温度对西藏5种野生豆科牧草种子萌发的影响研究

， ， ， ， ， ， (.西藏农牧学院， 西藏 林芝 860000； .中国科学院地理科学与资源研究所， 北京 000；.中国农业大学， 北京 009)

·研究报告·

温度对西藏5种野生豆科牧草种子萌发的影响研究

王传旗1，梁莎1，武俊喜2，沈振西2，张尚雄3，包赛很那1，苗彦军1
(1.西藏农牧学院， 西藏 林芝 860000； 2.中国科学院地理科学与资源研究所， 北京 100101；3.中国农业大学， 北京 100193)

为探明毛果胡卢巴、劲直黄芪、天蓝苜蓿、镰荚棘豆和窄叶野豌豆5种野生豆科牧草种子萌发的适宜温度以提高其萌发率，研究了0/10 ℃、5/15 ℃、10/20 ℃、15/25 ℃、20/30 ℃、25/35 ℃、30/40 ℃等7种发芽温度对西藏5种野生豆科牧草种子萌发的影响。结果表明，5种野生豆科牧草种子在0/10 ℃条件下均无萌发；发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数等指标随昼夜温度的升高呈先上升后下降趋势；毛果胡卢巴、劲直黄芪、天蓝苜蓿、镰荚棘豆和窄叶野豌豆牧草在适宜温度范围内种子萌发时滞最短，依次为2，2，2，3，4 d；毛果胡卢巴和镰荚棘豆种子萌发最适温度为15/25 ℃，发芽率分别高达95%和81.25%；劲直黄芪、天蓝苜蓿、窄叶野豌豆种子萌发最适温度为20/30 ℃，发芽率依次为85%、91.25%和65%。

豆科牧草； 温度； 种子萌发； 西藏

表1 供试的西藏野生牧草种子情况

品种 采集地 地理坐标海拔(m)生境 毛果胡卢巴Medicagopubescens林芝八一镇29°40′26″N94°20′30″E2999农场劲直黄芪Astragalusstrictus林芝八一镇29°39′46″N94°21′31″E2990公路边天蓝苜蓿Medicagolupulina林芝八一镇29°40′36″N94°20′30″E2944田边镰荚棘豆OxytropisfalcataBunge距那曲县3km31°30′679″N92°03′838″E4510阳坡，沙壤窄叶野豌豆Viciaangustifolia林芝八一镇29°40′26″N94°20′30″E2999农场

西藏是我国重要的畜牧业生产基地和生态安全屏障[1]。近年来，由于西藏生态环境脆弱，人为干扰及全球气候变暖等因素，高寒草原生态系统遭到了不同程度的干扰和破坏，给畜牧业的发展和生态环境带来了严峻的挑战[2]。豆科牧草是草地生态系统的重要组成部分，具有产草量高、适应性强、草质优良、营养丰富、适口性好、家畜易于消化等特点[3]，因此，研究和开发当地野生豆科牧草种质资源对于西藏生态环境的保护和畜牧业的发展具有十分重要的意义。

种子萌发和早期幼苗阶段是植物生长最重要的2个阶段，也是对外界环境胁迫最为敏感的阶段。种子萌发过程实质是一个代谢过程，这个过程受到自身内在因素和外界环境的双重影响[4]。影响种子萌发的外界环境因素主要有水分、温度、氧和光4种。温度对于种子而言是一个非常重要的环境因子，种子通过感知高温、低温或变温来判断季节的变化及微环境的差异，选择合适的时机开始植物的生活史[5]。温度对种子萌发的影响最为特殊，首先温度具有季节性特征，即特定时期的最高、最低温度不一样，其次温度具昼夜波动性，即白天和夜晚的温度有差异[6]。在自然情况下，变温更符合常态。许多研究结果表明，变温比恒温更有利于种子萌发[7]，变温条件具有刺激种子萌发、提高种子发芽率的显著作用[8-9]。近年来，有关豆科牧草种子萌发的报道较多，涉及到紫花苜蓿、草木犀、沙打旺、棘豆、紫云英等牧草种子萌发期的抗旱性方面[10-14]，而专门针对温度对西藏野生豆科牧草种子萌发的影响研究尚未见报道。本研究选取西藏不同生境来源的5种野生豆科牧草种子为试验材料，以温度为影响因子，初步探讨了种子萌发对不同温度条件的响应，旨在了解5种豆科牧草种子萌发的适宜温度或温度范围，为西藏野生豆科种质资源的开发利用提供科学依据。

