田年坪，繆天琳，張躍華，任國莉*，王長寶*

(1.佳木斯大學理學院，黑龍江 佳木斯 154007；2.佳木斯大學生命科學學院，黑龍江 佳木斯 154007)

薰衣草(LavandulaangustifoliaMill.)是唇形科薰衣草屬多年生的亞灌木植物，其葉形花色優(yōu)美典雅，香味濃郁而柔和，無刺激感、無毒副作用，經(jīng)濟價值很高，是適合大面積種植的芳香型景觀植物，具有廣闊的發(fā)展前景[1-2]。在農(nóng)業(yè)供給側(cè)改革的推動下，農(nóng)業(yè)創(chuàng)新已經(jīng)成為必然選擇，地區(qū)引入薰衣草有利于實現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品在市場上的供需平衡，可以幫助農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者優(yōu)化調(diào)整農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平[3-4]。目前新疆伊犁地區(qū)被譽為“中國薰衣草之鄉(xiāng)”，也是亞洲最大的薰衣草產(chǎn)地，其熏衣草繁殖方式主要是扦插繁殖和種子繁殖，而扦插繁殖植株容易衰老，而且成本高，耗時長；種子繁殖發(fā)芽率與成苗率低，且種植過程中需要較大的人力和物力[5-6]。包衣丸化作為一種新型種子處理方式，是將種子作為載體，粘合劑和填充物質(zhì)附著在種子的表面，形成不易脫落的涂層；播種后會對種子形成一個具有保護作用的屏障，并吸水后膨脹，保證有效成分被種子吸收，從而促進種子發(fā)芽，增加作物產(chǎn)量[7]。薰衣草的種子橢圓形，體積微小，僅2.25 mm×0.72 mm，千粒重約1 g，不利于機械化精量播種；而且薰衣草種子存在休眠現(xiàn)象，即使擁有適宜的發(fā)芽條件，種子仍不正常萌發(fā)，未經(jīng)處理的薰衣草種子在田間播種的發(fā)芽率僅有5%～10%[8]，這些問題在一定程度上限制了薰衣草產(chǎn)業(yè)的大規(guī)模推廣和發(fā)展。本研究將包衣丸化技術(shù)應用到薰衣草種子上，根據(jù)薰衣草種子的生物學特性，配制出的包衣劑能夠增大種子體積，提高種子發(fā)芽率，并將種子形狀由橢圓形丸化處理成近圓形，使其在規(guī)格上滿足機械化精量播種要求，為大規(guī)模種植提供技術(shù)支持。

1 材料和方法

1.1 材料

薰衣草種子(購自上海桔梗進出口貿(mào)易有限公司)、聚乙二醇-6000、殼聚糖、羧甲基纖維素鈉、蛭石、膨潤土和赤霉素。

1.2 方法

1.2.1 試驗材料說明。參考相關(guān)文獻[9-10]，可將薰衣草種子包衣劑分成兩類物質(zhì)：填充物質(zhì)和粘合劑。填充物質(zhì)主要作用是增大種子體積，使薰衣草種子的規(guī)格滿足機器播種的需要；粘合劑可以將包衣劑各成分與薰衣草種子粘合在一起，在其中添加赤霉素是為了促進薰衣草種子萌發(fā)，提高發(fā)芽率。而蛭石和膨潤土作為填充劑具有良好的吸水性，化學性質(zhì)溫和，有利于包衣丸化后的薰衣草種子吸水裂解，增加土壤肥力等；聚乙二醇-6000、羧甲基纖維素和殼聚糖作為粘合劑有吸附、成膜和吸水等作用，有利于填充物質(zhì)附著在種子表面。本研究中包衣劑材料采取交叉搭配，設置對照CK(不經(jīng)過包衣丸化處理)，改變填充物質(zhì)的種類和赤霉素的濃度，2種填充物質(zhì)分別搭配5組不同濃度的赤霉素，共10組搭配方式(表1)。

