劉皓玥,張曉萌,杜玉賢,王麗宏
(1.河北農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院 071001;2.河北省作物生長調(diào)控實(shí)驗(yàn)室 071001)
紫花苜蓿(Medicagosativa)又稱苜蓿,多年生優(yōu)質(zhì)豆科牧草,素有“牧草之王”的美譽(yù)。 苜蓿在我國主要產(chǎn)區(qū)在西北、華北、東北、江淮流域。 苜蓿品種類型,對(duì)溫度、水分脅迫的適應(yīng)性,是決定苜蓿播種出苗的主要因素,我國苜蓿主要種植在水分虧缺、雨養(yǎng)旱作為主的北方地區(qū)和鹽堿地相對(duì)嚴(yán)重的黃淮海平原農(nóng)區(qū), 播種出苗與建植已經(jīng)成為影響苜蓿標(biāo)準(zhǔn)化栽培管理應(yīng)用的主要因素。 種子萌發(fā)期是苜蓿生長發(fā)展的關(guān)鍵階段,影響到種子本身的播種品質(zhì)和生長, 同時(shí)也可能影響到種子下一代的正常生長發(fā)育。 溫度、光照、水分是種子萌發(fā)的主要影響因素[1-3],其中播種時(shí)候溫度條件決定種子萌發(fā)速度和出苗率, 過高或過低的溫度都不利于種子的萌發(fā)[4-5]。 研究表明,在光照、溫度、水等生態(tài)因子都處于一個(gè)相對(duì)適宜的狀態(tài),種子才能完成萌發(fā)[3,5,6,7]。 本研究以華北地區(qū)苜蓿主栽品種中苜1 號(hào)、敖漢、草原2 號(hào)、中草3號(hào)4 個(gè)秋眠型苜蓿種子為材料, 探討溫度條件對(duì)苜蓿種子萌發(fā)特性的影響,以期為苜蓿標(biāo)準(zhǔn)化栽培技術(shù)提供參考。
試驗(yàn)材料為苜蓿種子,品種為中苜1 號(hào)、敖漢、草原2 號(hào),中草3 號(hào),品種主要適應(yīng)區(qū)域及基本情況介紹見表1,參照《苜蓿秋眠性分級(jí)評(píng)定》(GB/T37069-2018)[8],4 個(gè)品種均為秋眠型苜蓿品種。
表1 供試苜蓿種子基本情況
1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)
發(fā)芽試驗(yàn)在人工氣候室內(nèi)進(jìn)行,試驗(yàn)設(shè)計(jì)3 個(gè)處理:白天溫度15℃、25℃和30℃(夜間15℃,L/D=14 光照/10h 黑暗,濕度為60%),每個(gè)處理各設(shè)3 次重復(fù)。 試驗(yàn)處理前用水浸泡種子0.5h,取30 粒種子置于鋪有2 層濾紙的培養(yǎng)皿中, 加入適量水分讓濾紙充分吸濕,另外在上面加蓋一層濾紙。
1.2.2 測量項(xiàng)目與方法
每天定時(shí)觀察統(tǒng)計(jì)發(fā)芽數(shù), 以種子發(fā)芽的芽長突破種子自身長度的1/2 作為發(fā)芽標(biāo)準(zhǔn) (連續(xù)3d 沒有種子發(fā)芽時(shí)結(jié)束試驗(yàn)),實(shí)驗(yàn)過程中保證濾紙濕潤,待種子開始萌發(fā)后拿出蓋種子的濾紙。 每日記錄正常萌發(fā)的種子數(shù), 試驗(yàn)結(jié)束時(shí)測定其胚根重。 試驗(yàn)第4 天計(jì)算發(fā)芽勢(shì),發(fā)芽率為發(fā)芽終期全部正常種苗數(shù)占供試種子數(shù)的百分比,發(fā)芽勢(shì)為發(fā)芽試驗(yàn)第4 天正常發(fā)芽的種子數(shù)占供試種子的百分比。 試驗(yàn)第8 天測量各處理胚芽長度和胚根長度,每個(gè)培養(yǎng)皿各測5 組數(shù)據(jù)。
發(fā)芽率(%)=試驗(yàn)期內(nèi)正常發(fā)芽種子數(shù)/供試種子數(shù)×100%
發(fā)芽勢(shì)(%)=4 天內(nèi)供試種子發(fā)芽數(shù)/供試種子數(shù)×100%
(Gt 是第t 天的發(fā)芽數(shù),Dt 是相應(yīng)天數(shù))
活力指數(shù)(VI)=GI×S
(S 為一定時(shí)期內(nèi)平均胚根長度(cm);GI 發(fā)芽指數(shù))?
