披碱草属牧草种子萌发试验条件问题与建议

张佳佳 ,  苗彦军 ,  王传旗 ,  王健 ,  张永安 ,  叶彦辉

高原农业 ›› 2026, Vol. 10 ›› Issue (1) : 56 -62.

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高原农业 ›› 2026, Vol. 10 ›› Issue (1) : 56 -62. DOI: 10.19707/j.cnki.jpa.2026.01.007
西藏兰科植物专栏

披碱草属牧草种子萌发试验条件问题与建议

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Problems and Suggestions on Seed Germination Experiment Condition of Elymus Forage Grass

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摘要

披碱草属牧草是青藏高原区域在建植人工草地、实施草地补播改良和草原生态恢复中最为常用的当家草种,在高寒草地生态保护修复中具有重要地位。本文在查阅国内相关文献基础上,从披碱草属牧草种子萌发试验中的种子消毒、种子粒数、处理重复、发芽标准、培养周期及萌发试验中的水分和光照条件设置等方面进行了评述,旨在为建立一套披碱草属牧草种子萌发试验的标准化程序提供参考。

Abstract

Elymus Linn. is the most commonly used grass species in the construction of artificial grassland, the implementation of grassland replanting and grassland ecological restoration on the Tibetan Plateau, and Elymus Linn. has an important position in the ecological protection and restoration of alpine grassland. On the basis of reviewing the relevant domestic literature, this paper reviews the seed disinfection, seed number, treatment repetition, germination standard, incubation period, and water and light condition settings in the germination test, aiming to further provide reference for the establishment of a set of standardised procedures in the seed germination test of Elymus.

关键词

披碱草属 / 种子萌发 / 试验方法 / 培养条件 / 抗旱性鉴定 / 青藏高原

Key words

Elymus / Seed germination / Experimental methods / Culture conditions / Identification of drought resistance / Tibetan Plateau

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张佳佳,苗彦军,王传旗,王健,张永安,叶彦辉. 披碱草属牧草种子萌发试验条件问题与建议[J]. 高原农业, 2026, 10(1): 56-62 DOI:10.19707/j.cnki.jpa.2026.01.007

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披碱草属植物(Elymus Linn.)属禾本科(Gramineae)小麦族(Triticeae)多年生草本植物,在青藏高原高寒草甸草原中占据重要地位,常作为建群种或亚优势种存在。该属牧草为上繁草,叶量丰富、草茎柔软,在其生育期内深受各类牲畜喜爱[1]。此外,其耐盐碱、抗旱、固土保水及抗风沙等优良特性,使其在高寒草原生态保护与植被恢复中展现出独特价值,远超其他禾本科牧草[2]
种子萌发作为植物生命周期的起始环节,对种群更新与物种延续至关重要,因此备受研究者关注。当前,我国学者在中国期刊全文数据库(CNKI)上发表了大量关于披碱草属牧草种子萌发研究文章,主要聚焦于低温、干旱、盐碱及光照等逆境条件下的生理与形态响应[3-6]。然而,由于该属植物多为野生,即便如垂穗披碱草、披碱草、老芒麦等常用草种,其人工驯化与改良程度也相对较低,导致在实际应用中常面临栽培性状不佳的问题,其中种子萌发条件的不确定性尤为突出。因此,对这一问题进行深入梳理与研究显得尤为必要。
鉴于此,本文将从披碱草属牧草种子萌发试验的种子消毒、种子粒数、处理重复、发芽标准、培养周期及水分与光照条件设置等方面进行全面评述,旨在推动该属植物种子萌发工作的规范化,促进各研究单位与人员之间的协作,为披碱草属牧草种质资源的开发利用提供有力支撑。

1 披碱草属牧草种子萌发试验

1.1 种子消毒方面研究

种子消毒是减少病害侵染、保障种子健康萌发的关键步骤。披碱草属牧草种子在生长发育过程中易受细菌与真菌侵染,不仅表面携带病原微生物,内部也可能受到感染。因此,彻底灭菌至关重要,但实现起来却颇为困难。

目前,研究者多使用次氯酸钠(NaClO)、氯化钠(NaCl)和氯化汞(HgCl2)等消毒剂进行处理,但在消毒液的质量浓度与消毒时间方面却存在较大差异:

(1)对于同种牧草种子,即便使用质量浓度相同的消毒液,消毒时间却不尽相同。如包赛很那等[7]使用1% NaClO溶液对老芒麦和垂穗披碱草消毒5 min,而王传旗等[8]则使用相同浓度的NaClO对垂穗披碱草种子消毒10 min。

