全 文 ：第 15 卷 第 5 期
Vol. 15 No. 5
草 地 学 报
ACTA AGRESTIA SINICA
2007 年 9 月
Sep. 2007
文章编号: 10070435( 2007) 05048605
苦豆子种子形态特性及发芽条件研究
王 进1, 2 , 张 勇1* , 陈 叶1 , 罗光宏1 , 颜 霞2
( 1.河西学院植物科学系, 甘肃 张掖 734000; 2.甘肃农业大学农学院, 甘肃 兰州 730000)
摘要: 野生苦豆子种子硬实率高, 因种皮不透水和不透气, 而具有深休眠性。本研究观测了野生苦豆子种子的形态
特征、种子大小、千粒重和硬实率, 并对 H 2 SO 4 破除种子硬实的处理浓度和时间, 植物生长调节剂和聚乙二醇
( PEG )处理对种子萌发和幼苗生长的影响 ,以及种子田间萌发的适宜土壤含水量和播种深度进行了研究。结果表
明:苦豆子种子长为 3. 865 mm, 宽为 3. 358 mm, 厚为 2. 321 mm,千粒重为 20. 775 g ,硬实率达 99% ; 破除硬实处
理适宜的 H2 SO4 浓度为 65% ,时间是 20 min; 0. 02% GA 3 对提高种子发芽速度和幼苗生长量具有显著的作用, 此
外 PEG 处理种子能显著提高幼苗的生物量; 苦豆子种子田间萌发的适宜土壤含水量为 8% ~ 12% , 播种的最适深
度是 1~ 3 cm。
关键词: 苦豆子; 种子发芽; 出苗率; 土壤水分; 播种深度
中图分类号: S330. 2 文献标识码: A
Study on the Morphological Characteristics and Germination
Condition of Sophora alop ecuroides L. Seeds
WANG Jin
1
, ZHANG Yong
1*
, CHEN Ye
1
, LU O Guanghong1 , YAN Xia2
( 1. Department of Plant S cien ce, H exi College, Zh angye, Gansu Province 734000, China;
2. Col leg e of Agronomy, Gansu Agricu ltural U niver sity, Lanzh ou, Gan su Provin ce 730070, C hina)
Abstract: Experiments w ere conducted on the morpho logical characterist ics o f Sophora alop ecuroide L.
seeds, such as seed size, 1000seed w eight , and hard seed rate, the H 2SO4 concentrat ion and dispo sal t ime
fo r hard seed breaking, and the ef fects of plant grow th regulators and PEG on seed germinat ion and seed
l ing grow th as w ell as the optimal so il mo istur e contents and sow ing depth for seed germination. T he re
sults indicate that the aver age leng th o f S. alop ecuroide seeds w as 3. 865 mm, w idth 3. 358 mm, thickness
2. 321 mm, 1000seed w eight 20. 775 g , and har d seed rate 99%; the opt imal disposal concentrat ion of
H 2SO4 to br eak hard seed rate w as 65% and t ime 20 min; 0. 02% GA 3 significant ly improved the seed ger
minat ion speed and seedling g row th and PEG significant ly increased seedling fr esh w eight ; the opt imal soil
moisture contents and sow ing depth for S. alop ecur oides seed germinat ion w er e 8%~ 12 % and 1~ 3 cm,
respectively.
