温水浸泡和种皮处理对藏杏种子萌发的影响

Effects of Warm Water Immersion and Seed Coat Treatment on the Germination of Armeniaca holosericea Seeds

摘要

为探究不同处理方式对藏杏（Armeniaca holosericea （Batal.） Kost.）种子萌发特性的影响，本研究运用沙藏培养方法，着重分析种皮处理以及温水浸泡对种子发芽指标和发霉率的作用。试验采用双因素完全随机设计，设置处理组合（种皮处理×温水浸泡时间，时间分别为0、5、10、15、20 d），测定发芽势（第7 d）、发芽率（第20 d）以及发霉率。结果表明，两个因素的交互效应不显著（P > 0.05），种皮处理可显著提升种子发芽率，其中温水浸泡5 d的处理效果最佳，发芽率高达92.22%。综合试验数据可知，采用5 d温水浸泡后去壳的方式能够显著提高藏杏种子的发芽率，降低发霉率，为高海拔地区藏杏育苗提供一种简易、低成本的物理破眠技术。

Abstract

In order to investigate the effects of different treatments on the germination of Armeniaca holosericea seeds, this study used sand culture, focusing on analysing the effects of seed coat treatment and warm water immersion on seed germination indexes and germination rate.The experiment was conducted in a two-factor completely randomized design with treatment combinations (seed coat treatment × warm water immersion time: 0, 5, 10, 15, 20 d), and germination potential (7th day), germination rate (20th day) and mould rate were determined.The results showed that the interaction effect of the two factors was not significant (P＞0.05), the seed coat treatment significantly increased the seed germination rate, and the best effect was achieved by soaking in warm water for 5 d, with the germination rate reaching 92.22%. Comprehensive experimental data show that 5 d of warm water soaking and then shelling can not only significantly improve the germination rate of Armeniaca holosericea seeds but also reduce the mould rate, and provide a simple and low-cost physical dormancy-breaking technology for Armeniaca holosericea seedling nursery in high-altitude areas.

Graphical abstract

关键词

种子发芽 / 发芽率 / 浸泡 / 沙藏 / 种皮处理

Key words

Seed germination / Germination rate / Soaking / Sand storage / Seed coat treatment

藏杏（Armeniaca holosericea）作为青藏高原特有的乔木树种，兼具生态与经济价值。其具备耐寒、耐旱、耐瘠薄的特性，是高海拔地区生态修复的关键树种。同时，藏杏果实可直接利用，种仁可榨油或入药，是栽培杏种质改良的重要基因资源^[1-3]。然而，藏杏种子存在萌发率低、休眠期长的问题，这严重制约了其自然更新和人工造林进程^[4]。

藏杏在植物学上属于核果，其种壳（中种皮）的透水性和机械阻力与其他典型坚果（如核桃、橡子、榛子）存在差异。传统的层积处理需要90 ~ 120 d，周期较长，操作复杂，且种子萌发整齐度较差，难以满足生态恢复和产业发展的需求^[5]。前人研究表明，蔷薇科种子的萌发受到种皮障碍和胚休眠的双重调控：去除内果皮可以打破物理休眠，但过度处理容易损伤胚^[6]；温水浸泡能够软化种皮并激活水解酶，但其最佳浸泡时间因物种而异^[7-9]。尽管藏杏具有诸多优良特性，但受西藏特殊地理环境等客观条件的限制，目前相关研究多集中在植物学特征、光合特性、营养成分、组织超微结构、生境居群特征及果实表型性状等方面^[10-12]，而在种子萌发这一基础研究领域相关研究较少，针对高海拔特有树种的此类探索尤为缺乏^[13]。

本研究聚焦于藏杏种子萌发难题，通过探究种皮处理和温水浸泡处理对种子发芽指标及霉变情况的影响，旨在开发适用于高海拔地区的藏杏种子简化、低成本的萌发技术，以期为高海拔地区藏杏的催芽技术提供理论和技术参考。

1 材料与方法

1.1 试验时间、地点

试验于2025年5月在西藏农牧大学第二实验楼2405室进行。

1.2 试验材料

藏杏成熟果实均于2024年11月中旬采摘自西藏林芝市巴宜区。将采收的藏杏果实带回西藏农牧大学实验室，去除外果皮后，用清水反复冲洗种子。种子沥去水分后，置于室温下晾干，贮藏备用。试验前，先用0.4%的高锰酸钾溶液浸泡种子进行消毒，浸泡时间为15 min，随后用清水漂洗5 ~ 7次，晾干后选取大小均匀、籽粒饱满的种子用于发芽试验。

