冷等离子体处理对2种豆科牧草种子发芽及幼苗生长的影响

， ， ， (1.青海畜牧兽医职业技术学院， 青海 湟源 812100；2.中国农业科学院草原研究所， 内蒙古 呼和浩特 010010；.青海大学， 西宁 810016； .青海畜牧兽医科学院青海， 西宁 81000)

冷等离子体处理对2种豆科牧草种子发芽及幼苗生长的影响

范月君1,2，芦光新3，徐成体4，江文索3
(1.青海畜牧兽医职业技术学院， 青海 湟源 812100；2.中国农业科学院草原研究所， 内蒙古 呼和浩特 010010；3.青海大学， 西宁 810016； 4.青海畜牧兽医科学院青海， 西宁 810003)

对苜蓿和扁蓿豆种子进行<20 s 冷等离子体处理，并对种子发芽和幼苗特性变化情况进行了研究。结果发现：经不同剂量冷等离子体处理后，2种豆科牧草种子的发芽率有明显变化。其中260 W功率处理下苜蓿种子发芽率升高，其他功率处理下发芽受到抑制。在20 W、40 W和280 W功率处理下扁蓿豆种子发芽受到抑制，其他功率处理下发芽率较对照均有升高。对冷等离子体处理后发芽率最大的处理进行人工气候培养箱培养， 25 d后扁蓿豆的苗高、根长与对照相比显著增加，根径和地上生物量影响不明显。苜蓿苗高、根长、根径和地上生物量均有显著增加。

冷等离子体; 苜蓿; 扁蓿豆; 幼苗特性

作为物质存在的第四态的等离子体不仅已为人们所认识[1-2]，同时，由于等离子体表面处理具有比传统的化学方法成本低、无废弃物、无污染等显著的优点，其技术在实际应用领域得到广泛应用[2]。研究发现，通过低温等离子束处理种子，可以激活种子胚内生命物质[3]，软化种皮，加快种子发芽和出苗，促使作物提早成熟，增加开花数量[4]，提高抗旱性[5]和产量[7]。

表1 冷等离子体处理分组

组号123456789101112131415处理功率(W)020406080100120140160180200220240260280

青藏高原豆科牧草匮乏，已经成为区域饲草料产业健康可持续发展的重大难题之一。在高寒地区如何解决豆科牧草种子发芽也成为饲草料规模发展及其草产品品质的瓶颈，因此，本研究利用冷等离子体种子机，在真空密闭、充入氖气等模拟太空环境，分析冷等离子体处理对苜蓿(Medicagosativa)、扁蓿豆(Melilotoidesruthenica)种子的发芽率及幼苗生长的影响，对于指导生产实践具有重要的现实意义。

1 材料与方法

1.1 试验材料

冷等离子体处理苜蓿、扁蓿豆种子由中国农业大学提供。

1.2 冷等离子体种子处理分组

运用冷等离子体种子处理技术对苜蓿和扁蓿豆种子进行小于20 s 非电离幅射处理，冷等离子体处理后放置24 ℃进行发芽试验。

1.3 观察方法

发芽的观察：每天观察1次。不定期加水，确保种子发芽。1) 记录每个培养皿中种子发芽数；2) 记录每个培养皿中种子发芽时间。

发芽率(%)=11 d内供试种子的发芽数/供试种子数×100%；

幼苗生长观察：每天观察1次。1) 记录每个塑料碗中种子发芽数；2) 记录每个塑料碗中种子发芽时间；3) 用游标卡尺测量已发芽种子的根长、芽长。

1.4 种植苗期生物性状试验

经过冷等离子体处理器处理完的种子精选放入培养皿(塑料碗)，对照和处理各3次重复，每次重复5个，放入24 ℃的培养箱中培养，让种子每颗都发芽，直到种子不发芽为止，观察得到发芽种子数，计算得到发芽率。然后观察幼苗生长情况，测量得到幼苗苗高、根长、根茎，最后剪取幼苗地上部，测得地上生物量。