Key words: Sop hor a alop ecur oid es L. ; Seed germinat ion; Emergence percentag e; Soil moisture; Sow ing
depth
苦豆子( S ophor a alop ecuroides L. ) ,别名草本
槐或苦豆根,我国西北省区和中亚细亚均有分布, 广
泛的出现于西北荒漠地区和各种盐中生生境; 在沙
区附近,也是沙化草场的主要侵入种,在北方荒漠地
区,可作为生态用草和药品工业原料利用[ 1]。随土
地荒漠化加剧,植被破坏和过度放牧,我国的苦豆子
野生资源量急剧下降 [ 2] ,虽然苦豆子单株结实率很
高 ,但自然条件下荚果不易开裂, 种子不易散布,且
收稿日期: 20060919; 修回日期: 2007615
基金项目: 甘肃省中青年基金( 3ZS041A25006) ,甘肃省教育厅科研基金( 060907)及河西学院西部资源与环境重点实验室基金资助。
作者简介: 王进( 1974) ,男,甘肃甘州人,讲师,主要从事种子生物学研究和教学工作, Email: w angjin740810@ 163. com, * 通讯作者 Au
thor for corresponden ce, Emai l: z han gyon g@ hxu. edu. cn
第 5期 王进等:苦豆子种子形态特性及发芽条件的研究
种子硬实率极高, 不利于种子的正常萌发繁殖。李
晓莺、曹有龙[ 3] 认为苦豆子人工扩繁种群可采用组
织培养快速繁殖。杨辉等 [ 4]研究了苦豆子种子特性
与种群扩展的关系,提出了用硫酸破除苦豆子种子
硬实的办法。然而,苦豆子种子用浓硫酸破除硬实
的适宜浓度、处理时间,以及栽培技术等还没有相关
报道。为此,本文结合生产实践,研究了提高苦豆子
种子发芽率的方法,确定了硫酸处理适宜的浓度和
时间、最适发芽的土壤含水量和播种深度等, 并详细
描述了种子形态特征和植物生长调节剂与渗透调节
剂聚乙二醇( PEG)处理种子的萌发效果, 为苦豆子
的人工驯化、栽培利用和苦豆子种子加工处理提供
理论参考。
1 材料与方法
1. 1 试验材料
2005年 10 月, 在甘肃省张掖市西郊黑河岸边
采集苦豆子荚果,并自然阴干,用木棒敲击脱粒后清
选,逐个精选, 除去烂粒和虫蚀粒, 获得种子 2000 g。
1. 2 种子形态特征与硬实率测定
种子颜色、形状、大小通过颜色对比、目测观察
及游标卡尺 (精度 0. 02 mm)抽样测量法描述 (共
测定了 100粒种子) ;种子千粒重用百粒法测定; 硬
实率是随机数取净种子 100 粒于 45 水中浸种
24 h[ 5] , 3次重复,统计未吸涨种子数后, 除以供测
种子数的商再乘以 100所得。测定结果用平均数
标准差表示。
1. 3 硫酸打破种子硬实试验
硫酸处理浓度包括 60%、65%、70%、75%、
80%五个水平, 处理时间为 5 m in、10 m in、15 m in、
20 m in、25 min五个水平,试验共 25个处理, 每处理
4个重复, 每个重复随机数取 100粒种子, 在 RXZ
型人工智能气候箱内 20 恒温下, 光照 24 h, 纸上
发芽,每日根据需要滴加蒸馏水,以保持发芽纸床湿
润,第 10 d根据正常种苗数和未吸胀种子数统计发
芽率和硬实率。
1. 4 植物生长调节剂与渗透调节剂聚乙二醇( PEG)
处理试验
根据 1. 3试验结果, 选择 65% H 2SO 4 处理 20
m in 打破苦豆子种子硬实,再分别用 0. 02%赤霉素
( GA 3 )、0. 01% 6苄氨基嘌呤( 6BA)和 0. 001%吲
哚丁酸( IBA) , 以及 10%的渗透调节剂 PEG( 6000)
处理发芽床至饱和,以蒸馏水湿润芽床为对照, 各处
理及对照采用 4次重复, 每个重复随机数取 100粒
种子,在 20 恒温下, 24 h光照, 纸上发芽。每日根
据需要滴加蒸馏水,以保持芽床湿润,逐日计算其发
芽数,第 10d统计最终发芽率, 测定幼苗重量、计算
发芽指数和简易活力指数。其中
发芽指数: GI= ( Gt / Dt )公式计算, Gt 为逐
