摘 要： 為探明冷等離子體處理對番茄種子發(fā)芽的影響，利用冷等離子體種子處理儀，以空氣為真空室環(huán)境介質(zhì)，在真空室絕對壓力150 Pa 條件下分別以40、50、60、70、80 和90 W 處理功率對浙砧1 號（2018）、浙雜205（2019）、浙粉716（2023）和浙粉202（2019）番茄種子進(jìn)行冷等離子體處理15 s，放置7 d 后進(jìn)行發(fā)芽試驗(yàn)。結(jié)果表明，當(dāng)處理功率≤40 W時(shí)，冷等離子體對不同品種番茄種子萌發(fā)影響較?。徽阏? 號（2018）、浙雜205（2019）、浙粉716（2023）和浙粉202（2019）番茄種子較佳的冷等離子體處理功率50 W，處理后發(fā)芽勢分別提高4.00%、6.75%、11.25% 和5.00%，發(fā)芽率分別提高2.50%、3.00%、6.75% 和4.75%；隨著處理功率的增加，冷等離子體處理對番茄種子萌發(fā)的促進(jìn)作用降低，因此處理功率不宜gt;80 W。

關(guān)鍵詞：冷等離子體；番茄種子；發(fā)芽率；發(fā)芽勢；種子處理

中圖分類號：S129；S23 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-1795（2024）08-0058-04

DOI：10.19998/j.cnki.2095-1795.2024.08.010

0 引言

近年來，等離子體種子處理技術(shù)作為一種種子加工處理新技術(shù)越來越受到國內(nèi)外研究人員重視，開展了較多利用等離子體處理蔬菜、谷物種子的試驗(yàn)研究，處理技術(shù)主要有大氣壓等離子體、磁化等離子體和冷等離子體等[1-2]。在較佳處理劑量時(shí)，利用大氣壓等離子體對黃瓜、番茄、水稻等種子處理后，能夠破除種子休眠，明顯提高種子發(fā)芽率，也對作物早期生長產(chǎn)生積極的促進(jìn)作用[3-8]。山東農(nóng)業(yè)大學(xué)物理系等離子體實(shí)驗(yàn)室自行研制的磁化等離子體種子處理機(jī)，可產(chǎn)生高密度等離子體輻射和高密度臭氧，番茄種子經(jīng)磁化等離子體處理后幼苗期過氧化物歧化酶、POD 同工酶增加，對后期番茄生長和產(chǎn)量產(chǎn)生積極的促進(jìn)作用，水稻種子經(jīng)磁化等離子體處理后使水稻的成穗率明顯提高[9-10]。但大氣壓等離子體、磁化等離子體在處理種子時(shí)，是電磁場、光、等離子體及臭氧等對種子的綜合作用，不能清晰地表明等離子體對種子的處理效果。冷等離子體種子處理是模擬太空育種的種子加工，是在絕對壓力較低時(shí)通過功率較低射頻電源將真空處理室氣體電離產(chǎn)生等離子體并對種子進(jìn)行處理，其處理以等離子體處理為主。相關(guān)研究表明，以適宜的等離子體功率對大豆、水稻、茄子、黃瓜、小麥和玉米等種子進(jìn)行處理，對其發(fā)芽率、發(fā)芽勢、生長指標(biāo)和產(chǎn)量等均有促進(jìn)作用[11-14]。經(jīng)冷等離子體處理后燕麥、小麥、大豆等種子表皮形成不同類型的薄膜，雖使得種子萌發(fā)時(shí)間推遲，但形成的薄膜增強(qiáng)了種子表皮的滲透性，有助于吸水，從而提高了種子的發(fā)芽率[15-18]。在不同冷等離子體真空室環(huán)境氣體介質(zhì)（如空氣、氦氣、氖氣等）時(shí)，不同功率的冷等子體處理對水稻、大蔥種子發(fā)芽特性有明顯影響[19-21]。

