劉金平，孫菲菲，王 夏

（1.臺州科技職業(yè)學(xué)院 浙江臺州 318020；2.南京市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣站 南京 210000；3.南京市蔬菜科學(xué)研究所 南京 210042）

冷等離子體是導(dǎo)體，是物質(zhì)的第四態(tài)。冷等離子體處理種子技術(shù)是一項物理農(nóng)業(yè)技術(shù)[1]，主要是通過冷離子體激活種子內(nèi)源物質(zhì)，使作物提高抗逆性，從而提高種子發(fā)芽率[2-3]，增加作物產(chǎn)量，提早作物果實收獲時間[4]。近年來，國內(nèi)外許多專家、學(xué)者均開展該項技術(shù)研究。Ghasempour 等[5]研究表明，冷等離子體可啟動種子內(nèi)部機制，改善幼苗性能、調(diào)節(jié)次生代謝循環(huán)、調(diào)控乙酰轉(zhuǎn)移酶基因的表達。許東恒等[6]研究表明，等離子體不同劑量處理花生種子，明顯提高苗期根系數(shù)量、根系長度、下針期株高和下針率，且比對照增產(chǎn)增效。方向前等[7]研究表明，等離子體處理的大豆種子能明顯提高苗期的根系數(shù)，并提高開花率、結(jié)莢率，且等離子體處理大豆種子的最佳次數(shù)為2 次，增產(chǎn)、增收效果顯著，這可為大豆優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、高效栽培技術(shù)的廣泛應(yīng)用提供有力的理論支撐。周筑文等[8]研究表明，等離子體處理的玉米植株性狀、產(chǎn)量和抗病蟲能力均比對照（未處理）明顯提高，植株株高提高15～20 cm，穗位高提高5 cm 左右，每株果穗數(shù)增加1～2 個，果穗長增加1～3 cm，產(chǎn)量增加0.1～0.5 kg·株-1，其中，以電流1500 mA 等離子體處理效果最佳。湯小婷等[9]研究發(fā)現(xiàn)，等離子體處理提高了穿心蓮種子活力，促進幼苗和植株生長，增強植株抗逆性。

目前關(guān)于冷等離子體處理在十字花科植物中研究不多，在西藍花芽苗生產(chǎn)和貯藏品質(zhì)研究方面[10-11]有報道，在白菜類蔬菜中的應(yīng)用研究較少。在課題組前期冷等離子體處理番茄、辣椒種子試驗的基礎(chǔ)上，筆者的試驗設(shè)置不同劑量冷等離子體處理不結(jié)球白菜種子，探究其對不結(jié)球白菜種子萌發(fā)、生長、產(chǎn)量及品質(zhì)的影響，為葉菜類優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、高效栽培技術(shù)的廣泛應(yīng)用提供有力的理論支撐。

1 材料與方法

1.1 材料

供試品種為達美青梗菜，由南京市蔬菜科學(xué)研究所提供。試驗地點位于南京市蔬菜科學(xué)研究所橫溪科技園區(qū)溫室大棚內(nèi)，供試土壤基本肥力為有機質(zhì)含量（w，后同）28.49 g·kg-1，全氮（N）含量1.56 g·kg-1，速效磷（P2O5）含量1 013.66 mg·kg-1，速效鉀（K2O）含量347.40 mg·kg-1，土壤pH 值為6.42。供試冷等離子體種子處理機為常州中科常泰等離子體科技有限公司提供。

1.2 試驗設(shè)計

1.2.1 試驗處理 試驗采取單因素隨機區(qū)組試驗設(shè)計，共設(shè)5 個處理，其中以未經(jīng)冷等離子體處理的種子作為對照（CK），冷等離子體處理T1、T2、T3、T4、T5 的功率分別為40、60、80、100、120 W。每個冷等離子體處理設(shè)3 次重復(fù)，每重復(fù)種子量為100 粒，處理時間均為18 s。通過調(diào)控試驗裝置，采用不同的功率處理蔬菜種子。

