光照、溫度、土壤水分和播種深度對披針葉黃華種子萌發(fā)及幼苗生長的影響

王 進，張 勇，顏 霞，鄂利鋒，王桔紅

(1.河西學院農學系, 甘肅 張掖 734000；2.河西學院生物系，甘肅 張掖 734000)

披針葉黃華(Thermopsislanceolate)別名“牧馬豆”，是豆科野決明屬植物[1]，廣泛分布于內蒙古、 甘肅、寧夏、青海等省區(qū)。牧馬豆是有毒植物，可引起牲畜中毒,但也是藥用植物,具有興奮呼吸、抗輻射及祛痰止咳等功效[2]。種子和全草可提取金雀花堿、黃華堿和臭豆堿等，該類生物堿多具有抗癌、 抗心率失調、 抗微生物等作用，具有潛在的應用前景[3-6]。開展披針葉黃華人工栽培是當前解決原料問題的關鍵。本研究結合生產實踐，分析環(huán)境因子對披針葉黃華種子萌發(fā)的影響,探索其種子萌發(fā)的適宜條件,為栽培披針葉黃華提供一定的理論參考。

1 材料與方法

1.1材料 試驗所用種子于2008年8月采于甘肅張掖市黑河中下游的草地群落(312國道510處方圓1 km)。

種子處理：將披針葉黃華種子用90%的H2SO4處理120 min，以破除硬實。

1.2方法 設置溫度、光照、土壤水分和播種深度等不同條件，每個處理4次重復，每重復100粒種子。溫、光試驗用培養(yǎng)皿濾紙上培養(yǎng)；土壤水分和播深試驗在沙中培養(yǎng)。發(fā)芽過程中每天統計萌發(fā)數，連續(xù)觀察10 d，然后計算發(fā)芽率、出苗率、平均發(fā)芽日數、發(fā)芽指數、活力指數，測量苗高和根長，稱苗質量。

1.2.1溫度和光照設置

恒溫下光照設置:披針葉黃華種子在15、20、25和30 ℃恒定溫度下,分別在持續(xù)光照, 持續(xù)黑暗或晝/夜變換光照下(16 h/8 h)萌發(fā)，光照強度為4 000 lx。

一定光照下晝/夜變溫設置:在光照條件(16 h/8 h光暗交替)不變情況下,萌發(fā)溫度隨晝/夜而變換,分別是30 ℃/20 ℃、25 ℃/15 ℃、20 ℃/10 ℃和15 ℃/8 ℃不同變溫。

1.2.2土壤水分含量設置 稱取120 g高溫消毒后的沙放入培養(yǎng)盒中，分別加入蒸餾水,使沙中水分含量分別為5%、7%、8%、10%、12%、13%、15%、20% 8個處理,以1 cm深度播種。將培養(yǎng)皿置于氣候箱內，在25 ℃光照條件下培養(yǎng)10 d。培養(yǎng)期間每天稱量，補充因蒸發(fā)而喪失的水分，使之保持恒定的土壤濕度。每天統計種子出苗率。

1.2.3播種深度試驗 將20 cm×15 cm×15 cm的培養(yǎng)盒內盛入過篩消毒的沙，用蒸餾水保持其濕潤，然后把90% H2SO4處理120 min后的披針葉黃華種子以0、0.5、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0、6.0、7.0和8.0 cm的深度點播，每盒播種100粒，每個處理4次重復，將培養(yǎng)盒置于25 ℃的發(fā)芽室內光照培養(yǎng)10 d，逐日計算其出苗數,最后統計出苗率。

1.3統計分析 發(fā)芽率以最終達到正常幼苗的百分率計；出苗速率以達到50%出苗的平均天數表示；按照公式[7-11]計算發(fā)芽指數(GI)、活力指數(VI)和平均發(fā)芽天數(MLIT)。