表1 包衣劑各組分材料

1.2.2 粘合劑配制。配制0、100、200、300、400 mg/L赤霉素各100 mL；將配制好的赤霉素分別倒入5個100 mL燒杯，每個燒杯中添加8 g聚乙二醇-6000、1 g殼聚糖和3 g羧甲基纖維素鈉，置于電熱套中加熱溶解，待粘合劑冷卻至40～50 ℃時即可用于試驗。

1.2.3 種子處理。取大小均一、籽粒飽滿的薰衣草種子，浸泡在40 ℃蒸餾水中，冷卻后繼續(xù)浸泡24 h，最后用吸水紙吸干種子表面水分。

1.2.4 種子包衣丸化處理。將填充物質(zhì)均勻的鋪于制冰盒中，厚度約20 mm；將處理后的薰衣草種子放入制冰盒中，30粒為1組，共10組；用滴管吸取粘合劑滴于種子上，每粒種子1滴；搖晃制冰盒，直至填充物質(zhì)均勻的附著在種子表面上；將包衣丸化后的種子及時晾干，次日即可播種。

1.3 相關(guān)指標的測定

對種子進行包衣丸化處理后，次日將各處理組種子與CK同時進行發(fā)芽試驗，在20 ℃培養(yǎng)箱中進行培養(yǎng)。試驗重復3次，均同時進行。每天觀察并統(tǒng)計薰衣草種子的發(fā)芽情況，在第14天統(tǒng)計根長，計算發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)等[11]。

(1)

(2)

(3)

式中：Gt為在t日內(nèi)的發(fā)芽數(shù)；T為種子總數(shù)；Dt為發(fā)芽日數(shù)；S為平均根長(mm)。

1.4 數(shù)據(jù)分析

所有數(shù)據(jù)均在Excel 2016和SPSS 20.0統(tǒng)計軟件中進行相關(guān)指標的差異性比較和分析，用Duncan方法進行顯著性分析，數(shù)值為平均值±標準差。

2 結(jié)果與分析

2.1 包衣丸化前后種子大小及質(zhì)量變化

經(jīng)包衣丸化處理后，A組(蛭石)薰衣草種子平均大小和形狀變?yōu)榇笮?.05 mm×6.05 mm的圓球形，千粒重變?yōu)镃K的160倍；B組(膨潤土)薰衣草種子平均大小和形狀變?yōu)?.65 mm×5.65 mm的圓球形，千粒重變?yōu)镃K的130倍。無論是形狀、大小還是千粒重都發(fā)生了很大變化，更加有利于機械化播種(表2)

表2 包衣丸化后種子變化

2.2 不同填充物質(zhì)對包衣丸化后薰衣草種子發(fā)芽及幼苗早期生長比較

試驗結(jié)果表明(圖1)，CK的發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)分別為8.89%、2.18和2.85。在僅有填充物質(zhì)對薰衣草種子進行包衣丸化處理的情況下，A組的發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)分別為CK的1.50倍、1.47倍、0.98倍；B組的發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)分別為CK的3.25倍、3.21倍、2.60倍。A、B和CK之間填充物質(zhì)作為單一變量，為比較填充物質(zhì)在對薰衣草種子包衣丸化處理的優(yōu)劣情況，對A、B和CK的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)進行Duncan顯著性檢驗比較，B組3個指標與其它組別均具有顯著性差異(P<0.05)，故膨潤土作為填充物質(zhì)表現(xiàn)更佳。

