试验材料为2015年7月下旬采集于甘肃省张掖市临泽县境内的芒颖大麦草种子。具体采集地点为张掖丹霞国家地质公园内, 为自然生长植物, 呈片状或丛状沿山沟洪水流经的山谷分布。采集时种穗已处于完熟期, 种子已开始自然脱落。种子样品系多株采集的混合样品, 用纸袋包装。收获的种子带回实验室在室温条件下(温度在20~25 ℃, 相对湿度在15%~35%)存放, 试验开始前种子已贮存了5个月。

种子采集地临泽县位于甘肃省西部、河西走廊中段, 地理位置99° 51'-100° 30' E, 38° 57'-39° 42' N。该区域处于欧亚大陆腹地, 属大陆性荒漠草原气候。气候干燥, 降水稀少, 蒸发量大, 多风。气候特征是四季分明, 光照充足, 太阳辐射强。年均气温7.6 ℃, 年均无霜期176 d, 年均降水量121.5 mm, 年均蒸发量2 337.6 mm^[18]。

1.2.1 种子物理特性测定

种子大小测定:从供试种子样品中随机抽取种子30粒, 用游标卡尺(广陆牌电子数显卡尺SF 2000, 精确度0.01 mm)测定每一粒种子的长度和宽度, 然后计算种子长度和宽度的平均值。

千粒重:依据国家标准《牧草种子检验规程》^[19]规定的方法, 从供试种子样品中随机抽取100粒种子, 共8次重复, 使用电子天平分别称量每一重复种子的重量(精确至0.001 g)。计算方差、标准差及变异系数。芒颖大麦草为带稃壳的种子, 当变异系数不超过6.0时, 根据8个重复的测定值, 换算出种子千粒重。

1.2.2 种子休眠测定与萌发试验 根据Baskin和Baskin^[20]有关种子休眠的定义, 种子休眠是指有生活力的种子在适宜种子萌发的条件下在一定的时间内(一般3~4周)不能萌发的现象。目前一般采用种子萌发试验测定植物种子的休眠特性。

在本研究的萌发试验中, 发芽床采用塑料培养盒(115 mm× 115 mm)纸上法, 温度采用25 ℃恒温、黑暗条件下培养。每一处理设4次重复, 每重复50粒种子。试验开始时根据处理要求采用6 mL蒸馏水或不同处理溶液湿润滤纸, 用塑料薄膜包裹培育盒以防止水分快速蒸发。试验期间每两天记录种子萌发数、检查发芽床湿润情况, 及时补充蒸馏水以保持发芽床湿润。以胚根露出种皮长度≥ 3 mm为种子萌发判别标准。萌发试验进行20 d。萌发试验结束时, 对未萌发的种子按照《国际种子检验规程》^[21]描述的方法, 将紧致新鲜的和腐烂死亡的种子分别记录为新鲜未发芽种子和死种子。计算每一重复参试种子的萌发率、新鲜未发芽种子率、死种子率、萌发指数(GI)和平均萌发时间(MGT)。

GI=∑ (G_t/D_t).

式中:D_t为萌发天数, G_t为相对应于萌发天数D_t的当天萌发种子数。

MGT=(∑ n_i· t_i)/N.

式中:t_i为从试验开始时算起的萌发天数, n_i为t_i天的种子萌发数量, N为试验结束时萌发的种子总数。

1.2.3 种子预处理 本研究共设置去除种柄、预先冷冻、预先干热、KNO₃溶液、GA₃溶液、蒸馏水浸种、开水浸种共7个处理, 并以不做任何处理的种子为对照。各处理的具体方法如下。

去除种柄:去除芒颖后, 将附着于颖果上的种子柄去掉。

预先冷冻:将种子(带柄, 以下同)播种于事先湿润好的滤纸上, 置于5 ℃的温度条件下冷冻7 d。

预先干热:将种子装入纸袋中, 置于温度为35 ℃、相对湿度为15%左右、空气循环良好的培养箱内干热7 d。

KNO₃溶液:萌发试验开始时, 用浓度为0.2% KNO₃溶液湿润发芽床。

GA₃溶液:萌发试验开始时, 用浓度为0.05% GA₃溶液湿润发芽床。

蒸馏水浸种:将种子浸于20 mL蒸馏水中, 20 ℃条件下浸泡48 h。

开水浸种:将种子浸于20 mL开水(温度为95.2 ℃)中, 室温(20~25 ℃)条件下自然冷却3 h。

1.2.4 数据统计与分析 采用Excel 2010进行数据整理与制图, SPSS 13.0软件进行数据分析。种子大小与千粒重仅计算了平均值与标准差。种子萌发各项参数不仅计算了平均值与标准差, 还进行了方差分析(One-way ANOVA)和多重比较(Duncan)以检验各处理相同参数平均值间的差异显著性(P< 0.05)。

经测定参试芒颖大麦草种子的平均长度为6.04 mm, 变幅在4.13~8.22 mm; 种子宽度为1.13 mm, 变幅在 0.98~1.54 mm。种子千粒重为1.42 g。

