溫度對4種雜草種子萌發(fā)的影響

彭文君， 朱 茜， 李 岳， 湯東生

(云南農業(yè)大學植物保護學院,云南昆明 650201)

溫度對4種雜草種子萌發(fā)的影響

彭文君， 朱 茜， 李 岳， 湯東生

(云南農業(yè)大學植物保護學院,云南昆明 650201)

研究了20 ℃/15 ℃和25 ℃/20 ℃兩種日波動溫度對棒頭草(PolypogonfugaxNees ex steud.)、大瓜草(SpergulaarvensisL.)、紅花月見草(OenotheraroseaL’Herit. ex Ait.)和紫莖澤蘭(EupatoriumadenophorumSpreng.)種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)的作用。結果表明，4種雜草種子萌發(fā)對兩種波動溫度的反應存在差異。前4 d高溫有利于棒頭草種子萌發(fā)，而3 d以后，種子在低溫時的發(fā)芽率均高于高溫處理。前3 d高溫促進大瓜草種子的發(fā)芽勢，而4 d后兩種溫度下種子的發(fā)芽率維持不變，且低溫處理的發(fā)芽率比高溫處理高10%左右。紅花月見草和紫莖澤蘭種子萌發(fā)對溫度的反應很相似，即在種子萌發(fā)的早期高溫和低溫種子發(fā)芽率差異很大，隨著發(fā)芽時間的進一步延長，兩種溫度處理的發(fā)芽率逐漸接近。

溫度； 種子； 萌發(fā)； 棒頭草； 大瓜草； 紅花月見草； 紫莖澤蘭

大多數(shù)雜草種子成熟以后都要經過一段時間的休眠。當休眠破除以后，種子在適宜的條件(主要包括溫度、水分和氧氣，有些種子還需要光照)下開始萌發(fā)。這些因素中溫度對種子萌發(fā)的影響最為特殊，首先溫度具有季節(jié)性特征，即特定時期的最高、最低溫度不一樣，其次溫度具晝夜波動性即白天和夜晚的溫度有差異。此外，溫度反應在海拔和緯度上也有差異。盡管現(xiàn)在種子的研究多在恒溫情況下，但在自然情況下恒溫是不可能的。而實際上來源不同區(qū)域的種子萌發(fā)的最適溫度的日變化差異也是很大的[1]。過去許多的研究結果表明，變溫比恒溫更有利于種子萌發(fā)[2-3]，增加溫度的波動幅度，可提高種子的萌發(fā)率。因此，研究種子萌發(fā)對溫度變化的反應不僅對雜草的防除具有參考意義，也為研究入侵雜草的入侵機制提供了依據(jù)。

本研究選定4種在云南具有區(qū)域性特征的雜草棒頭草(PolypogonfugaxNees ex steud.)、大瓜草(SpergulaarvensisL.)、紅花月見草(OenotheraroseaL’Herit. ex Ait.)和紫莖澤蘭(EupatoriumadenophorumSpreng.)作為研究對象，探討這4種雜草在兩種變溫下種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)，以期發(fā)現(xiàn)這些雜草種子萌發(fā)對不同溫度的反應規(guī)律。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試棒頭草、紅花月見草和紫莖澤蘭種子于2010年4—6月采自云南農業(yè)大學后山農場，大瓜草于2009年9月采自云南省昭通市永善縣玉米田。

1.2 試驗方法

1.2.1 種子處理 各處理均取種子30粒，3次重復。試驗采用20 ℃/15 ℃(處理Ⅰ)和25 ℃/20 ℃(處理Ⅱ)兩種日夜溫差處理。兩種處理均設置為白天光照處理14 h，晚上黑暗處理10 h。

1.2.2 種子發(fā)芽測定 種子在試驗前用75%酒精消毒15 min，5%次氯酸鈉消毒5 min，將消毒過的種子放在墊有兩層定性濾紙的培養(yǎng)皿中，加適量滅菌蒸餾水，放入預先設置好溫度的光照培養(yǎng)箱中，每日觀察記錄種子發(fā)芽數(shù)。

1.3 數(shù)據(jù)處理

所有數(shù)據(jù)采用Excel 2007處理，計算發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)[4]。

