蔬菜种子泛指所有的播种材料。农业生产中,因蔬菜植株的种类不同和播种材料的形态不同,其种子可分为以下五类。
第一类是真正的种子,是由胚珠直接发育而成的种子,又称真种子(图2-4),如白菜种子、番茄种子、辣椒种子等。
图2-4 真种子
第二类种子属于果实(图2-5),是由子房发育而成的繁殖器官。作为播种材料的果实是类似种子的干果。某些作物的干果,成熟后开裂,可以直接用果实作为播种材料。如胡萝卜果实、芹菜果实和菠菜果实等。
图2-5 果实
第三类种子属于营养器官。由植株营养体的部分作为播种材料,如马铃薯(图2-6)、洋葱、大蒜的鳞茎、藕等。这些蔬菜作物有的虽也能开花结实,但在生产上一般均利用其营养器官进行繁殖,以发挥其特殊的优越性。一般在进行杂交育种等少数情况时,才用种子作为播种材料。
图2-6 营养器官(马铃薯)
第四类则为真菌的菌丝组织(图2-7)。如蘑菇等食用菌通过组织分离或孢子分离获得纯的菌丝体作为繁殖材料进行扩大繁殖,然后用于生产栽培。
图2-7 菌丝组织
第五类为人工种子,又称人造种子,是细胞工程中最年轻的一项新兴技术。人工种子就是把用植物组织培养出来的胚状体或芽,包在含有营养物质并有保护功能的凝胶胶囊中,使其保持种子的机能,直接用于播种,在适宜条件下能与自然种子一样出苗。人工种子主要包括胚状体、人工胚乳和人工种皮(图2-8)。胚状体是植物人工种子的繁殖体(活体部分),相当于天然种子的胚,因此它是人工种子的核心构件,可分为体细胞胚和非体细胞胚两大类。非体细胞胚包括不定芽、腋芽、茎芽段、原球茎、发根及愈伤组织等。
图2-8 人工种子
因蔬菜种类、品种不同,其种子的形态也不尽相同。
由胚珠或子房发育而成的种子的外部形态特征是鉴别蔬菜种类、判断种子品质和种子新陈的重要依据。种子的形态特征包括种子的外形、大小、色泽、斑纹、表面光洁度、毛刺、蜡质、沟棱、突起物等(图2-9)。一般不同的蔬菜种类之间其形态特征差异较大,如甘蓝类、茄果类、瓜类、豆类、葱蒜类等,不论是在种子形状,还是色泽、大小、斑纹等方面都有很大的差异。而某些蔬菜种类内的种或亚种之间其形态特征差异较小,如甘蓝类中的白菜和甘蓝的种子,其形状大小、色泽均相近,但白菜种子球面具有单沟,甘蓝种子球面具有双沟。成熟的种子饱满,色泽较深,具有蜡质;幼嫩的种子则色泽浅、皱瘪。新种子色泽鲜艳,具有香味;陈种子则色泽灰暗,具有霉味。种子的形状、颜色、斑纹、沟棱等在遗传上是相当稳定的性状,而种子的大小很容易变化。种子的大小可用千粒重或1克种子的粒数来表示。种子的大小与营养物质的含量有关,对胚的发育也有重要的作用。种子的大小还关系到播种技术、播种质量、播种后出苗的难易,以及幼苗生长发育的速度。只有饱满的新种子,在适宜的条件下,才能发芽且生长良好。
图2-9 蔬菜的种子
1—芹菜种子;2—胡萝卜种子;3—番茄种子;4—甜椒种子;
5—韭菜种子;6—大葱种子;7—结球莴苣种子;8—刺籽菠菜种子;
9—圆籽菠菜种子;10—结球甘蓝种子;11—白菜种子;12—洋葱种子
种子是由受精胚珠发育而成的,一般由种皮、胚和胚乳三部分组成。
