牧草种子丸粒化加工后萌发率和生理特性的变化

现阶段，中国逐渐加大对生态建设工程的重视，且正在大力开展退耕还林、还草计划。在草地生态建设过程中存在很多难题，包括部分地区环境和地理条件十分特殊，生态体系脆弱，沙漠化及干旱的土地条件对牧草种植带来了较大的难度。除此之外，部分地区土壤条件也十分恶劣，例如黑土滩养分低，土壤中有机物含量和磷元素含量较少，无法为牧草种植创造有利的土壤条件。在牧草播种过程中，部分禾本科牧草种子质量较轻，很难采取正常的播种方式种植牧草，导致牧草生产规模难以扩大。

1 丸粒化加工处理后牧草种子萌发率的变化

1.1 影响种子萌发启动时间

分析经丸粒化处理后牧草种子的萌发启动时机。其中，绝大部分牧草种子经过丸粒化处理后，其萌发启动时间均会出现不同程度的延迟，延迟时间以2～4 d不等。延迟时间会根据牧草种子类型及包衣材料和填充剂的改变而发生改变。

1.2 影响牧草种子最终发芽率

在前期研究中，有学者针对披碱草、冷地早熟禾及中华羊茅等牧草种子丸粒化后发芽率进行对比。研究结果显示，经过丸粒化加工后，牧草种子发芽率均明显降低。其中，披碱草处理前的发芽率为71%，处理后的发芽率为48%。降低了23%；冷地早熟禾发芽率为50%，处理后的发芽率为33%。降低了17%；中华羊茅处理前的发芽率为52%，处理后的发芽率为37%，降低了15%。由此可见，丸粒化加工处理后会对牧草种子发芽率产生直接影响，使其最终发芽率明显降低[1]。

1.3 影响牧草苗高和发芽指数

发芽指数指的是种子生长活力，根据发芽指数可以预测出种子生长表现，而苗高则是判断幼苗生长态势的重要指标，同样能够反映种子活力。研究发现，采用丸粒化加工方法对牧草种子进行处理后，其发芽指数和苗高均会发生一定程度的改变，主要呈现降低趋势。因此，丸粒化处理会对种子的生长活力造成不良影响，且会推迟其萌发时间。

2 丸粒化加工处理后牧草种子生理特性发生的变化

2.1 影响种子电导率

种子电导率与种子活力之间存在联系，当种子发芽率变化较大时，电导率与种子活力呈现负相关关系，而当发芽率变化较小时，种子活力与电导率呈现正相关关系。因此，丸粒化技术处理后，若种子电导率发生变化，则会直接影响种子活力。前期研究发现，有一部分种子经丸粒化处理后其电导率出现明显变化。而一部分种子在丸粒化加工后，其电导率并不会出现明显变化。因此，可以认为丸粒化对于牧草种子电导率的影响并不是绝对的。

2.2 影响种子丙二醛含量

丙二醛指的是植物器官在逆境下遭受伤害时，器官膜因氧化作用而产生的一种有机物，氧化反应后会在其体内产生淀粉并转化为葡萄糖，使植物体内的液体不容易凝固。因此，植物内部的丙二醛含量代表其抗逆性能。当植物体内丙二醛含量较高时，则代表其具备较强的抗逆性能。反之，则代表其抗逆性能较差。经研究发现，牧草种子进行丸粒化加工后，其丙二醛含量具有显著变化。而部分种子丙二醛含量并无明显差异，可以说明丸粒化加工处理并不会对所有牧草种子的抗逆性能产生影响[2]。

2.3 影响牧草种子可溶性糖

可溶性糖含量与植物抗性存在密切联系，即可溶性糖含量越高，植物环境适应能力越强，尤其可以适宜恶劣的生产环境。有研究显示，对中华羊茅和披碱草进行丸粒化处理后，其可溶性糖含量明显增加。而参与研究的其他牧草种子可溶性糖含量并未发生明显变化。

