié)材料、吸水材料和填充材料以及合理添加水平和配比，以期為木地膚種子包衣在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用提供理論依據(jù)和技術(shù)支持.

1 材料與方法

1.1 研究材料

木地膚種源位于新疆天博草業(yè)有限公司木地膚種植基地，該基地隸屬新疆呼圖壁縣石梯子鄉(xiāng)(N 43°58′48″，E 86°46′8″，海拔817 m).該地屬溫帶大陸性干旱氣候，年降水量100～220 mm，無(wú)霜期150～180 d左右，7月份平均氣溫24～26 ℃.采回的木地膚種子在-18 ℃黑暗條件儲(chǔ)藏8個(gè)月，種子純凈度51.46%.

1.2 方法

1.2.1 去翅種子處理 木地膚種子于2018年10月收獲，選取飽滿完整的木地膚去翅種子，用物理方式去除種翅，采用10%的H2O2消毒，蒸餾水多次沖洗，自然晾干.

1.2.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 對(duì)木地膚種子進(jìn)行2個(gè)處理，去翅種(no bract seed)和有翅種(with bract seed).去翅種，卵圓形，黑色，千粒質(zhì)量0.89～0.18 g；有翅種具5翅，深褐色，千粒質(zhì)量1.32～1.38 g.將2種形態(tài)種子進(jìn)行種子萌發(fā)試驗(yàn)，選擇更適合包衣的種子類型，并記錄發(fā)芽率.

粘結(jié)材料的篩選.選用羧甲基纖維素鈉(CMC-Na)、阿拉伯膠(AG)、聚乙烯醇(PVA)、殼聚糖(Chitosan)4種粘結(jié)材料，其中CMC-Na、AG、PVA設(shè)計(jì)8個(gè)濃度(0.1%、0.2%、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、4.0%、6.0%)；Chitosan設(shè)計(jì)6個(gè)濃度(0.1%、0.2%、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%)，以蒸餾水為對(duì)照(CK)，把配置好的各濃度的粘結(jié)材料溶液與處理好的去翅種子，分別放置在培養(yǎng)皿中，浸種30 min，自然晾干.

高分子吸水樹(shù)脂(吸水劑，SAP)用量的篩選.將SAP粉碎后，過(guò)100目篩，使其吸水充分.稱取6份質(zhì)量均為1 g的已消毒的晾干去翅種子(未經(jīng)粘結(jié)材料處理)，再分別稱取去翅種子重量的2.0%、5.0%、8.0%、11.0%、14.0%、17.0%的吸水劑，與去翅種子混合，加入少量水?dāng)嚢杈鶆颍_保去翅種子表面附著吸水劑，自然風(fēng)干.對(duì)照采用空白處理(CK)，進(jìn)行發(fā)芽試驗(yàn)，分別測(cè)試吸水材料對(duì)木地膚去翅種子萌發(fā)特性的影響.本試驗(yàn)采用的高分子吸水材料的吸水質(zhì)量倍數(shù)為原干燥材料的400倍.

填充材料的篩選.選擇硅藻土(D)、高嶺土(K)、蛭石(V)、硅藻土+高嶺土(D+K，1∶1)、硅藻土+蛭石(D+V，1∶1)、高嶺土+蛭石(K+V，1∶1)、硅藻土+高嶺土+蛭石(D+K+V，1∶1∶1)7種填充材料作為擴(kuò)大去翅種子體積的外圍包衣填充材料.

正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)，通過(guò)單因素試驗(yàn)，篩選出萌發(fā)表現(xiàn)較好的粘結(jié)材料，高分子吸水材料以及填充材料和用量，再采用正交試驗(yàn)法進(jìn)行木地膚包衣去翅種子試驗(yàn)配合比設(shè)計(jì)，選用三因素四水平的正交設(shè)計(jì)表，最后一列設(shè)置為空列，分別考慮了粘結(jié)材料、吸水材料、填充材料3個(gè)因素的3種變化水平，得出最優(yōu)的包衣配比.

發(fā)芽試驗(yàn)，將2層濾紙鋪入消毒過(guò)的培養(yǎng)皿(Φ=90 mm)中，加蒸餾水使其充分潤(rùn)濕，每一個(gè)處理設(shè)置3個(gè)重復(fù)，每個(gè)重復(fù)放置30粒包衣處理過(guò)的去翅種子，再放入25 ℃恒溫光照培養(yǎng)箱內(nèi)發(fā)芽培養(yǎng)，每天光照/黑暗(16 h/8 h)，從置床起第2天同一時(shí)間觀察，以胚根突破種皮達(dá)到去翅種子長(zhǎng)度的1/2為標(biāo)準(zhǔn)，統(tǒng)計(jì)去翅種子萌發(fā)數(shù)，連續(xù)觀測(cè)14 d，以去翅種子連續(xù)4 d不再萌發(fā)視為萌發(fā)結(jié)束.