1.2.2 種子萌發(fā)試驗 2021 年8 月3 日處理種子，處理過的種子經(jīng)浸種吸脹后置于鋪有兩層濾紙的培養(yǎng)皿內(nèi)，每個處理3 次重復(fù)，每重復(fù)處理100 粒。將培養(yǎng)皿放到GXZ 人工智能光照培養(yǎng)箱內(nèi)避光培養(yǎng)，溫度23 ℃。

1.2.3 溫室觀測 2021 年8 月24 日處理種子，經(jīng)過浸種催芽，25 日播種于裝有混合基質(zhì)的72 穴育苗盤中。9 月21 日將具有3～4 片真葉的蔬菜苗定植于日光溫室內(nèi)，隨機區(qū)組排列，每個冷等離子體處理包括設(shè)3 次重復(fù)試驗，共需設(shè)18 個小區(qū)，單個小區(qū)面積為 36.0 m2（4.0 m×9.0 m）。行距25 cm，株距20 cm，整個生育期各處理的水肥管理一致。11 月25 日進行采收。

1.3 測定項目及方法

1.3.1 種子發(fā)芽指標 從種子置床之日開始，每隔24 h 觀察種子萌發(fā)情況并統(tǒng)計發(fā)芽種子數(shù)（種子發(fā)芽試驗以子葉露出為萌發(fā)標準），連續(xù)統(tǒng)計7 d。參照GB/T 3543.4－1995[12]，以第3 天統(tǒng)計的累積發(fā)芽數(shù)計算發(fā)芽勢，以第7 天統(tǒng)計的累積發(fā)芽數(shù)計算發(fā)芽率。采用3，5-二硝酸水楊酸法[13]測定萌發(fā)種子的α-淀粉酶活性，采用電導(dǎo)儀法[14]測定種子的電導(dǎo)率。

其中，Gt為不同時間的發(fā)芽數(shù)，Dt為不同的發(fā)芽試驗時間。

S為幼苗干質(zhì)量。

1.3.2 生長指標 于定植后80 d 采收，每小區(qū)隨機取3 個點，每點取5 株，用直尺測定株高（cm）和根長（cm），取平均值。收獲時，去除邊行優(yōu)勢，每小區(qū)隨機取樣7.0 m2（1.4 m×5.0 m）進行產(chǎn)量統(tǒng)計，然后折算成667 m2產(chǎn)量。

1.3.3 品質(zhì)指標 采收后每處理隨機取3～5 株青梗菜，混合取葉片，測定維生素C、硝酸鹽、亞硝酸鹽和葉綠素等的含量。各指標測定方法[15-17]如下：采用2% 的草酸浸提-酚二磺酸比色法測定維生素C含量；采用蒸餾水浸提-紫外分光光度法測定硝酸鹽含量；采用磺胺比色法測定亞硝酸鹽含量；采用80%丙酮浸提法測定葉綠素含量。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用EXCEL 2010 對數(shù)據(jù)進行處理，采用SPSS 22.0 對試驗數(shù)據(jù)進行方差分析和Duncan’s多重比較，用平均值±標準誤表示測定結(jié)果。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同劑量冷等離子處理對不結(jié)球白菜種子萌發(fā)的影響

由表1 可以看出，冷等離子體處理對不結(jié)球白菜種子的萌發(fā)會產(chǎn)生一定的影響，不同功率冷等離子體的處理效果不同，不同劑量冷等離子體處理對不結(jié)球白菜種子萌發(fā)均有促進作用。其中40～80 W范圍冷等離子體處理下，隨著功率的升高各項種子萌發(fā)指標值逐漸增加，80 W 處理下各指標值達到最高，80～120 W 范圍冷等離子體處理，隨著處理功率的升高，種子的各項指標值均下降。

與對照相比，各處理下不結(jié)球白菜種子的發(fā)芽勢、發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)雖均有所增加，但均未達顯著差異水平。80 W 和100 W 處理下的種子活力指數(shù)均顯著高于對照，分別比對照提高28.64%和23.24%。

