富里酸與腐植酸對甜菜種子的引發影響

潘高，胡華兵，王榮華，劉大麗，王茂芊

（1.黑龍江大學現代農業與生態環境學院，哈爾濱 150080；2.新疆石河子農業科學研究院，新疆石河子 832000）

0 引言

甜菜作為北方主要糖料作物，生產出的蔗糖是重要的食品、醫藥、化工等的重要原料。提高甜菜種子發芽活力則需用到引發技術，種子引發是基于生物學機制提出的，近年來有關甜菜引發的相關研究才剛開始豐富起來，同時，引發試劑的選擇需要根據植物自身條件和特點出發，所以在引發劑的篩選時需要大量的試驗和理論支持。研究表明，植物種子引發能加速其發芽，使其盡快苗齊，增加幼苗對病蟲害等不利因素的抗性，節約發芽時間，實現高效率種植[1-2]。有關于種子引發試劑的篩選，現在還處于探索和嘗試階段，如王茂芊等[2]總結了現今關于甜菜引發的進展及相關問題，總結出常見的影響甜菜種子萌發的因素，認為甜菜引發對甜菜生產具有重要意義；王靈敏等[3]利用不同濃度鹽溶液對油菜種子進行引發試驗，結果表明25 g/L的NaCl溶液引發1 h 的效果最好；蔣雪君等[4]用蛭石作甜瓜種子發芽介質進行引發試驗，發現引發能提高種子活力的同時還能提高種子的耐鹽性；周其宇[5]對番茄和茄子種子進行引發試驗，證明不同試劑對種子引發效果不同，選用300 mg/L GA3作為番茄和茄子種子的引發劑時效果最好；侯林欣等[6]用水楊酸對水分脅迫下的玉米種子進行引發試驗，證明經過水楊酸引發后的玉米幼苗中的氧化酶活性得到顯著提高，引發后可提高干旱脅迫下玉米的發芽能力；靳琇等[7]利用檸檬酸對低磷脅迫下的番茄種子進行引發試驗，證明檸檬酸能緩解氧化損傷，同時提高植株對磷元素的吸收，增強番茄幼苗的抵抗能力；劉曉晗[8]等利用硫酸鉀與氯化鎂對甜菜種子進行引發試驗，發現硫酸鉀與氯化鎂9 個組合都對種子引發有促進作用；荊文旭等[9]研究不同引發處理后甜菜種子的活力和萌發相關酶活性，證明引發在提高種子活力和相關酶活性的同時能夠減輕種子老化的細胞膜受傷程度；BARDEES[10]研究了種子引發對提高逆境脅迫下小麥產量的作用，建議進一步開發氧化還原鹵化、納米鹵化和溫敏這方面的應用；阮松林等[1]對種子引發進行了原理的說明，并從生化和分子方向對種子引發進行了介紹，為種子引發奠定理論基礎。

腐植酸（Humic acid）是自然界中廣泛存在的大分子有機物質，具有多種官能團，廣泛應用于肥料的使用中，根據其溶解性不同劃分為富里酸、黑腐酸和棕腐酸，其中富里酸（又名黃腐酸）是從腐植酸中提取的一種物質，其分子量較低，外表呈棕黑色或棕褐色，可溶于酸、堿、乙醇、水，是一類分子結構和行為特性都相近的復合物質。腐植酸具有離子交換性、吸附性以及絡合螯合性等特性，近年來在種子引發領域才開始被應用[11]。顧鑫等[12]研究發現含腐植酸褐煤的浸提液浸種能夠有效緩解Na2CO3脅迫迫害，提高玉米種子抗性，促進發芽；王麗萍等[13]發現腐植酸能有效控制植物內激素水平，提高植物生長對環境的抗逆性；張會平等[14]發現1∶8000 倍腐植酸鉀稀釋液對水稻種子的發芽率、發芽勢、發芽指數以及后期幼苗生長的各項形態指標均有明顯的提升效果；高玉紅等[15]研究發現不同濃度的腐植酸對西瓜種子萌發均有促進作用。

種子引發在主要糧食作物中已有廣泛應用，但在甜菜種子引發領域應用甚少，相關的試驗還處于初級探索階段[16]。因此，本試驗選用不同濃度的腐植酸和富里酸及其組合對甜菜種子進行引發試驗，研究腐植酸與富里酸對甜菜種子的引發效果，旨在將引發效果顯著的引發劑應用在甜菜的實際生產中，為后續選擇優良甜菜引發劑和甜菜種子包衣劑奠定基礎。

1 材料與方法

1.1 試驗時間與地點

試驗于2021年9—11月在黑龍江大學現代農業與生態環境學院甜菜遺傳育種重點試驗室進行。

1.2 試驗材料

供試材料選用甜菜單粒種‘STm1616’，由新疆石河子農業科學研究院提供。種子引發劑：腐植酸（HA）純度≥70%試劑級，富里酸（FA）純度≥90%原料級，購于安徽酷爾生物工程有限公司。

