盐酸处理对白羊草种子活力的影响

夏方山，王菲，王雅聪，董宽虎，史航，任世杰，王聪聪，师靖，马杰宇

(山西农业大学 动物科技学院，山西 太谷 030801)

绒毛是植物种子在长期适应环境过程中自然选择形成的保护结构和帮助其远距离传播的附属物。然而，绒毛不仅给选种、播种、贮藏、运输及种子加工等工作造成巨大困难，还为微生物和病虫害生长与繁殖提供了场所[1]。探究如何进行种子脱绒是解决这一问题的关键途径，且适当脱绒能够有效提高种子活力，目前棉花(Gossypiumhirsutum)、番茄(Lycopersiconesculentum)及花卉植物种子的生产加工中研究应用较普遍[1～3]。然而，脱绒会不同程度地破坏种皮结构，从而影响到种子活力、贮藏期、萌发及其幼苗建成[4]。脱绒种子质量及活力高低是决定农牧业生产成败的关键因素，也是制约当下种子生产与加工领域发展的难点问题。种子脱绒方法主要有机械脱绒和化学脱绒2种，化学脱绒具有操作简单、残绒率低、破损率低及杀菌消毒等优点[2,3]。盐酸作为化学脱绒剂已在花卉[5]及番茄[6]植物种子的研究中被报道，且适宜的盐酸处理还可促进芜菁(Brassicarapa)[7]和苦荞(Fagopyrumtataricum)[8]等植物种子的萌发及幼苗生长。此外，合理的盐酸处理还能有效杀灭种子所带细菌[9]。然而，关于盐酸处理对着毛种子活力的影响研究仍然不足，其作为化学脱绒剂的研究与应用也尚不够普遍。探究盐酸对着毛种子活力的影响有利于其作为化学脱绒剂的广泛应用与科学推广。

白羊草(Bothriochloaischaemum)是禾本科孔颖草属的多年生优质牧草，其根系比较发达，适应性较广泛，具有耐寒、耐旱及耐贫瘠等优良特性，是暖性灌草丛类草地的建群种植被[10,11]。白羊草资源在山西省分布较为丰富，其草地面积约为1.7×106hm2，占山西省草地总面积的36%以上，是促进山西省草牧业发展的重要优质牧草资源[12]。此外，白羊草作为水土保持植物在黄土高原地区的生态治理中发挥着重要作用[13]。白羊草栽培面积迅速扩大，其种子需求量也日益增长，且种子质量也越来越受关注[13,14]。然而，白羊草结实率低，种子细小(约4 mm×1 mm)，千粒重较小(约0.65 g)，其表面的簇状绒毛不仅使其相互粘连，还导致其发芽率较低，易造成分布不均，限制了其播种过程的机械化程度。目前关于提高白羊草种子活力方法的研究尚未见报道。因此，本试验试图探讨盐酸处理对白羊草种子活力的影响，以期为进一步研究其脱绒方法提供参考依据，这将对白羊草种质资源的开发及其大面积种植提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料来源

白羊草种子由山西农业大学牧草种子实验室于2017年10月收集，然后密封保存于-20 ℃条件下至2018年5月进行试验。

1.2 盐酸处理

将均匀饱满的白羊草种子用为30%、40%、50%、60%和70%的盐酸分别处理0(CK)、1、5、10和15 min，蒸馏水进行3次冲洗，并用干燥的滤纸吸干其表层水分，然后在25 ℃的暗室中自然风干至含水量为10%(鲜重基础)，以进行发芽试验。以未作任何处理的白羊草种子为对照(CK)。设置4次重复。

1.3 发芽及指标测定

将100粒处理过的白羊草种子置于铺有2层滤纸的培养皿中，然后放于25 ℃的恒温光照培养箱中进行发芽试验，以胚根突破种皮超过种子长度1/2 时作为发芽，每天统计发芽种子数，试验于第12 d结束，称量整个培养皿中幼苗鲜重[15,16]。最终计算其发芽率、平均发芽时间、发芽指数及幼苗活力指数，具体计算方法见已发表文献[17]。

1.4 统计分析

数据采用Excel 2010软件整理，并利用SAS 9.0软件分析，最后以Duncans法进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 盐酸处理对白羊草种子发芽率的影响