1 材料和方法

1.1 种子采集

供试的西藏5种野生豆科牧草种子于2016年9月份采集于西藏地区(详见表1)，之后在4 ℃冰箱保存。本试验于2016年10月份在西藏农牧学院高原作物栽培学与耕作学实验室进行。

1.2 试验方法

1.2.1 种子处理

选取籽粒饱满、大小均一、成熟的种子，用2% NaClO溶液消毒15 min，然后用蒸馏水冲洗干净，自然晾干备用[15-16]。

1.2.2 温度处理

温度以5 ℃为一个梯度，每个梯度温差10 ℃，设置为：5/15 ℃、10/20 ℃、15/25 ℃、20/30 ℃、25/35 ℃、30/40 ℃ 6个变温处理，各处理每天12 h/12 h(高温/低温)，12/12 h(光照/黑暗)依次交替，光照强度400μmol/(m·s)。

1.2.3 试验操作

试验采用纸上发芽法，每个塑料发芽盒20粒种子，4次重复，将塑料发芽盒置于PXZ智能人工气候箱中进行种子萌发。每天观察种子发芽情况，种子的萌发以胚根突破种皮(即胚根露白)为标志。毛果胡卢巴、劲直黄芪、天蓝苜蓿、镰荚棘豆和窄叶野豌豆分别在第6、6、5、7天和第8天统计发芽势，第15天统计发芽率、发芽指数和活力指数，并从每个发芽盒中随机取出10株测定根长和芽长，不够10株的全部都测。记录每个发芽盒中第1粒与最后1粒种子萌发的日期。种子萌发试验培养周期为15 d，期间保持发芽盒湿润且无明水。

1.3 测定指标

发芽率(%)=n/N×100%(式中，n为试验结束后发芽粒数；N为供试种子总数)[17]；

发芽势(%)=发芽初期正常发芽数/供试种子总数×100%；

发芽时滞=第1粒种子发芽时间-种子种植时间[18]；

发芽指数(GI)=∑(Gt/Dt)(式中，Gt为发芽数，Dt为相应的发芽天数[19])；

活力指数(VI)=发芽指数×平均胚根长度；

根芽比(R/S)=胚根长度/胚芽长度[20]。

1.4 数据分析

所有数据用DPS 6.0软件进行单因素方差分析，样本间差异显著性用Duncans检验，整个作图和计算过程在Excel 2010软件下完成。

2 结果与分析

2.1 温度对5种豆科牧草种子发芽时滞的影响

同一品种材料在不同波动温度培养条件下，种子发芽时滞存在显著差异(plt;0.05)，在相同温度培养条件下，不同品种牧草种子的发芽时滞也不相同(图1)。毛果胡卢巴、劲直黄芪、天蓝苜蓿和窄叶野豌豆在5/15 ℃条件下发芽时滞最长，分别为5，5，4，7 d；镰荚棘豆在30/40 ℃条件下发芽时滞最长，为6 d。毛果胡卢巴在10/20 ℃、15/25 ℃条件下发芽时滞最短，为2 d；劲直黄芪在20/30 ℃、25/35 ℃条件下发芽时滞最短，为2 d；天蓝苜蓿在15/25 ℃条件下发芽时滞最短，为2 d；镰荚棘豆在15/25 ℃条件下发芽时滞最短，为3 d；窄叶野豌豆在20/30 ℃条件下发芽时滞最短，为4 d。研究发现，随着昼夜温度的升高，牧草种子发芽时间提前，发芽周期缩短；当温度过高或超过了一定的温度范围，则不仅不利于种子萌发，还延缓了种子开始发芽时间。