日发芽数, Dt为相应的发芽天数
简易活力指数: G* S表示, S为幼苗鲜重, G为
发芽率[ 7~ 9] 。
1. 5 不同含水量的沙床发芽试验
称取 70 g 高温消毒后的沙子(粒径为 0. 05~
0. 8 mm)放入 12 cm 培养皿中。随后分别加入
3. 68 mL、5. 26 mL、6. 08 mL、7. 78 mL、9. 55 mL、
10. 64 mL、12. 35 mL、17. 50 mL、23. 33 mL、30. 00
mL 蒸馏水, 使沙子水分含量分别为 5%、7%、8%、
10%、12%、13%、15%、20%、25%、30% 10 个处
理[ 1 0] ,每个处理为 3个重复。用 65% H 2SO 4 处理
20 m in打破硬实的苦豆子种子置床,每个重复放入
50粒种子 (播种深度约为 1 cm )。置于室内发芽。
每天称重,补充因蒸发而丧失的水分,使之保持恒定
的土壤湿度。种子萌发情况 24 h 观测一次, 每天统
计发芽数,第 10 d测定其发芽率和幼苗重量。
1. 6 不同播种深度的沙床发芽试验
采用大小为 20 cm 15 cm 15 cm 的发芽盒,
内盛入过 0. 8 mm 筛的沙土,用蒸馏水保持其湿润,
然后把 65% H 2 SO4 处理20 min后的苦豆子种子再
用 0. 02% GA 3 处理, 之后迅速以 0、1、2、3、4、5、6、
7 cm的深度点播,每盒播种 100粒, 每个处理 3次重
复,将培养盒放置于 20 的人工智能气候箱全光照
培养 20 d, 逐日计算其出苗数, 最后统计出苗率。
(出苗率:在相应的沙培试验条件下和时间内产生的
正常萌发的幼苗数占播种的种子数的百分率;出苗
速率以达到 50%出苗的平均天数表示)
1. 7 统计分析
试验数据采取 Excel进行处理和方差分析。
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草 地 学 报 第 15卷
2 结果与分析
2. 1 苦豆子种子形态特征及硬实率测定结果
苦豆子种子颜色为黄褐至乳黄色之间, 少数为
褐色, 形状为不规则扁圆形、肾形、梨形、心脏形; 吸
涨后种子呈肾形, 种子表面革质化且有蜡脂, 较光
滑,有明显稍凹陷的小坑吸、失水速度极慢,质地坚
硬,牙齿用力咬易碎,味苦,自然状态下硬实率高达
99%。苦豆子种子大小, 千粒重及硬实率测定结果
见表 1。
表 1 苦豆子种子大小、千粒重及硬实率测定结果
Table 1 Morpho lo gical char acteristics and t he hard seed percent ag e of S . alop ecur oides
种子大小( mm ) S eed siz e
长 Length 宽 Width 厚 Thickness
千粒重( g)
1000s eed w eight
硬实率( % )
H ard seed percentage
3. 865 0. 320 3. 358 0. 1372 2. 321 0. 1637 20. 775 0. 0337 99 0. 8165
2. 2 H2 SO4 浓度和处理时间对种子萌发的影响
由表 2 可见, 采用 60% 的 H2 SO4 处理 5~ 25
min, 随处理时间的延长,苦豆子种子的发芽率逐渐
提高,硬实率减少; 65% ~ 70%的 H 2SO4 处理的种
子在 5~ 20 min内,随处理时间的延长,发芽率逐渐
提高, 硬实减少, 25 min 发芽率降低, 种子霉烂率提
高; 75% ~ 80%的 H 2 SO 4 处理的种子在 5~ 15 min
内,随处理时间的延长, 发芽率逐渐提高, 硬实率减
少。15 min 以后, 随处理时间的延长, 发芽率逐渐
降低,霉烂率显著提高。在同一时间内, 随 H 2SO4
浓度的提高,硬实率降低,霉烂率提高。破除苦豆子
种子硬实,促进萌发的适宜方式是 65% H 2SO 4 处
理 20 m in。
表 2 H2SO4 处理浓度和时间对苦豆子种子发芽率的影响
