打破硬實處理對幾種野生山野豌豆種子萌發和生長的影響

劉佳星, 張 娟

(1.內蒙古自治區農牧業技術推廣中心, 呼和浩特 010100;2.內蒙古自治區農牧業生態與資源保護中心, 呼和浩特 010100)

山野豌豆(Viciaamoena)屬于豆科(Leguminosae)蝶形花亞科(Papilionatae)野豌豆族(Viciae)一、二年生或多年生草本[1]。世界野豌豆屬植物有200余種,我國現有40余種,主要分布于華北、西北、西南和東北地區,多生長于山坡、草甸、灌叢或林緣等環境中[2]。

種子硬實是自然界普遍存在的現象[3-5],是指種皮堅硬不透水,在正常情況下不能吸脹萌發的現象,其中最常見于豆科植物的種子,如苦豆子、苜蓿、扁蓿豆[6-8]等。硬實的種子因種皮(果皮)含膠質、蠟質而不透氣、不透水,對胚有機械阻礙的作用,在水、熱等條件適宜時,種子仍不能吸脹,從而不能萌發[9]。山野豌豆種子小,種皮硬實,透水性差,硬實率高,發芽率低[10-11],需要經過一定處理才能提高種子發芽率和播種質量[12]。

山野豌豆味甘、性平,有解毒、活血、通絡的功效,屬于舒筋活絡型祛風濕藥。國內對山野豌豆大面積的人工栽培還較少,在改良退化草地的利用方面還不足。本試驗通過對不同地區采集的野生山野豌豆種子形態特征及生物學特性進行研究,旨在為野生山野豌豆的引種馴化、人工培育、新品種選育等提供數據支持和理論依據。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

試驗材料為野生山野豌豆種子,2019年采集于莫旗、烏拉蓋、喀喇沁旗,主要圍繞該地區進行隨機采集,同時記錄其生境特征,及時保存,并將采集的植株和種子制作成標本。本試驗選用3個地區采集的山野豌豆種子,同時對其進行初步研究(表1)。

表1 材料采集地點及生境特點

1.2 試驗方法

1.2.1種子形態特征觀測

用游標卡尺測量其長、寬、厚;隨機取完整飽滿的種子300粒用電子天平測定千粒重,求平均值。

1.2.2種子硬實特性觀測

選取種子100粒設置3個重復,分別置于培養皿中,在恒溫(25 ℃)下使其自然吸脹15 d,每隔24 h記錄吸脹種子數,第1天吸脹的種子作為非硬實種子,第14天仍未吸脹的種子作為硬實種子。計算硬實率和吸脹率。

1.2.3種子吸水特性觀測

選取種子在天平上逐一稱重計錄,分別置于培養皿中浸泡處理。每隔2 h將種子取出,吸干其表面水分后稱重計錄,然后浸潤處理,稱量記錄,持續12 h;種子吸水基本穩定后每隔8 h將種子取出稱重;48 h后每隔2 h將種子取出稱重,直至有一半的種子萌動,胚根即將突破種皮為止,3次重復。繪制吸水率曲線。

1.2.4種子發芽實驗

取供試種子各100粒,恒溫下(25 ℃)逐日觀察發芽情況并記錄,3次重復。第5天計算發芽勢,12 d結束發芽試驗,并計算發芽率。將供試種子用刀片劃破種皮打破硬實,然后進行發芽試驗(25 ℃)觀察種子發芽情況。

1.2.5植株生長性狀觀測

將處理后的山野豌豆種子播種于溫室(25 ℃),播種時間為2020年2月1日,采用條播方式,噴水保持土壤濕潤。溫室內培育4個月之后,將其移栽到內蒙古自治區園藝研究院蒙藥材資源圃,試驗面積為40 m2,移栽行間距為35 cm。觀察期間做好物候觀測、水肥管理,清除雜草工作。

1.3 調查及測定的指標

硬實率/%=(第14天未吸脹種子數/供試種子數)×100%;

吸脹率/%=(第1天吸脹種子數/供試種子數)×100%;

吸水率/%=[(吸水后種子重量-吸水前種子重量)/吸水前種子重量]×100%;