注：小写字母表示同系列之间在5%水平的差异显著性。下同。图1 温度对5种豆科牧草种子发芽时滞的影响

2.2 温度对5种豆科牧草种子发芽率的影响

同一品种在不同温度培养条件下，种子发芽率存在显著差异(plt;0.05)(图2)。毛果胡卢巴和镰荚棘豆的发芽率以15/25 ℃为分界线，随温度的升高呈先上升后下降的趋势，在15/25 ℃时达到最大值，分别为95%和81.25%。劲直黄芪、天蓝苜蓿和窄叶野豌豆的发芽率在20/30 ℃时达到最大值，分别为85%、91.25%、65%，之后随温度的升高而降低。5种野生豆科牧草种子在低温0/10 ℃时均不能萌发；在高温30/40 ℃培养条件下，种子发芽率均低，培养15 d后种子发芽率还不到50%。

与温度对种子发芽率影响相似，在不同变温培养条件下，5种豆科牧草种子的根、芽生长速度不同且存在显著差异(plt;0.05)(图3)。其中，毛果胡卢巴在10/20 ℃和15/25 ℃条件下，根芽比差异不显著；镰荚棘豆在5/15 ℃、20/30 ℃培养条件下根芽比差异不显著，其他各处理之间差异显著(plt;0.05)；劲直黄芪和天蓝苜蓿在5/15 ℃、20/30 ℃培养条件下根芽比差异显著(plt;0.05)；窄叶野豌豆在20/30 ℃和30/40 ℃培养条件下根芽比差异显著(plt;0.05)。此外，观察发现，在种子发芽率高的培养条件下，其芽长和根长也较长。

图2 温度对5种豆科牧草种子发芽率的影响

图3 温度对5种豆科牧草根芽比的影响

2.3 温度对5种豆科牧草种子发芽势的影响

由图4可看出，5种豆科牧草种子发芽势，随温度的升高呈先上升后下降的趋势，且不同品种间的发芽势差异显著(plt;0.05)。5种野生豆科牧草种子发芽势都会出现拐点。5种野生豆科牧草在0/10 ℃下种子发芽势为0；当温度在15/25 ℃时，毛果胡卢巴、镰荚棘豆的发芽势出现了较高值，分别为72.50%和71.25%；从20/30 ℃到30/40 ℃范围内，其发芽势出现了下降趋势。窄叶野豌豆发芽势整体较其他几种野生豆科牧草种子的发芽势最低，可能是因为野豌豆种皮过厚从而延长了其萌发时间。当温度在20/30 ℃时，劲直黄芪和天蓝苜蓿牧草种子的发芽势出现了较高值，分别62.5%和67.5%；从25/35 ℃到30/40 ℃范围内，其发芽势出现了下降趋势，其中天蓝苜蓿的发芽势下降幅度较大，说明天蓝苜蓿种子发芽势受温度的影响较大。

图4 温度对5种豆科牧草种子发芽势的影响

2.4 温度对5种豆科牧草种子发芽指数的影响

温度对西藏5种野生豆科牧草种子发芽指数均具显著的影响(图5)。在系列变温处理条件下，5种豆科牧草种子的发芽指数呈先上升后下降的趋势。镰荚棘豆和窄叶野豌豆牧草种子发芽指数曲线变化比较平缓，受温度变化影响较小；毛果胡卢巴和劲直黄芪发芽指数曲线变化较为剧烈。在15/25 ℃下，毛果胡卢巴和镰荚棘豆牧草种子发芽指数达到最大值为1.27和1.08；在20/30 ℃下，劲直黄芪、天蓝苜蓿和窄叶野豌豆牧草种子发芽指数达到最大值为1.13、1.22和0.87。当温度在0/10 ℃和30/40 ℃时，毛果胡卢巴的发芽指数受到了极显著抑制(plt;0.01)，说明高温和低温对毛果胡卢巴种子的萌发产生了极大的影响。整体上，温度对5种豆科牧草发芽指数影响大小依次为毛果胡卢巴gt;劲直黄芪gt;天蓝苜蓿gt;镰荚棘豆gt;窄叶野豌豆。

