猪屎豆种子萌发特性研究

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摘要：采用砂纸摩擦种皮，75 ℃热水、98%浓硫酸和1 g/L KNO3溶液浸种4种处理方法及不同处理时间对猪屎豆（Crotalaria pallida Ait.）种子进行发芽前处理，以蒸馏水处理作为对照，分别在24 h黑暗无光照和12 h黑暗、12 h光照的恒温培养箱中25 ℃培养，测定种子的发芽率、发芽势、发芽指数等萌发指标。结果表明，猪屎豆种子的千粒重为11.11 g、硬实率为85%；种子发芽对光照要求不严，属于光不敏感型种子；采用75 ℃的热水浸种5 min或砂纸摩擦种皮3～5 min，可使种子发芽率提高到100%，促进猪屎豆种子萌发的效果非常显著。

关键词：猪屎豆（Crotalaria pallida Ait.）；种子；萌发特性

中图分类号：S551+.9；S504.1 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2013）16-3878-06

猪屎豆（Crotalaria pallida Ait.）又名野花生，为豆科（Leguminosae）猪屎豆属（Crotalaria L.）多年生草本植物，或呈灌木状；茎枝圆柱形，叶3出，总状花序顶生，长25 cm，有花10～40朵，单花为蝶形花，花冠黄色，伸出萼外，旗瓣圆形或椭圆形，直径约10 mm，翼瓣长圆形，长约8 mm，下部边缘具柔毛，龙骨瓣最长，约12 mm，具长喙；荚果长圆形，长3～4 cm，直径5～8 mm，幼时被毛，成熟后脱落，果瓣开裂后扭转；单果有种子20～30粒。花果期9～12月[1]。猪屎豆在我国南方地区的四川、云南、贵州、广西、海南、广东、湖南等省（自治区）的茶区广泛作为绿肥种植；并且由于具有耐热、耐旱、耐酸、耐瘠薄等特性，加上根系发达、再生能力强，也可用于公路、矿山、堤坝等边坡水土保持及生态恢复工程之用[2-6]。猪屎豆种子及叶片含有大量的吡咯烷类生物碱，不能作为饲草用；但可供药用，具有祛风除湿、消肿止痛、补肾固精、清肝明目及抗癌等功效，所以是重要的经济作物和药用植物[1，3]，应用前景十分广阔。贵州省是典型的喀斯特地形地貌区，土层薄、土壤贫瘠、水土流失严重，急需大量的治理生态环境和公路边坡绿化的先锋植物及配套栽培技术[7]。为此，试验采用不同处理方法对猪屎豆种子的萌发特性进行了比较，旨在探寻打破猪屎豆种子休眠的有效方法，为大量生产猪屎豆苗木提供技术支撑，更好地促进猪屎豆在喀斯特地区公路、矿山、堤坝等边坡绿化及生态恢复中的开发利用。

1 材料与方法

1.1 材料及前处理

1.1.1 种子来源 供试猪屎豆种子来源于贵州省草业研究所独山试验基地，种子净度 95%，2011年11月采收后室内贮存，2012年5月用于试验。

1.1.2 试剂与仪器 试剂主要有KMnO4、KNO3、浓硫酸等，都为化学纯。仪器与用具主要有AUW-D型电子天平（日本岛津制作所）、ZD-420型电热恒温水浴箱（杭州蓝天化验仪器厂）、LHP-150型恒温恒湿培养箱（常州中诚仪器制造有限公司）以及木工用4号砂纸、玻璃器皿等。

1.1.3 种子前处理 试验前挑选子粒饱满、无虫蛀、无破损、发育良好的种子，从中随机数出1 000粒种子称重，重复3次，计算其平均值，得到猪屎豆种子的千粒重。另外随机取净种子100粒于自来水中浸泡24 h，统计未吸胀的种子数，重复3次，计算猪屎豆种子的硬实率。

1.2 试验处理

种子发芽率的高低与种子硬实率和休眠特性相关，猪屎豆种子的硬实率较高，因而必须对其种子采用物理或化学方法处理，以提高其发芽率。将挑选好的猪屎豆种子经5 g/L的KMnO4溶液消毒30 min、用自来水反复冲洗干净后再做以下物理或化学方法处理。

1.2.1 摩擦种皮处理 取2张木工用砂纸，将猪屎豆种子夹于其中，2张砂纸在水平面上做相对旋转运动进行种子表面摩擦处理，直至种子表面粗糙、外种皮被擦伤为度（通常要摩擦3～5 min），再进行下一步试验。