GI=∑(Gt/Dt)；

VI=GI×S；

MLIT=∑(Gt×Dt)/G。

式中，Gt為逐日發(fā)芽數，Dt為相應的發(fā)芽天數,S為幼苗的平均鮮質量，G為發(fā)芽率。

數據采用DPS進行差異顯著性分析,用Excel作圖。

2 結果與分析

2.1溫度和光照對披針葉黃華種子萌發(fā)及幼苗生長的影響

2.1.1在不同恒溫下光照對種子萌發(fā)和幼苗生長的影響 在不同恒溫的光照、黑暗和光暗交替設置下，種子發(fā)芽率很高，為96%～97%，差異不顯著(P>0.05)；從發(fā)芽起始天數來看，30和25 ℃恒溫下，種子第1天就萌發(fā)，20和15 ℃恒溫下，種子第2～3天萌發(fā)；從發(fā)芽速度來看，在持續(xù)光照條件下，30 ℃最快，其次是25、20、15 ℃，在黑暗和光暗交替下，25 ℃最快，其次是20、30、15 ℃，各發(fā)芽速度間差異顯著(P<0.05)；從幼苗活力來看，在持續(xù)光照條件下，25 ℃恒溫下活力最高，其次是30、20、15 ℃，在光暗交替下，25 ℃活力最高，其次是20、30、15 ℃，各活力指數間差異顯著(表1)。

在持續(xù)光照條件下，25 ℃恒溫時子葉平展,羽狀復葉可見,次生根多,幼苗根最長，生長量最大，30 ℃時幼苗苗高、根長、次生根及幼苗鮮質量顯著(P<0.05)小于25 ℃的狀態(tài)。在20 ℃時子葉呈銳角展開,頂芽初露；15 ℃下,種皮緊裹子葉,初生根露出。在持續(xù)黑暗條件下，各溫度處理下子葉均未展開，幼苗乳白色，下胚軸生長迅速，幼苗生長量大(類似大豆豆根菜)，30 ℃下，幼苗最高，次生根最多，25 ℃下根最長，幼苗生長量最大。在16 h/8 h光暗交替下，30 ℃單苗鮮質量和苗高最大，25 ℃根長最大，次生根最多,幼苗狀態(tài)類似持續(xù)光照(表2)。

綜上所述，披針葉黃華種子屬喜溫且發(fā)芽快的種子，25 ℃是其在持續(xù)光照、持續(xù)黑暗和16 h/8 h光暗交替下的最適發(fā)芽溫度，其萌發(fā)對光照不敏感，光照有利于幼苗形態(tài)建成。

表1 在不同恒溫下光照對披針葉黃華種子萌發(fā)的影響

表2 在不同恒溫下光照對披針葉黃華幼苗生長的影響

2.1.216 h/8 h光照交替下變溫對披針葉黃華種子發(fā)芽的影響 披針葉黃華種子在晝/夜變換光照條件下，溫度變化對種子發(fā)芽率結果無顯著差異(P>0.05)。在30 ℃/20 ℃溫度變化下，發(fā)芽速度最快，種子活力最強，其次是25 ℃/15 ℃、20 ℃/10 ℃和15 ℃/8 ℃，各處理的發(fā)芽指數和活力指數差異顯著(P<0.05)(表3)。從發(fā)芽起始天數看，30 ℃/20 ℃變溫變光條件下，置床第1天就開始萌發(fā)，其次是25 ℃/15 ℃、20 ℃/10 ℃和15 ℃/8 ℃，分別在第2、3和第5天開始萌發(fā)。

15 ℃/8 ℃條件下，初生根初露，下胚軸未伸長，種皮緊裹子葉；20 ℃/10 ℃條件下，下胚軸有伸長，種皮初脫落，子葉呈銳角展開，零星有次生根；25 ℃/15 ℃條件下，子葉平展，心葉露出，幼苗健壯，根長，次生根多而發(fā)達；30 ℃/20 ℃條件下，幼苗生長快，下胚軸細長，心葉露出，根生長受抑制，無次生根(表4)。綜上所述，在晝/夜變換光照的條件下，25 ℃/15 ℃的變溫是披針葉黃華種子發(fā)芽的最適溫度。