1.3 试验设计

1.3.1 试验处理

试验设置温水浸泡（温度控制在18 ℃ ± 2 ℃）和种皮处理2个因素。温水浸泡以浸泡时间0 d作为对照，设置5、10、15、20 d共4个浸种处理；种皮处理包括去壳和不去壳2种方式，用于打破藏杏种子的机械障碍。采用双因素试验设计，共形成10个处理组合。每个处理使用30粒种子，进行3次重复。浸种过程中，每天更换温水。上述试验均在温水浸泡后，使用钳子对种子进行种皮去壳处理。

本研究旨在模拟生产实践中“浸种”这一常见预处理步骤，并探究在此基础上人工去壳的叠加效应。因此，设置了“温水浸泡”与“温水浸泡＋去除中种皮”两种处理，以评估在吸胀基础上，机械破壳对萌发的进一步影响。

1.3.2 发芽试验

采用沙藏催芽法，将经过温水浸泡与种皮处理且已消毒的种子与湿河沙按体积比1:3混合，置于已编号的培养皿中，然后放入光照培养箱中进行发芽。培养条件：温度20 ℃，光照时长8 h，黑暗时长16 h。发芽期间，适时补充水分以保持河沙湿润。以胚根突破种皮且肉眼可见作为种子萌发的标准，逐日统计各处理的发芽种子数和霉变种子数。

在种子萌发的第7 d统计发芽势，发芽势（%）=（7 d内发芽种子数÷供试种子数）×100（1）

第20 d统计发芽率，[发芽率（%）=（20 d内发芽种子数÷供试种子数）×100]（2）

同时统计发霉率，[发霉率（%）=（20 d内发霉种子数÷供试种子数）×100]（3）

1.4 数据分析

使用Excel对试验数据进行整理，利用Origin 2024绘制直方图。采用SPSS 27.0软件对试验数据进行单因素或双因素方差分析，运用Duncan氏法进行多重比较，结果以平均值±标准差表示，以P < 0.05作为差异显著的判断标准。

2 结果与分析

2.1 温水浸泡和种皮处理对藏杏种子发芽率和发芽势的影响

由表1、表2可知，温水浸泡与种皮处理两因素下交互作用不显著，其中种子发芽率受温水浸泡时间影响极为显著（P < 0.001），发芽势也有相同的结果，发芽率受种皮处理影响极为显著（P < 0.001），不同种皮处理对种子的发芽势影响不大，各处理差异不显著（P > 0.05）。多重比较结果显示，当种皮处理为去壳时，温水浸泡5 d处理种子发芽率最高达到92.22%，相对应种子发芽势最高为77.78%；随着温水浸泡时间的增加，种子萌发能力减弱，在温水浸泡20 d处理下种子萌发率下降为57.78%，而种子发芽势也同时达到最低33.33%。当种皮处理为不去壳时，同样的温水浸泡时间处理下，种子发芽率最大为74.44%，发芽势最高为77.78%；而在温水浸泡20 d处理下种子发芽率低于一半，降低到了45.56%，发芽势同时降到最低32.22%。本试验结果显示，温水浸泡5 d可有效软化种壳、促进胚吸胀，显著提升发芽率（92.22%），表明其种壳水分渗透性或高于预期，使短时间浸泡成为可行催芽方式。

2.2 温水浸泡和种皮处理对藏杏种子发霉率的影响

由表3、图1可知，温水浸泡与种皮处理两因素下交互作用不显著，其中种子发霉率受温水浸泡时间影响极为显著（P < 0.001），受种皮处理影响也极为显著（P < 0.001），当种皮处理为去壳时，随着温水浸泡时间的增加，种子发霉率呈上升趋势，温水浸泡20 d处理下种子发霉率最高；温水浸泡0 d和5 d处理下种子发霉率最低。当种皮处理为不去壳时，种子发霉率同样随着温水浸泡时间的增加而上升，最低为温水浸泡0 d处理下种子发霉率0%，温水浸泡20 d发霉率最高。同时，种皮处理为不去壳时，发霉率显著低于去壳处理。