采用EXCEL2010 和SPSS19.0 進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。
2.1.1 發(fā)芽率比較
4 個(gè)苜蓿種子發(fā)芽率變化見表2,中苜1 號(hào)在15℃、25℃和30℃的發(fā)芽率明顯高于其他3 個(gè)品種,均達(dá)到90%以上,其中敖漢品種發(fā)芽率在25℃最高,為64.45%,顯著低于中苜1 號(hào),草原2 號(hào),中草3 號(hào)。 草原2 號(hào)和中苜1 號(hào)在3 個(gè)溫度處理下發(fā)芽率均能達(dá)到83.33%以上。
表2 不同溫度對(duì)苜蓿種子發(fā)芽率的影響
2.1.2 發(fā)芽勢(shì)比較
如圖1 所示,在15℃、25℃和30℃之間,中苜1 號(hào)的發(fā)芽勢(shì)變化不明顯,其中在25℃的條件下最高,為90%;敖漢的發(fā)芽勢(shì)變化差異不明顯, 在25℃時(shí)最高達(dá)到63%; 草原2 號(hào)在25℃和30℃的條件下發(fā)芽勢(shì)相近,15℃的發(fā)芽勢(shì)最低為77%; 中草3 號(hào)的發(fā)芽勢(shì)隨溫度的升高逐漸遞增,30℃發(fā)芽勢(shì)最高為87%。 在相同溫度不同品種之間,中苜1 號(hào)的發(fā)芽勢(shì)最好,敖漢的發(fā)芽勢(shì)最低,其中在30℃的條件下草原2 號(hào)和中草3 號(hào)的發(fā)芽勢(shì)相同,為87%。
圖1 不同溫度對(duì)苜蓿種子發(fā)芽勢(shì)的影響
2.1.3 活力指數(shù)和發(fā)芽指數(shù)
4 個(gè)苜蓿種子的活力指數(shù)和發(fā)芽指數(shù)見圖2, 在15℃、25℃、30℃三個(gè)溫度下, 中苜1 號(hào)的活力指數(shù)在25℃最低為137.76,在30℃條件下,活力指數(shù)最高為293.75;敖漢的活力指數(shù)趨勢(shì)和中苜1 號(hào)相似,在25℃下最低為57.43,在30℃的條件下最高為155.28;草原2 號(hào)的活力指數(shù)隨溫度的升高而逐步升高,30℃最高為227.94; 中草3 號(hào)的活力指數(shù)趨勢(shì)與草原2 號(hào)相同,30℃最高為281.64。 在15℃的溫度下,草原2 號(hào)的活力指數(shù)最低為77.83,中苜1 號(hào)的活力指數(shù)最高為228.91;在25℃的溫度下,敖漢的活力指數(shù)最低57.43,草原2 號(hào)的活力指數(shù)最高為149.97;在30℃的溫度下,敖漢的活力指數(shù)最低為155.28,中苜1 號(hào)的活力指數(shù)最高為293.75。 同一溫度中,敖漢的活力指數(shù)低于其他三個(gè)品種。
中苜1 號(hào)的發(fā)芽指數(shù)隨溫度的升高緩慢遞增,變化不明顯,在30℃的發(fā)芽指數(shù)最高為43.71;敖漢的發(fā)芽指數(shù)在3 個(gè)溫度條件下也較為相近,其中在25℃的條件下溫度最高為27.68;草原2號(hào)的發(fā)芽指數(shù)隨溫度的升高而升高, 在30℃的發(fā)芽指數(shù)最高43.20,25℃和30℃的條件下, 草原2 號(hào)的發(fā)芽指數(shù)差異相對(duì)于15℃和25℃的發(fā)芽指數(shù)差異較小; 中草3 號(hào)的發(fā)芽指數(shù)隨溫度的升高而逐漸升高,30℃的發(fā)芽指數(shù)最高為42.75。 在同一溫度不同草種之間, 敖漢的發(fā)芽指數(shù)最低, 中苜1 號(hào)的發(fā)芽指數(shù)最高。