表3 16 h/8 h光暗交替下變溫對披針葉黃華種子發(fā)芽的影響

表4 16 h/8 h光暗交替下變溫對披針葉黃華幼苗生長的影響

2.2土壤含水量對披針葉黃華種子萌發(fā)的影響 在25 ℃光照條件下，土壤含水量從5%～15%，種子第2天開始出苗，在第3～6天出苗速度最快，含水量在5%～12%，表現出土壤含水量越高，其發(fā)芽率越高，發(fā)芽指數也越大，之后隨含水量的升高，種子發(fā)芽率下降，發(fā)芽指數減小。在7%～12%的含水量下，發(fā)芽指數高且無顯著差異(P>0.05)(表5)。因此，披針葉黃華種子萌發(fā)的適宜土壤含水量為7%～12% 。

2.3播種深度對披針葉黃華種子出苗的影響 披針葉黃華的幼苗為子葉出土型幼苗。播于沙表面的種子第2天開始長出胚根(圖1)，以后隨播深加深，出苗天數延遲，次生根數減少。在0.5～2.0 cm田間出苗率最高且無差異(P>0.05)，3.0～5.0 cm，隨播深加深，出苗率極顯著(P<0.01)降低，播深6 cm時，田間不出苗。從幼苗生長情況看，0～5.0 cm時,幼苗高度隨播深的加大而增加，0 cm播深的幼苗根系生長受到抑制，下胚軸歪斜，生長不健壯。0.5～2.0 cm深的幼苗根長隨播種深度的加深而增加，以后隨播種深度的增加苗高和根長降低(表6)。

表5 土壤含水量對披針葉黃華種子發(fā)芽的影響

圖1 播種深度對披針葉黃華種子出苗的影響

播深0 cm處理的披針葉黃華苗高與根長的比值為1.15，之后隨播深的增加該比值呈現增加趨勢，且在3.0～5.0 cm處理尤為突出(表6)。綜上所述，披針葉黃華種子的最適宜播深為0.5～2.0 cm。

3 討論

3.1種子發(fā)芽適宜溫度的選擇 依據 Woodstock[12]、徐本美和龍雅宜[13]、孫群等[14]關于發(fā)芽最適宜溫度的判定，結合幼苗生長，將披針葉黃華種子萌發(fā)的最適溫度在恒溫下確定為25 ℃，在16 h/8 h光暗交替下確定為25 ℃/15 ℃。本研究表明，幼苗形態(tài)評定更能表現不同發(fā)芽條件下豆類種子發(fā)芽的差異。 因此，在確定最適發(fā)芽溫度及光照條件時，均結合幼苗形態(tài)指標進行評價。從種子發(fā)芽過程來看，披針葉黃華種子萌發(fā)的溫度范圍較寬，對光照要求不敏感，在恒溫條件下萌發(fā)率很高，這有利于其在大棚內人工直播育苗繁殖。

表6 播種深度對披針葉黃華種子出苗率的影響

3.2晝/夜變換光照條件下，溫度變化對其種子萌發(fā)和幼苗生長的影響 披針葉黃華種子在晝/夜變換光照條件下，溫度變化對其種子萌發(fā)和幼苗生長的影響顯著，說明變溫和光暗交替條件不利于種子萌發(fā)，這是披針葉黃華種子在自然生態(tài)系統中發(fā)芽率不高的又一個原因。

3.3土壤含水量對種子發(fā)芽的影響 土壤含水量是調節(jié)種子萌發(fā)的重要因素之一，其高低調節(jié)著種子萌發(fā)速度和發(fā)芽率[15-16]。披針葉黃華種子萌發(fā)對水分反應敏感，在荒漠中直播時要考慮自然降水和土壤的含水狀態(tài)，在夏季陰雨連綿時節(jié)播種有利于成苗，但要防止土壤積水或含水量過高，從而影響種子萌發(fā)。在退耕還林地上直播，要考慮底墑適宜，確保種子萌發(fā)過程中適宜的土壤含水量。

3.4播種深度對種子田間出苗率的影響 播深是影響披針葉黃華種子田間出苗的重要因素之一，也調節(jié)著田間出苗率與出苗速度[17]。隨播種深度的增加，出苗率與出苗速度降低，苗高與根長的比值增加，表明播深增加對幼苗生長構成了脅迫。在這種脅迫下，種子通過某種生理響應機制調整了能量分配[18]，以減少根的生長為代價而確保胚芽盡早出土。此外，播于地表時披針葉黃華幼根生長受到抑制，可能是因為初生根與土壤接觸不充分，影響吸水而導致根系生長不良。

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