2 结果与分析

2.1 冷等离子体处理对2种豆科牧草种子发芽的影响

由表2可知，冷等离子体处理后苜蓿种子发芽率与对照有明显差异(p<0.05)，说明冷等离子体处理对苜蓿种子发芽有显著影响。其中260 W功率处理下发芽率最高，其他功率处理下发芽受到抑制。说明不同的处理功率对于种子的抑制和促进作用不同，总体而言，冷等离子体处理抑制了苜蓿种子发芽。除20 W、40 W和280 W外，冷等离子体处理后，扁蓿豆种子发芽率表现为增加的趋势，功率为60～180 W范围的处理，种子发芽率普遍提高很多，说明在这个范围内，冷等离子体处理对促进扁蓿豆种子发芽效果最佳，其中140 W功率处理下发芽率最高，为18.32%。

表2 冷等离子体处理对苜蓿、扁蓿豆发芽率的影响

处理(W) 苜蓿 扁蓿豆 发芽率(%)增幅(%)发芽率(%)增幅(%)091．00±1．15b071．33±2．85c02089．33±1．20ab-1．8769．33±5．46bc-2．884089．27±1．15a-1．9452．33±4．95a-36．316089．10±0．58a-2．1376．67±3．53d6．968089．33±0．33a-1．9480．00±0．58e10．8410089．00±1．53a-2．2582．33±0．33e13．3612090．33±0．33b-0．7477．33±2．40de7．7614089．67±1．20b-1．4887．33±5．84f18．3216090．67±0．33b-0．3680．0±01．15e10．8418090．00±0．58b-1．1180．0±01．73e10．8420091．33±0．88b0．3674．33±2．19d4．0422090．67±1．20b-0．3671．67±0．88c0．4724090．00±1．15b-1．1176．00±0．00d6．1426092．00±0．58b1．0972．13±1．20cd1．1128090．00±0．00b-1．1168．67±2．03b-3．87

注：表中的数值为平均值(±标准偏差)，不同小写字母表示差异显著(p<0.05)，相同字母间表示差异不显著(p>0.05)。

2.2 冷等离子体处理对2种豆科牧草幼苗生长情况的影响

2.2.1 对幼苗苗高的影响

由图1可见，冷等离子体处理下，扁蓿豆140 W功率处理与对照相比，苗高差异显著(p<0.05)，苜蓿260 W功率处理与对照相比，苗高差异极显著(p<0.01)。说明冷等离子体处理对2种豆科牧草的幼苗生长有显著影响。

2.2.2 对幼苗根长的影响

由图1可知，处理后放置24 ℃ 播种的扁蓿豆和苜蓿根长与对照相比均有明显变化。冷等离子体处理下，140 W功率处理扁蓿豆和260 W功率处理苜蓿均使幼苗根长极显著增加(p<0.01)。

图1 冷等离子体处理对2种豆科牧草幼苗苗高、根长的影响

2.2.3 对幼苗根径、地上生物量的影响

由图2可见，140 W功率冷等离子体处理下，扁蓿豆幼苗根径与对照差异不显著(p>0.05)，260 W功率处理苜蓿幼苗根径增加极显著(p<0.01)，增幅达21.74%，说明冷等离子体处理对苜蓿幼苗根径生长具有重要影响。冷等离子体处理下，扁蓿豆处理与对照相比，差异不显著(p>0.05)；苜蓿处理与对照相比，差异极显著(p<0.01)。说明冷等离子体处理对苜蓿幼苗地上生物量有极显著的影响。

图2 冷等离子体处理对2种豆科牧草幼苗根径、地上生物量的影响

3 小 结

通过冷等离子体处理苜蓿、扁蓿豆这2种豆科牧草种子后，发芽率会有不同程度的变化。有的处理有促进作用，而有的处理有抑制作用。其中260 W功率处理下苜蓿种子发芽率升高，其他功率处理下发芽受到抑制。在20 W、40 W和280 W功率处理下扁蓿豆种子发芽受到抑制，其他功率处理下发芽率较空白对照均有升高。以冷等离子体处理后发芽率最大的处理与对照相比，扁蓿豆的苗高、根长有显著影响，但对根径和地上生物量影响不明显。对苜蓿种子的苗高、根长、根径和地上生物量均有显著影响。