綜上可知，等離子體處理種子主要通過改變種子表面結(jié)構(gòu)以增強(qiáng)其吸水性，同時(shí)等離子體處理有助于增強(qiáng)種子萌發(fā)時(shí)酶的活性，從而提高種子的萌發(fā)能力。因此，等離子體處理種子效果與種子表皮結(jié)構(gòu)、種子密度等基本物理參數(shù)相關(guān)。但目前利用冷等離子體處理種子集中在對表面相對致密的谷物種子進(jìn)行處理研究，所需的處理功率高、時(shí)間長，如水稻種子適宜處理功率80～100 W[17]，大豆種子較佳處理功率240 W[18]，而對質(zhì)地相對疏松番茄種子合理的處理方法研究較少，并且對不同品種番茄種子處理所需的等離子體處理方法也可能不同。本研究以空氣為處理環(huán)境氣體介質(zhì)，研究冷等離子體處理功率對不同品種番茄種子萌發(fā)特性的影響，以獲得不同品種番茄種子較佳的冷等離子體處理方法。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)儀器

種子處理試驗(yàn)采用江蘇省常州中科常泰等離子體技術(shù)開發(fā)公司研制的HD-3N 型冷等離子體種子處理儀，本底真空度≤5 Pa； 工作絕對壓力10～ 200 Pa， 精度±1 Pa；射頻電源，頻率13.56 MHz，功率范圍0～200 W，精度±1 W。

種子發(fā)芽試驗(yàn)采用DRX-1500 型冷光型植物氣候箱，溫度?5～50 °C，精度±1.5 °C；濕度50%～85% RH，精度±2%；光照度控制范圍0～4 600 lx。

1.2 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)材料為不同生產(chǎn)年份、不同品種的番茄種子：浙砧1 號（ 2018） 、浙雜205（ 2019） 、浙粉716（2023）和浙粉202（2019），均購自浙江浙農(nóng)種業(yè)有限公司，購買前均貯藏在8 °C 的冷庫中。

1.3 試驗(yàn)方案

1.3.1 番茄種子冷等離子體處理

對不同年份生產(chǎn)的番茄種子分別均勻放置在處理盤上，處理盤有效處理面積18 cm×36 cm，然后進(jìn)行冷等離子體處理，一次處理1 種種子，每次種子處理量1 000 粒，每一種番茄種子的處理功率分別為40、50、60、70、80 和90 W，處理時(shí)間均為15 s，處理時(shí)處理盤所在的冷等離子體種子處理儀真空室絕對壓力150 Pa，處理環(huán)境介質(zhì)為空氣。同時(shí)，設(shè)置未經(jīng)任何處理的番茄種子作對照組。

1.3.2 發(fā)芽試驗(yàn)

參照水稻種子冷等離子體處理后放置7 d 后進(jìn)行發(fā)芽試驗(yàn)，故番茄種子經(jīng)等離子體處理后也放置7 d，然后按照GB/T 3543.4－1995《農(nóng)作物種子檢驗(yàn)規(guī)程 發(fā)芽試驗(yàn)》進(jìn)行試驗(yàn)。將各處理種子置于鋪有兩層濾紙的培養(yǎng)皿內(nèi)，每皿放種子100 粒，加入適量蒸鎦水，每個(gè)處理重復(fù)4 次，浸種24 h 后放入植物氣候箱，采用光照培養(yǎng)，溫度27 °C、濕度75%，培養(yǎng)過程中保持種子表面濕潤。第2 天開始觀察并統(tǒng)計(jì)發(fā)芽情況，第5 天統(tǒng)計(jì)發(fā)芽率。

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 試驗(yàn)結(jié)果

試驗(yàn)于2023 年5 月進(jìn)行。發(fā)芽勢是在發(fā)芽過程中日發(fā)芽種子數(shù)達(dá)到最高峰時(shí)，發(fā)芽的種子數(shù)占供測樣品種子數(shù)的百分率。統(tǒng)計(jì)各處理種子發(fā)芽情況，第3天發(fā)芽種子數(shù)達(dá)到最高峰，因此以第3 天統(tǒng)計(jì)值為發(fā)芽勢。試驗(yàn)測得未經(jīng)任何處理的對照組番茄種子發(fā)芽特性如表1 所示。不同冷等子體處理功率處理后番茄種子的發(fā)芽勢、發(fā)芽率分別如圖1 和圖2 所示。利用SAS9.1 軟件對番茄品種、處理介質(zhì)與功率對番茄種子發(fā)芽勢、發(fā)芽率影響的顯著性水平進(jìn)行了方差分析，結(jié)果分別如表2 和表3 所示。