發(fā)芽勢是指種子開始發(fā)芽后的某天之前所有發(fā)芽的種子數(shù)占測定樣品種子總數(shù)的百分率。

發(fā)芽率是指樣品種子測試結束時所有發(fā)芽的種子占樣品種子總數(shù)的百分率。

發(fā)芽指數(shù)=∑(Gt/Dt)，Gt為在t日內的發(fā)芽數(shù)；Dt為發(fā)芽日數(shù)；∑為總數(shù)。

2 結果與分析

2.1 溫度對棒頭草種子萌發(fā)的影響

棒頭草是云南廣泛分布的一種一年生雜草，多發(fā)生于潮濕地，為夏熟作物田雜草。棒頭草種子在兩種波動溫度下萌發(fā)存在較大差異(圖1)。處理Ⅰ，4 d之內均沒有種子發(fā)芽，而處理Ⅱ有13.35%的種子發(fā)芽，發(fā)芽勢在前4天高于處理Ⅰ。5 d后，處理Ⅰ的發(fā)芽率迅速超過處理Ⅱ，在第5天時，處理Ⅰ的發(fā)芽勢為28.35%，而處理Ⅱ的發(fā)芽勢仍維持第4天的水平。之后，兩種處理的種子發(fā)芽勢均有增加，但處理Ⅰ始終高于處理Ⅱ。到調查的最后1天，處理Ⅰ的發(fā)芽率為58.33%，而處理Ⅱ為48.33%。計算兩種處理的發(fā)芽指數(shù)，處理Ⅰ為9.59，而處理Ⅱ為8.30，處理Ⅰ高于處理Ⅱ。本試驗結果表明，棒頭草在種子吸水后一段時間的低溫處理雖然降低了早期的發(fā)芽速度，而在發(fā)芽后期卻有效提高了種子的發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)。

2.2 溫度對大瓜草種子萌發(fā)的影響

大瓜草是一種原產于歐洲的一年生雜草，大約于20世紀80年代隨牧草調運傳入云南省北部昭通一帶，主要分布于海拔較高的山區(qū)，現(xiàn)為云南省昭通地區(qū)高海拔山區(qū)一種重要農田和草原雜草。國外于20世紀90年代以前對大瓜草做過少量的研究[5-8]，但對其種子萌發(fā)的生物學研究很少。而國內目前仍未見公開文獻研究大瓜草的報道。由圖2可知，大瓜草種子萌發(fā)對溫度的響應機制類似于棒頭草，即在發(fā)芽初期，處理Ⅱ的種子發(fā)芽率高于處理Ⅰ。在第3天處理Ⅱ的種子發(fā)芽率為55.00%，而處理Ⅰ只有13.33%。而在第4天時，處理Ⅰ顯示出極強的發(fā)芽勢，發(fā)芽率迅速超過處理Ⅱ，達到85.00%，而處理Ⅱ為71.67%。第4天后，兩種處理的發(fā)芽率都比較穩(wěn)定，處理Ⅰ在第5天后發(fā)芽率基本不變，而處理Ⅱ在第9天時發(fā)芽率也只有78.33%。計算兩種處理種子的發(fā)芽指數(shù)可以得出處理Ⅰ為23.03，處理Ⅱ為27.76。通過以上分析可以看出，大瓜草種子萌發(fā)初期適當?shù)牡蜏靥幚?，可以增加種子的發(fā)芽勢，提高發(fā)芽率。大瓜草種子的這種萌發(fā)特性可能與其生長在高海拔冷涼地帶有關。

2.3 溫度對紅花月見草種子萌發(fā)的影響

紅花月見草原產于中美洲溫帶地區(qū)，我國曾作為花卉引種栽培，現(xiàn)在云南已逸生為雜草，成為云南省中部地區(qū)次生地和草坪中重要的雜草種類。除了我國韋美玉研究過其繁殖特性外[9]，目前國際上還未發(fā)現(xiàn)將其作為雜草的研究報道。本試驗表明(圖3)紅花月見草的種子萌發(fā)需要一定的高溫條件，處理Ⅱ的種子發(fā)芽勢、發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)明顯高于處理Ⅰ。在第5天時，處理Ⅱ的發(fā)芽率已經達到70%，而處理Ⅰ幾乎沒有發(fā)芽。到第6天以后，處理Ⅱ的發(fā)芽率達到86.67%，而后增長比較緩慢。而處理Ⅰ在第6天后顯示種子的發(fā)芽率的增長較快，直到第10天一直有較快增長，種子發(fā)芽率達到75%，與處理Ⅱ的差距進一步縮小?？梢?，較高的溫度(處理Ⅱ)可明顯增強紅花月見草的發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)，較低溫度(處理Ⅰ)在一定程度上影響了種子的發(fā)芽速度，但并不能降低種子最終發(fā)芽率。