Table 2 Effects of H 2 SO4 concentr ation and disposal t ime on the seed germination r ate o f S. alo p ecur oides
处理
Tr eatm ent
发芽率% Germinat ion rate 硬实率 % H ard seed rate
5 min 10 min 15 min 20 m in 25 min 5 min 10 min 15 min 20 m in 25 m in
60% 2 12 15 38 42 98 88 85 61 57
65% 3 23 50 93 60 97 77 49 4 1
70% 16 38 68 80 58 78 50 20 5 0
75% 30 56 70 54 40 63 30 10 2 0
80% 48 66 66 51 32 32 11 0 0 0
2. 3 植物生长调节剂与 PEG处理对苦豆子种子发
芽和幼苗生长的影响
从表 3可见, GA 3、6BA、PEG 处理过的种子与
对照种子相比, 发芽率高且无差异, IBA 处理种子后
芽率降低,与对照及其他处理差异显著,各处理的发
芽速度 GA 3 > 6BA > H 2O > PEG> IBA。从幼苗
生长量来看, GA 3 > PEG> 6BA > H 2O > IBA。从
活力指数来看, GA 3、6BA、PEG处理后的种子与对
照差异显著。综上所述,提高种子发芽率、发芽速度
和幼苗生长量的措施是 0. 02%的 GA 3 处理; PEG
处理种子可显著提高幼苗鲜重。
表 3 植物生长调节剂与 PEG处理对苦豆子种子发芽的影响
Table 3 Effects of t he plant g rowth regulato rs and PEG on the seed germination and seedling g rowth o f S. alop ecuroid es
处理
Treatm ent
发芽率%
Germinat ion rate
发芽指数
Germination exponen t
幼苗鲜重( mg/ plant )
Seedling f resh w eight
活力指数
Vigor exponen t
GA 3 92a 46. 92a 124. 0a 11. 408a
6BA 92a 39. 88 b 108. 8b 10. 009a
PEG 90a 31. 40c 114. 7a 10. 320a
IBA 85b 13. 99d 72. 4c 6. 154c
H 2O 91a 34. 70c 98. 4b 8. 954b
注:同列中不同小写字母表示差异显著( P< 0. 05)
Note: dif f erent let ters in the same column indicate signif icant diff er ence at ( P< 0. 05) level
2. 4 土壤水分含量对种子发芽的影响
从表 4可见,置沙床后的种子第 2 d 后开始出
苗,在第 3 d 至第 6 d 其发芽速度最快, 从 5% ~
12%,表现出随土壤含水量升高发芽率升高,发芽速
度加快, 8% ~ 12%的含水量下, 种子发芽率、发芽指
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第 5期 王进等:苦豆子种子形态特性及发芽条件的研究
数最高且无差异。在 13% ~ 25%的土壤含水量下,
随含水量的升高发芽率和发芽指数降低, 25%以后,
种子萌发受抑制。苦豆子种子萌发的适宜土壤含水
量为 8%~ 12%。
表 4 土壤含水量对苦豆子种子萌发的影响
Table 4 Effects of the soil moist ur e content on seed germination of S. alop ecur oides
含水量%
Soil w ater con tent
发芽率%
Germinat ion rate
显著性检验 Signif icance test
0. 01 0. 05
发芽指数
Germin at ion index
显著性检验 Signif icance test
0. 01 0. 05