2.2 處理功率對萌發(fā)的影響

種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢是反映種子質(zhì)量優(yōu)劣的主要指標(biāo)之一。對照表1～表3 及圖1 和圖2 可知，同一品種番茄種子經(jīng)過不同功率的冷等離子體處理后，其發(fā)芽勢、發(fā)芽率區(qū)別顯著，即處理功率對于冷等離子體處理番茄種子的發(fā)芽率有顯著影響。當(dāng)冷等子體處理功率40 W 時(shí)， 處理后的浙砧1 號（ 2018） 、浙雜205（2019）、浙粉716（2023）、浙粉202（2019）番茄種子的發(fā)芽勢、發(fā)芽率與對照組種子的發(fā)芽勢、發(fā)芽率基本相同，原因主要是由于處理功率低，不足以改變番茄種子表面結(jié)構(gòu)，也不能充分引起促進(jìn)種子萌發(fā)的酶的增加。因此，冷等子體處理功率≤40 W 時(shí)對番茄種子萌發(fā)影響較小。

在50～90 W 的處理功率范圍內(nèi)，隨著冷等子體處理功率增加，4 種番茄種子的發(fā)芽勢、發(fā)芽率呈明顯下降趨勢。與對照組種子相比，處理功率在50～70 W 時(shí)，浙砧1 號（ 2018） 、浙雜205（ 2019） 、浙粉716（2023）和浙粉202（2019）番茄種子的發(fā)芽勢分別高于對照組0～ 4.00%、1.50%～ 6.75%、6.50%～11.25% 和3.00%～ 5.00%， 發(fā)芽率分別高于對照組0～2.50%、0～3.00%、4.75%～6.75% 和2.75%～4.75%，4 種番茄種子的發(fā)芽勢、發(fā)芽率均在處理功率50W 時(shí)達(dá)到最高值。可見，冷等離子體處理功率50 W 時(shí)，能夠改善疏松的番茄種子表面，增強(qiáng)種子表皮的滲透性，同進(jìn)激發(fā)了促進(jìn)萌發(fā)的酶的活性，從而明顯提高番茄種子的萌發(fā)能力。因此，番茄種子冷等離子體處理的較佳功率是50W。當(dāng)冷等子體處理功率提高至80～90 W 時(shí)，4 種番茄種子的發(fā)芽勢、發(fā)芽率進(jìn)一步下降，甚至出現(xiàn)個(gè)別品種經(jīng)冷等離子體處理后的發(fā)芽勢、發(fā)芽率低于對照組的情況，其主要原因是處理功率較高時(shí)，番茄種子疏松的表皮受到較大損害，不能為發(fā)芽創(chuàng)造良好的條件，從而導(dǎo)致番茄種子發(fā)芽能力下降。因此，番茄種子的冷等離子體處理功率不宜高于80 W。

2.3 番茄品種

由表2 和表3 可知，對貯藏在8 °C 條件下不同品種、不同貯藏時(shí)間的番茄種子經(jīng)過冷等離子體處理后，發(fā)芽勢、發(fā)芽率有著顯著性的區(qū)別，但對照表1 及圖1和圖2 可知，這些差別主要是由于不同品種番茄種子自身萌發(fā)能力不同引起的。不同品種番茄種子隨冷等離子體處理功率增加，其發(fā)芽勢、發(fā)芽率變化趨勢一致，均在50 W 處理功率時(shí)發(fā)芽勢、發(fā)芽率達(dá)到極大值，明顯高于對照組。可見，番茄種子冷等離子體處理受品種影響較小。

