闫晶晶 李庆梅 张子晗 冯赛 祝燕

(中国林业科学研究院林业研究所，北京，100091)

种子是农作物和林木的种植材料或者繁殖材料[1]，也是植物生活史中特殊且重要的阶段。种子萌发长成幼苗，在幼苗阶段植物表现最为敏感、脆弱[2-3]，但通过幼苗的生长情况可以很好地反映植物对环境的适应性，并判断种子质量的优劣。种子性状与幼苗生长之间的确存在密切的关系，这种关系会影响种子萌发率、幼苗形态性状以及苗木对环境的竞争能力等诸多方面[4-5]。

花椒(ZanthoxylumbungeanumMaxim)为芸香科花椒属落叶灌木或者小乔木，高度可达3～7 m[6]。全世界花椒属植物约有250种，我国约有39种，14个变种[7]，其中栽培比较常见的品种有大红袍、小红袍、大花椒、白沙椒、枸椒等，其分类依据不同，叫法也不一[8]。花椒根系发达、固土能力强，有防风固沙的作用，而且花椒经济用途极其广泛，因此，花椒是一种生态经济型树种[9-10]。此外，花椒芽苗作为一种稀有的芽类蔬菜，不仅营养丰富，而且具有独特的麻香味，因此被作为烹饪的食材，广受喜爱。现有的花椒芽菜来源主要是从花椒树上采摘的花椒嫩芽，但采摘困难大，季节性强，产量低[11]。近年来，人们尝试采用花椒种子繁殖芽菜，不仅可以将采收果皮为调料后的花椒种子变废为宝，而且产出的种子芽菜营养价值更高，绿色安全，且具有一定的医疗保健作用[12-13]。但是目前获得花椒种子芽菜存在一定困难，原因是花椒种子种皮具有较厚的油脂蜡质层且内含萌发抑制物质，即使在适宜的发芽条件下也很难发芽，因此，育苗难度大[14-15]。目前关于花椒的研究中，还未涉及对不同品种花椒种子幼苗生长差异的比较分析。本研究以3个不同品种(大红袍、九叶青花椒和竹叶花椒变种)种子为试验材料，通过测定与分析不同品种的种子性状及幼苗生长特点，为花椒种子芽菜培育提供参考。

1 材料与方法

材料来源：试验所用材料采集于山东省枣庄市和重庆市江津区(表1)。于2020年9—10月采种，每个品种采自当地同一母树林或种子园，根据GB 2772—1999《林木种子检验规程》[16]，测得种子初始含水量。采用编织袋包装，贮藏于冰箱4 ℃保存。

表1 不同品种花椒种子编号及种子水分情况

种子质量测定：参照GB 2772—1999《林木种子检验规程》[16]，采用百粒法，测定种子质量。

种形指数测定：每个品种随机数取试验种子50粒，各设置4个重复。使用电子游标卡尺(精度0.01 mm)测定种子的横径和纵径，横径与纵径的比值即为种形指数[17]。

形状占比及质量占比测定：每个品种随机数取试验种子100粒，各设置4个重复，分别数取出半球形及球形的数量，并用电子天平(精度为0.001 g)对每个品种中半球形和球形的所有种子分别进行称量。半球形种子与球形种子数量的比值即为形状占比，半球形种子与球形种子质量的比值即为质量占比。

种子预处理：将不同品种花椒种子各取50 g，在清水中浸泡2～3 h后，去掉漂浮种子，取下沉种子。在始温40 ℃的水中加入少许食用碱(Na2CO3)，充分溶解后，放入下沉种子然后用纱布搓洗种子表面油脂蜡质，直到种子表层颜色由黑亮色变成褐色，手感由光滑变粗糙，再用大量清水冲洗干净[15]。用质量分数为0.5%的KMnO4溶液浸种消毒15 min，之后蒸馏水冲洗干净，然后将花椒种子放于4 ℃恒温条件下湿沙层积60 d，层积过程中，每10 d进行补水、翻动透气。