5 64 C d 21. 23 D d
7 88 B b 45. 04 A a
8 94 A a 46. 00 A a
10 94 A a 48. 46 A a
12 94 A a 51. 30 A a
13 88 B b 41. 27 B b
15 84 B c 28. 92 C c
20 12 D e 3. 00 E e
25 3 E f 0. 16 F f
2. 5 播种深度对苦豆子种子出苗的影响
从图 1可见, 0 cm 播深第3 d开始出苗, 随播深
加深,出苗天数延迟,第 4至 8 d苗速度最快。播深
在 0~ 3 cm,田间出苗率最高且无差异, 4~ 6 cm, 随
播深加深,出苗率降低,播深 7 cm, 田间不出苗。苦
豆子种子的最适宜播深为 1~ 3 cm。
图 1 播种深度对苦豆子种子出苗率的影响
F ig . 1 Effects of sow ing depths on seed emergence
percentag e of S . alop ecur oides
3 讨 论
3. 1 对于广泛的出现于各种盐中生生境的苦豆子,
年产生的种子量很大, 有学者提出用组织培养或分
根的措施来扩繁种群, 笔者认为难度过大, 成本太
高,速度太慢。用种子繁殖种群,是最经济有效的手
段,因此掌握其种子物理性状, 准确区分与苦马豆
( S phaer ophy sa sal sula ( Pall ) DC. )、多叶棘豆
( Oxy trop i s myr iop hy l la ( Pall. ) DC. )等有毒植物
种子在颜色、形状、表面状态和千粒重上的差异, 对
苦豆子资源的利用非常重要。
3. 2 H 2 SO 4 浓度和处理时间对种皮破坏和种子萌
发的有显著影响, H 2SO4 浓度太低(低于 50%) , 时
间太短(低于 5 m in) ,无法使种皮烧损, 仍保持硬实
状态,浓度过高,时间过长会将种子内部胚芽和子叶
烧伤,致使发芽率降低, 或因种皮脱落, 种子丧失活
力。因此, 严格控制 H 2 SO 4 处理种子的浓度和时
间,才能保证发芽率和田间出苗率。
3. 3 用 H 2 SO 4 破除休眠和硬实后的种子再用
GA 3、6BA 处理,可以显著提高种子芽率、发芽速度
和幼苗生长量,这与 GA 3、6BA 促进种子萌发和幼
苗生长理论相符[ 9、13] ; H 2SO 4 破除休眠和硬实后的
种子用 PEG 渗调处理,显著提高了幼苗的生长量,
是因为 PEG渗调有效防止了豆类种子的吸涨损伤
和吸涨冷害[ 14, 15] , 另外 PEG 处理对修复种子内损
伤酶,促进上胚轴、幼根生长有积极作用[ 15]。在人
工栽培苦豆子过程中, 土壤干旱、盐碱、低温、水涝等
逆境是导致田间出苗率不高的原因。提高出苗速度
和幼苗生长量及幼根生长量,是提高田间出苗率和幼
苗抗逆性的根本措施[ 9]。关于 GA 3、6BA、PEG浓度
对种子田间发芽及幼苗生长的影响还有待于研究。
3. 4 土壤含水量是影响种子萌发的重要因素之一,
土壤含水量的高低调节着种子萌发速度和发芽率。
苦豆子种子属发芽快的中小粒种子, 在非农业生态
系统中直播时要考虑自然降水和土壤的含水状态,
在夏季阴雨连绵时节播种有利于成苗。在退耕还林
地上直播,考虑底墒适宜,确保种子萌发过程中适宜
的土壤含水量。
3. 5 播深是影响苦豆子种子田间出苗的重要因素
之一,播深也调节着田间出苗率与出苗速度。苦豆
子幼苗顶土能力弱, 播种过浅,会因出苗过程中土壤
干旱而导致幼苗死亡,过深田间缺苗严重。在自然环
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草 地 学 报 第 15卷
境中播种苦子,应依据发芽期内土壤湿度决定深浅,
土壤含水量高,播在 0~ 2 cm 的土层;含水低,可播在
2~ 3 cm 深的土层,同时还要考虑外界环境条件。
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(责任编辑 王贇文)
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