2 結(jié)果與分析

2.1 2種形態(tài)種子的發(fā)芽率

木地膚種子2種形態(tài)種子發(fā)芽率存在顯著差異(P<0.05)，二者發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率達(dá)50%需要的時(shí)間(TG50)，均具有顯著性差異(P<0.05).其中木地膚去翅種的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)都要高于有翅種的萌發(fā)指標(biāo)，去翅種TG50小于有翅種(表1),所以包衣試驗(yàn)選用木地膚去翅種子進(jìn)行.

2.2 不同粘結(jié)材料對(duì)木地膚去翅種子發(fā)芽率的影響

由表2得出，隨CMC-Na濃度的增加，去翅種子發(fā)芽率呈先上升后降低的變化趨勢(shì)，在0.2%濃度時(shí)，種子發(fā)芽率在所有處理中表現(xiàn)最好為80.00%，與對(duì)照差異不顯著(P>0.05).隨著AG濃度的升高，去翅種子發(fā)芽率出現(xiàn)由高至低的變化趨勢(shì).在0.2%濃度時(shí)，發(fā)芽率最高，與對(duì)照相比差異顯著(P<0.05).隨著PVA濃度升高，木地膚去翅種子發(fā)芽率表現(xiàn)由高變低.在濃度0.5%時(shí)，種子發(fā)芽率表現(xiàn)最好，但與對(duì)照差異不顯著(P>0.05).不同濃度Chitosan對(duì)木地膚去翅種子的影響，隨濃度的增加，發(fā)芽率先升高后下.6個(gè)處理中，0.2%濃度發(fā)芽表現(xiàn)最好78.67%，與對(duì)照差異不顯著(P>0.05).

表1 種翅對(duì)木地膚種子萌發(fā)指標(biāo)的影響

表2 不同粘結(jié)材料對(duì)木地膚去翅種子發(fā)芽率的影響

2.3 高分子吸水材料對(duì)去翅種子發(fā)芽率的影響

由表3可以看出，隨著吸水樹(shù)脂用量的增加，木地膚去翅種子的發(fā)芽率由低變高再變低，發(fā)芽率在藥種比8%用量時(shí)，發(fā)芽率達(dá)最好為76.00%，與對(duì)照相比差異不顯著(P<0.05).

表3 高分子吸水材料對(duì)木地膚去翅種子發(fā)芽率的影響

2.4 不同填充材料對(duì)去翅種子發(fā)芽率的影響

從表4可以看出，以蛭石、硅藻土+高嶺土、高嶺土+蛭石為填充材料時(shí)，木地膚去翅種子的累計(jì)發(fā)芽率表現(xiàn)良好，分別為78.49%、77.39%、74.36%.填充材料優(yōu)選順序?yàn)轵问?硅藻土+高嶺土>高嶺土+蛭石.

表4 不同填充材料對(duì)木地膚去翅種子發(fā)芽率的影響

2.5 包衣材料組合優(yōu)化篩選

通過(guò)以上木地膚的去翅種子包衣各因素、各濃度篩選可以得出，粘結(jié)材料優(yōu)選順序?yàn)?.2%阿拉伯膠、0.5%聚乙烯醇、0.2%羧甲基纖維素鈉、0.2%殼聚糖；吸水材料優(yōu)選順序?yàn)榉N藥比8.0%、11.0%、14.0%；填充材料優(yōu)選順序?yàn)轵问?、硅藻?高嶺土、高嶺土+蛭石.在4種粘結(jié)材料中，殼聚糖較其他3種粘結(jié)材料價(jià)格高，對(duì)去翅種子萌發(fā)特性改善不顯著，因此在粘結(jié)材料的3個(gè)水平選擇為，0.2%阿拉伯膠、0.5%聚乙烯醇、0.2%羧甲基纖維素鈉.B因素，C因素也選擇能提高萌發(fā)能力較高的3個(gè)水平(表5).

表5 木地膚去翅種子包衣正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)

木地膚去翅種子包衣正交試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表6，可以得出試驗(yàn)處理3號(hào)(A1B3C3)發(fā)芽率最高.去翅種子包衣正交試驗(yàn)方差分析見(jiàn)表7.A因素(P=0.081>0.05)，B因素(P=0.039<0.05)，C因素(P=0.028<0.05)，影響木地膚去翅種子包衣發(fā)芽率的影響因素從大到小排列為C>B>A，說(shuō)明填充材料對(duì)木地膚去翅種子包衣影響最大，其次是吸水材料，而粘結(jié)材料影響最小.

表6 木地膚去翅種子包衣正交試驗(yàn)結(jié)果

表7 木地膚去翅種子包衣正交試驗(yàn)方差分析

根據(jù)圖1，木地膚去翅種子包衣正交試驗(yàn)各因素各水平K值變化趨勢(shì)可以得出，A粘結(jié)材料的最優(yōu)水平為A2；B吸水材料的最優(yōu)水平為B3；C填充材料的最優(yōu)水平為C3.所以通過(guò)以上正交試驗(yàn)結(jié)果和分析，木地膚去翅種子包衣試驗(yàn)最優(yōu)組合為A2B3C3.