3 結(jié)束語

（1） 冷等離子體處理功率≤40 W 時(shí)，冷等離子體對不同品種番茄種子萌發(fā)影響較?。辉?0～70 W 的處理功率范圍內(nèi)，冷等離子體處理對番茄種子萌發(fā)具有明顯的促進(jìn)作用，隨著處理功率的增加，冷等離子體對番茄種子的萌發(fā)能力的促進(jìn)作用降低；番茄種子冷等離子體處理功率不宜gt;80 W。

（2） 浙砧1 號（2018）、浙雜205（2019）、浙粉716（2023）和浙粉202（2019）番茄種子的較佳冷等離子體處理功率均為50W，處理后其發(fā)芽勢分別提高4.00%、6.75%、11.25% 和5.00%，發(fā)芽率分別提高2.50%、3.00%、6.75% 和4.75%。

參考文獻(xiàn)

［1］謝曉宇．磁場及等離子體對苦參生物學(xué)效應(yīng)的研究[D]．晉中：山西農(nóng)業(yè)大學(xué)，2020．

XIE Xiaoyu．Study on the biological effects of magneticfield and plasma on Sophora flavescens L.[D]． Jinzhong： Shanxi Agricultural University，2020．

［2］何昕，蔣佳峰，李玲，等．真空低溫氦氣等離子體對小麥和大麥種子萌發(fā)的影響[J]．麥類作物學(xué)報(bào)，2014，34（3）：412-417．

HE Xin， JIANG Jiafeng， LI Ling， et al． Effects of cold he plasma treatment on seed germination of wheat and barley[J]． Journal of Trimetics Crops，2014，34（3）：412-417．

［3］胡尊瑞，李志強(qiáng)，吳曉云，等．冷等離子體處理對黃瓜幼苗特性的影響[J]．西南農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2016，29（12）：2935-2938．

HU Zunrui，LI Zhiqiang，WU Xiaoyun，et al．Effects of low-temperature plasma on characteristics of cucumber seedling[J]． Southwest China Journal of Agricultural Sciences，2016，29（12）：2935-2938．

［4］薩拉．引發(fā)和冷等離子體處理通過生理、分子及代謝調(diào)控提高水稻種子的抗逆性[D]．杭州：浙江大學(xué)，2017．

SHETEIWY ASM． Physiological， molecular and metabolic effects of priming and cold plasmatreatment on rice seeds to improve resistance to different abiotic stresses[D]．Hangzhou：Zhejiang University，2017．

［5］MEKARUN J， WATTHANAPHANIT A． In-situ plasma treatment of tomato and rice seeds in-liquid to promote seed germination and seedling growth[J]．Plasma Processes and Polymers，2022，19（6）：2100238．

［6］TONMITR N， YONESU A． Effect of plasma activated water treated by LF-microwave hybrid plasma on enhancement of seed germination and plant growth[J]．Japanese Journal of Applied Physics，2023，62（SN）：SN1017．

［7］IQBAL T， SALIM M， AFSHEEN S， et al． Comparison of critical factor affecting the germination of rice seeds treated by LASER and plasma[J]．Radiation Effects and Defects in Solids，2022，177（9-10）：1006-1018．

［8］高德全，劉彥成，郝世明，等．應(yīng)用等離子體種子處理技術(shù)的注意事項(xiàng)[J]．現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2018（20）：102．

［9］尹美強(qiáng)．磁化弧光等離子體對種子生物效應(yīng)的研究[D]．大連：大連理工大學(xué)，2006．

YIN Meiqiang． Research of magnetized arc plasma on seeds biological effects[D]．Dalian：Dalian University of Technology，2006．

［10］賈媛，馬躍，王占斌．磁場處理蕃茄種子對幼苗CAT、POD 酶活性影響[J]．生物技術(shù)，2000（2）：14-17．

JIA Yuan， MA Yue， WANG Zhanbin． The engymetie activity of tomato seeds with magnetic field treatment[J]．Biotechnology，2000（2）：14-17．

