不同水分處理對野生早熟禾種子萌發(fā)特性的影響

王靖婷，劉自學(xué)，白小明，賀佳圓，董 沁，呂優(yōu)偉

（1.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué) 草業(yè)學(xué)院/草業(yè)生態(tài)系統(tǒng)教育部重點實驗室/甘肅省草業(yè)工程實驗室/中－美草地畜牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展研究中心，甘肅 蘭州730070；2.北京克勞沃草業(yè)開發(fā)中心，北京 100029）

我國近90%的草地處于不同程度的退化，恢復(fù)和重建退化草地植被對改善草地生態(tài)環(huán)境和畜牧業(yè)發(fā)展具有重要的意義［1］。我國野生草種種質(zhì)資源豐富，分布廣，抗性強、繁殖迅速［2］。早熟禾屬（Poa）植物為禾本科多年生或一年生草本植物，廣泛分布于溫帶和寒冷地區(qū)，是極具應(yīng)用價值的草坪草種。據(jù)調(diào)查，我國約有100種，甘肅省約有28種2個變種，僅祁連山東段至蘭州一線，就有9種和1個變種的草地早熟禾分布［3，4］，具有優(yōu)良草坪草和生態(tài)草引種馴化的價值。水分是限制種子萌發(fā)最重要的環(huán)境因子之一［5］，適宜的土壤含水量是種子萌發(fā)［6，7］、出苗［8］和幼苗生長［9］的重要保證。

以8個甘肅境內(nèi)的野生早熟禾為供試材料，研究了不同的水分梯度對其萌發(fā)特性的影響，旨在闡明早熟禾種子萌發(fā)的適宜水分梯度，為野生早熟禾的引種馴化和播種建植提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1 材料和方法

1.1 實驗材料

實驗的8個野生早熟禾材料于2010年8～9月在甘肅境內(nèi)采集（表1）。

1.2 實驗設(shè)計

挑選籽粒飽滿的早熟禾草種2g，用10%H2O2浸泡消毒20min，過濾后，用蒸餾水反復(fù)沖洗2～3遍后用濾紙吸干水分，晾干備用。

在每個鋪有40g經(jīng)消毒烘干處理沙子的培養(yǎng)皿（9cm）內(nèi)，將消毒的種子均勻地灑在表面，每個培養(yǎng)皿100粒，上面均勻覆沙40g，上下覆沙均為0.5cm。根據(jù)土壤含水量的3%、5%、10%、15%、20%和23%分別加入2.4、4.0、8.0、12.0、16.0和18.4mL蒸餾水。每個處理3次重復(fù)。將加好種子并處理好的培養(yǎng)皿標記并稱重，置于FYZ－智能發(fā)芽箱中進行萌發(fā)培養(yǎng)。培養(yǎng)溫度25℃，光照強度6600lx，光照周期12h/12h。稱重法補水，每天稱重并向培養(yǎng)皿內(nèi)加入蒸餾水到原來重量，以保持水分含量不變。所有實驗在甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)學(xué)院實驗室進行。

表1 供試野生早熟禾材料Table 1 List of tested Poa materials

1.3 測定指標與方法

發(fā)芽率（G）＝種子總發(fā)芽數(shù)/供試種子數(shù)×100%［10］

發(fā)芽勢（PV）＝發(fā)芽初期（規(guī)定日期內(nèi)）正常發(fā)芽種子數(shù)/供試種子總數(shù)×100%

實驗計算了第14d的發(fā)芽勢［11］

發(fā)芽指數(shù)（Gi）＝ΣGt/Dt

式中：Gt為處理后t日的發(fā)芽數(shù)；Dt為相應(yīng)的發(fā)芽日數(shù)［12］，此次實驗為28d。

苗長、根長、鮮苗重量：實驗21d每個培養(yǎng)皿中隨機取15粒發(fā)芽的種子，用刻度0.5mm的直尺從胚芽與胚根的分界處分別測定幼苗和幼根絕對長度；然后用濾紙吸干種子表面的水分立即放入精確度0.000 1 g的天平稱重，計算單株的平均重量。