1.2.2 热水处理 取一定量的猪屎豆种子分别放入7支25 mL的试管中，加水淹过种子，放在75 ℃的恒温水浴箱中分别浸种5、10、15、20、25、30、35 min，在加热过程中同时用玻璃棒不断搅动。当到达处理时间后，从恒温水浴箱中取出试管，自然冷却至室温后取出种子，待用。

1.2.3 KNO3溶液处理 用1 g/L KNO3溶液对猪屎豆种子分别浸泡10、20、30、50、70、90 min，然后捞出种子，用自来水清洗干净，待用。

1.2.4 浓硫酸处理 用98%浓硫酸对猪屎豆种子分别浸泡1、3、5、7、9 min，然后捞出种子，用自来水清洗干净，待用。

1.2.5 对照处理 以不做任何物理或化学方法处理、只用蒸馏水浸泡40 min的种子为对照。

1.2.6 发芽试验 将上述5种处理完毕的猪屎豆种子置于铺有湿润滤纸的培养皿（视为发芽床）中进行发芽试验，每个培养皿内放入50粒种子，每处理重复6次，均分成2组，1组置于24 h黑暗无光照的环境中，另1组置于12 h黑暗、12 h光照的环境中，都处在25 ℃的恒温培养箱中培养。在发芽期间，保持发芽床湿润，培养皿内的水分含量以不滴水为宜。

1.3 测定指标及方法

1.4 数据分析

2 结果与分析

2.1 不同光照条件下摩擦种皮处理对猪屎豆种子萌发的影响

在试验前处理中得到的猪屎豆种子的千粒重为11.11 g，硬实率为85%；试验在不同光照条件下摩擦种皮处理对猪屎豆种子萌发的影响结果见表1。由表1可知，采用摩擦种皮的方法能显著提高猪屎豆种子的发芽率，因砂纸摩擦可使种皮产生裂缝，使水分很容易沿裂缝进入种皮内，加快种子的吸胀速度，激发种子的生理活性，从而打破了种子的硬实性。

试验在24 h黑暗无光照的条件下，摩擦种皮3～5 min的猪屎豆种子发芽率达到了100%，与对照发芽率（39.33%）相比达到了极显著差异水平（P

在12 h黑暗、12 h光照的条件下，摩擦种皮3～5 min的猪屎豆种子发芽率达到了100%，比对照（54.00%）提高了46.00个百分点；发芽势（51.33%）比对照（17.33%）提高了34.00个百分点；发芽指数（64.38）比对照（13.16）提高了51.22；3个萌发指标与对照相比都达到了极显著差异水平（P

试验结果显示，在2种不同的光照条件下，摩擦种皮后猪屎豆种子的发芽率、发芽势和发芽指数3个萌发指标与对照相比多数在显著提高水平之上。说明猪屎豆种子对光照是不敏感的，在有光或黑暗条件下均能正常发芽，属于光不敏感型种子。

2.2 不同光照条件下热水浸泡对猪屎豆种子萌发的影响

热水浸种可以软化种皮，去掉种皮表层的蜡质与油脂物，提高种子的通透性，是提高种子发芽率的常用方法之一[9]；试验在不同光照条件下75 ℃热水浸泡对猪屎豆种子萌发的影响结果见表2。由表2可知，在24 h黑暗无光照的条件下，热水浸泡猪屎豆种子5 min后，其发芽率达到了99.33%、发芽势为86.00%、发芽指数为60.89，并且3个萌发指标都达到了热水浸泡、24 h黑暗无光照处理的最大值；与对照（发芽率39.33%、发芽势26.67%、发芽指数41.26）相比，发芽率提高了60.00个百分点、发芽势提高了59.33个百分点、发芽指数提高了19.63，与对照之间都达到了极显著差异水平（P0.05），甚至于浸泡35 min后，发芽率、发芽势的数值都比对照还低，另外浸泡时间在25～30 min后的发芽指数也比对照低。

在12 h黑暗、12 h光照的条件下，热水浸泡猪屎豆种子5 min后，种子的发芽率达100%、发芽势为78.00%、发芽指数为38.77，3个萌发指标都达到了热水浸泡、12 h黑暗、12 h光照处理的最大值；与对照（发芽率54.00%、发芽势17.33%、发芽指数13.16）相比，发芽率提高了46.00个百分点、发芽势提高了60.67个百分点、发芽指数提高了25.61，与对照之间都达到了极显著差异水平（P