种皮是把种子内部组织与外界隔离开来的保护结构。真种子的种皮是由珠被形成的;属于果实的种子,所谓的“种皮”主要是由子房壁所形成的果皮,而真正的种皮在发育过程中成为薄膜,或受挤压而破碎,黏附于果皮的内壁而与果皮混成一体。种皮的细胞组成和结构,是鉴别蔬菜种与变种的重要特征之一,也决定了育苗过程中种子吸水的速度。种皮透水容易的有十字花科、豆科蔬菜及番茄、黄瓜等蔬菜的种子;透水较困难的有伞形科蔬菜、茄子、辣椒、西瓜、冬瓜、苦瓜、葱、菠菜等蔬菜的种子。
胚由胚芽、胚轴、胚根和子叶组成。胚芽又称上胚轴,位于胚轴的上端,是地上部分叶和茎的原始体;胚轴连接胚芽和胚根,位于子叶的着生点以下,又称下胚轴;胚根是地下部分初生根的原始体;子叶是种胚的幼叶,能储存营养物质,双子叶植物的子叶还起着保护胚芽的作用(根据子叶的数量将植物分为单子叶植物、双子叶植物和裸子植物三大类)。
胚乳可分为外胚乳和内胚乳。绝大多数的有胚乳种子如番茄种子(图2-10)、菠菜种子、芹菜种子的内胚乳是由受精卵发育而来的;有些种子在发育的过程中胚乳被吸收成为无胚乳种子(图2-11),营养物质储藏在子叶中,如瓜类、豆类种子。
图2-10 番茄种子
图2-11 无胚乳种子(菜豆种子)
在粮食和蔬菜生产中,主要是利用种子播种进行繁育,因此种子质量的好坏直接关系到种植的成败。过去对种子质量的认识只停留在“好种出好苗,好苗产量高”的阶段。随着对种子研究的深入,对种子质量的认识也随之加深。现在人们已经认识到质量优和活力强的种子,不仅出苗整齐、抗逆性强、幼苗健壮,而且增产潜力大,是达到丰产和优质目的的保证。尤其是机械化、自动化作业,对种子质量的要求更高,种子质量的问题尤显重要。
种子质量广义上是种子品质,包括种子的品种品质和播种品质。品种品质是指与遗传性状有关的品质,也就是种子的纯度和真实性等;播种品质是指种子播种后与田间出苗有关的品质,也就是种子的饱满度和发芽特性。蔬菜种子质量通常用以下指标鉴定。
种子的纯净度是指样品中目标品种种子重量占供试种子样品总重量的百分数。种子纯净度的高低表示可利用的目标品种的种子数量的多少。纯净度越高,其利用价值也越高。计算种子纯净度公式如下:
种子的纯净度=
通常用“千粒重”来表示,是衡量种子大小及饱满程度的指标。同一品种的种子,千粒重越大,种子就越饱满充实。千粒重也是估算播种量的重要依据。根据千粒重测定的结果,可以选取饱满粒大的种子,以保证幼苗生育健壮。
发芽率是指在一定数量的纯净种子中,发芽的种子占样品种子总量的百分数。测定发芽率可在垫纸的培养皿中进行,或者在沙盘、苗床进行,使发芽更接近大田条件而具有代表性。各种蔬菜种子的发芽率可分甲、乙二级,甲级种子要求发芽率达到90%~98%;乙级种子要求达到85%左右。计算种子发芽率公式如下。
种子发芽率=
发芽势是指在规定的天数内供试样本种子中发芽种子数量的百分数。它反映的是种子发芽的快慢和整齐度。规定的天数,瓜类、豆类、甘蓝类、根菜类为3~4天,葱、韭菜、菠菜、胡萝卜、芹菜、茄果类等为6~7天。种子发芽势的计算公式如下。
种子发芽势=
种子寿命又叫发芽年限,是指在一定环境条件下种子保持发芽能力的年限。而农业种子寿命指的是种子生活力,即在一定条件下能保持90%以上发芽率的期限。种子寿命受遗传基因决定,同时与种子成熟度、种子收获及储藏条件等有密切关系,因此种子的寿命是相对的。掌握影响种子寿命长短的关键因素,创造适宜的环境条件,控制种子自身状态,使种子的新陈代谢处于最微弱的程度,可延长种子寿命;反之可缩短种子寿命。根据种子生活力的长短,可将种子分为短命种子、中命种子和长命种子。