相同处理时间时，白羊草种子发芽率随盐酸浓度的增加而降低(表1)。处理1 min时，白羊草种子发芽率在盐酸浓度为30%～50%时差异不显著(P>0.05)，但显著(P<0.05)高于浓度为60%和70%时，在浓度为50%时达到最小值，显著(P<0.05)低于其它浓度处理；处理5～15 min时，白羊草种子发芽率随盐酸浓度的增加而显著(P<0.05)降低。30%～60%盐酸处理时，白羊草种子发芽率随时间延长呈先升后降的趋势，并均在处理1 min时达到最大值，显著(P<0.05)高于其他处理(表1)。浓度为30%时均显著(P<0.05)大于CK；浓度为40%时，在处理10 min时与CK差异不显著(P>0.05)，但处理15 min时显著(P<0.05)小于CK；盐酸浓度为50%和60%时，在处理5～15 min时均显著(P<0.05)小于CK，且在60%盐酸处理10～15 min时为0；50%盐酸处理时，白羊草种子发芽率均显著(P<0.05)小于CK，且在处理5～15 min时均为0。

表1 盐酸处理白羊草种子发芽率的变化/%Table 1 Changes of germination percentage in Bothriochloa ischaemum seeds after hydrochloric acid treatments

注：同行不同大写字母表示差异显著(P<0.05)，同列不同小写字母表示差异显著(P<0.05)，下同。

Note: Means with the different small letters in same row are significant differences (P<0.05), means with the different capital letters in same column are significant differences (P<0.05), the same below.

2.2 盐酸处理对白羊草种子平均发芽时间的影响

相同处理时间时，白羊草种子平均发芽时间随盐酸浓度的增加而显著(P<0.05)延长(表2)。盐酸浓度为30%时，白羊草种子平均发芽时间在处理1 min时显著(P<0.05)小于CK，处理5～15 min时与CK差异不显著(P>0.05)；盐酸浓度为40%时，白羊草种子平均发芽时间在处理1～5 min时与CK差异不显著(P>0.05)，但处理10～15 min时均显著(P<0.05)大于CK；盐酸浓度为50%时，白羊草种子平均发芽时间在处理1 min时与CK差异不显著(P>0.05)，但处理5～15 min时均显著(P<0.05)大于CK；盐酸浓度为60%时，白羊草种子平均发芽时间在处理1和5 min 时均显著(P<0.05)大于CK，处理10～15 min时均不能萌发；70%盐酸处理时，白羊草种子平均发芽时间在处理1 min时显著(P<0.05)大于CK，处理5～15 min时也均不能萌发。

表2 盐酸处理白羊草种子平均发芽时间的变化/dTable 2 Changes of mean germination time in Bothriochloa ischaemum seeds after hydrochloric acid treatments

2.3 盐酸处理白羊草种子发芽指数的影响

相同处理时间时，白羊草种子发芽指数随盐酸浓度的增加呈下降趋势(表3)。处理1和5 min时，白羊草种子发芽指数除盐酸浓度为30%和40%时差异不显著(P>0.05)外，在浓度为50%～70%时显著(P<0.05)降低；处理10和15 min时，白羊草种子发芽指数随盐酸浓度的增加而显著(P<0.05)降低。相同盐酸浓度时，白羊草种子发芽指数随处理时间的延长呈先升后降的趋势(表3)。盐酸浓度为30%时，白羊草种子发芽指数均显著(P<0.05)大于CK；盐酸浓度为40%时，白羊草种子发芽指数在处理1～10 min时显著(P<0.05)大于CK，而处理15 min时与CK差异不显著(P>0.05)；盐酸浓度为50%和60%时，白羊草种子发芽指数仅在处理1 min时显著(P<0.05)大于CK，其他处理时间均显著(P<0.05)小于CK；盐酸浓度为70%时，白羊草种子发芽指数除在处理1 min时与CK差异不显著(P>0.05)外，其他处理时间时均显著(P<0.05)小于CK。

表3 盐酸处理白羊草种子发芽指数的变化Table 3 Changes of germination index in Bothriochloa ischaemum seeds after hydrochloric acid treatments