溫度對(duì)種子芽長和重量有顯著影響,30℃處理芽長明顯高于其他溫度處理,15℃和25℃差異不顯著。 15℃溫度條件下,中苜1 號(hào)芽長最長為5.5cm,草原2 號(hào)芽長最短為2.2cm。25℃溫度條件下,中苜1 號(hào)芽長最長為5.46cm,敖漢芽長最短為2.03cm。30℃溫度條件下,中苜1 號(hào)芽長最長為6.74cm。
圖2 不同溫度對(duì)苜蓿種子活力指數(shù)和發(fā)芽指數(shù)的影響
表3 不同溫度對(duì)苜蓿種子芽長和重量的影響
在通常情況下,種子的發(fā)芽率與發(fā)芽勢(shì)是一致的,種子發(fā)芽率高,其發(fā)芽勢(shì)也高,對(duì)種子田間出苗率的影響程度也基本一致[9,10]但發(fā)芽勢(shì)并不等同于發(fā)芽率。 發(fā)芽率是指正常發(fā)芽的種子量占種子總量的百分比; 發(fā)芽勢(shì)指規(guī)定天數(shù)內(nèi)正常發(fā)芽的種子量占種子總量的百分比[11,12]。 種子活力更能表示種子在田間成苗的質(zhì)量,尤其是在不利的環(huán)境條件下,種子活力比發(fā)芽率更能表示種子質(zhì)量的好壞。
不同溫度下,苜蓿種子萌發(fā)試驗(yàn)表明,在15℃~30℃內(nèi)均能發(fā)芽,隨著溫度的升高,30℃時(shí)中苜1 號(hào)、草原2 號(hào)和中草3 號(hào)的發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)最高;25℃時(shí)敖漢的活力指數(shù)和發(fā)芽指數(shù)最好。 中苜1 號(hào)、敖漢和草原2 號(hào)在25℃時(shí)發(fā)芽整齊、迅速且發(fā)芽勢(shì)較高、芽長適宜。 因此,25℃是中苜1 號(hào)、敖漢和草原2 號(hào)繁殖的最佳溫度條件;中草3 號(hào)在30℃時(shí)發(fā)芽率高且發(fā)芽勢(shì)較好,有較高的活力指數(shù)和發(fā)芽指數(shù)。
影響種子萌發(fā)的主導(dǎo)因子是溫度, 由于種子在生理生化等各個(gè)方面存在的一些差異,其最適發(fā)芽溫度也有所不同。 本次實(shí)驗(yàn)探究了不同溫度對(duì)苜蓿種子萌發(fā)的影響, 了解其生態(tài)適應(yīng)性和種子萌發(fā)所需的適宜條件, 便于在實(shí)際生產(chǎn)中選用適宜環(huán)境的種子,保證出苗率及種植密度,同時(shí)可以計(jì)算實(shí)際播種量,節(jié)約用種,減少生產(chǎn)中的損失,提高草業(yè)生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益,具有很重要的現(xiàn)實(shí)意義并為優(yōu)質(zhì)苜蓿品種推廣應(yīng)用和標(biāo)準(zhǔn)化栽培管理提供參考。