物理、化學(xué)處理方法對矮生嵩草和線葉嵩草種子萌發(fā)的影響

段春華　張德罡　張靖　徐長林　魚小軍

摘要：采用物理和化學(xué)方法處理矮生嵩草和線葉嵩草種子，測定其發(fā)芽率。結(jié)果表明，NaOH處理對矮生嵩草種子發(fā)芽率提高顯著（P<0.05），4%NaOH浸泡3 h后種子發(fā)芽率最高，為86.7%；線葉嵩草經(jīng)NaOH處理后，4%NaOH浸泡3 h、5%NaOH浸泡3、4 h后，發(fā)芽率均顯著提高（P<0.05），5%NaOH浸泡3 h后發(fā)芽率最高，為18.0%。不同濃度赤霉素（GA）處理對矮生嵩草和線葉嵩草種子的發(fā)芽率促進(jìn)不顯著（P>0.05）。低溫（4 ℃）層積30 d顯著促進(jìn)矮生嵩草種子萌發(fā)（P<0.05），低溫層積60 d、20 ℃溫水浸泡（10，15和30 h）、磨破種皮對2種種子發(fā)芽率均無顯著促進(jìn)作用。4%和5%NaOH溶液處理3～5 h、低溫層積、磨破種皮均提高了矮生嵩草種子發(fā)芽指數(shù)；4%和5%NaOH溶液處理3～5 h提高了線葉嵩草種子發(fā)芽指數(shù)。

關(guān)鍵詞：矮生嵩草；線葉嵩草；處理方法；發(fā)芽率；發(fā)芽指數(shù)

中圖分類號：S 330.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：10095500（2013）01004005

青藏高原被稱為世界“第三極”，其地理條件惡劣，在此環(huán)境下形成的生態(tài)系統(tǒng)極其脆弱＼[1，2＼]。目前，青藏高原高寒草地退化嚴(yán)重，正危及著高原生態(tài)環(huán)境及人類的生存，有關(guān)青藏高原高寒草甸植被恢復(fù)已引起科學(xué)工作者的廣泛關(guān)注＼[3，4＼]。

嵩草屬（Kobresia）植物為莎草科苔草亞科多年生草本植物，是青藏高原高寒地區(qū)植被的主要組成物種＼[5＼]，其良好生長對維持青藏高原地區(qū)的生態(tài)平衡具有十分重要的作用＼[6＼]，而青藏高原獨特的生態(tài)環(huán)境對嵩草屬的繁殖和生長也有很重要的意義＼[7＼]。嵩草屬種子發(fā)芽率極低，未經(jīng)處理的嵩草種子室內(nèi)和室外萌發(fā)率分別只有4%和2%＼[8＼]。矮生嵩草（Kobresia humilis）和線葉嵩草（Kobresia capillifolia）屬寒冷中生型多年生草本植物，是高寒草甸植物群落建群種之一＼[9，10＼]，其草質(zhì)細(xì)嫩、營養(yǎng)豐富，為各種家畜喜食，是構(gòu)成青藏高原的主要生態(tài)草種＼[11＼]，對草地的維持及更新具有重要作用。

目前，對該屬植物種子打破休眠和提高發(fā)芽率的研究已有報道＼[12-17＼]，但主要集中利用化學(xué)方法，且處理效果不顯著。此次試驗分別采用物理方法、化學(xué)方法對矮生嵩草、線葉嵩草種子進(jìn)行處理，探討提高嵩草屬植物種子發(fā)芽率的方法，為嵩草屬植物有效利用及青藏高原植被恢復(fù)提供基礎(chǔ)。

1 材料和方法

1.1 樣地概況

供試種子采集于甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)高山草原試驗站的天祝高寒草甸。試驗站位于甘肅省天祝縣西南烏鞘嶺腳下，氣候潮濕，空氣稀薄、太陽輻射強(qiáng)。年均氣溫-0.1 ℃，最冷在1月，平均氣溫-18.3 ℃，最熱在7月，平均氣溫 12.7 ℃，>0 ℃年積溫1 380 ℃，7月仍有0 ℃以下低溫出現(xiàn)。年降水量416 mm，集中在7，8和9月，年蒸發(fā)量為1 592 mm。無四季之分，僅分冷暖兩季。

1.2 試驗材料

供試種子于2011年8～9月采集，種子采集后于室內(nèi)風(fēng)干、篩選后置牛皮紙袋常溫貯藏，次年3月開始試驗。

1.3 試驗方法

1.3.1 處理方法 4%、5%的NaOH分別處理材料3，4和5 h＼[18＼]；用10，20和30 mg/L的GA進(jìn)行浸泡處理10 h＼[19＼]。

磨破種皮法在砂紙上打磨種子至種子發(fā)亮并能看到小孔為止；低溫層積在種子4 ℃恒溫條件進(jìn)行濕沙層積30、60 d；溫水浸泡：將種子置于20 ℃的溫水中浸泡15，20和30 h＼[20＼]。