在恒温25 ℃, 黑暗条件下培养22 d, 对照组芒颖大麦草种子萌发率和新鲜未萌发种子率分别为26%和73.25%, 死种子率很低(表1)。与对照组相比, 去除种柄处理未能提高种子萌发率。预先冷冻、预先干热、KNO₃、GA₃和蒸馏水浸种5种处理均显著提高了种子的萌发率(P< 0.05)。其中, 以预先冷冻和GA₃两种处理的效果最好, 萌发率分别达到了92.25%和98.00%。KNO₃和预先干热处理提高种子萌发率, 但分别仍有10.25%和20.50%的新鲜种子未萌发, 且预先干热处理增加了死种子率。蒸馏水浸种显著提高种子萌发率, 但也显著增加了死种子率(P< 0.05)。与对照组相比, 开水浸种处理未能显著提高种子萌发率(P> 0.05)。

表1

Table 1

表1(Table 1)

表1 不同处理方法对参试芒颖大麦草种子萌发率、新鲜未萌发种子率和死种子率的影响 Table 1 Effects of different treatments on percentages of germinated, fresh non-germinated and dead seeds tested of Hordeum jubatum 处理 Treatment 萌发种子 Germination/% 新鲜未萌发种子 Fresh seed/% 死种子 Dead seed/% 对照Control 26.00± 2.12c 73.25± 2.29a 0.75± 0.48b 去除种柄Remove stipe 20.00± 5.76c 77.25± 6.73a 2.75± 1.03b 预先冷冻Prechill 92.25± 4.48a 6.50± 3.75c 1.50± 0.65b 预先干热Preheat 78.25± 5.48b 20.50± 5.56b 1.25± 0.63b KNO3 88.75± 3.61ab 10.25± 3.97bc 1.00± 0.41b GA3 98.00± 2.00a 2.00± 2.00c 0.00± 0.00b 蒸馏水浸种Soak in distilled water 87.00± 2.38ab 1.00± 0.58c 12.00± 5.42a 开水浸种Soak in hot water 30.50± 3.77c 67.75± 4.42a 1.75± 1.03b Note: Seeds were incubated under 25 ℃ without light. Different lower case letters within the same column indicate significant difference among different treatments at 0.05 level (N=4). The same in Table 2. 注:培养条件为恒温25 ℃黑暗条件。同列不同小写字母表示同一测定指标不同处理间差异显著(P< 0.05, N=4)。表2同。

表1 不同处理方法对参试芒颖大麦草种子萌发率、新鲜未萌发种子率和死种子率的影响 Table 1 Effects of different treatments on percentages of germinated, fresh non-germinated and dead seeds tested of Hordeum jubatum

表2

Table 2

表2(Table 2)

表2 不同处理方法对参试芒颖大麦草种子萌发指数(GI)和平均萌发时间(MGT)的影响 Table 2 Effect of different treatments on germination index (GI) and mean germination time (MGT) of seeds tested of Hordeum jubatum 处理 Treatment 萌发指数 GI 平均萌发时间 Mean germination time(MGT)/d 对照Control 5.01± 0.51d 5.82± 0.45ab 去除种柄Remove stipe 5.77± 2.21d 4.11± 1.06b 预先冷冻Prechill 42.99± 2.91a 2.43± 0.14c 预先干热Preheat 33.61± 2.28b 2.59± 0.04c KNO3 29.09± 2.01bc 4.00± 0.22b GA3 39.80± 2.50a 3.10± 0.24c 蒸馏水浸种 Soak in distilled water 24.24± 1.40c 4.33± 0.17b 开水浸种 Soak in hot water 6.10± 1.48d 7.28± 1.27a

表2 不同处理方法对参试芒颖大麦草种子萌发指数(GI)和平均萌发时间(MGT)的影响 Table 2 Effect of different treatments on germination index (GI) and mean germination time (MGT) of seeds tested of Hordeum jubatum

从种子萌发的进程看(图1), 种子经过预先冷冻、GA₃、预先干热、KNO₃和蒸馏水浸种处理后, 培养至2 d时即可萌发, 且以预先冷冻处理当天的萌发率最高。对照和开水浸种处理组在2 d时未见种子萌发。数据分析结果显示, 预先冷冻处理组种子在培养2 d时的萌发率与之后的最高萌发率之间无显著差异(P> 0.05, N=4)。GA₃、预先干热和开水浸种处理组种子4 d时的萌发率与其最终萌发率无显著差异(P> 0.05, N=4), KNO₃、蒸馏水浸种组和对照组种子在6 d时的萌发率与其最终萌发率无显著差异(P> 0.05, N=4)。

图1

Fig.1

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	图1 不同处理后芒颖大麦草种子在恒温25 ℃黑暗条件下培养的萌发进程 注:不同小写字母表示不同处理不同培养时间之间差异显著(P< 0.05)。Fig.1 Changes over time in percentage germination after different treatments for Hordeum jubatum seeds incubated at 25 ℃ darkness for a period of 20 days Note:Different lower case letters for the same treatment indicate significant difference among different incubation time at 0.05 level.

种子萌发指数以预先冷冻和GA₃两个处理组为最高, 预先干热和KNO₃处理组次之, 之后为蒸馏水浸种处理, 对照、去除种柄和开水浸种处理的数值最低, 显著低于其它处理(P< 0.05)(表2)。种子平均萌发时间以预先冷冻、GA₃和预先干热3个处理组为短, KNO₃、蒸馏水浸种和去除种柄3个处理次之, 开水浸种组为最长, 显著长于除对照外的其它处理(P< 0.05)。