图5 温度对5中豆科牧草种子发芽指数的影响

2.5 温度对5种豆科牧草种子活力指数的影响

由图6可知，温度对牧草种子活力指数的影响与发芽率、发芽势和萌发指数等相似。不同试验品种的活力指数均随温度的升高而呈先升高后下降的趋势。5种野生豆科牧草在0/10 ℃下种子活力指数为0；在15/25 ℃培养下，毛果胡卢巴和镰荚棘豆种子活力指数最高，分别为1.09和1.56；在20/30 ℃条件下，劲直黄芪、天蓝苜蓿和窄叶野豌豆牧草种子活力指数最高，分别为1.32、1.73和1.01。温度与毛果胡卢巴活力指数相关关系y=-0.11x2+0.70x-0.37，R2=0.58；温度与天蓝苜蓿活力指数相关关系y=-0.17x2+1.2x-0.70，R2=0.70；温度与镰荚棘豆活力指数相关关系y=-0.12x2+0.78x-0.16，R2=0.63；温度与劲直黄芪活力指数相关关系y=-0.11x2+0.83x-0.80，R2=0.54；温度与窄叶野豌豆活力指数相关关系y=-0.11x2+0.75x-0.52，R2=0.79。

图6 温度对5种豆科牧草种子活力指数的影响

3 讨 论

不同的植物种子由于习性、生境和生理生态学等方面的差异，其最适的发芽温度差异也较大[21-22]。宋采博等[23]、王文娟等[24]及王进等[25]分别针对温度对白三叶(Trifolumrepens)、砂生槐(Sophoramoorcroftiana)和披针叶黄华(Thermopsislanceolata)种子萌发及幼苗生长的影响进行了研究，明确披针叶黄华、白三叶和砂生槐最佳萌发温度分别为25，25 ℃和15 ℃。本试验结果表明，温度对西藏5种野生豆科牧草种子萌发的影响极为显著，毛果胡卢巴和镰荚棘豆牧草种子在15/25 ℃培养条件下其发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数均最高；天蓝苜蓿、劲直黄芪和窄叶野豌豆牧草种子在20/30 ℃培养条件下达到最佳萌发响应。说明，一方面不同种之间种子最适萌发温度存在差异，另一方面即使同种不同采集地材料之间也存在差异[26]。

适宜的温度能提高种子的发芽率，温度过高或过低对种子的发芽均有不同程度的影响[27]。本试验也证实了这一点。劲直黄芪、天蓝苜蓿和窄叶野豌豆种子在0/10 ℃、30/40 ℃培养条件下，其发芽率显然低于在20/30 ℃培养条件下的发芽率；而毛果胡卢巴和镰荚棘豆种子在0/10 ℃、30/40 ℃的培养条件下，其发芽率也明显低于在15/25 ℃培养条件下的发芽率。究其原因，适宜的温度能够使种皮软化，促进种子的吸水、影响酶促过程，温度过高或过低均能影响种子活力，造成萌发率下降等[28-29]。

5种野生豆科牧草种子在设置的5～40 ℃温度范围内均能萌发，且牧草种子发芽率、发芽势、平均芽长和根长等指标随着昼夜温度的升高，呈先上升后下降的趋势；毛果胡卢巴、劲直黄芪、天蓝苜蓿、镰荚棘豆和窄叶野豌豆种子在其适宜温度范围内，其种子萌发进程随温度的升高而加快。这与丁佳红[30]、李雄等[31]的研究结论相一致。

4 结 论

在种子萌发试验中，5种野生豆科牧草种子在0/10 ℃低温培养条件下均无萌发。毛果胡卢巴种子萌发适宜温度范围10～25 ℃，其中15/25 ℃是种子萌发最适温度；天蓝苜蓿种子萌发适宜温度范围15～30 ℃，20/30 ℃为种子萌发最适温度；劲直黄芪和镰荚棘豆种子最佳发芽温度是一个固定的温度点，分别为20/30 ℃和15/25 ℃；窄叶野豌豆在所有试验温度培养下，发芽率较低、种子萌发状况较差。综合相关指标，建议镰荚棘豆可作为西藏高海拔野生豆科牧草种质资源开发利用的重要备选品种，而劲直黄芪、毛果胡卢巴和天蓝苜蓿可作为西藏较低海拔地区推广种植的豆科牧草种质资源。

本试验明确了毛果葫芦巴、黄芪、天蓝苜蓿、棘豆和野豌豆牧草等5种野生豆科牧草种子萌发的最适变温条件。如果能与恒温结合研究，则可以找出促进其种子萌发的更有利温度；若与光、水等其他生态因子交叉结合进行探索与研究，找出促进野生豆科牧草种子萌发的最佳因素组合，则对其开发利用会有更大价值和意义。

[1]刘兴元,龙瑞军,尚占环.青藏高原高寒草地生态系统服务功能的互作机制[J].生态学报,2012,32(24):7 688-7 697.