发芽试验：层积结束后，用清水冲洗种子表面的沙子，然后用质量分数为0.5%的KMnO4溶液浸种消毒15 min，蒸馏水冲洗干净。在25 ℃条件下，蒸馏水中浸种36 h后(24 h时换水1次)，置于基质为蛭石的发芽盒中进行发芽试验，每个品种取100粒，设置4个重复。于变温条件白天25 ℃/光照8 h，夜间20 ℃/黑暗16 h的人工气候箱中培养。于45 d后结束发芽试验，置床次日起每天透气并及时补充水分，观察并记录发芽种子数，培养15 d计算发芽势，发芽结束后计算最终发芽率、发芽指数(IG)。

发芽率=(规定时间内正常发芽种子数/供试种子数)×100%；

发芽势=(发芽高峰日时的累计正常发芽种子数/供试种子总数)×100%；

IG=∑(Gt/Dt)。

式中：Gt为t时间发芽数，Dt为发芽的时间。

生长指标测定：发芽试验结束后，每个品种随机选取10株幼苗，设4个重复(不足10株的以实际测量株数为准)。用直尺测定苗高和根长，精确度0.1 cm；用电子游标卡尺测量地径，精确度0.01 mm；用电子天平称量鲜质量，精确度0.000 1 g。

数据处理：采用Excel2010整理试验数据，SPSS 26.0分析试验数据，进行单因素方差分析和Duncan多重比较不同品种间种子性状及幼苗生长性状的差异(在0.05水平上检验不同处理间差异的显著性)，并采用Pearson相关分析探讨不同品种种子性状与幼苗生长特性的关系。

2 结果与分析

2.1 不同品种花椒种子性状差异性

由表2可见：不同品种花椒种子性状有一定差异。3个品种的种子质量差异显著，九叶青种子质量最大，竹叶花椒变种最小，种子质量分别为21.74和19.47 mg/粒，两者相差2.27 mg/粒。3个品种的横径、纵径均是竹叶花椒变种与大红袍、九叶青种子存在显著差异，3个品种中大红袍横径和纵径均最大，分别为3.05和3.83 mm。大红袍形状占比及质量占比均与九叶青、竹叶花椒变种差异显著，九叶青形状占比和质量占比均最大，大红袍形状占比和质量占比均最小，表明九叶青花椒种子半球形数量多于大红袍花椒种子，九叶青和竹叶花椒变种的形状占比和质量占比差异不显著，表明九叶青和竹叶花椒变种半球形数量相近。

表2 不同品种花椒种子性状

对不同品种花椒种子性状进行方差分析(见表3)，结果表明，种子性状在品种间和品种内均存在着变异，除种形指数外，其他性状在品种间存在极显著差异。品种间的变异，以形状占比和质量占比变异系数最大，分别为42.83%和43.33%，其次为种形指数和横径，变异系数均大于15%，其他变异系数小于10%。

表3 花椒种子性状变异及方差分析结果

各性状在品种内变异也较大。品种内也是质量占比的变异系数最大，变异范围为7.51%～34.90%，大红袍变异系数最大，竹叶花椒变种变异系数最小。种子形状占比变异范围7.57%～30.29%，大红袍和九叶青变异系数大于16%，竹叶花椒变种变异系数最小。种形指数和横径变异范围差异不大，分别为12.82%～17.34%和12.81%～16.66%，变异系数均大于12%，均是大红袍变异系数最小、竹叶花椒变种变异系数最大。品种内纵径变异范围为7.82%～8.98%，大红袍变异系数最大。品种内种子质量变异最小，范围在0.59%～2.49%之间，九叶青变异系数最小，大红袍变异系数最大。

对3个品种花椒种子性状研究发现，除种形指数外，种子质量、横径、纵径、形状占比与质量占比在品种间都存在极显著的差异，这与种子自身遗传特性以及采种母树林或种子园所处地理、气候、光照等环境条件有关。其中种子质量的品种间变异系数最小，其次是纵径，表明这两个性状相对比较稳定，且相关性分析表明，种子质量与种子纵径成显著的正相关关系，与横径不存在相关性，这与徐军等[18]对不同产地白刺种子的研究以及谢英赞等[19]对不同种源区桢楠种子的研究存在差异，其研究结果均表明，种子质量与纵横径均显著正相关。