3 讨论

3.1 温水浸泡和种皮处理对种子发芽率和发芽势的影响

本试验采用双因素方差分析证实，温水浸泡时间与种皮处理对种子发芽率和发芽势的影响呈现独立效应（P > 0.05），二者之间无显著交互作用。其中，种皮处理是决定种子发芽率的关键因素，去壳处理显著提高了种子发芽率（平均达74.44% ± 14.27%），相较于不去壳处理（60.67% ± 11.82%）提升了13.77%。藏杏在5 d温水浸种后去壳处理下发芽率达92.22%，这可能与藏杏适应高海拔干旱环境、种壳演化出短时吸水快速萌发的特性相关。这一结果与刘清华^[14]的研究相契合，他们发现解除种壳的物理屏障能够直接促进核桃种子胚根突破种皮，为种子萌发创造有利条件，同时3类核桃种子吸水达到稳定的天数均比实际生产中（7 ~ 10 d）的浸种天数少，可以推断实际上浸种4 d即可进行催芽。孟新法^[15]也证实，种皮障碍是种子休眠的主要机制，去掉种皮可以打破种子休眠，使桃种子萌发率显著提升，这进一步印证了种皮作为物理限制对种子萌发的抑制作用。从温水浸泡时间对发芽率的影响来看，其呈现明显的单峰趋势：短时浸泡5 d，发芽率达到峰值；但当浸泡时间超过15 d后，发芽率显著下降，20 d组的发芽率仅为45.56% ± 5.09%。本试验中，温水浸泡5 d即获得较高发芽率，这与常规杏类种子需层积处理打破休眠有所不同，可能在于供试藏杏品种的种壳相对较薄或存在微孔，有（18 ± 2）℃温水作用下，种壳细胞壁纤维素软化，透水性增强，使胚在5 d内即可吸收足量水分启动代谢；也可能溶出了种壳内的脱落酸等萌发抑制物。这一结果与贾彩霞^[16]研究一致，其发现核桃种胚内存在内源抑制物，播种前都进行一定的温水浸泡处理可以将这些物质释放出来。长时间浸泡会导致种子缺氧，引发无氧呼吸加剧，细胞膜结构受损，细胞内可溶性物质外渗，同时增加病菌滋生的风险，进而抑制了种子的萌发进程。

在发芽势方面，温水浸泡时间是核心决定因素，其随浸泡时间延长呈先升后降趋势，在浸泡5 d时达到峰值。段义忠等^[17]的研究结果也证实，机械破壳温水处理的方法能显著地提升长柄扁桃种子的发芽率和发芽势。种皮处理对发芽势的影响不显著，表2数据显示，去壳与不去壳处理在相同浸种时间下，发芽势峰值(77.78%)均出现在5 d组，且组间差异不显著(P > 0.05)，说明发芽势更依赖于种子内部代谢节奏的同步性，而温水浸泡通过调控水分吸收速率和代谢酶活性，直接影响了种子萌发的集中程度；种皮处理则主要影响种子是否萌发，对萌发节奏的同步性作用较弱，这与徐慧敏^[18]“阻碍桃种子萌发的主要原因为种皮内的萌发抑制物质，而非种皮的机械阻碍”的研究结论一致。

3.2 温水浸泡和种皮处理对种子发霉率的影响

本试验采用双因素分析表明，温水浸泡时间与种皮处理对种子发霉率的影响均极为显著（P < 0.001），但二者之间不存在显著的交互作用，这与种子萌发过程中环境适应机制的独立性密切相关。从种皮处理的作用效果来看，不去壳处理条件下种子的发霉率显著低于去壳处理。这可能是由于种皮作为物理屏障，能够阻隔外界微生物的直接侵入，并减缓种子与外界环境的水分交换，降低微生物滋生的适宜环境条件^[19]。徐慧敏^[18]在桃砧木种子的研究中观察到，种皮的完整性对种子具有重要保护作用，其坚硬的外壳可在一定程度上阻隔病原菌的附着与侵染。

从温水浸泡时间的作用效果来看，种子发霉率随浸泡时间延长呈上升趋势，在温水浸泡20 d时发霉率达到最高，0 d和5 d时发霉率最低。这可能是因为长时间浸泡使种子处于高湿度环境中，为微生物的繁殖提供了有利条件；同时，过度吸水可能导致种子细胞结构受损，降低其自身的抗病能力。浸种时间过长会破坏种子细胞膜结构，导致细胞内物质外渗，进而吸引微生物滋生。

不去壳处理且温水浸泡0 d时，发霉率为0%，这进一步说明了种皮在隔绝微生物方面的关键作用。然而，随着浸泡时间的增加，即使种皮完整，水分逐渐渗透也会使种子内部湿度升高，从而促进微生物繁殖，导致发霉率上升，但上升幅度低于去壳处理。这也印证了种皮对微生物入侵的阻隔效应具有一定限度，且与水分条件密切相关^[201。

本研究存在一定的局限性，例如未与层积法进行直接对比，也未能深入阐释处理背后的生理机制。尽管如此，其价值在于明确提出了寻求简化预处理方案的路径，并实证了“浸泡后去壳”这一组合方法的有效性。结果不仅证实水分是启动萌发的首要条件，更揭示了种壳机械阻力在休眠维持中的持续作用，为后续开发高效、实用的种子破眠技术提供了新的思路和实验依据。