2.4 盐酸处理对白羊草种子幼苗活力指数的影响

相同处理时间时，白羊草种子幼苗活力指数随盐酸浓度的增加呈下降趋势(表4)。处理1 min时，白羊草种子幼苗活力指数在浓度为30%时显著(P<0.05)大于其他浓度，而在浓度为70%时显著(P<0.05)小于其他浓度；处理5～15 min时，白羊草种子幼苗活力指数均在浓度为30%时显著(P<0.05)大于其他浓度；处理5 min时，白羊草种子幼苗活力指数在浓度为60%和70%时显著(P<0.05)小于其他浓度，处理10和15 min时，均在浓度为50%～70%时显著(P<0.05)小于其他浓度。盐酸浓度为30%～60%时，白羊草种子幼苗活力指数均随处理时间的延长呈先升后降的趋势，并均在处理1 min时显著(P<0.05)大于其他处理时间(表4)。盐酸浓度为30%时，白羊草种子幼苗活力指数在处理1～15 min时均显著(P<0.05)高于CK；盐酸浓度为40%时，白羊草种子幼苗活力指数在处理1和5 min时显著(P<0.05)高于CK，处理10 min时与CK差异不显著(P>0.05)，而处理15 min时显著(P<0.05)低于CK；盐酸浓度为50%和60%时，白羊草种子幼苗活力指数在处理5～15 min时均显著(P<0.05)低于CK，且50%浓度处理15 min及60%浓度处理10和15 min时均为0；盐酸浓度为70%时，白羊草种子幼苗活力指数在处理1～15 min时均显著(P<0.05)低于CK，在处理5～15 min时均为0。

表4 盐酸处理白羊草种子幼苗活力指数的变化Table 4 Changes of seedling vigour index in Bothriochloa ischaemum seeds after hydrochloric acid treatments

2.5 盐酸处理影响白羊草种子活力的双因素方差分析

由表5可以看出，盐酸浓度、处理时间以及两者的交互作用对白羊草种子的发芽率、平均发芽时间、发芽指数和幼苗活力指数均具有极显著(P<0.01)的影响。

3 讨论

白羊草种子的颖片及其表面着生绒毛严重降低了其萌发能力，而脱绒能够有效提高植物种子的质量及商品价值，可以为实现精量的机械化播种提供了保障基础。研究表明，适宜的盐酸脱绒处理能有效促进植物种子的萌发及其幼苗生长[18]。酸处理浓度直接影响种子的活力水平，浓度过低则种子脱绒不充分，浓度过高则会烧伤种子，直接降低种子活力[5,19]。本试验结果表明，白羊草种子的发芽率、发芽指数和幼苗活力指数均随盐酸浓度增加而降低，且浓度为30%的盐酸处理时均显著高于CK(P<0.05)，这说明低浓度盐酸处理能提高白羊草的种子活力，从而促进其萌发及幼苗生长，而高浓度盐酸处理则相反。此外，本试验结果还表明，盐酸处理浓度为30%～60%时，白羊草种子的发芽率、发芽指数和幼苗活力指数随处理时间的延长均呈先升后降的趋势，而浓度为70%时则均呈下降趋势。这说明盐酸处理时间对白羊草种子的活力也具有密切关系，盐酸浓度越高，白羊草种子的发芽率、发芽指数和幼苗活力指数降低到小于CK所需要的时间也就越短。毛居代·亚尔买买提等[7]研究也发现，2%盐酸处理20 s促进哈密芜菁种子萌发的效果最好。本试验双因素分析结果也表明，盐酸浓度、处理时间及两者的交互作用均能极显著(P<0.01)地影响白羊草种子的发芽率、发芽指数及幼苗活力指数。这可能由于两方面的原因造成的：一方面，盐酸处理使种皮软化，降低了其硬度，提高了种子吸水速度，加快了其萌发前代谢活动，从而促进其萌发[7]；另一方面，酸处理腐蚀了种皮结构，并减小了其厚度，从而降低了其种皮的机械限制，从而利于其萌发[8]。然而，高浓度或长时间的酸处理会破坏其种胚[7]，这可能是高浓度或长时间盐酸处理降低白羊草种子活力的主要原因。本试验发现，白羊草种子平均发芽时间仅在30%浓度浸种1 min时显著低于CK，此时白羊草种子发芽率、发芽指数及幼苗活力指数也最高，然而白羊草种子平均发芽时间随盐酸浓度及浸种时间的增加呈上升趋势，这说明盐酸浸种处理延长了白羊草种子的萌发时间，这可能由于盐酸处理会改变白羊草种子细胞内部的渗透势及pH，轻微的改变则有利于其萌发前及萌发代谢活动的发生，而过度的改变则会起滞缓作用。因此，运用盐酸对白羊草种子进行脱绒处理时，必须要注意平衡白羊草种子活力及脱绒效果之间的关系。

表5 盐酸处理对白羊草种子活力的双因素分析Table 5 Bifactor analysis of hydrochloric acid on seed vigor of Bothriochloa ischaemum

4 结论

盐酸浓度及浸种时间均对白羊草种子活力具有极显著影响，轻度盐酸浸种能有效提高白羊草种子的活力，而过度盐酸浸种则会降低白羊草种子的活力，浓度为30%的盐酸浸种1 min对白羊草种子活力的促进效果最好。