寿命在15年以上的,有蚕豆、绿豆、紫云英、豇豆、小豆、甜菜、丝瓜、南瓜、西瓜、茄子、白菜、萝卜等蔬菜的种子。
寿命在3~15年的,有油菜、大豆、豌豆、菜豆、菠菜等蔬菜的种子。
寿命在3年以下的,有大葱、洋葱、韭菜、胡萝卜、芹菜、鸭儿芹等蔬菜的种子。
一般储藏条件下主要蔬菜种子的寿命和使用年限见表2-1。
表2-1 一般储藏条件下主要蔬菜种子的寿命和使用年限
种子收获后一般都不会立即播种,特别是商品种子往往需要储藏一段时间,因此在储藏期间保证种子的生活力是保证农业生产的必要措施。在储藏过程中,影响种子生活力的因素有很多方面。一般情况下,种子应该储藏在干燥、低温、密闭的条件下,防止酶的活动及物质的分解,以维持其生活力,延长种子寿命和使用年限。如若种子处于高温、高湿和有氧的条件下,其呼吸作用旺盛,将加速储藏营养的分解消耗以及产生大量的热,从而造成种子变质霉烂。如果种子处于高温、高湿和缺氧的条件下,种子被迫进行较强的无氧呼吸,造成有毒物质的积累,从而导致种子中毒以及失去发芽力。种子储藏要求种子本身成熟度好,颗粒饱满,种皮完好。含水量在8%~12%时,应保持一定的低温(10℃以下),如在室温的条件下则要求干燥。此外,种子收获、脱粒、干燥、加工和运输过程中,如果处理不当,以及储藏过程中的病虫害,也都会对储藏种子的生活力造成一定的影响。种子储藏方法如下。
大量蔬菜种子储藏可用编织袋包装,根据品种的分类分别堆垛,高度不可超过6袋,细小的种子不可超过3袋。为了通风方便,一般可在堆下放置垫板,并且需要及时倒包翻动,以免底层种子被压扁压伤。若有条件,可采用低温库储藏,有利于保持种子的生活力。
(1)低温防潮储藏 可将已经清洗过且含水量低于一般储藏水分含量的蔬菜种子放入密闭容器或铝箔袋、塑胶袋中低温干燥储藏。若是少量种子散装储藏,可将其晒干冷凉后装入纸袋内,并放入干燥剂,再一并放入提前准备好的罐中,在维持温度8℃、水分含量8%的条件下即可储藏较长时间。
(2)干燥器储藏 少量价格昂贵的种子,可将其放入纸袋后放在干燥器内储藏。一般干燥器可使用玻璃瓶、塑料瓶、铝罐等,在底部放置干燥剂如生石灰、干燥的草木灰或木炭等。放入种子后密封,存放在阴凉干燥处,即可安全储藏较长时间,但是每年需要晒种1次,并更换干燥剂。
(3)整株或带荚储藏 有一些成熟后不自行开裂的短角果如萝卜、辣椒等蔬菜的种子,可整株拔起风干挂藏;一些长荚果如豇豆,可连荚采下,捆扎挂于阴凉通风处风干。但此种方法易受病虫害的影响,并且保存时间短。
种子经包衣处理后,可防止病虫害侵害,应注意防止吸湿回潮。
种子的预浸处理是指将种子浸泡在低水势的溶液中完成其发芽前的吸收过程。可以用渗透调节物质将水势调整至某个水平,使种子内的水分达到平衡,种子既不能继续吸水,也不能发芽。经过处理后的种子,在常温下被干燥回原来的含水量再进行储藏。经预处理的种子播种后发芽明显比未处理的快。
总之,在良好的条件下,蔬菜种子一般可储存十余年而不影响其发芽。但在一般储存条件下,种子的寿命一般在1~5年,使用适期不超过3年。为了防止种子退化,可对干燥种子进行低温或超低温处理后储藏,利用化学干燥剂亦可延长种子寿命和使用年限。在种子干燥前进行5分钟或18~24小时的预浸处理可防止种子退化,在储藏期间对种子进行预浸处理可延长其寿命,并使其在之后的储藏中维持更高的活力。