圖1 填充物質(zhì)對各組生理指標的比較

2.3 赤霉素濃度對包衣丸化后薰衣草種子發(fā)芽情況的比較

粘合劑配制階段，在粘合劑中加入赤霉素，對A、B兩組分別制定5個相同的赤霉素濃度梯度，而組內(nèi)不同序號僅代表赤霉素濃度不同。比較相同的填充物質(zhì)搭配不同濃度的赤霉素對包衣丸化后薰衣草種子發(fā)芽率的影響，選出用于薰衣草種子包衣丸化最適的赤霉素濃度，試驗結(jié)果表明(圖2)，不同濃度的赤霉素對薰衣草種子萌發(fā)的作用不同，隨著赤霉素濃度增加，濃度在0～300 mg/L時，A組和B組的發(fā)芽率均比沒有添加赤霉素有所提高，在赤霉素濃度為300 mg/L時達到峰值，而濃度在300～400 mg/L時呈下降趨勢。A組發(fā)芽率在赤霉素濃度為300 mg/L時達到峰值32.22%，其次是赤霉素濃度為200 mg/L和100 mg/L時，發(fā)芽率分別為30.00%和24.44%。B組發(fā)芽率在赤霉素濃度為300 mg/L時達到峰值71.11%，其次是赤霉素濃度為200 mg/L和100 mg/L時，發(fā)芽率分別為61.11%和54.44%。赤霉素濃度在薰衣草種子發(fā)芽率方面的大小順序均為：300 mg/L>200 mg/L>100 mg/L>400 mg/L>0 mg/L。在5個濃度梯度中，赤霉素濃度為300 mg/L時，對薰衣草種子進行包衣丸化處理，促進種子發(fā)芽的效果最佳。

圖2 赤霉素濃度對薰衣草種子發(fā)芽率的比較

2.4 不同包衣丸化處理對薰衣草種子發(fā)芽及幼苗早期生長比較

對各組3個指標進行Duncan顯著性檢驗比較(表3)，各組間僅B2與B3和B5發(fā)芽率無顯著性差異(P>0.05)，其他各組3個指標間均有顯著性差異(P<0.05)。各處理組中B4的發(fā)芽率最高，達到了71.11%，是CK的8.00倍，發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)為16.58和28.34是CK的7.60倍和9.94倍；其次是B3，發(fā)芽率為61.11%，是CK的6.87倍，發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)為13.32和23.88為CK的6.10倍和7.68倍。A1的發(fā)芽率最低為13.33%，是CK的1.50倍，發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)分別為CK的1.47倍和0.98倍。對薰衣草種子進行經(jīng)包衣丸化處理后，各處理組的發(fā)芽率均高于CK。

表3 不同處理組的薰衣草種子生長指標

注：同一列不同字母表示顯著性差異(p<0.05，n=3)。

3 討論與結(jié)論

3.1 不同填充物質(zhì)對薰衣草種子發(fā)芽及幼苗早期生長影響

通過特定的填充物質(zhì)進行加工處理，制作成形狀規(guī)則、大小均勻、粒徑增大的包衣丸化種子，在種子的表面會包裹著一層吸水性強的填充物質(zhì)，可將土壤中的水分聚攏在種子周圍，有助于種子萌發(fā)[12-13]。朱鳳武等[14]在玉米種子的丸?；芯恐?，對4種填充物質(zhì)(膨潤土、硅藻土、大白粉和粉煤灰)進行了篩選試驗，綜合強度、崩解度指標選擇了膨潤土為最優(yōu)填充物。李成云等[15]在對牧草種子包衣物質(zhì)的篩選試驗中，以紅三葉和高羊茅種子作為研究對象，研究了不同的包衣材料對兩種牧草種子發(fā)芽特性的影響，結(jié)果表明蛭石作為填充物質(zhì)時對種子萌發(fā)及幼苗活力表現(xiàn)出較好的促進作用。由于薰衣草在生長過程中喜疏松、排水良好的中性偏堿土壤，不耐潮濕環(huán)境，所以本試驗選用蛭石和膨潤土作為填充物質(zhì)，比較單一填充物質(zhì)對薰衣草種子發(fā)芽情況的影響。