4 讨 论

有研究证实，冷等离子体处理大葱种子后放置4 d和20 d进行发芽实验，发芽率和发芽势与对照均有明显差异，说明冷等离子体对于大葱种子的发芽势和发芽率有明显影响，且播种前4 d用40 W功率冷等离子体处理大葱种子对刺激大葱种子活力、促进种子发芽和幼苗生长效果最佳，播种前20 d用240 W功率处理对刺激种子活力、促进种子发芽和幼苗生长效果最佳[8]。也有报道证实，冷等离子体处理小麦种子后放置45 d进行发芽实验，发芽势和发芽率与对照相比均有明显差异，说明冷等离子体处理对小麦种子的发芽势和发芽率有显著影响[3]。本研究主要探讨利用冷等离子体种子机处理2种牧草种子，通过分析苜蓿、扁蓿豆种子的发芽率及最高发芽率冷等离子体处理下根长、株高、芽长等，旨在探讨冷等离子体对2种牧草种子的作用效果。结果表明，280 W功率冷等离子体处理对苜蓿、140 W功率冷等离子体处理扁蓿豆对其发芽及幼苗生长均具有显著影响。

[1]郝学金,秦建国.低温等离子种子处理研究初报[J].山西农业科学,1998,26(2):39-41.

[2]付三玲,张伏,李建昌,等.几种物理技术在农业中的应用及展望[J].农机化研究,2006(1):36-38.

[3]邵长勇,尤勇,王光辉,等.冷等离子体处理对小麦幼苗特性的影响[J].农业机械学报,2013,14( 增刊):251-255.

[4]黄明镜.等离子体对小麦种子萌发过程中某些生理变化的影响[J].山西农业科学,2010,38(11):22-25.

[5]黄明镜,马步洲,岳艳翠,等.离子体对种子活力及抗旱性的影响[J].干旱地区农业研究,2002,20(1):65-68.

[6]Irina Filatova,Viktor Azharonok,Mikhail Kadyrov.Rf and microwave plasma application for pre-sowing caryopsis treatments[J].Publ Astron Obs.Belgrade.2010,89:289-292.

[7]Yin Meiqiang,Huang Mingjing.Stimulating effects of seed treatment by magnetized plasma on tomato growth and yield[J].PlasmScience & Technology,2005,7(6):3 143-3 147.

[8]邵长勇,方宪法,唐欣,等. 冷等离子体处理对大葱种子发芽特性的影响[J].农业机械学报,2013,44(6):201-205.

(本栏目责任编辑：周介雄)

Effects of Low-temperature Plasma on Seed Germination and Seedling Characteristics of Two Kind of Leguminous Forage

FANYuejun1,2,LUGuangxin3,XUChengti4,JIANGWensuo3
(1.Qinghai Vocational and Technical College of Animal Husbandry and Veterinary Science, Huangyuan Qinghai 812100，China;2.Grassland Research Institute of Chinese Academy of Agriculture Science,Hohhot,Inner Mongolia 010010，China；3.Qinghai University,Xining 810016，China;4.Qinghai Academic of Husbandry and Veterinary Medicine,Xining 810003，China)

The seed ofMedicagosativaandMelilotoidesruthenicawas treated within 20 s by low-temperature plasma (LTP)，The effect of the proposed technology on seed germination and seedling were analyzed.The results showed that the germination rate of two kind of leguminous forage exhibited obvious.The germination rate ofMedicagosativawas best for the treatment intensity of 260 W,and the germination of other treatments was inhibited.Compared with Control Check,the germination rate ofMelilotoidesruthenicaincreased under different treatments except 20 W,40 W and 280 W.Meanwhile,the samples which the germination rate was largest sowed to investigate seedling characteristics.25 d after treated by LTP，seedling height and root length ofMelilotoidesruthenicawere significantly increased，and root diameter and underground biomass appeared no obvious.Seedling height,root length,root diameter and underground biomass ofMedicagosativawere significantly increased.

Low-temperature plasma ( LTP);Medicagosativa;Melilotoidesruthenica;seedling characteristics

2016-03-20

农业部公益行业(农业)科研专项经费项目“青藏高原社区饲草增产增效关键技术”(编号：201203007)。

范月君(1979—)，男，青海乐都人；副教授，博士(后)，主要从事高寒草地生态、资源与环境的教学和研究；E-mail：fanyuejun_79@163.com。

徐成体(1968—)，男，甘肃张掖人；研究员，硕士生导师，主要从事牧草栽培和加工贮藏研究；E-mail：xuantiling@yahoo.com.cn。

10.16590/j.cnki.1001-4705.2016.08.047

X 503.231； S 542

A

1001-4705(2016)08-0047-03