3 丸粒化加工对牧草种子萌发率及生理特性的作用机理

3.1 对牧草种子发芽率的作用机理

种子萌发需要经历4个生理生化阶段，第一阶段为细胞活化与修复，第二阶段为种胚生长与合成，第三阶段为储藏物质分解与利用，第四阶段为呼吸和能量代谢。在种子萌发过程中，极易受到外部因素的影响，主要包括环境温度和水分含量等。除此之外，还受种子自身生理特性影响。因此，当外部环境和条件相同时，种子生理特性对其发芽率指标起着决定性作用。现阶段，为了提高种子发芽率，研发了多种促进种子萌发过程的处理技术，取得了较好的应用成果。该类技术原理为通过改变外部环境加速种子内部生理生化反应过程。牧草种子丸粒化加工处理则是将变性淀粉、腐熟羊粪、粘土及聚乙烯醇进行配比后将其作为包衣材料，使其在种子外部形成保护层，该保护层作为一个微型的土壤环境。当该环境适合种子萌发时，则可提高牧草种子萌发率。反之，则可能对种子萌发率产生抑制[3]。

3.2 对牧草种子生理特性的作用机理

有研究显示，导致种子电导率降低的主要原因是种子在萌发过程中线粒体内膜受到损伤，致使其所形成的电子漏减少，降低O2形成速率,最终影响外渗电导率。而在牧草丸粒化处理过程中，可能会导致电导率增加的问题，究其原因是由于在丸粒化加工后，牧草种子表面被包衣材料包裹，可以将包衣材料看作是种子外部的微环境，而在包衣材料中存在部分水分，种子在其中吸水，在水分作用下导致种子膨胀，致使其膜系统发生变化。在水分吸收过多的情况下，会导致膜系统功能异常，最终形成水浸电导率上升的现象[4]。

电导率与细胞膜受害程度存在直接联系，当细胞膜损伤严重时，则会推迟种子萌发时间，且其内部酶活性降低，对种子生理代谢活动造成不利影响。因此，在丸粒化加工处理过程中，控制丸化材料中水分用量是一个关键因素。当水分用量过大时，会导致种子吸水过多而膨胀，致使其生理生化反应异常，当水分过少时，则会使丸化材料发生粘结，无法达到良好的丸粒化处理效果。为此，在丸粒化加工过程中，应对其水分进行科学控制。

丙二醛含量直接反应细胞膜损伤程度，当种子处于较为恶劣的生长环境时，会导致其内部酶活性降低。此时，膜脂过氧化作用加强，使其丧失修复能力，这极有可能造成累积伤害，最终导致丙二醛含量增加。在种子萌发及生长过程中，一旦受到外部环境因素影响，便会增加丙二醛含量。而经过丸粒化加工处理后的牧草种子处于一个微环境中，外部环境和条件对牧草种子的影响得到有效控制。因此，会产生丙二醛含量降低的现象。而特定的牧草种子经丸粒化加工处理后，其丙二醛含量上升，这可能是由于种子萌发使其细胞膜透性发生变化所导致的。

3.3 对牧草种子抗逆性的作用机理

结合牧草种植经验来看，丸粒化加工处理后的牧草种子适用于直播作业，而未经丸粒化处理的种子则可采取翻地开沟播种方式，且在阳坡培育的牧草长势良好。丸粒化加工后的牧草种子在种植后表现出了较好的抗逆性，在昼夜温差较大及高寒、干旱等恶劣环境中均表现出了良好的适应能力。有研究显示，丸粒化加工后牧草种子营养物质转化效率显著提升，加快幼苗生长和增强其抗寒能力。部分牧草种子经丸粒化处理后，其出苗率显著提升。丸粒化处理措施可以使种子外部形成一个微环境，通过包衣材料可起到促进种子萌发的作用。在此基础上，还可有效激活种子生理代谢过程，使得丙二醛含量下降，可溶性糖含量增高，有助于提高种子抗逆性能。同时，在逆境下，丸粒化牧草种子可以主动积累可溶性糖，为种子储备能量，降低外部环境对种子的不良影响。在一些条件较为恶劣的区域，可以采取丸粒化加工措施对牧草种子进行丸粒化处理，机械化播种以提升牧草播种效率。

丸粒化加工可以起到规范种子形状、增加牧草种子自重、提高播种效率的重要作用。同时，对于种子萌发时间和发芽率也具有一定程度的影响。根据已有研究，丸粒化加工过程中丸化材料及水分含量控制是影响种子电导率的关键性因素，只有做到科学控制丸化材料中水分含量，才能对种子萌发和种子活性产生积极影响。因此，需重点研究丸粒化加工材料选择及水分控制措施，确保丸粒化加工技术能够发挥应有的优势，提高牧草种子抗逆性。