1.3 試驗設計與方法

本試驗共設置9 個處理（濃度為有效含量），處理1、2、3 分別為0.05%、0.075%、0.1% FA；處理4 為0.025%FA+0.025%HA；處理5 為0.0375%FA+0.0375%HA；處理6 為0.05%FA+0.05%HA；處理7、8、9 分別為0.05%、0.075%、0.1%HA。24 ℃下浸泡干種子24 h，種子浸泡后回干，對照為‘STm1616’未處理干種子。

采用濃度為0.1%的次氯酸鈉對發芽盒進行消毒，蒸餾水清洗并曬干，將高溫滅菌后的發芽紙平鋪在無菌發芽盒中，發芽紙共50 格，每格放兩粒甜菜種子，均勻擺放后，用33 mL 蒸餾水均勻噴濕種子，每個處理3次重復，隨后放入人工氣候箱進行培養，溫度設置在23 ℃，每天光照12 h，濕度設置70%，每天檢查種子發芽的個數，計算發芽勢、發芽率、發芽指數和活力指數。每個處理隨機選擇10 個樣品利用游標卡尺進行胚根、胚軸長度測量。每個處理隨機選擇50粒種子，利用筆式電導率測試儀測試種子浸出液電導率。

1.4 測定指標

通過公式測定引發劑處理后甜菜種子的發芽率、發芽勢、發芽指數和活力指數[式(1)～(4)]。利用Excel軟件進行數據分析和作圖。

2 結果與分析

2.1 富里酸和腐植酸對甜菜種子發芽勢的影響

結果（表1）顯示，對照組的發芽勢為62.33%，用0.05%、0.075%、0.1% FA 處理后的種子發芽勢分別為65.67%、68.33%、68.33%，分別高出對照組3.34、6.00 和6.00 個百分點；用0.025% FA+0.025% HA、0.0375%FA+0.0375%HA、0.05%FA+0.05%HA 處理種子后發芽勢分別為69.00%、72.67%、69.67%，分別高出對照組6.67、10.34 和7.34 個百分點；用0.05%、0.075%、0.1% HA 處理后甜菜種子發芽勢分別為69.67%、70.00%、70.30%，分別高出對照組7.34、7.67 和7.97 個百分點。結果可見，9 組處理均對種子的發芽勢有促進作用，9組處理平均高出對照組6.96 個百分點，其中0.0375%FA+0.0375%HA 組合對種子發芽勢的影響最為顯著，效果最好。

表1 富里酸（FA）與腐植酸（HA）對甜菜種子引發的影響Table 1 The priming effects of fulvic acid and humic acid on sugar beet seeds

2.2 富里酸和腐植酸對甜菜種子發芽率的影響

結果（表1）顯示，對照組的發芽率為60.67%，用0.05%、0.075%、0.1% FA 處理后的種子發芽率分別為65.00%、69.33%、68.67%，分別高出對照組4.33、8.66 和8.00 個百分點；0.025%FA+0.025%HA、0.0375%FA+0.0375%HA、0.05%FA+0.05%HA 三個組合處理種子后發芽率分別為70.00%、72.00%、68.67%，分別高出對照組9.33、11.33和8.00 個百分點；用0.05%、0.075%、0.1%HA 處理的發芽率分別為70.00%、70.67%、70.33%，分別高出對照組9.33、10.00和9.67個百分點。結果可見，9組處理均能提高種子發芽率，9組處理平均高出對照組8.74個百分點，其中0.0375%FA+0.0375%HA組合對提高種子發芽率影響最為顯著。

2.3 富里酸和腐植酸對甜菜種子發芽指數的影響

結果（表1）顯示，對照組發芽指數為19.14，用0.05%、0.075%、0.1% FA 處理后的種子發芽指數分別為32.97、33.35、32.34，相比對照組提高了72.26%、74.24%、68.97%；0.025% FA+0.025% HA、0.0375% FA+0.0375%HA、0.05%FA+0.05% HA 三個組合處理種子后發芽指數分別為28.46、30.87、30.60，相比對照組提高了48.69%、61.29%、59.87%；用0.05%、0.075%、0.1% HA 處理的甜菜種子發芽指數分別為28.95、46.49、36.70，相比對照組提高了51.25%、142.89%、107.42%。結果可見，9 組處理均提高了種子的發芽指數，9 組處理相比對照組平均提高了76.32%，其中0.075%HA 處理后的甜菜種子發芽指數最高，效果最為顯著。

2.4 富里酸和腐植酸對甜菜種子活力指數的影響

結果（表1）顯示，對照組的活力指數為136.83，用0.05%、0.075%、0.1%FA 處理后的種子活力指數分別為303.65、282.07、335.35，相比對照組分別提高了121.92%、106.15%、145.09%；0.025% FA+0.025% HA、0.0375% FA+0.0375% HA、0.05% FA+0.05% HA 三個組合處理種子后活力指數分別為274.51、290.33、342.05，相比對照組分別提高了100.62%、112.18%、149.98%；用0.05%、0.075%、0.1% HA 處理的種子活力指數分別為292.46、485.19、441.24，相比對照組分別提高了113.74%、254.59%、222.47%。結果可見，9組處理均有效提高了種子的活力指數，9 組處理相比對照組平均提高了147.42%，其中0.075%HA 處理后的甜菜種子活力指數最高，效果最為顯著。