种子发芽过程是指在适宜的温度、水分和氧气条件下,种子内的胚器官利用所储藏的营养进行生长的过程。
种子发芽过程分为吸胀、萌动和发芽三个阶段。
种子吸胀阶段又分为两个阶段:第一,初始阶段,依靠种皮、珠孔等结构机械吸水,吸收的水分主要达到胚的外围组织,即营养储藏组织,而吸收的水量只及发芽所需的1/2~2/3;第二,完成阶段,依靠种子胚的生理活动吸水,吸收的水分主要供给胚的活动。应当指出,死的种子也能借种皮的吸胀作用而机械吸收水分,但因胚已死亡,胚部不能吸水。在吸水初始阶段,影响吸水的主要因素是温度;在吸水完成阶段,除温度外,氧气也是其主要影响因素。
种子吸胀后,原生质由凝胶状态变为溶胶状态,酶开始活动,种子开始萌动。在一系列复杂的生理、生化变化后,胚细胞开始分裂,伸长生长,进而胚根伸出发芽孔,俗称“露白”或“破嘴”(图2-12)。
图2-12 辣椒种子露白
萌动后种子开始发芽。蔬菜幼芽的出土有两种情况:一是子叶出土(图2-13),如甘蓝类、瓜类、根菜类、绿叶菜类、茄果类、豆类中的豇豆和菜豆等蔬菜的种子,其萌发穿土力较弱;二是子叶不出土(图2-14),如蚕豆、豌豆等蔬菜的种子,其萌发穿土力较强。
图2-13 子叶出土
图2-14 子叶不出土
水是种子发芽所需要的重要条件。发芽时首先发生的过程是吸收水分。水是种子幼胚发芽时所需要的一切营养物质(包括酶类和植物激素)的活化基础,以及传送它们的媒介或载体。在吸收水分的同时,发生着强烈的呼吸作用,吸收氧气,释放二氧化碳及热量。种子吸水的生理作用如下。
① 使种皮变软开裂,胚及胚乳吸胀。
② 种皮适度吸水使透气性增加而有利于胚细胞在呼吸过程中吸收氧气和排出二氧化碳。
③ 原生质由凝胶状态变成溶胶状态,一切束缚态的生长刺激物质变成游离态的,酶活化起来,从而增强了胚的代谢活动,促进原生质的流动。
不同蔬菜种子的发芽适温不同,各自都有其发芽的最低、最高及最适温度(表2-2)。蔬菜种子在适宜温度范围内发芽迅速,发芽率高。随温度增高,发芽的速度亦增快,但发芽率会降低。发芽温度过高或过低都会使发芽速度减缓,发芽率降低。蔬菜种子在开始出土后的1~2天出苗率可达到70%~80%,土温越适宜,集中出土时间越短。
表2-2 蔬菜种子发芽要求的温度
休眠状态的种子,呼吸作用微弱,需氧很少。氧气是种子发芽所需的重要条件。通过氧化作用,大分子化合物转化为小分子化合物,可提供生育的能量。
当种子在一定温度下吸水膨胀后,需氧量急剧增加。种子萌发期间,如果氧气不足,则新陈代谢失调,就会产生和积累乙醇等有毒物质,造成种子麻痹。缺氧是造成烂籽的主要原因。种子发芽对氧的要求与温度有关,温度低,则氧气含量可较低;温度高,则氧气含量应高些。
虽然将蔬菜种子播种后,在满足温度、水分和氧气的条件下,一般都可出芽,但是不同蔬菜种子发芽对光照的反应是有差异的。
(1)需光种子 这类种子在黑暗条件下不能发芽或发芽不良,正常发芽需要一定的光照,如莴苣、芹菜、胡萝卜等蔬菜的种子。
(2)嫌光种子 这类种子要求在黑暗条件下发芽,如茄果类、瓜类和葱蒜类蔬菜种子。
(3)中光型种子 这类种子有无光照均能发芽,如蓠科和豆科的部分蔬菜和萝卜等蔬菜的种子。
一些化学药品处理可代替光的作用。如用0.2%硝酸钾溶液处理,可减少一些需光种子对光的需求;100毫克/升赤霉素处理可起到代替红光的作用。