2.4 溫度對紫莖澤蘭種子萌發(fā)的影響

紫莖澤蘭是云南省危害最為嚴重的入侵雜草之一，對其防除研究幾乎成為我國研究入侵雜草的模板植物。盡管種子的萌發(fā)特性仍是對紫莖澤蘭研究的熱點之一[10-12]，但紫莖澤蘭種子萌發(fā)對溫度的適應性仍有待開展相應的研究。本試驗結果(圖4)很明顯地表明高溫和低溫對紫莖澤蘭種子萌發(fā)的影響較大。盡管處理Ⅱ在前5 d顯示出較高的發(fā)芽勢，發(fā)芽率達70.00%，而這時處理Ⅰ的種子發(fā)芽率幾乎為0。但在第10天時，低溫處理(處理Ⅰ)和高溫處理(處理Ⅱ)發(fā)芽率幾乎相等，約為80.00%。以上結果表明，低溫處理雖然影響了紫莖澤蘭種子的發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)，但并不影響最終的發(fā)芽率。

3 結論與討論

在各種影響種子萌發(fā)的因素中，溫度的波動與種子萌發(fā)的關系不僅體現(xiàn)了溫度對種子萌發(fā)的季節(jié)性反應，而且還與植物的區(qū)域分布有很大關系。本研究探討了4種雜草種子在兩種波動溫度下的反應，結果表明晝夜平均溫度影響著棒頭草和大瓜草的種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)。而紅花月見草和紫莖澤蘭這兩種適應性很廣的入侵雜草，晝夜平均溫度的大小主要影響著發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)，隨著發(fā)芽時間的延長，不同溫度下的種子發(fā)芽率逐漸縮小，甚至達到相同水平。

植物對溫度的反應雖然是植物生物學研究的一個基本內容。但近年來，外來雜草入侵帶來的問題越來越突出，在入侵雜草對生物多樣性和生態(tài)環(huán)境危害逐年加重的情況下，研究植物對溫度的反應和適應機制，對了解雜草的入侵機制具有重要作用。同時對一些適應性非常強的惡性雜草的危害性與其對溫度的適應性也引起關注。Willis等分析了英國2種外來植物紫鳳仙(Impatiensglandulifera)和Heracleummantegazzianum的種子萌發(fā)對氣候和溫度的反應，并提出溫度是影響植物入侵的重要因素之一[13]。溫度對植物的影響不僅包括最高溫度、最低溫度，晝夜溫差也是一個重要因素。但目前還缺乏更多的關于溫度與植物入侵關系的相關報道。我國幅員遼闊、氣候類型多樣，晝夜溫度變化多樣，為多種外來惡性雜草入侵創(chuàng)造了適宜的環(huán)境條件。本研究僅測定了兩種波動溫度對4種雜草種子發(fā)芽的影響，不同恒溫和波動溫度對種子萌發(fā)的差異均需進一步探討。

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TemperatureEffectsonSeedGerminationofFourWeeds

PENG Wen-jun,ZHU Qian,LI Yue,TANG Dong-Sheng

(College of Plant Protection,Yunnan Agricultural University,Kunmin 650201,China)

Effects of the two kinds of diurnal fluctuate temperature (25 ℃/20 ℃ and 20 ℃/15 ℃) treatment on seed germinating rates,germinating energys and germinating indexes of the four weed speciesPolypogonfugaxNees ex steud.,SpergulaarvensisL.,OenotheraroseaL’ Herit. ex Ait. andEupatoriumadenophorumSpreng. were studied. The results show that responses of the four weeds’ seed germination to the two kinds of temperature freatment are different. High temperature is useful for germination ofP.fugaxin the first 4 days,however,germination rate in low temperature is higher than that of high temperature freatment after 3 days. Germination energy ofS.avensisis lower than that of low temperature freatment in the first 3 days,wherever,germination rate unchange after 3 days under two kinds of temperature freatment,and it is 10% higher under low temperature than that of high temperature. The seed germination response ofO.roseato temperature is similar to that ofE.adenophorum,i.g. the seed germination rates of the two species under low temperature are quite different from that of high temperature freatment,and the germination rates of the two kinds of temperature freatment are similar gradually as the germination period of extension

temperature;seed;germination;Polypogonfugax;Spergulaarvensis;Oenotherarosea;Eupatoriumadenophorum

Q945.6+5

A

1003-935X(2011)03-0026-04

彭文君，朱 茜，李 岳，等. 溫度對4種雜草種子萌發(fā)的影響[J]. 雜草科學，2011，29(3)：26-29.

2011-07-05

國家“973”項目(編號：2011CB100400)。

彭文君(1986—)，女，云南景洪人，碩士研究生，主要從事植物保護研究工作。E-mail:junzilan2009happy@163.com。

湯東生，博士，講師，從事植物生理生態(tài)學研究。Tel：(0871)5220591; E-mail:eastuptang@126.com。