1.3.2 種子萌發(fā)和測定項目 采用紙上法（TP）25/15 ℃（16 h高溫、8 h低溫）自然光照條件培養(yǎng)。每培養(yǎng)皿50粒種子，3次重復(fù)，未經(jīng)處理的完整種子作為對照。每天澆水并記錄數(shù)據(jù)，試驗期間有發(fā)霉種子，沖洗后放回；并以胚根突破種皮，即“露白”作為種子萌發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)。萌發(fā)試驗周期為40 d＼[21，22＼]。

發(fā)芽率（GP）=GN/SN×100%

式中：GN為總的種子發(fā)芽數(shù)，SN為供試種子總數(shù)。

發(fā)芽指數(shù)（GI）=∑（Gt / Dt）

式中：Gt為在t日的發(fā)芽數(shù)，Dt為相應(yīng)的發(fā)芽天數(shù)＼[22＼]。

1.4 數(shù)據(jù)分析

用SPSS（16.0）軟件對發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)利用AVOA進(jìn)行顯著性檢驗，數(shù)值均以“平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤差”表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對矮生嵩草和線葉嵩草種子發(fā)芽率的影響

2.1.1 NaOH處理對種子萌發(fā)的影響 矮生嵩草、線葉嵩草種子發(fā)芽率與NaOH浸泡的濃度、時間有關(guān)。矮生嵩草經(jīng)4%和5%NaOH溶液浸泡3～5 h，發(fā)芽率與對照相比均顯著提高（P<0.05），其中，4%NaOH處理，以浸泡3 h后種子發(fā)芽率最高，為86.7%，其次是5%NaOH浸泡3 h，為81.3%。對于線葉嵩草種子，4%NaOH浸泡3 h、5%NaOH浸泡3、4 h后，發(fā)芽率均顯著提高，其中，5%NaOH浸泡3 h后發(fā)芽率最高，為18.0%，其次，同濃度下浸泡4 h，為16.0%；其他NaOH處理下種子發(fā)芽率雖均較對照高，但差異不顯著。4%和5%NaOH處理3～5 h，溶液隨著處理時間的延長，矮生嵩草和線葉嵩草種子發(fā)芽率均降低，但均高于對照（表1）。

2.1.2 GA溶液對種子萌發(fā)的影響 經(jīng)GA溶液浸泡后，線葉嵩草種子均未萌發(fā)，發(fā)芽率為0，不受GA影響。矮生嵩草經(jīng)GA溶液處理后，不同濃度處理對種子發(fā)芽率影響不同；10 mg/L GA溶液處理后，種子發(fā)芽率最高為26%，顯著高于30 mg/L溶液處理，與20 mg/L溶液發(fā)芽率差異不顯著（P<0.05）。與對照相比，低濃度處理（10～20 mg/L）種子發(fā)芽率低于對照但差異不顯著；隨著處理濃度的升高，種子發(fā)芽率降低，當(dāng)處理濃度達(dá)到30 mg/L時，種子發(fā)芽率顯著低于對照（表2）。

2.1.3 不同物理處理方法對種子萌發(fā)的影響 低溫層積、溫水浸泡和磨破種皮處理對線葉嵩草種子發(fā)芽無影響，種子發(fā)芽率均為0。層積1月矮生嵩草種子發(fā)芽率顯著高于對照（P<0.05），為44.7%；層積2月種子發(fā)芽率雖高于對照，但差異不顯著。溫水浸泡10，15和30 h后，矮生嵩草種子發(fā)芽率降低，但差異不顯著；處理10，15和30 h種子發(fā)芽率變化不大。磨破種皮后矮生嵩草種子發(fā)芽率略有提高，差異不顯著（表3）。

2.2.2 GA對發(fā)芽指數(shù)的影響 經(jīng)不同濃度GA處理后，矮生嵩草發(fā)芽指數(shù)均有提高，但差異不顯著；10 mg/L溶液處理下，矮生嵩草發(fā)芽指數(shù)最高，隨著GA濃度的升高，發(fā)芽指數(shù)減小，30 mg/L濃度下發(fā)芽指數(shù)最低，這與發(fā)芽率變化趨勢一致（表5）。GA處理對線葉嵩草種子發(fā)芽指數(shù)無影響。

2.2.3 低溫層積、磨破種皮、溫水浸種對發(fā)芽指數(shù)的影響 經(jīng)低溫層積、磨破種皮不同物理方法處理后，矮生嵩草發(fā)芽指數(shù)均顯著提高（P<0.05）；經(jīng)溫水浸種后，矮生嵩草種子發(fā)芽指數(shù)也有所提高，但差異不顯著；隨著浸泡時間的延長，發(fā)芽指數(shù)提高，但處理時間差異不顯著。層積、溫水浸種和磨破種皮對線葉嵩草發(fā)芽指數(shù)無影響。經(jīng)低溫層積30 d后，矮生嵩草種子發(fā)芽指數(shù)最高，與層積60 d、磨破種皮處理差異不顯著，但均顯著高于對照，發(fā)芽速度相對加快，發(fā)芽相對集中（表6）。