试验结果显示，在2种不同的光照条件下，75 ℃热水浸泡后猪屎豆种子的3个萌发指标与对照相比在大多数处理时间上都达到了极显著差异水平（P

2.3 不同光照条件下浓硫酸浸泡对猪屎豆种子萌发的影响

浓硫酸处理是破除种子硬实性最常用的化学方法之一，浓硫酸可腐蚀局部种皮，使种壳变薄并消除珠孔等部位的堵塞物，增大种皮的透性[10]，打破休眠，以利于种子萌发。试验在不同光照条件下98%浓硫酸处理对猪屎豆种子萌发的影响结果见表3。由表3可知，在24 h黑暗无光照的条件下，把猪屎豆种子放入98%浓硫酸中浸泡1、3、5、7、9 min后，仅有发芽势高于或等于对照，且差异不显著（P>0.05）；而发芽率、发芽指数均低于对照，且随着浸泡时间的延长而逐渐下降。说明98%浓硫酸浸泡猪屎豆种子在无光照条件下抑制了种子的萌发。可能是无光条件下浓硫酸的挥发性降低、残留过多而伤到了种子，使一部分种子不能正常萌发。

在12 h黑暗、12 h光照的条件下，98%浓硫酸浸泡猪屎豆种子1 min后，种子的发芽率提 高到80.00%、发芽势提高到53.33%、发芽指数提高到35.84，与对照（发芽率54.00%、发芽势17.33%、发芽指数13.16）之间都达到了极显著差异水平（P

试验结果显示，化学腐蚀剂浓硫酸能改变猪屎豆种子对光照的不敏感特性，这可能与浓硫酸在光照下易挥发有关，而挥发则降低了浓硫酸的腐蚀强度。所以在有光照的条件下，浓硫酸对猪屎豆种子的萌发促进作用表现了出来。

2.4 不同光照条件下KNO3溶液浸泡对猪屎豆种子萌发的影响

KNO3中的K+可作为植物生理代谢中烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（Nicotinamide adenine dinucleotide，NAD） 激酶、三磷酸腺苷（Adenosinetriphosphate，ATP）酶等的激活剂，这2种酶能提高多种酶的活性，使细胞膜得到部分修复，同时诱导植物体内生长激素（生长素、赤霉素）等的生物合成及其活力调控，进而增强种子的生活力，促进种子发芽[11，12]。试验在不同光照条件下1 g/L KNO3溶液处理对猪屎豆种子萌发的影响结果见表4。由表4可知，在24 h黑暗无光照的条件下，把猪屎豆种子放入1 g/L KNO3溶液中浸泡20 min后，种子的发芽率（53.33%）比对照（39.33%）提高了14.00个百分点，与对照之间达到了极显著差异水平（P

在12 h黑暗、12 h光照的条件下，1 g/L KNO3溶液浸泡猪屎豆种子70 min后，种子的发芽率（56.25%）有微弱的提高，但发芽势（14.67%）与发芽指数（12.64）却低于对照（发芽率54.00%、发芽势17.33%、发芽指数13.16）。因而只有在24 h黑暗无光照的条件下，1 g/L KNO3溶液浸泡30 min，猪屎豆种子的发芽率可提高到70%。

试验结果显示，化学物质改变猪屎豆种子对光照的不敏感特性不是偶然现象；不过我们还认为，试验所用的KNO3溶液的常用浓度浸泡时间或许短了，对于这类个头较小的种子浸泡时间是否再延长一些值得商榷。

3 小结与讨论

1）试验用砂纸摩擦猪屎豆种子种皮3～5 min可使发芽率达到100%，效果最佳。但在实际生产中，因摩擦时无法准确把握摩擦力度，易使胚受到伤害，造成破损率（吸胀但未发芽）增加或是处理不够、水分仍无法渗透，从而使萌发的效果不明显。尤其是对种皮薄、且颗粒非常小的种子不好把握摩擦的力度。因此对种子实施砂纸摩擦时，一定要注意摩擦的时间和控制好力度。