同一試驗(yàn)因素下，不同小寫(xiě)字母表示差異顯著(P<0.05).Under the same test factor,different small letters indicate significant difference (P<0.05).圖1 木地膚去翅種子包衣正交試驗(yàn)各水平均值Figure 1 The average value of each level in the orthogonal experiment of no bract seed coating

3 討論

4種粘結(jié)材料都能促進(jìn)去翅種子萌發(fā)，隨著濃度的增加，木地膚包衣去翅種子萌發(fā)指標(biāo)呈現(xiàn)了下降的趨勢(shì)，這可能與高濃度抑制生長(zhǎng)有關(guān).李成云等[11]試驗(yàn)證明，阿拉伯膠、聚乙烯醇能提高紅三葉的發(fā)芽速度和發(fā)芽率，與本試驗(yàn)結(jié)果相似，可能原因是阿拉伯膠、聚乙烯醇溶液屬中性，對(duì)去翅種子沒(méi)有脅迫作用，或?yàn)槿コ岱N子萌發(fā)提供所需養(yǎng)分，使得去翅種子發(fā)芽率提高.但是針對(duì)不同的物種，不同濃度下，粘結(jié)材料對(duì)去翅種子萌發(fā)能力的提升不同.張金香等[12]研究表明油松去翅種子包衣選用殼聚糖和羧甲基纖維素鈉做粘結(jié)材料最好，能提高去翅種子萌發(fā)能力；姚香平[13]的研究表明0.2%的羧甲基纖維素鈉可以提高美女櫻的萌發(fā)能力，出現(xiàn)這種結(jié)果可能是0.2%羧甲基纖維素鈉包衣去翅種子降低種皮硬度，使去翅種子更容易萌發(fā)，與本試驗(yàn)結(jié)果相似.王洋[14]通過(guò)對(duì)4種荒漠植物進(jìn)行包衣試驗(yàn)，表明0.2%殼聚糖能有效改善泡果白刺去翅種子的發(fā)芽率并達(dá)到最大值，這與本試驗(yàn)結(jié)果類似，殼聚糖可能通過(guò)影響去翅種子中各種酶的活性及含量，從而影響去翅種子萌發(fā).

在干旱半干旱地區(qū)，因降水較少等自然條件的限制，土壤含水量成為影響植被成活的重要因素之一[15].在西北地區(qū)，為了使植被成活率提高，初冬進(jìn)行木地膚去翅種子的播撒，目的是依靠第2年春季的冰雪融水，為去翅種子萌發(fā)提供水源，提高木地膚的成活率.而高分子吸水材料可以改善去翅種子周圍土壤含水量，形成一個(gè)小型的水庫(kù)，提供給種子萌發(fā)和生長(zhǎng)的需要[16].研究表明，合適的吸水材料用量能提高木地膚去翅種子發(fā)芽特性，木地膚去翅種子隨著吸水材料的增加，明顯提升的其發(fā)芽率，表明吸水材料可以將水分保持在去翅種子周圍，為去翅種子萌發(fā)提供充足的水分，吸水材料對(duì)去翅種子活力有促進(jìn)作用；吸水材料用量藥種比為8.0%時(shí)發(fā)芽率達(dá)到了最大值，這與梁猛等[17]、劉瑞鳳等[18]、李積蘭等[19]的研究結(jié)果相似.

適宜的填充材料，相當(dāng)在去翅種子表面形成一個(gè)微土壤環(huán)境，滿足去翅種子萌發(fā)和生長(zhǎng)的需求，進(jìn)而改善去翅種子的生活力.針對(duì)粒徑較小的去翅種子，在去翅種子外用填充材料進(jìn)行包裹，增加去翅種子粒徑和維度.而對(duì)于蛭石、硅藻土+高嶺土、高嶺土+蛭石作為去翅種子包衣填充涂層都能明顯改善木地膚去翅種子的發(fā)芽效果.王治等[20]，姚東偉等[21]，也表明硅藻土能促進(jìn)去翅種子的萌發(fā)；李成云等[11]研究發(fā)現(xiàn)，高嶺土，蛭石能提高紅三葉和高羊茅去翅種子萌發(fā)特性；陳雙燕[22]也報(bào)道了蛭石能提高結(jié)縷草發(fā)芽率，縮短出苗時(shí)間，這與本試驗(yàn)結(jié)果相同.

4 結(jié)論

去翅種子包衣粘結(jié)材料優(yōu)選順序?yàn)?.2%阿拉伯膠、0.5%聚乙烯醇、0.2%羧甲基纖維素鈉、0.2%殼聚糖；吸水材料優(yōu)選順序?yàn)樗幏N比8.0%、11.0%、14.0%；填充材料優(yōu)選順序?yàn)轵问?、硅藻?高嶺土、高嶺土+蛭石.木地膚去翅種子包衣發(fā)芽率的影響因素從大到小排列為填充材料>吸水材料>粘結(jié)材料，最優(yōu)組合為0.2%羧甲基纖維素鈉×14.0%吸水劑×高嶺土+蛭石.