[2]蔡晓布,张永青,邵伟.藏北高寒草原草地退化及其驱动力分析[J].土壤,2007,39(6):855-858.

[3]韩清芳,李崇巍,贾志宽.不同苜蓿品种种子萌发期耐盐性的研究[J].西北植物学报,2003,23(4):597-602.

[4]李阳,毛少利,李想,等.温度和种子大小对黄花陵菜种子萌发特征的影响[J].基因组学与应用生物学,2016,35(5):1 248-1 251.

[5]颜安,吴敏洁,甘银波.光照和温度调控种子萌发的分子机理研究进展[J].核农学报,2014,28(1):52-59.

[6]彭文君,朱茜,李岳,等.温度对4种杂草种子萌发的影响[J].杂草科学,2011,29(3):26-29.

[7]周娟娟,尹国丽,魏巍,等.两种鹅观草种子萌发对温度和水分的响应[J].中国草地学报,2014,36(2):98-103.

[8]Qu X X,Huang Z Y,Jerry M,et al.Effect of temperature,light and salinity on seed germination and radicle growth of the geographically widespread halophyte shrub halocnemum strobilaceum[J].Anals of Botany,2008,101:293-299.

[9]Meulebrouck K,Ameloot E,Van Assche J A,et al.Germination ecology of the holoparasite Cuscuta epithymum[J].Seed Science Research,2008,18:25-34.

[10]郭彦军,倪郁,吕俊,等.豆科牧草种子萌发特性与其抗旱性差异的研究[J].中国草地,2003,25(3):24-27.

[11]秦文静,梁宗锁.四种豆科牧草萌发期对干旱胁迫的响应及抗旱性评价[J].草业学报,2010,19(4):61-70.

[12]余如刚,杜雪玲,陈楚,等.PEG胁迫对三种豆科牧草种子萌发及幼苗生理影响[J].干旱地区农业研究,2012,30(5):100-103.

[13]罗冬,王明玖,李元恒,等.四种豆科牧草种子萌发和幼苗生长对干旱的响应及抗旱性评价[J].生态环境学报,2015,24(1):224-230.

[14]王颖,穆春生,李晓宁.松嫩草地主要豆科牧草种子萌发期耐旱性差异研究[J].中国草地学报,2006,28(1):7-11.

[15]宋兆伟,郝丽珍,黄振英,等.光照和温度对沙芥和斧翅沙芥植物种子萌发的影响[J].生态学报,2010,30(10):2 562- 2 568.

[16]周璐璐,伏兵哲,许冬梅,等.盐胁迫对沙芦草萌发特性影响及耐盐性评价[J].草业科学,2015,32(8):1 252-1 259.

[17]杨春玉,吴晓丽,袁茂琴,等.不同温度对金佛山荚蒾种子萌发的影响[J].种子,2013,32(10):43-45.

[18]陈小娜,邱黛玉,李燕君,等.温度和水分对甘草种子萌发的影响[J].中国农学通报,2015,31(34):158-162.

[19]张秀玲.温度和盐分胁迫对野生大豆种子萌发的影响[J].大豆科学,2014,33(2):196-202.

[20]汪建军,麻安卫,汪治刚,等.不同温度和PEG处理对中华羊茅种子萌发的影响[J].草业学报,2016,25(4):73-80.

[21]KumarB,Verma S K,Sing H P.Effect of temperature on seed germination parameters in Kalmegh(Andrographis paniculata Wall.ex Nees.)[J].Industrial Crops and Products,2011,34:1 241-1 244.

[22]王传旗,梁莎,扎西次仁,等.温度对西藏3种野生披碱草属牧草种子萌发的影响[J].西藏大学学报(自然科学版),2016(2):64-67.

