約書(shū)亞樹(shù)種子萌發(fā)及幼苗生長(zhǎng)特征1)

劉力寧 滿(mǎn)秀玲 李 奕

(東北林業(yè)大學(xué)，哈爾濱，150040)

研究種子萌發(fā)與生態(tài)因子間的關(guān)系，確定種子萌發(fā)的適宜條件，是培育優(yōu)良樹(shù)種的重要環(huán)節(jié)。影響種子萌發(fā)的外部生態(tài)環(huán)境因子包括水分、溫度、光照、氧氣、化學(xué)物質(zhì)、土壤因子、生物因素等方面［1－3］，且不同植物種子萌發(fā)特性及對(duì)各種環(huán)境因子反應(yīng)存在很大差別［4－8］。因此，了解種子萌發(fā)對(duì)生態(tài)因子的響應(yīng)特征，有助于確定種子萌發(fā)的適宜條件、有效提高苗木培育的成活率，促進(jìn)沙漠地區(qū)的植被恢復(fù)重建。本研究中引種樹(shù)種約書(shū)亞樹(shù)(Yucca brevifolia)屬百合科絲蘭屬植物，原產(chǎn)于美國(guó)西南部干旱半干旱地區(qū)，耐干旱瘠薄、抗干擾、壽命長(zhǎng)，在嚴(yán)酷的沙漠環(huán)境中可生存200 a以上，可忍受50℃以上的高溫，對(duì)水的需求較小，是非常好的固沙植物和優(yōu)秀的景觀植物。如果在我國(guó)引種成功，將對(duì)我國(guó)干旱、半干旱地區(qū)的植被建設(shè)發(fā)揮巨大作用。本文選擇引進(jìn)樹(shù)種約書(shū)亞樹(shù)為研究對(duì)象，研究不同播種深度對(duì)種子萌發(fā)的影響、種子萌發(fā)所需要的最適溫度及其幼苗生長(zhǎng)特征，以供約書(shū)亞樹(shù)育苗時(shí)參考。

1 材料與方法

1.1 研究材料

供試約書(shū)亞樹(shù)種子從美國(guó)加利福利亞州、亞利桑那州、猶他州和內(nèi)華達(dá)州等地引進(jìn)，運(yùn)送途中密封保存，到達(dá)目的地后置－18℃冷凍箱中低溫保存。試驗(yàn)于2009年12月至2010年10月在東北林業(yè)大學(xué)林學(xué)院生態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)室、東北林業(yè)大學(xué)帽兒山實(shí)驗(yàn)林場(chǎng)溫室大棚中進(jìn)行。

1.2 不同溫度條件下種子萌發(fā)試驗(yàn)

取約書(shū)亞樹(shù)種子用0.5%的高錳酸鉀溶液消毒15 min后，用蒸餾水沖凈并浸泡24 h，然后將種子分為6組，每組100粒。將種子均勻放入墊有濾紙的培養(yǎng)皿中，再加蒸餾水浸濕濾紙，以保持發(fā)芽床濕潤(rùn)。分別將第1、2、3組種子放在恒溫培養(yǎng)箱(25℃)、4、5、6組種子置于室溫(13～15℃)下培養(yǎng)，觀察每組種子的發(fā)芽情況，以胚根突破種殼且長(zhǎng)于種子的1/2為發(fā)芽標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)算4 d內(nèi)的發(fā)芽率及3 d內(nèi)的發(fā)芽勢(shì)，公式如下:

式中:D為種子發(fā)芽所用的時(shí)間;n為觀察當(dāng)天種子正常的發(fā)芽粒數(shù)。

1.3 播種深度試驗(yàn)

采用 0.5、1、2、3、4 cm 的不同播種深度處理［11］，研究種子在其它培養(yǎng)因子均相同的適宜條件下的發(fā)芽情況。種子播種1 d后進(jìn)行第1次觀察統(tǒng)計(jì)，其后每次統(tǒng)計(jì)時(shí)間相隔5 d，記錄不同播種深度種子的發(fā)芽數(shù)。

1.4 幼苗生長(zhǎng)狀況

于2009年夏季在帽兒山實(shí)驗(yàn)林場(chǎng)溫室大棚中進(jìn)行約書(shū)亞樹(shù)樹(shù)種育苗及苗木培育，培育基質(zhì)為腐殖質(zhì)加河沙，2010年5月對(duì)其進(jìn)行生長(zhǎng)特征測(cè)定。由于苗木地上部分生長(zhǎng)差異較大，為更好研究約書(shū)亞樹(shù)苗木的生長(zhǎng)，根據(jù)其地上部分生長(zhǎng)情況將苗木分成三級(jí)，即生長(zhǎng)健壯苗(記為好苗)、生長(zhǎng)中等苗(記為中苗)和生長(zhǎng)較差苗(記為差苗)，分別取50株，對(duì)其地徑、株高、葉長(zhǎng)、葉寬、葉片數(shù)量、主根長(zhǎng)以及一級(jí)、二級(jí)和三級(jí)側(cè)根長(zhǎng)進(jìn)行測(cè)定;經(jīng)過(guò)一個(gè)夏天生長(zhǎng)后，于2010年10月對(duì)約書(shū)亞樹(shù)幼苗地上部分進(jìn)行第2次測(cè)定。