1.4 數(shù)據(jù)處理

所有顯著性檢驗采用DPS v 7.05軟件，圖表應(yīng)用Excel 2003制作。

2 結(jié)果與分析

2.1 水分梯度對野生早熟禾發(fā)芽率的影響

隨著基質(zhì)含水量的逐漸升高，野生早熟禾種子的發(fā)芽率均表現(xiàn)出先上升后下降的趨勢（圖1），其中，肅南草地早熟禾的發(fā)芽率在基質(zhì)含水量為5%時達到最高，為47.33%；其余7種野生早熟禾材料種子發(fā)芽率在基質(zhì)含水量為10%時達到最高，分別為47.67%、62.67%、38.00%、49.33%、79.00%、73.00% 和35.00%，并且顯著高于其他水分處理（P＜0.05）。這說明肅南草地早熟禾種子發(fā)芽的最適發(fā)芽水分為5%，其他7個供試材料為10%，基質(zhì)含水量過低或者過高都會抑制早熟禾種子的萌發(fā)。

圖1 不同水分處理下野生早熟禾種子的發(fā)芽率Fig.1 Germination rate of wild Poaunder different moistures

2.2 水分梯度對野生早熟禾種子發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)的影響

水分對發(fā)芽勢的影響與對發(fā)芽率的影響相似（表2），8個早熟禾材料的發(fā)芽勢隨基質(zhì)含水量的升高呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，肅南草地早熟禾的發(fā)芽勢在5%時最高，為42.67%，顯著高于其他處理（P＜0.05）。其他7個材料的發(fā)芽勢在基質(zhì)含水量10%時最高，分別為44.00%、58.00%、23.00%、45.33%、77.00%、71.00%和34.00%，且除渭源草地早熟禾10%與5%處理水平間發(fā)芽勢差異不顯著（P＞0.05）外，其余6個材料10%處理的發(fā)芽勢與其他處理間均差異顯著（P＜0.05）。隨著基質(zhì)含水量的持續(xù)升高，發(fā)芽勢開始下降，品種不同，下降的幅度也不同。水分梯度從10%上升到23%時，渭源草地早熟禾的發(fā)芽勢降幅最大，從58%降到5.67%。水分梯度在10%～15%時，波伐早熟禾的發(fā)芽勢降速最快，從71%降到32%。

表2 不同水分處理下野生早熟禾的發(fā)芽勢Table 2 Germination potential of wild Poaunder different moistures

8個野生早熟禾種子的發(fā)芽指數(shù)（表3），隨基質(zhì)含水量的升高，發(fā)芽指數(shù)呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢。肅南草地早熟禾在基質(zhì)含水量5%時的發(fā)芽指數(shù)最高，為5.52，顯著高于其他處理（P＜0.05）。其他7個早熟禾材料的發(fā)芽指數(shù)在基質(zhì)含水量10%時最高，分別為5.40、7.02、3.08、5.32、10.03、10.16和4.64，且除 渭源草地早熟禾10%與5%處理水平間差異不顯著（P＞0.05）外，其余6個材料10%處理水平與其他處理水平間均差異顯著（P＜0.05）。

表3 不同水分處理下野生早熟禾的發(fā)芽指數(shù)Table 3 Germination index of wild Poaunder different moistures

2.3 水分梯度對野生早熟禾胚芽長、胚根長的影響

不同水分處理對野生早熟禾材料胚芽長的影響（圖2）。隨著水分梯度的增加，8個材料的胚芽長呈先增加后下降的趨勢。小藥早熟禾和硬質(zhì)早熟禾在基質(zhì)含水量10%時胚芽長最長，分別為30.55mm和26.97 mm，但小藥早熟禾3%、5%、10%、15%和20%處理間差異不顯著（P＞0.05），硬質(zhì)早熟禾10%與15%處理間差異不顯著（P＞0.05）；其他6個早熟禾材料在基質(zhì)含水量為15%時胚芽長最長，其中，興隆草地早熟禾、肅南草地早熟禾、渭源草地早熟禾和天祝草地早熟禾4個材料15%處理的胚芽長與其他處理間均存在顯著差異（P＜0.05），但是波伐早熟禾15%和20%處理間、甘南草地早熟禾10%、15%和20%處理間差異不顯著（P＞0.05）。