(2)对于同种消毒液而言,质量浓度越高,消毒时间往往越长。在垂穗披碱草种子消毒中,蔺永和等[9]使用2% NaClO消毒10 min,而路阳等[10]则使用10% NaClO消毒30 min。在披碱草种子消毒时,李志清等[11]使用0.05% HgCl₂消毒3 min,而安培坤等[12]则使用0.1% HgCl₂消毒10 min。

(3)不同质量浓度的同种消毒液对同种牧草种子的消毒时间也可能相同。如王传旗等[13]使用2% NaCl溶液对老芒麦种子消毒15 min,而李京蓉等[14]则使用1% NaCl溶液同样消毒15 min。

此外,还有研究者尝试使用KMnO₄、H₂O₂、乙醇等消毒剂进行处理[15-17]。然而,一些专门研究证明乙醇消毒效果不彻底,多需与其他消毒剂组合使用[18];HgCl₂虽消毒效果好,但毒性大且使用受限[19];NaCl与NaClO消毒效果佳,但灭菌时间长且可能对种子造成损伤[20,21];H₂O₂消毒时间短,但具有腐蚀性[22];KMnO₄则兼具消毒与提供养分的双重功效[23]

综上所述,各种消毒剂均存在局限性,需结合消毒剂种类、质量浓度、消毒时间等多方面因素进行综合考虑。然而遗憾的是,目前关于披碱草属牧草种子的最佳消毒剂种类、消毒时间及质量浓度等关键参数尚缺乏详细报道。

1.2 披碱草属牧草种子粒数和处理重复方面研究

种子粒数与处理重复次数是确保试验数据代表性和可比性的关键因素。然而,在披碱草属牧草种子萌发试验中,相同重复下的种子粒数方面存在多样性。例如,王传旗等[6]在光、温对西藏3种野生披碱草属牧草种子萌发的影响中,设6个处理,每处理3个重复,每重复30粒种子。郭雅琴等[24]在披针叶黄华对垂穗披碱草种子的化感作用中,设4个处理,每处理3个重复,每重复50粒种子。葛庆征等[25]在温度对垂穗披碱草种子萌发的影响中,设12个处理,每处理3个重复,每重复100粒种子。此外,在披碱草属牧草种子萌发试验中,处理的重复在同一个设定的光照培养箱内进行。例如,余方玲等[26]在川西北高寒草地3种禾草种子萌发期抗旱性研究中,设5个处理,每处理3个重复,每重复50粒种子,种子萌发在变温17 ℃/27 ℃光照培养箱内培养。张晨妮等[27] 在PEG-6000对老芒麦种质材料萌发期抗旱性影响的研究中,设6个处理,每处理4个重复,每重复50粒种子,种子萌发在15 ℃/25 ℃光照培养箱内培养。

尽管上述种子粒数和处理重复的设计能够满足种子萌发试验的基本需求,并确保数据的可靠性,但这种设计容易与简单的伪重复相混淆,且不利于披碱草属牧草种子萌发试验的标准化和规范化。因此,在未来的研究中,应采用更为统一和标准化的种子粒数和处理重复设置,并明确区分真正的生物学重复和简单的技术重复,以确保试验结果的准确性和可重复性。

1.3 披碱草属牧草种子发芽标准方面研究

种子萌发是一个包括吸胀、萌动和发芽的复杂过程,每个阶段都有其特定的判定标准。在种子发芽方面,通常根据种皮的破裂和“芽头”的露出作为种子发芽的判定标准。例如,孙金金等[28]在重金属Cu2+、Cd2+和Pb2+对8种禾草种子萌发和幼苗生长的影响中,以胚根露白作为垂穗披碱草种子发芽标准。然而单凭肉眼观察来判断,有时不一定可靠。这是因为种子吸水只是单纯的物理作用,死的种子也会吸水胀破种皮,有时甚至还会伸长出胚根,导致真假发芽的混淆。因此,以胚根露白或突破种皮作为种子发芽的判定标准,是存在较大主观性的。

不同学者对种子发芽的判定标准存在差异。韩建国[29]在《牧草种子学》一书中提出胚根与种子等长、胚芽达到种子长度的1/2作为种子发芽标准。颜启传[30]在《种子学》一书中提出胚根达到种子长度的2倍作为种子发芽标准。在披碱草属牧草种子发芽判定标准方面也存在该情况,例如,严青等[31]在三种禾草萌发期抗旱性研究中,以胚芽长达到种子长度的1/2作为垂穗披碱草种子发芽标准。王华等[32]在外源5-氨基乙酰丙酸(ALA)对低温胁迫下垂穗披碱草种子萌发及生长的影响中,以胚根长2 mm作为种子发芽标准。此外,在披碱草种子发芽判断标准方面,周晶等[33]以芽长超过种子长度的1/2作为披碱草种子发芽标准。彭昆国等[34]以初生根长度达到5 mm作为披碱草种子发芽标准。