4 结论

温水浸泡时间与种皮处理对藏杏种子的发芽率、发芽势以及发霉率的影响呈现出独立效应。在种皮处理方式中，去壳处理能够显著提升种子的发芽率；当种皮处理为去壳时，温水浸泡5 d的种子发芽率达92.22%、发芽势达77.78%，种皮处理为不去壳时，温水浸泡5 d的种子发芽率达74.44%、发芽势达77.78%，即两种种皮处理下，温水浸泡5 d均使种子发芽率、发芽势达到峰值，且去壳处理的发芽率显著高于不去壳处理（P < 0.001），浸泡时间过长则会导致二者下降。种子发霉率随温水浸泡时间延长呈显著上升趋势（P < 0.001）；且相同浸种时间下，不去壳处理的发霉率显著低于去壳处理，表明种皮对病原菌的阻隔作用存在，但当浸泡时间超过15 d，即使不去壳，发霉率仍会超过7.77%，需结合浸种时间控制霉变风险。综上所述，对于藏杏种子萌发而言，在沙藏培养、温度20 ℃、光照时长8 h、黑暗时长16 h、每日更换温水的试验条件下，最优的处理方式是去壳处理配合温水浸泡5 d，该处理既能提高种子的发芽率和发芽势，又能降低发霉率，从而促进藏杏种子萌发，若高海拔地区实际育苗环境温度低于15 ℃，建议适当延长浸种时间1 ~ 2 d或增加种皮消毒频次，以保障萌发效果。

参考文献

[1] 李荣钦,王中奎,郑维列,等.西藏林芝觉木沟藏杏光合日变化研究[J].山地农业生物学报,2008,(03):218-223.

[2] 吴玉德,刘会芳,关法春,等.藏杏果实表型性状变异研究[J].西南民族大学学报(自然科学版),2019,45(03):254-258.

[3] 王超,桑利群,刘振东,等.西藏藏杏居群年龄结构及郁闭度研究[J].高原农业,2018,2(03):295-298.

[4] 王家琼,吴保欢,崔大方,等.基于30个形态性状的中国杏属(Armeniaca Scop.)植物分类学研究[J].植物资源与环境学报,2016,25(03):103-111.

[5] 刁永强.新疆野生杏生殖生物学特性初步研究[D].乌鲁木齐:新疆农业大学,2009.

[6] 郝海坤,黄志玲,曹艳云,等.不同贮藏温度对柚木种子萌发和生理生化的影响[J].种子,2015,34(04):37-42.

[7] 冯岳东,于晓英,张力,等.林木种子休眠原因与解除研究进展[C].湖南省园艺学会第九次会员代表大会暨学术年会.中国湖南吉首,2010:7.

[8] 郑福超,耿兴敏,胡义红,等.温度及浸种对杜鹃种子萌发特性的影响[J].福建林业科技,2016,43(04):125-129.

[9] Ertekin M.Effects of some pre-sowing treatments on germination of Crataegus monogyna seeds under greenhouse condition[J]. Seed Science and Technology,2017,45(3):515-522.

[10] 孟凡娟,王超,关法春,等.野生藏杏花粉超微结构的观察[J].经济林研究,2011,29(01):132-134.

[11] 王超,薛蓓,刘振东,等.西藏野生藏杏果实品质质量评价[J].食品科技,2015,40(09):87-91.

[12] 屈燕飞,吴彩萍,陈学林,等.甘肃杏属新分布种藏杏[J].北方园艺,2010,(03):206-207.

[13] 庞鑫,张萌,石松林,等.近65年来四川红杉径向生长对气候变暖的响应[J].应用与环境生物学报,2021,27(03):568-576.

[14] 刘清华.核桃种子萌发及苗期生长特性研究[D].济南:山东师范大学,2011.

[15] 孟新法.赤霉素和种皮对桃种子萌发和实生苗生长的影响[J].北京农业大学学报,1987,(04):463-466.

[16] 贾彩霞.核桃种子内源抑制物质的初步研究[D].咸阳:西北农林科技大学,2006.

[17] 段义忠,杜忠毓,王建武,等.不同处理方法对长柄扁桃种子萌发的影响[J].陕西农业科学,2018,64(10):12-16.

[18] 张俊杰,柴胜丰,韦霄,等.珍稀濒危植物金丝李种子的萌发特性[J].林业科学,2018,54(04):174-185.

[19] Himanen K, Lilja A, Rytkönen A, et al. Soaking effects on seed germination and fungal infection in Picea Abies[J]. Scandinavian Journal of Forest Research,2013,28(1):41-821.

[20] 徐慧敏.桃砧木种子萌发特性研究[D].南京:南京农业大学,2021.

[21] 周志琼,包维楷.蔷薇种子的休眠及解除方法[J].热带亚热带植物学报,2009,(6):621-628.

基金资助

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西藏农牧学院第七批柔性人才项目(53013001804)