圖2 不同水分處理下野生早熟禾的胚芽長Fig.2 Seedling height of wild Poaunder different moistures

由圖3看出，胚根長隨著水分梯度的升高表現(xiàn)出先升高后下降的趨勢，在基質(zhì)含水量5%時所有材料的胚根長均達最大，其中，渭源草地早熟禾、小藥早熟禾和波伐早熟禾3%與5%處理間差異顯著（P＜0.05），興隆山草地早熟禾5%、10%和15%處理間、肅南草地早熟禾與硬質(zhì)早熟禾3%和5%處理間、天祝草地早熟禾3%、5%和10%處理間、甘南草地早熟禾3%、5%、10%和15%處理間差異不顯著（P＞0.05）。

圖3 不同水分梯度處理下野生早熟禾的根長Fig.3 Root length of wild Poaunder different moistures

2.4 水分梯度對野生早熟禾的鮮苗重的影響

由表4可知，8個野生早熟禾材料的鮮苗重隨基質(zhì)含水量的增加先增大后減小，10%時最大，其中，興隆山草地早熟禾、硬質(zhì)早熟禾和甘南草地早熟禾10%處理水平的鮮苗重顯著大于其他處理水平（P＜0.05），但肅南草地早熟禾、小藥早熟禾10%和15%處理水平間、硬質(zhì)早熟禾和天祝草地早熟禾5%、10%和15%處理水平間、波伐早熟禾5%、10%、15%和20%處理水平間差異不顯著（P＞0.05）。

表4 不同水分梯度下野生早熟禾的苗鮮重Table 4 Fresh weight of wild Poaunder different moistures

3 討論與結(jié)論

水分條件是影響種子萌發(fā)的兩個關(guān)鍵生態(tài)因子之一［13］，不同的植物種子萌發(fā)的適宜土壤含水量往往不同［14］。不同水分條件8個野生早熟禾種子萌發(fā)結(jié)果表明：水分梯度5%時，肅南草地早熟禾種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)最大，說明肅南草地早熟禾種子萌發(fā)的最佳土壤含水量為5%；興隆山草地早熟禾、渭源草地早熟禾、天祝草地早熟禾、甘南小藥早熟禾、渭源硬質(zhì)早熟禾、甘南波伐早熟禾和甘南草地早熟禾種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)最大是在水分梯度10%，說明這幾個供試材料種子萌發(fā)的最佳水分梯度是10%。

水分梯度過高或者過低都不利于野生早熟禾種子的萌發(fā)，水分梯度過低，由于沙土過于干旱，不能給野生早熟禾種子提供萌發(fā)所必須的水分，從而限制了種子的萌發(fā)；水分梯度過高，由于透氣性不好，沙土中缺少氧氣，早熟禾種子進行無氧呼吸所產(chǎn)生的CO2和酒精，對種子有一定的毒害作用，一定程度上抑制了種子的正常萌發(fā)［15，16］。小藥早熟禾和渭源硬質(zhì)早熟禾在10%時的幼苗最長，其他6個供試材料在15%時幼苗最長；在5%時，幾個早熟禾材料的幼根均達最大。在水分梯度為3%時，野生早熟禾的苗長根長相對比較短，因為水分不足嚴重影響到幼苗和幼根的生長；但是輕度的干旱脅迫能夠促進根的生長［17］。水分梯度從20%上升到30%，幾個供試草種的幼苗長均下降，表明過高的水分梯度會抑制早熟禾種子的生長，但是輕度的水分梯度偏高，早熟禾在短期內(nèi)由于水分供應(yīng)充分仍然能夠很好的生長［18］。

水分含量稍高對野生早熟禾的鮮苗重的抑制作用不明顯，而水分梯度過高或過低都會明顯抑制早熟禾的鮮苗重。

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