2）热水浸种是利用水的高温热力杀死种子表面和潜伏在种子内部的病菌、去掉种皮表层的蜡质与油脂物、提高种子通透性的有效方法，是生产上打破种子休眠、增强种子活力的重要手段；不同种子的适宜浸种温度与时间差异很大。试验用75 ℃的热水浸泡种子5 min，在24 h黑暗无光照与12 h黑暗、12 h光照2种光照条件下均能大幅度提高种子的发芽率、发芽势、发芽指数。有文献报道，地八角（Astragalus bhotanensis Bak.）种子分别在80 ℃和100 ℃的热水中浸泡20 min后发芽效果较好[13]；樟子松（Pinus sylvestnis L. var. mongolica Litv.）种子分别在25 ℃和35 ℃的热水中浸泡24 h后有利于发芽率的提高[14]。因此在实际生产中，要根据不同的植物种子来设置热水的温度与浸种时间。

3）试验用 98%浓硫酸浸泡猪屎豆种子后，对种子的发芽有一定程度的促进作用，但效果不明显。可能是因为浸泡时间太长，使得部分种子的种皮崩溃，伤及到了胚组织，使得发芽率降低。有文献报道，用98%浓硫酸处理圆果雀稗（Paspalum orbiculare G Forstt）30 s后发芽效果最理想[15]，用浓硫酸处理多年生黑麦草（Lolium perenne L.）和葫芦茶[Desmodium triquetrum（L.）DC.]种子10 min后可显著提高种子的发芽率[16，17]；对网脉臂形草[Brachiaria dictyoneura（Figari et De Notaris）Stapf]浸泡15 min后效果最好[18]；浸泡酸角（Tamarindus indica L.）种子30 min后发芽率可达98.33%[19]。由此可见，浓硫酸对种子的促进萌发效果还是不错的，说明浓硫酸浸泡对种皮的腐蚀时间与种子的类型、大小、硬度及种皮的结构均有关系。酸腐蚀打破了种皮的栅栏层屏障以后，就可以解除硬实性，打破休眠，提高种子的发芽率和发芽势[18]。但若浸泡时间过长，会使整个种皮崩溃，伤及到胚组织，发芽率就会下降。因此浓硫酸的适宜处理时间应该控制在使种皮结构受到破坏但又未伤及胚时为最佳时间，此时可增加种皮的通透性，有利于种子吸水膨胀而提高种子的发芽率。对于猪屎豆种子而言，需要重新设置98%浓硫酸浸泡处理，再从中选择出最合适的浸泡时间。

4）KNO3是应用最广泛的一种促进种子萌发的化学物质。试验用1 g/L KNO3溶液浸泡猪屎豆种子30 min，在24 h黑暗无光照条件下，种子发芽率可提高到70%。葛俊彦等[16]研究发现，1 g/L的KNO3溶液处理苇状羊茅（Festuca arundinacea Schreb.）60 min后，可达到最高的发芽率。何丽萍等[20]研究发现，1 g/L KNO3溶液处理金铁锁（Psammosilene tunicoides W. C. Wu et C. Y. Wu）种子8 h后，发芽率达到了最高。由此看来不同的植物种子对KNO3的敏感性不同，所以浸泡的时间会存在差异，因此在今后可以考虑加大浸泡猪屎豆种子的KNO3溶液浓度，或者延长浸泡时间。

5）试验结果显示，猪屎豆种子在24 h黑暗无光照与12 h黑暗、12 h光照2种光照条件下均可正常发芽，反映出其对光照的要求不严，光照不是猪屎豆种子发芽的必备条件，猪屎豆种子属于光不敏感型种子；所以在猪屎豆种苗生产中，可以不考虑光照对其发芽的影响。

猪屎豆种子的千粒重为11.11 g，由于硬实率为85%，所以种子发芽率一般为39.33%，属硬实率较高的种子，不能直接播种。试验采用砂纸摩擦种皮、75 ℃热水、98%浓硫酸和1 g/L KNO3溶液浸泡4种方法及不同处理时间对猪屎豆的种子进行处理，以蒸馏水处理作为对照，分别在24 h黑暗无光照和12 h黑暗、12 h光照的恒温培养箱中25 ℃培养，测定种子的发芽率、发芽势、发芽指数等萌发指标。结果采用砂纸摩擦处理3～5 min或75℃的热水浸泡种子5 min，均可使猪屎豆种子发芽率达到100%，取得了最佳的萌发效果。另外在12 h黑暗、12 h光照条件下，采用98 %浓硫酸浸泡种子1 min，可使猪屎豆种子发芽率提高到80%；在24 h黑暗无光照条件下，采用1 g/L KNO3溶液浸泡种子30 min，可使猪屎豆种子发芽率达到70%；说明试验采用的这几种方法促进猪屎豆种子萌发的效果不错，值得生产上推广应用。

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