综上所述,目前在披碱草属牧草种子发芽判定标准方面存在较大的主观性和不一致性,这不仅影响了试验结果的准确性,也造成了种子萌发工作的混乱。因此,亟须建立统一、客观的种子发芽判定标准,以推动披碱草属牧草种子萌发研究的规范化和标准化。

1.4 披碱草属牧草种子培养周期方面研究

种子萌发的定义在学术界存在差异。一般认为它始于种子对水分的吸胀,止于胚根或胚轴从种皮突出;而《植物学》则将其定义为从种子吸胀开始直至长出根、茎、叶形成幼苗为止[35]。这种概念上的差别导致披碱草属牧草种子培养周期存在多种情况。

不同种类披碱草属牧草种子培养周期不同。王传旗等[36]在温度对西藏3种野生披碱草属牧草种子萌发的影响中,披碱草、垂穗披碱草和老芒麦种子培养周期为10 d。苏慧等[37]在Na2CO3胁迫对牧草种子萌发特性影响的研究中,老芒麦和披碱草的培养周期为21 d。刘艳君等[38]在垂穗披碱草种子萌发的耐盐性研究中,垂穗披碱草种子培养周期为20 d。

同一种类披碱草属牧草种子培养周期也不尽相同。例如,在垂穗披碱草种子培养周期方面,郭坤等[39]以连续3 d未发芽就结束垂穗披碱草种子萌发天数;曾霞等[40]以连续4 d未发芽结束垂穗披碱草种子萌发天数。在老芒麦种子培养周期方面,潘多锋等[41]对老芒麦种子培养周期设置为12 d;王传旗等[42]对老芒麦的种子培养周期设置为14 d;孙琦等[43]对老芒麦种子培养周期设置为30 d。在披碱草种子培养周期方面,魏卫东[44]对披碱草种子培养周期设置为22 d;刘志民等[45]以连续5 d未发芽结束披碱草种子培养周期。

综上所述,披碱草属牧草种子培养周期存在较大的差异,尤其是老芒麦种子的培养周期,最短为10 d,最长可达30 d,相差20 d。这种差异不仅反映了种子萌发条件的复杂性,也提示我们在进行相关研究时需要更加精确地控制试验条件。

1.5 披碱草属牧草种子萌发试验中的光照和水分条件设置方面研究

光照作为植物生长发育过程中最重要的环境信号之一,对植物的成苗具有至关重要的调节作用。然而,在披碱草属牧草种子萌发试验的光照条件设置方面,却存在光照单位不统一的问题。例如,刘桂霞等[46]在艾蒿水浸提液对冰草和披碱草种子萌发及幼苗生长的化感作用中,对披碱草的光照条件设置为40%光照16 h,0%光照8 h。王传旗等[47]在西藏浪卡子县野生垂穗披碱草种子萌发对水盐胁迫的响应中,对垂穗披碱草的光照条件设置为12 h光照/12 h黑暗,光照强度为400 μmol/(m2·s)。张小娇等[48]在盐分、温度及其互作对垂穗披碱草种子萌发及幼苗生长的影响中,对垂穗披碱草的光照条件设置为12 h光照/12 h黑暗,光照强度为6 400 lx。光照单位不统一,不仅会给研究带来困扰,也影响了研究结果的准确性和可比性。

我国是一个水资源严重匮乏的国家,干旱、半干旱地区占全国土地面积的47%,占总耕地面积的51%[49]。由于区域间、季节间和年际间分布很不均衡,植物常因周期性或难以预期性干旱而大面积减产[50]。因此,积极探索和选育耐旱高产植物新品种已成为各国科学工作者的研究热点。在披碱草属牧草种子萌发试验中,研究者多使用化学试剂聚乙二醇(PEG-6000)模拟干旱环境。然而,使用聚乙二醇(PEG-6000)配制的溶液浓度单位却存在百分比(%)、千帕(kPa)和兆帕(MPa)等3种形式。例如,马青枝等[51]在披碱草和野大麦种子萌发期抗旱性研究中,分别使用质量浓度为10%、15%、20%和25%的PEG-6000溶液对披碱草进行干旱胁迫。敖特根白音等[52]在杂种披碱草及其亲本种子萌发期抗逆性比较试验中,使用PEG-6000配制了0、-200、-300、-400、-500、-600、-700、-800、-900和-1000 kPa对披碱草进行干旱胁迫。王传旗等[53]在垂穗披碱草成苗期间的耐旱性研究中,使用PEG-6000配制了-0.15、-0.30、-0.50、-0.75和-1.00 MPa对垂穗披碱草进行干旱胁迫。这种单位不统一现象,可能导致数据可比性降低,如不同研究间难以直接比较干旱胁迫强度;其次,试验重复性受限,如后续研究需额外进行单位换算;再次,试验结果解释偏差,如百分比浓度与渗透压的生物学效应可能存在非线性关系。