種子萌發(fā)及幼苗階段的活力水平和特性可以用種子活力表示，發(fā)芽指數(shù)能可靠的表示種子活力，其數(shù)值越高，表示種子活力越高[16-17]，種子的發(fā)芽率可以反映出苗率，是確定種子質(zhì)量和實用價值的主要依據(jù)[18]，所以本試驗用發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)等3個生長指標來反映不同處理組對薰衣草種子發(fā)芽及其幼苗早期生長的影響。試驗結(jié)果表明不同的填充物質(zhì)對薰衣草種子的各項生長指標均有不同的影響，在發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)方面，膨潤土和蛭石顯著高于CK(P<0.05)；活力指數(shù)方面，膨潤土顯著高于CK和蛭石(P<0.05)，CK和蛭石之間無顯著差異(P>0.05)，可見膨潤土增大薰衣草種子活力的效果優(yōu)于蛭石。

3.2 赤霉素濃度對薰衣草種子發(fā)芽情況的影響

赤霉素是一種重要的植物激素，其作用機理是通過提高種子中部分酶的活性，將種子中貯藏的營養(yǎng)物質(zhì)大量分解，以調(diào)控植物的生長和發(fā)育等過程，例如打破種子休眠、促進種子萌發(fā)、葉片生長、莖的伸長、植物花和種子的發(fā)育等。在促進種子萌發(fā)的方面，李雪萍等[19]研究了溫度及赤霉素對薰衣草種子發(fā)芽的影響，結(jié)果表明，赤霉素的濃度對薰衣草種子的萌發(fā)有顯著影響，種子的發(fā)芽率及發(fā)芽勢會隨赤霉素濃度的增高，呈現(xiàn)出先增高后降低的趨勢。本研究也符合這一規(guī)律，赤霉素濃度的不同，會對包衣丸化后的薰衣草種子發(fā)芽率造成顯著影響，結(jié)果表明赤霉素濃度在0～300 mg/L范圍內(nèi)，赤霉素濃度越高，薰衣草種子的發(fā)芽率就越高，赤霉素濃度為300～400 mg/L時，薰衣草種子的發(fā)芽率會有所降低。譚云飛等[20]對大丁草種子的萌發(fā)特性進行了研究，結(jié)果表明，赤霉素在低濃度時對種子萌發(fā)具有顯著的促進作用，而隨著赤霉素濃度增高到一定范圍，種子的萌發(fā)會受到顯著的抑制作用。而在本試驗中，A、B兩組添加了赤霉素的處理組發(fā)芽率均高于未添加赤霉素的處理組，并未見赤霉素對薰衣草種子萌發(fā)產(chǎn)生抑制作用，原因應在于本試驗所用赤霉素的最高濃度為400 mg/L，還未達到薰衣草種子萌發(fā)產(chǎn)生抑制作用的濃度范圍。

3.3 包衣丸化處理對薰衣草種子發(fā)芽及幼苗早期生長影響

根據(jù)材料選擇以及試驗驗證，試驗所用的包衣劑對薰衣草種子有保護種子、降低成本、增加緩釋性和提高發(fā)芽率等作用。不同的包衣丸化方式對薰衣草種子的萌發(fā)及幼苗生長的影響存在較大差異(表3)，但是各處理組的發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)均高于CK，且差異均達到顯著水平(P<0.05)，說明試驗中的包衣劑配方對于薰衣種子的萌發(fā)及幼苗早期生長有促進作用。B4組對薰衣草發(fā)芽及幼苗早期生長的促進效果最佳，其發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和種子指數(shù)分別為CK組的8.00倍、7.60倍和9.94倍(表3)，包衣丸化處理后的種子比CK組種子千粒重增大至130 g，粒徑約增大3.77倍達到了5.65 mm×5.65 mm，且形狀規(guī)則化(表2)，至于效果更好的包衣劑配方仍需進一步研究。但在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中對薰衣草種子進行包衣丸化處理時，處理工藝仍需改進，以便于對薰衣草種子進行大批量包衣丸化處理。