2.5 不同試劑對甜菜種子電導率的影響

結果（表1）顯示，對照組的電導率為418.03%，用0.05%、0.075%、0.1% FA 處理后的種子電導率分別為47.43%、50.63%、61.07%，分別低于對照組370.60、367.40 和356.96 個百分點；0.025% FA+0.025% HA、0.0375% FA+0.0375% HA、0.05% FA+0.05% HA 三個組合處理種子后電導率分別為44.60%、46.53%、54.13%，分別低于對照組373.43、371.50和363.90個百分點；0.05%、0.075%、0.1%HA 處理的甜菜種子電導率分別為63.47%、54.27%、42.70%，分別低于對照組354.56、363.76 和375.33 個百分點。9組處理相比對照組平均降低366.38個百分點，其中0.1%HA處理后的甜菜種子電導率最低，效果最為顯著。

3 討論與結論

現今常用引發技術有水引發、滾筒引發、滲透引發、固體基質引發、生物膜引發、ABA 引發等[17]。劉朝陽等[18]利用硝酸鈣和硫酸鎂組合對甜菜種子進行引發，發現適當濃度可促進甜菜種子生長，反之則對種子發芽起到抑制作用，說明在甜菜引發試劑的篩選中，還應細化濃度梯度從而選擇甜菜種子引發的適應范圍；GALVIZ 等[19]研究了番茄生產過程中對水分虧缺效應的能力，說明水分虧缺會顯著影響植物生長和光合特性，水楊酸（SA）引發可維持植物生長并減輕水分虧欠對植物造成的傷害；MANISHA 等[20]比較氧化鋅納米顆粒與塊狀鋅鹽對飼用玉米的引發作用，證明低濃度氧化鋅納米顆粒作為種子包衣材料使玉米的生長效果最好；索文龍等[21]研究了不同比例的負離子球、電氣石球、麥飯石球作為固體引發劑對煙草種子進行引發試驗，發現20 g/100 mL 負離子球引發效果好；李慧等[22]研究了不同引發劑和引發方法對青綠苔草種子發芽的影響，發現在單一引發中，5%KNO3以及480 mg/L 赤霉素（GA3）對青綠苔草種子的引發效果較佳；索文龍等[23]試驗了納米二氧化鈦（TiO2）在煙草種子引發和包衣丸化中的應用效果，發現5 nm TiO2對煙草種子引發效果最好，可用于煙草種子包衣丸化；單昕昕等[24]研究表明30%PEG引發后的洋蔥種子萌發效果較好。

腐植酸作為常見的大分子有機酸，多用于肥料生產中，多項研究表明腐植酸作為施用肥料時，能有效提高植物活力及相關抗性，但少見于種子引發領域，近年來才開始被嘗試作為引發材料應用到種子引發中。ZITA 等[25]利用HA 對春小麥、春大麥和甜菜進行預拌種，證明拌種可以有效減少發芽時間，腐植酸能提高春小麥和大麥芽的長度和根系干重量，證明黃腐酸（富里酸）與甜菜農藥搭配可以使農藥更加高效，減少污染；王靜等[26]通過田間試驗，在鹽堿地滴施黃腐酸鉀水溶肥能使棉花出苗率顯著提高；趙世元[27]研究發現黃腐酸（富里酸）處理可提高煙草的發芽指數；黃晗達等[28]研究發現腐植酸、黃腐酸、氨基酸和海藻素等4 種生物刺激素對韭菜種子發芽和幼苗生長均有促進作用。本研究利用富里酸、腐植酸及兩者組合對甜菜種子進行引發試驗，發現各處理均對甜菜種子引發有促進作用，不同濃度及組合對甜菜種子影響不同。

富里酸和腐植酸及其組合的發芽勢、發芽率、發芽指數、活力指數都高于對照組（CK），其中0.0375%HA+0.0375%FA 處理對提高甜菜種子發芽勢和發芽率效果最好；0.075%HA 處理對提高種子發芽指數和活力指數效果最好；9 組處理的電導率均低于對照組，其中0.1%HA電導率最低?？傮w上，處理中0.0375%FA+0.0375%HA和0.075%HA引發效果最好。

本研究不足之處：（1）在引發試劑的濃度選擇上可以更加細化，同時可設置不同引發時間；（2）該試驗模擬引發條件為常溫下進行，可以試驗在不同環境下的引發效果，設置不同溫度濕度等；（3）除試劑浸泡引發還可以嘗試選擇其他方法，如固體引發、滾筒引發等，結合黃腐酸和腐植酸進行引發試驗。