所測(cè)數(shù)據(jù)應(yīng)用SPSS 18.0統(tǒng)計(jì)軟件和Excel 2003進(jìn)行多重比較并繪圖分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同溫度條件下種子發(fā)芽模式

溫度是決定種子萌發(fā)的主要因素之一［12］，溫度通過(guò)影響種子內(nèi)部物質(zhì)的代謝和酶活性，進(jìn)而影響種子的休眠、萌發(fā)和成苗［13］。從表1可以看出，溫度對(duì)約書(shū)亞樹(shù)種子萌發(fā)產(chǎn)生了很大的影響。將恒溫(25℃)培養(yǎng)與室內(nèi)(13～15℃)培養(yǎng)結(jié)果進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn)，恒溫培養(yǎng)與室溫培養(yǎng)的發(fā)芽率存在顯著差異(F=198.391，P ＜0.01)。室內(nèi)培養(yǎng)的種子雖出芽較快，但最終的發(fā)芽率很低，只有56%，而在恒溫箱中25℃培養(yǎng)的種子平均發(fā)芽率高達(dá)95%，是室內(nèi)發(fā)芽率的1.7倍;3 d內(nèi)平均發(fā)芽勢(shì)為85%，是室內(nèi)發(fā)芽勢(shì)的1.6倍;平均發(fā)芽速率為2.97 d，是室內(nèi)平均發(fā)芽速率的1.8倍。該試驗(yàn)結(jié)果表明:在室溫(較低溫)處理下，約書(shū)亞樹(shù)種子的平均發(fā)芽率較25℃恒溫處理下低;25℃恒溫條件更適合約書(shū)亞樹(shù)種子萌發(fā)，且萌發(fā)率高達(dá)95%。此結(jié)果在其他植物種子萌發(fā)的研究中也得到驗(yàn)證:文獻(xiàn)［14］研究結(jié)果表明，變溫和低溫均不利于扁穗雀麥種子的萌發(fā)。由此可見(jiàn)，恒定適宜的溫度最有利于種子萌發(fā)。另外，種子萌發(fā)試驗(yàn)中，室內(nèi)培養(yǎng)較恒溫培養(yǎng)箱中發(fā)芽快，可能是由于室內(nèi)通風(fēng)比恒溫培養(yǎng)箱好且室內(nèi)的陽(yáng)光充足的原因，這說(shuō)明種子發(fā)芽快慢也受其它因素的影響，但溫度對(duì)發(fā)芽率的影響最大。

表1 不同溫度環(huán)境約書(shū)亞樹(shù)種子萌發(fā)情況

2.2 播種深度對(duì)種子出苗的影響

由表2可知，第1次測(cè)量時(shí)，播種深度為0.5 cm的種子，出苗數(shù)最多，其后不同播種深度的種子相繼出苗，但播種深度為0.5 cm的種子在每次測(cè)量中出苗數(shù)都遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其它播種深度的種子;隨著播種深度的加深，出苗時(shí)間后延，且出苗數(shù)量減小。播種深度為0.5 cm時(shí)，出苗率最高，達(dá)66%;播種深度為 1.0、2.0、3.0、4.0 cm 的種子出苗率分別為 36%、36%、32%、24%。播種深度為0.5 cm的出苗率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其它播種深度的出苗率，即:比播種深度為1 cm種子的出苗率高出30%，比播種深度為4 cm的種子出苗率高出42%。不同播種深度間的差異性極顯著(F=765.600，P＜0.01)。由此可見(jiàn)，覆土深度對(duì)約書(shū)亞樹(shù)種子出苗率影響較大，出苗率隨著播種深度的增加呈遞減趨勢(shì)，這一研究結(jié)果與法國(guó)海岸松的育苗研究中的結(jié)論相似［15］。通過(guò)比較分析可以得出結(jié)論，與更深的覆土方式相比，0.5 cm播種深度最有利于約書(shū)亞樹(shù)種子出苗，可有效提高種子的出苗率。