發芽勢/%=(第5天正常發芽種子數/供試種子數)×100%;

發芽率/%=(前12 d正常發芽種子數/供試種子數)×100%。

1.4 數據與分析

采用Excel2010軟件進行數據處理,SPSS17.0軟件進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 種子形態特征

采集的山野豌豆種子長3.20～4.60 mm,變異系數為6.135;寬和厚大致相等,2.49～2.98 mm,變異系數分別為7.854,7.384?？傮w來說,不同地區的山野豌豆種子形態特征相差不大(表2)。

表2 山野豌豆種子大小范圍分析

2.2 種子的千粒重及硬實特征

不同地區種子千粒重不同(表3)。結果表明,不同地區的山野豌豆種子千粒重存在差異,1號山野豌豆的千粒重較大,為19.95 g,2、3號相差不大,分別為15.58 g、16.08 g 。

表3 3種野豌豆的千粒重

種子萌發是植物生命周期的起點,3種山野豌豆種子萌發時的吸脹動態如圖1。不同地區的山野豌豆種子吸脹率差異不大,1號、2號、3號山野豌豆種子硬實率分別為73%,71%,71%。第一天的吸脹率分別為9%,8%,7%。3種山野豌豆的吸脹種子數在第一天后下降明顯,之后趨于平緩,非硬實種子總數的66%都在4 d內吸脹?？傮w而言,非硬實種子集中在前期完成吸脹。

圖1 種子的吸脹率

2.3 種子的吸水特性

如圖2所示,不同地點采集的山野豌豆種子吸水率差異不顯著,吸水量主要集中在前14 h。1號、2號在前10 h的吸水量持續上升,并達到萌發吸水高峰;3號在14 h達到吸水高峰,此時種子吸水率達到100%。從14～30 h,3種山野豌豆的吸水量緩步上升。從30 h之后吸水量基本穩定,此時種子處于萌動狀態。之后吸水量繼續上升,吸水率均超過110%,此時山野豌豆種子進入發芽狀態,1號、3號是在76 h開始發芽;2號是在72 h開始發芽。

圖2 山野豌豆種子吸水曲線

2.4 種子打破硬實處理

試驗結果顯示,在恒溫條件(25 ℃)下,野生山野豌豆種子的發芽率為3%～6%,發芽勢為3%～5%。表明山野豌豆種子存在硬實休眠特性,且具有較深的休眠程度(表4)。不同地區采集的山野豌豆種子硬實休眠特性差異不明顯。

表4 野生山野豌豆屬種子的發芽率、發芽勢

由表5可知,采用物理方法劃破種皮處理可使發芽率提高到70%～96%,能夠有效破除山野豌豆的硬實休眠。1號山野豌豆的發芽率最低,為82.55%;2號山野豌豆的發芽率最高,為88.49%;2號的發芽勢最低,為38.60%;3號的發芽勢最高,為50.55%。

表5 打破硬實處理下的山野豌豆發芽勢、發芽率

2.5 植株生長性狀

由表6可知,播種的野生山野豌豆種子長勢較好,株高70～80 cm,7月開花,花色鮮艷,呈紫紅色和藍紫色,9月種子成熟,種子較多,易落莢。此外,莫旗的山野豌豆生長天數相比其他兩種多5～11 d,其余生長性狀基本一致。

表6 3種山野豌豆的生長性狀觀測

3 結果與討論

通過對野生山野豌豆種子的形態特征、吸水特征、硬實和萌發等的研究,得出如下結論:采集的3種山野豌豆形態特征相似;不同地點采集的山野豌豆種子千粒重存在相差,其中莫旗的最大,烏拉蓋和喀喇沁旗的較小;不同地區采集的山野豌豆種子吸脹率差異不大,非硬實種子集中在前期完成吸脹;山野豌豆種子具有硬實休眠特性,且具有較深的休眠程度;物理方法劃破種皮處理能夠有效破除硬實休眠,可提高種子發芽率。山野豌豆種子萌發時吸水較快,10～14 h即達吸水高峰,然后進入吸水滯緩期,在72～74 h時種子開始發芽。播種的3種野生山野豌豆種子長勢較好,生長天數存在差異,其他物候期基本一致。