[23]宋采博,王波.不同温度对白三叶种子发芽及幼苗生长的影响[J].湖北农业科学,2009,48(11):2 772-2 774.

[24]王文娟,贺达汉,唐小琴,等.不同温度和沙埋深度对砂生槐种子萌发及幼苗生长的影响[J].中国沙漠,2011,31(6):1 437-1 442.

[25]王进,张勇,颜霞,等.光照、温度、土壤水分和播种深度对披针叶黄华种子萌发及幼苗生长的影响[J].草业科学,2011,28(9):1 640-1 644.

[26]贺佳圆,王靖婷,白小明,等.温度对8个野生早熟禾材料萌发特性的影响[J].草业科学,2013,30(3):383-389.

[27]胡筑兵,陈亚华,王桂萍,等.铜胁迫对玉米幼苗生长、叶绿素荧光参数和抗氧化酶活性的影响[J].植物学通报,2006,23(2):129-137.

[28]李玉明.60Co-γ射线辐射对西瓜生长发育的影响[D].甘肃农业大学,2013.

[29]张玉,白史且,李达旭,等.60Co-γ辐射对菊苣种子发芽及幼苗生理的影响[J].草地学报,2013(1):147-151.

[30]丁佳红,薛正莲,杨超英.水杨酸对铜胁迫下水稻幼苗膜脂过氧化作用的影响[J].黑龙江农业科学,2013(1):14-18.

[31]李雄,尹欣,杨时海,等.温度对高山植物紫花针茅种子萌发特性的影响[J].植物分类与资源学报,2014,36(6):698-706.

Effects of Temperature on Seed Germination of 5 Species Wild Legume Forage Grass in Tibet

WANGChuanqi1,LIANGSha1,WUJunxi2,SHENZhenxi2,ZHANGShangxiong3,BAOSAIHEnna1，MIAOYanjun1
(1.Tibet Agricultural and Animal Husbandry College,Linzhi Xizang 860000，China;2.Institute of Geographic Sciences and Natural Resources Research,Chinese Academy of Sciences,Beijing 100101，China;3.China Agricultural University,Beijing 100101，China)

In order to investigate theMedicagopubescens,Astragalusstrictus,Medicagolupulina,OxytropisfalcataBunge,andViciaangustifoliaof 5 kinds of wild forage grass seed germination suitable temperature to improve the germination rate,the test with 0/10 ℃、5/15 ℃,10/20 ℃,15/25 ℃ 20/30 ℃,25/35 ℃ and 30/40 ℃ to study the effects of seven seeds germination temperatures on seed germination of 5 species of wild legume forage grass in Tibet were carried.The results showed that:In 0/10 ℃,5 leguminous forage grass seed no germination;Germination rate,germination potential, germination index and vigor index increased with the increase of day and night temperature, and then decreased;Medicago pubescens,Astragalus strictus,Medicago lupulina,Oxytropis falcata Bunge,andVicia angustifolia in the suitable temperature range, the seed germination time lag was the shortest,followed by 2 d,2 d,2 d,3 d,4 d,the most suitable temperature ofMedicagopubescensandOxytropisfalcataBunge forage seed is 15/25 ℃,which germination rate are 95% and 81.25%,the most suitable temperature ofAstragalusstrictus,MedicagolupulinaandViciaangustifoliaforage seed is 20/30 ℃,which germination rate are 85%、91.25% and 65%.This study the development and utilization of germplasm resources of Tibetan wild legume forage grass provides a theoretical basis.

leguminous forage grass； temperature； seed germination； tibet

2017-04-26

国家重点研发计划项目(2016 YFC 0502002 )；西藏自治区科技厅重点项目(2016 ZDKJZC-15)；西藏农牧学院“雪域英才工程”支持项目(2015 XYB 03)。

王传旗(1991—)，男，河南省武陟县人；硕士，主要从事西藏高原农业生态与农业可持续发展方面的研究；E-mail：18889046706@163.com。

苗彦军(1971—)，男，教授，主要从事西藏野生牧草种质资源、牧草栽培及植被恢复的教学与研究工作；E-mail：myj666@126.com。

10.16590/j.cnki.1001-4705.2017.10.001

S 54

A

1001-4705(2017)10-0001-06