2.2 不同品种花椒种子发芽比较

表4及表5表明，在发芽期内，3个品种花椒种子的发芽状况存在着明显的差异。大红袍种子发芽最早，竹叶花椒变种种子发芽最晚；8～14 d内，大红袍种子发芽率均高于九叶青种子和竹叶花椒变种种子；15 d，九叶青种子发芽率超过大红袍种子，发芽势达到34.00%，并且发芽率开始快速上升，大红袍种子发芽势为14.50%，发芽速度开始减慢，竹叶花椒变种种子发芽势最低，为9.50%。15 d后，九叶青种子发芽率显著高于大红袍种子和竹叶花椒变种种子，45 d发芽结束，3个品种花椒种子发芽率及发芽指数差异显著，九叶青种子发芽率和发芽指数均最高，分别为47.25%和2.46。

表4 不同品种花椒种子发芽率

表5 不同品种花椒种子发芽特性

种子的发芽指数、发芽率、发芽势是衡量种子萌发能力和活力水平的重要指标[20]，其中发芽指数反映了种子的活力水平，发芽指数越高，表明种子活力越强，所用发芽时间就会越短，而种子发芽率和发芽势能够反映种子质量的优劣程度，发芽率越高，发芽势越强，种子出苗率越高，且出苗越整齐，农业生产上也以此作为计算用种量的依据[21]。花椒种子出苗率低且不整齐，播种前需进行催芽处理。因此，本研究对3个品种均先用食用碱(Na2CO3)去除种子表面的油脂蜡质层，再湿沙层积60 d，以达到催芽的效果。3个品种最终发芽率和发芽指数均是九叶青花椒种子最高，分别达到47.25%和2.46，竹叶花椒变种种子的发芽率和发芽指数最低，分别为10.25%和0.70。造成此结果的原因是花椒种子存在休眠特性，且不同品种花椒种子休眠程度不同。为提高花椒种子发芽率，刘元生等[22]对花椒种子采用Na2CO3去油皮或浓硫酸处理5～10 min后再用500 mg·L-1赤霉素浸种催芽的方法均有利于花椒种子的萌发，而且能使种子的发芽率达到56.78%～72.35%。崔星星[23]对竹叶花椒(Zanthoxylumarmatum)种子脱脂后5 ℃条件下层积30 d，发芽率可以达到40.0%。费明亮[24]对蚬壳花椒(ZanthoxylumdissitumHemsl.)种子破壳并以赤霉素浸泡后用草炭拌土，使萌发率达到68%。潘文[25]对九叶青花椒种子脱粒后用2.5% NaOH浸泡12 h，然后用清水浸泡24 h，冲洗干净后播种，可以提高九叶青花椒发芽率和成苗率。可见不同品种花椒种子催芽方法不同，只有提高花椒种子发芽率，才能为培育优良的花椒种子芽菜提供条件。因此，如何采用相应的方法提高不同品种花椒种子发芽率，需要后续深入研究。

2.3 不同品种花椒幼苗生长效果差异性

由表6可知，不同品种的花椒幼苗生长形态存在差异。3个品种中，竹叶花椒变种幼苗苗高显著低于大红袍和九叶青花椒幼苗，其中九叶青苗高最高，竹叶花椒变种苗高最低，分别为2.78和2.07 cm。在地径和根长方面，均是大红袍幼苗与九叶青和竹叶花椒变种幼苗差异显著，大红袍幼苗地径和根长均最大。3个品种的幼苗鲜质量差异显著，大红袍幼苗鲜质量最大，竹叶花椒变种幼苗鲜质量最小，二者平均值相差0.06 g。

表6 不同品种花椒幼苗生长形态及多重比较结果

不同品种花椒种子萌发长成幼苗，其苗高、地径和根长等形态指标存在差异。综合看，幼苗形态指标越好，表明幼苗越健壮，抗性越强，不易受病虫害，反之，幼苗易受侵害[26]。本研究中，大红袍花椒幼苗除了苗高与九叶青幼苗差异不显著，地径、根长及鲜质量都显著高于九叶青和竹叶花椒变种的幼苗，表明3个花椒品种中大红袍的幼苗相对健壮且生长效果较好，原因是大红袍花椒种子发芽率低，种子长成幼苗后相对比较健壮。除此之外，若作为种子芽菜，其根长较长，会影响种子芽菜的口感，即大红袍品种并不适合培育种子芽菜，相反，九叶青花椒种子发芽率最高，幼苗苗高最高，而且根长显著小于大红袍幼苗，综合看，九叶青花椒品种更适合培育种子芽菜。