［11］李愷，張麗麗，邵長勇，等．亞高溫下冷等離子體處理番茄種子對幼苗生長和光能利用的影響[J]． 園藝學(xué)報(bào)， 2021， 48（ 11） ：2286-2298．

［12］LI Kai， ZHANG Lili， SHAO Changyong， et al． Effects of cold plasma seed treatment on tomato seedling growth and light energy utilization under daytime sub-high temperature environment[J]． Acta Horticulturae Sinica，2021，48（11）：2286-2298．

LI K， ZHONG C， SHI Q， et al． Cold plasma seed treatment improves chilling resistance of tomato plants through hydrogen peroxide and abscisic acid signaling pathway[J]．Free Radical Biology and Medicine，2021，172：286-297．

［13］RONGSANGCHAICHAREAN T， SRISONPHAN S， ONWIMOL D．Responses of rice seed quality to large-scale atmospheric nonthermal plasmas[J]．Plasma Chemistry and Plasma Processing，2022，42（5）：1127-1141．

［14］張奇雨，呂曉桂，包錦．大氣壓等離子體處理作物種子的效應(yīng)及機(jī)理[J]．農(nóng)技服務(wù)，2023，40（11）：31-35．

［15］何楊．基于微波與等離子體聯(lián)合殺菌技術(shù)處理棉花種子的研究[D]．合肥：安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)，2023．

HE Yang．Research on the treatment of cotton seeds based on combined microwave and plasma sterilization technology[D]． Hefei： Anhui Agricultural University，2023．

［16］任棚．大氣壓氬氣冷等離子體處理對燕麥種子萌發(fā)和幼苗生長的影響[D]．呼和浩特：內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)，2023．

REN Peng． Effects of atmospheric pressure argon cold plasma on oat seed germination and seedling growth[D]． Hohhot： Inner Mongolia Agricultural University，2023．

［17］劉金平，孫菲菲，王夏．冷等離子體處理對不結(jié)球白菜種子萌發(fā)、幼苗生長特性及產(chǎn)量的影響[J]．中國瓜菜，2023，36（ 4）：101-105．

LIU Jinping， SUN Feifei， WANG Xia． Effects of cold plasma teatment of non-heading cabbages seeds with different radiation intensity on seeds germination，growth and yields[J]．China Cucurbits And Vegetables，2023，36（4）：101-105．

［18］李琬，龍海濤，許衛(wèi)兵，等．接觸輝光放電等離子體對枸杞種子萌發(fā)的促進(jìn)作用及其處理工藝[J]．輻射研究與輻射工藝學(xué)報(bào)，2023，41（1）：83-93．

LI Wan，LONG Haitao，XU Weibing，et al．Effects of contact glow discharge plasma on Lycium barbarum seed germination and seed treatment methodology[J]． Journal of Radiation Research and Radiation Processing，2023，41（1）：85-95．

［19］張玉娟，郭睿，張兆恒，等．冷等離子體處理對草地早熟禾幼苗抗鹽性的影響[J]．草地學(xué)報(bào)，2022，30（9）：2365-2374．

ZHANG Yujuan，GUO Rui，ZHANG Zhaoheng，et al．Effect of clod plasma treatment on salt resistance of poa pratensis seedlings[J]． Acta Agrariae Sinica，2022，30（9）：2365-2374．

［20］邵長勇，方憲法，唐欣，等．冷等離子體處理對大蔥種子發(fā)芽特性的影響[J]．農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)，2013，44（6）：201-205．

SHAO Changyong， FANG Zhengjing， TANG Xin， et al． Effects of low-temperature plasma on seed germination characteristics of green onion[J]． Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery，2013，44（6）：201-205．

［21］王永維，曹林，王俊，等．冷等離子體處理對水稻種子萌發(fā)的影響[J]．農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)，2013，44（6）：206-209．

WANG Yongwei， CAO Lin， WANG Jun， et al． Effects of cold plasma treatment on rice seed germination[J]． Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery，2013，44（6）：206-209．