α-淀粉酶活性和電導(dǎo)率都是判斷種子優(yōu)劣和活力高低的重要指標。由表1 可知，隨著冷等離子體劑量的增加，α-淀粉酶活性表現(xiàn)出先增強后減弱的變化趨勢，電導(dǎo)率表現(xiàn)出先下降后升高的變化趨勢。其中α-淀粉酶活性越高，說明種子活性越強。與對照相比，除40 W 處理外，其他不同劑量冷等離子體處理后，不結(jié)球白菜種子的α-淀粉酶活性均有所增強，其中80 W 處理提高最多，顯著提高了116.81%，其次是100 W 處理，也顯著提高了63.87%。各處理下種子浸泡液的電導(dǎo)率也都低于對照。80 W 處理的不結(jié)球白菜種子浸泡液電導(dǎo)率最低，為16.36 μS·cm-1。

表1 不同劑量冷等離子體處理對不結(jié)球白菜種子萌發(fā)的影響

2.2 不同劑量冷等離子處理對定植后不結(jié)球白菜幼苗生長及產(chǎn)量的影響

由表2 可以看出，冷等離子體處理后不結(jié)球白菜的株高和根長表現(xiàn)出與種子萌發(fā)同樣的變化趨勢，即40～80 W 冷等離子體劑量范圍內(nèi)隨著劑量的增加，不結(jié)球白菜株高和根長逐漸增加；80～120 W范圍內(nèi)隨著冷等離子體劑量的增加，不結(jié)球白菜株高和根長逐漸減少。不同劑量冷等離子體均能促進不結(jié)球白菜的生長，且各處理下幼苗的株高和根長均高于對照，其中80 W 處理下株高和根長最長，分別為22.15 cm 和19.74 cm，顯著高于對照。

表2 不同劑量冷等離子體處理對不結(jié)球白菜生長和產(chǎn)量的影響

各冷等離子體處理下不結(jié)球白菜的產(chǎn)量均高于對照，40～80 W 處理單株質(zhì)量和667 m2產(chǎn)量逐漸增加，80～120 W 處理下逐漸減少。其中80 W 冷等離子處理下不結(jié)球白菜單株質(zhì)量和667 m2產(chǎn)量最高，667 m2產(chǎn)量比對照顯著高47.79%；其次是100 W 處理，不結(jié)球白菜667 m2產(chǎn)量顯著高于對照35.97%。

2.3 不同劑量冷等離子處理對不結(jié)球白菜品質(zhì)的影響

由表3 可以看出，各冷等離子體處理下不結(jié)球白菜的維生素C 含量均大幅度提高，60～120 W 處理下維生素C 含量顯著高于CK，其中100 W 處理的含量最高，達到269.38 mg·kg-1，其次為120 W 處理。葉綠素含量也有相同的變化趨勢，除40 W 和60 W 處理以外，其他各功率的處理與CK 差異顯著，其中100 W 處理下葉綠素含量增加了63.89%。與對照相比，除40 W 冷等離子體處理外，其他處理不結(jié)球白菜硝酸鹽含量都有所降低。不同功率的冷等離子體處理下，不結(jié)球白菜葉片中亞硝酸鹽含量沒有顯著差異。冷等離子體處理下，不結(jié)球白菜葉片含水率與對照相比有所下降，但無顯著差異。