2 结论

在披碱草属牧草种子消毒方面,研究者们尝试了多种化学试剂,包括次氯酸钠(NaClO)、氯化钠(NaCl)、氯化汞(HgCl2)、高锰酸钾(KMnO4)、过氧化氢(H2O2)和乙醇(C2H6O)等,但所配制的溶液质量浓度及消毒时间各不相同,且消毒效果尚未明确。鉴于目前关于披碱草属牧草种子消毒的详细研究报道较少,建议未来应开展专项研究,建立梯度试验筛选最优消毒方案,以筛选出针对不同种类披碱草属牧草种子的最佳消毒试剂类型(组合)、试剂配制的质量浓度和消毒时间。同时,可通过添加蔗糖、无机盐等物质来优化种子萌发环境,促进壮苗形成[54,55]

在种子粒数和处理重复方面,研究者们对每个处理的重复粒数设置存在差异,这影响了试验结果的可靠性和重复性。因此,建议披碱草属牧草种子萌发试验中,以100粒种子为一个重复,每个处理设置3至4个重复,以提高试验结果的准确性和可信度。此外,为避免亚样本混淆为处理重复的问题。建议采用多单元培养箱或分区独立控制系统,定期校准培养箱温湿度均匀性(建议≤ ±0.5 ℃波动),明确标注每个重复的物理空间位置。关于种子发芽标准,目前存在多种判定方法,这导致了试验结果的可比性降低。建议严格参照国家标准牧草种子检验规程,并结合实践经验,尽快确立统一的披碱草属牧草种子发芽判定标准。综合文献报道、实践经验及作者的研究结果,以胚根长到与种子等长、胚芽长到种子长度一半时作为发芽标准较为适宜,并与《牧草种子检验规程》衔接。

种子培养周期方面,研究者对老芒麦等披碱草属牧草种子的培养周期设置存在较大主观性。建议根据试验类型(室内试验、盆栽试验、大田试验)和种子发芽实际情况进行动态调整。如室内试验中,可根据样品发芽率情况适时延长或缩短试验时间;盆栽和大田试验中,则应以发芽的种子转变为能独立生活的幼苗作为试验结束标志。

光照和水分条件设置方面,存在单位不统一的问题。建议参照中华人民共和国法定计量单位,统一使用勒克斯(lx)为光照度单位,而使用聚乙二醇(PEG-6000)配制的溶液浓度单位建议以兆帕(MPa)为渗透压标准单位,避免百分比与渗透势混用,以确保试验条件的准确性和可比性。

3 展望

种子萌发试验是一个复杂而综合的过程,涉及多个条件的设置和调整。目前,披碱草属牧草种子萌发试验中的培养条件存在多样性,这导致了试验工作的混乱和结果的不一致性。因此,制定披碱草属种子萌发试验的操作指南显得尤为重要。通过统一方法标准、规范试验流程,可以提高试验结果的准确性和可比性,为披碱草属牧草种质资源的评价和利用提供有力支持。

未来,我们应致力于推动披碱草属牧草种子萌发试验的标准化进程,加强国际合作与交流,通过多学科协作与国际标准接轨,共同推动牧草种子科学的发展。同时,应积极探索新的试验技术和方法(如开发高通量萌发监测系统),并结合青藏高原生境特征,建立“实验室-田间”协同评价体系,以提高试验效率和准确性,为青藏高原等地区的生态环境建设和畜牧业发展提供更加优质的牧草种质资源。

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黄国文,蒋琼凤,邓胜国.3种无机盐组合对油茶种子萌发及其生理特征的影响[J].分子植物育种,2025,23(08):2714-2721.

基金资助

西藏自治区科技厅重点研发及转化项目(CGZH2024000084)

高校教师创新基金项目(2024B-261)

西藏自治区科技计划重点研发计划:西藏苹果园果-草复合种植技术研究与示范(XZ202401ZY0032)

高原特色农牧科技小院建设及综合服务能力提升(XY2024-03)

高原特色农牧科技小院建设及综合服务能力提升(XK2024-04)

高原特色农牧科技小院建设及综合服务能力提升(XK2024-01)

高原特色农牧科技小院建设及综合服务能力提升(YJSXK2025-22)

高原特色农牧科技小院建设及综合服务能力提升(YJSXY2025-05)

西藏农牧大学第七批柔性人才项目(53013001804)

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