2.4 不同品种花椒种子性状与幼苗生长的相关性

不同品种花椒种子性状与其幼苗生长相关性分析表明(见表7)，种子性状间存在相关关系，种子质量与纵径呈显著正相关关系，横径和纵径呈极显著正相关关系，表明种子长短会对种子粗细程度以及种子的质量大小产生影响。形状占比与质量占比呈极显著正相关关系，相关系数为0.992，说明半球形及球形种子数量，直接决定种子质量占比大小。幼苗生长性状间也存在相关性，地径与根长、鲜质量呈极显著正相关关系，根长与鲜质量也呈极显著正相关关系，不仅表明幼苗越粗壮，其根长会越长，而且表明幼苗粗细与根的长短直接决定幼苗鲜质量的多少。种子性状与幼苗生长性状也存在不同程度的相关性，种子质量与发芽率呈极显著正相关关系，相关系数为0.936，苗高与种子发芽率呈显著正相关关系，说明种子质量大小会直接决定种子出苗率以及幼苗的高矮程度，这与种子营养成分含量有关。横径和纵径均与地径呈显著正相关关系，与苗高和鲜质量呈极显著正相关关系，表明种子粗细长短程度会直接决定幼苗长势情况。形状占比和质量占比均与地径、根长和鲜质量呈极显著负相关关系，表明球形种子对生成优良生长性状的幼苗有较大作用。

表7 花椒种子性状与其幼苗生长性状的相关系数

经相关性分析可知，种子质量与种子发芽率呈极显著的正相关关系，种子质量越大，发芽率越高，种子质量小发芽率显著降低，因此，种子质量对种子出苗及苗木生长有较大影响，可以根据种子质量对种子出苗情况进行预测。种子质量与幼苗苗高呈显著的正相关关系，说明种子质量不仅影响种子的萌发，而且对幼苗的生长发育也有很大影响，种子质量越大，幼苗苗高越高。此外，本研究还发现种子横径、纵径与幼苗的苗高和鲜质量呈极显著的正相关关系，与地径显著正相关，表明种子横径、纵径直接决定种子大小，种子越大，种子内所含营养物质就越丰富，供给种子生长发育的营养就越充足，幼苗长得越健壮[27]。种子形状占比与幼苗地径、根长、鲜质量呈极显著的负相关关系，形状占比越大，则半球形粒数越多，半球形种子较多的原因是母树生长环境恶劣，受到光照、温度及降雨量等因素的限制，母树吸收营养不足，使种子多成半球形，其种子内贮藏的营养物质会相对匮乏，导致种子不易萌发，且无法供给幼苗正常生长所需的营养物质，使幼苗长势弱，效果不佳。本试验发现，花椒种子性状对幼苗生长影响较大，这也就可以解释种子形态特征在遗传上相对稳定的性状，在品种间却存在显著性差异的变异。

3 结论

大红袍、九叶青花椒以及竹叶花椒变种的种子质量分别为：20.03、21.74和19.47 mg/粒。大红袍花椒种子横径、纵径最大，分别是3.05和3.83 mm。大红袍花椒种子形状占比、质量占比均小于其他两个品种，其球形种子数量较多。

大红袍种子萌发最早，其幼苗地径、根长及鲜质量最大；但九叶青花椒种子最终发芽率和发芽指数均最高，分别为47.25%和2.46，幼苗苗高最高，达到2.78 cm。

选择种子质量大且发芽率高的品种更容易得到鲜质量更大的种子芽菜，即九叶青花椒。

因花椒种子具有休眠特性且发芽率不高，是培育种子芽菜的难点，需要进一步探索不同品种花椒种子发芽的最适方法，提高发芽率。此外，对于筛选适宜的种子芽菜花椒品种，除了从幼苗的苗高、地径等指标判断以外，还可以通过测定幼苗的营养物质与风味物质，综合评定花椒种子芽菜的特点和差异，为实现花椒种子芽菜工厂化培育目标提供参考。