表3 不同劑量冷等離子體處理對不結(jié)球白菜品質(zhì)的影響

3 討論與結(jié)論

在播種前用等離子體種子處理機對種子進行處理，可以使蔬菜顯著增產(chǎn)[18-19]。等離子體種子處理技術(shù)就是提高種子活力的技術(shù)，前人研究發(fā)現(xiàn)，冷等離子體種子處理可明顯促進大豆[20]和芥菜[21]種子等萌發(fā)和幼苗生長。在筆者的試驗中，經(jīng)不同劑量冷等離子體處理后，不結(jié)球白菜種子的發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)較對照增加，80 W 和100 W 處理的不結(jié)球白菜種子活力指數(shù)顯著高于對照。這可能是因為冷等離子體發(fā)出的能量作用于種子，激發(fā)了種子的潛能，提高了種子的活力，增強了種子的健壯度。冷等離子體處理后的不結(jié)球白菜種子的α-淀粉酶活性有所增強，種子浸泡液的電導(dǎo)率均低于對照，說明了冷等離子體處理能夠有效提升不結(jié)球白菜種子活力。這一點與方向前等[22]、周筑文等[23]研究一致。筆者研究中種子發(fā)芽勢、發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)與對照相比并沒有顯著改善，可能與試驗種子質(zhì)量有關(guān)。

前人研究發(fā)現(xiàn)，冷等離子體處理種子后能促進蔬菜作物生長，提高蔬菜作物質(zhì)量、產(chǎn)量。Maria等[24]研究發(fā)現(xiàn)，冷等離子體種子處理可顯著促進大豆種子萌發(fā)，改善生長發(fā)育、提高大豆產(chǎn)量。胡尊瑞等[25]運用冷等離子體種子處理技術(shù)對黃瓜種子進行小于20 s 非電離幅射處理，發(fā)現(xiàn)經(jīng)不同劑量冷等離子體處理后，黃瓜種子的發(fā)芽勢、發(fā)芽率都顯著高于對照，移栽期田間植株干質(zhì)量、鮮質(zhì)量、株高、葉面積、有雌蕊株比例都高于對照，其中80 W 是最佳處理功率。筆者的試驗中，冷等離子體處理后，不結(jié)球白菜的株高和根長比對照有所增加，單株質(zhì)量和667 m2產(chǎn)量比對照有所提高，且都表現(xiàn)出40～120 W 范圍內(nèi)先增加后減少的趨勢，80 W 處理達到最高，與前人研究結(jié)果一致。

筆者研究還發(fā)現(xiàn)，冷等離子體處理種子后，不結(jié)球白菜葉片的維生素C 含量、葉綠素含量均有不同程度增加，葉片含水率未有顯著變化。除40 W處理外，其他處理葉片硝酸鹽含量均比對照有不同程度下降，但差異不顯著。這可能是因為冷等離子體處理能夠激活作物種子的內(nèi)源物質(zhì)，引發(fā)一些潛在基因活躍[26]，激發(fā)酶活性[27]，不結(jié)球白菜種子生理代謝加快，影響幼苗株高和根長，使植株生長旺盛[28]，維生素C 含量和葉綠素含量增加[29]，且提高了肥料的有效利用率，使土壤中的養(yǎng)分更多地被作物所吸收，從而提高產(chǎn)量，改善蔬菜作物的品質(zhì)[30-32]。筆者研究表明，適宜功率的冷等離子體處理蔬菜種子，可以改善不結(jié)球白菜達美的品質(zhì)。故下一步也可探究十字花科其他蔬菜對冷等離子體處理的敏感性，以期獲得標準的誘導(dǎo)效率，為綠葉菜優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、高效栽培提供有力的技術(shù)支撐。

綜上所述，冷等離子體處理不結(jié)球白菜種子能夠促進種子萌發(fā)，提高種子發(fā)芽勢、發(fā)芽率和活力指數(shù)，使種子α-淀粉酶活性增強和種子浸泡液電導(dǎo)率減弱，達到提高種子活力、增強種子健壯度、出苗迅速整齊的目的。冷等離子體處理還可促進不結(jié)球白菜幼苗生長，使株高和根長增加，產(chǎn)量提高，還可提升維生素C、硝酸鹽、葉綠素、亞硝酸鹽含量等品質(zhì)指標。其中80～100 W 的冷等離體處理對不結(jié)球白菜種子萌發(fā)、幼苗生長及產(chǎn)量提高的效果最好。