3 討論與結(jié)論

研究結(jié)果表明，不同方法處理對不同嵩草種子萌發(fā)影響不同；其中，NaOH處理對種子發(fā)芽率促進(jìn)作用最顯著。對于矮生嵩草，4%NaOH溶液浸泡3 h處理效果最佳，種子發(fā)芽率達(dá)到86.6%；而線葉嵩草則在5%NaOH處理3 h后效果最佳。此外，線葉嵩草只在NaOH處理下有萌發(fā)，且在5%NaOH處理4、5 h后，有大部分種子壞死，其原因是由于溶液濃度大，浸泡時間久，從而導(dǎo)致種子壞死不能萌發(fā)。不同種子對NaOH浸泡濃度響應(yīng)不同，矮生嵩草對低濃度處理敏感，而線葉嵩草則對高濃度敏感，這可能與種子果皮、種皮結(jié)構(gòu)及內(nèi)源激素有關(guān)。黃錦華等＼[23＼]研究表明，高含量內(nèi)源脫落酸直接抑制嵩草種子的萌發(fā)，且嵩草種子果皮厚、外表致密、保護(hù)組織極厚＼[24，25＼]，使得果皮和種皮透氣性和透水性差，胚根和胚芽無法穿破保護(hù)組織＼[26＼]，因而嵩草種子野外萌發(fā)率極低。另外，有研究發(fā)現(xiàn)，嵩草屬植物種類居群間存在著大量的染色體數(shù)目及倍性變化，且著絲點離散，因此，嵩草屬植物種間可能發(fā)生了雜交或多倍化，從而影響種子的可育性，這也是種子萌發(fā)率低的原因之一＼[27＼]。

GA處理、溫水浸泡、磨破種皮、低溫層積處理，除了低溫層積30 d矮生嵩草種子發(fā)芽率顯著高于對照外，其余均無顯著促進(jìn)作用；對線葉嵩草種子萌發(fā)無影響。線葉嵩草種子萌發(fā)率極低甚至不萌發(fā)，除NaOH處理后有顯著提高外，其余化學(xué)或物理方法均對其無影響。溫水浸泡處理10，15和30 h后，種子發(fā)芽率變化不大，且與對照差異不顯著，說明浸泡時間對種子發(fā)芽率無影響，這與侯志兵等＼[28＼]研究浸種時間對胡枝子種子發(fā)芽率影響不相一致。嵩草種子發(fā)芽率與儲藏條件、海拔等外在環(huán)境條件也有關(guān)系。王得賢＼[29＼]研究表明，久治嵩草（K.jiuzhiensis）、線葉嵩草種子在室溫儲藏后，種子生活力較低溫儲藏下降的快，劣變進(jìn)程加快；而隨著儲藏時間的延長，嵩草種子發(fā)芽率提高，結(jié)合化學(xué)藥劑處理，發(fā)芽率提高顯著＼[12，13，30＼]，說明低溫儲藏條件下適當(dāng)延長儲藏時間，可一定程度上打破種子休眠從而提高嵩草種子發(fā)芽率。

對于發(fā)芽指數(shù)，NaOH處理后嵩草種子發(fā)芽指數(shù)與發(fā)芽率變化一致，說明NaOH處理在提高種子發(fā)芽率的同時，還加快了種子的萌發(fā)進(jìn)程；GA處理后雖然提高了矮生嵩草種子發(fā)芽指數(shù)，但差異不顯著，說明在種子發(fā)芽過程中GA對打破休眠內(nèi)源機(jī)理無關(guān)，這與王得賢＼[31＼]報道GA對嵩草屬種子的影響可能更多的是藥理性作用的研究結(jié)論一致；隨著GA濃度的升高，種子發(fā)芽指數(shù)降低，這與劉開業(yè)等＼[32＼]的研究結(jié)果相一致。而磨破種皮、溫水浸泡、層積等物理方法均顯著提高了矮生嵩草的發(fā)芽指數(shù)，說明物理方法在一定程度上加快了種子的發(fā)芽進(jìn)程，使其萌發(fā)集中，縮短了萌發(fā)期，利于出苗整齊。

試驗說明，NaOH處理對種子萌發(fā)促進(jìn)作用最明顯，其他處理對不同種子發(fā)芽率影響不同。濕沙層積30 d后顯著提高矮生嵩草種子發(fā)芽率，層積60 d、溫水浸泡、磨破種皮均對矮生嵩草發(fā)芽率無顯著促進(jìn)作用，但層積、磨破種皮提高了矮生嵩草種子發(fā)芽指數(shù)；層積、溫水浸泡、磨破種皮對線葉嵩草種子發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)無影響。

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