表2 不同播種深度約書(shū)亞樹(shù)出苗率 %

2.3 約書(shū)亞樹(shù)幼苗生長(zhǎng)特征

苗木各部分生長(zhǎng)是一個(gè)相互促進(jìn)、相互制約的過(guò)程。了解各部分的生長(zhǎng)狀況，可為合理制定經(jīng)營(yíng)措施、培育優(yōu)質(zhì)壯苗提供科學(xué)依據(jù)［16］。從表3中可以看出，好、中、差苗的株高、葉長(zhǎng)、葉寬及地徑之間差異性極顯著(株高:F=134.821，P＜0.01;葉長(zhǎng):F=303.702，P ＜0.01;葉寬:F=9.878，P ＜0.01;地徑:F=28.712，P ＜0.01)，而葉片數(shù)量及各級(jí)根之間的差異性并不顯著(P＞0.05)。由此推斷，約書(shū)亞樹(shù)幼苗期地上部分的生長(zhǎng)狀況受地下根系生長(zhǎng)狀況的影響不大。盡管地上部分生長(zhǎng)相差很大，但不同長(zhǎng)勢(shì)幼苗的根系都極其發(fā)達(dá)，具有多級(jí)側(cè)根，根系量大，這也充分說(shuō)明約書(shū)亞樹(shù)是極具抗旱能力的植物，在它幼苗時(shí)期便能迅速生長(zhǎng)，形成龐大的根系結(jié)構(gòu)，且在有限的空間內(nèi)充分吸收土壤里的水分和養(yǎng)分，抵御惡劣的環(huán)境條件。地上部分生長(zhǎng)的差異可能與種子的大小及品質(zhì)有關(guān)。

表3 帽兒山實(shí)驗(yàn)林場(chǎng)溫室大棚培育約書(shū)亞樹(shù)幼苗2010年5月的形態(tài)特征

由表4可以看出，幼苗10月份的形態(tài)特征與5月份相比，好、中、差苗地上部分生長(zhǎng)狀況的各指標(biāo)都較好，其中株高、地徑及葉數(shù)都有明顯的增長(zhǎng)，而葉寬的變化不大。從數(shù)據(jù)分析得出:在好、中、差株之間，株高、葉長(zhǎng)、地徑差異極顯著(株高:F=196.917，P ＜0.01;葉長(zhǎng):F=130.820，P ＜0.01;地徑:F=5.988，P＜0.01)，葉寬和葉片數(shù)量差異不顯著(葉寬:F=0.199，P ＞0.05;葉片:F=1.962，P ＞ 0.05)。由此可以看出，約書(shū)亞樹(shù)在苗期生長(zhǎng)很快，尤其是株高增長(zhǎng)最明顯，差苗經(jīng)過(guò)一個(gè)生長(zhǎng)季，平均株高增加4.75 cm，中苗增加3.44 cm，好苗增加2.65 cm，差苗的高生長(zhǎng)要大于好苗;差苗葉長(zhǎng)的增加大于好苗，差苗地徑增加幅度最大，一個(gè)生長(zhǎng)季地徑增加1.1倍，而中苗和好苗的增長(zhǎng)分別為0.56倍和0.40倍;無(wú)論好、中、差苗，當(dāng)葉寬達(dá)到一定寬度后就不再增加。由此可以看出，約書(shū)亞樹(shù)幼苗在第二年的生長(zhǎng)中，差苗的生長(zhǎng)速度要大于好苗的生長(zhǎng)速度，但好、中、差苗之間差異較大。

表4 帽兒山實(shí)驗(yàn)林場(chǎng)溫室大棚培育的約書(shū)亞樹(shù)幼苗2010年10月的形態(tài)特征

3 結(jié)論

不同溫度條件及播種深度處理下，約書(shū)亞樹(shù)種子萌發(fā)情況有很大的差異;約書(shū)亞樹(shù)苗期，幼苗在葉長(zhǎng)和株高特征上出現(xiàn)明顯差異，其它特征差異很小。

約書(shū)亞樹(shù)種子萌發(fā)對(duì)溫度的要求較高，溫度控制在25℃恒溫時(shí)，可以大大提高種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)及平均發(fā)芽速率，平均發(fā)芽率達(dá)95%。室溫處理的約書(shū)亞樹(shù)種子萌發(fā)率較低，不利于種子的萌發(fā)。

不同播種深度對(duì)約書(shū)亞樹(shù)種子出苗率的影響很大。與其它更深的播種方式相比，種子覆土深度為0.5 cm時(shí)出苗最快，出芽率為66%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他覆土深度種子的出芽率(20%～40%)。

約書(shū)亞樹(shù)2年生苗木無(wú)論是好、中、差苗，苗木的葉寬和葉數(shù)差異性不大，葉寬均在0.8 cm左右，葉片數(shù)量在14枚左右，而葉長(zhǎng)和株高有明顯的差異，差苗的葉長(zhǎng)和苗高都為好苗的2/3左右。另外，通過(guò)苗期根系的測(cè)定可知，在幼苗生長(zhǎng)初期，約書(shū)亞樹(shù)好、中、差苗之間的根系差異不大。

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