離子注入對傘樹種子發(fā)芽的影響

龔洪恩，呂芳德，司芳芳，和紅曉

(1.中國林業(yè)科學(xué)研究院 亞熱帶林業(yè)實驗中心，江西 分宜 336600；2.中南林業(yè)科技大學(xué)，a.經(jīng)濟(jì)林培育與保護(hù)省部共建教育部重點實驗室；b.經(jīng)濟(jì)林育種與栽培國家林業(yè)局重點實驗室；c.經(jīng)濟(jì)林培育與利用湖南省2011協(xié)同創(chuàng)新中心，湖南 長沙 410004；3.湘西自治州林業(yè)科學(xué)研究所，湖南 吉首 416000)

傘樹Acacia saligna(Labill.)H.L.Wendl.為含羞草科Mimosaceae金合歡屬Acacia常綠喬木或灌木，英文名“Umbrella throne”。其樹形優(yōu)美，形狀似傘；莖干挺拔，枝椏開張；小葉翠綠，為二回羽狀復(fù)葉；花球形，紅色?？蓮V泛用作庭院和行道綠化樹種，對肥力要求不高，頗耐干熱[1]。金合歡屬植物種類豐富，全世界有1 200多種[2]，廣泛分布于熱帶和亞熱帶地區(qū)[3]，金合歡植物在我國主要分布于西南及華南熱帶、亞熱帶地區(qū)[4]。傘樹具有良好的生態(tài)特性，適應(yīng)性強(qiáng)，容易種植和栽培[5-6]，應(yīng)用和開發(fā)前景較好[7]。

本試驗主要研究目的是，通過N和Ti 2種離子注入的不同處理，測定其發(fā)芽率的變化，從而探索離子注入與傘樹種子發(fā)芽率之間的關(guān)系，為栽培實踐提供參考。

1 材料與方法

1.1 材 料

傘樹種子(采自埃塞俄比亞)、細(xì)河沙、珍珠巖、紅土。

1.2 儀 器

LZD-1000型離子注入機(jī)(成都同創(chuàng)材料表面新技術(shù)工程中心)、恒溫培養(yǎng)箱、培養(yǎng)皿等。

1.3 方 法

1.3.1 離子注入

離子注入試驗在中南林業(yè)科技大學(xué)離子注入實驗室進(jìn)行。選取大小一致、顆粒飽滿的傘樹種子，用LZD-1000型離子注入機(jī)進(jìn)行處理。注入能量均為30 keV[8]，束流均為10mA[9]，離子源選用N和Ti 2種離子，每21s注入1次，每次注入3s，注入劑量分別為200×1014、400×1014、600×1014、800×1014、1 000×1014、1 200×1014ion/cm2[10]，處理均在10-3Pa真空度下進(jìn)行，以不做任何處理的種子為對照，共7個試驗處理。

1.3.2 發(fā)芽試驗

分別取7個處理的種子各100粒，置于恒溫水浴中進(jìn)行催芽處理，水溫為80℃[11]，當(dāng)多數(shù)種子外層蠟層破裂后，將種子取出，置于放有少量蒸餾水的培養(yǎng)皿中，于25℃恒溫培養(yǎng)箱內(nèi)進(jìn)行發(fā)芽試驗，每天換清水[12]。3次重復(fù)。第3天開始統(tǒng)計發(fā)芽種子數(shù)，第7天統(tǒng)計發(fā)芽勢，第15天統(tǒng)計發(fā)芽率[13]。

發(fā)芽勢＝(前7d內(nèi)供試種子的發(fā)芽數(shù)/供試種子數(shù))×100％；

發(fā)芽率＝(前15d內(nèi)供試種子的發(fā)芽數(shù)/供試種子數(shù))×100％。

2 結(jié)果與分析

2.1 離子注入對種子發(fā)芽的影響

發(fā)芽勢和發(fā)芽率均是反映種子質(zhì)量優(yōu)劣的主要指標(biāo)，但發(fā)芽率不等于發(fā)芽勢，發(fā)芽率是指種子在發(fā)芽試驗初期規(guī)定的天數(shù)內(nèi)(初次計數(shù)時)，正常發(fā)芽種子數(shù)占供試種子數(shù)的百分比，它是鑒別種子發(fā)芽整齊度的主要指標(biāo)。在發(fā)芽率相同時，發(fā)芽勢高的種子，生命力強(qiáng)，在場地的播種發(fā)芽率較高，播種后幼苗出土正常。

經(jīng)催芽處理后，未處理種子第3天開始發(fā)芽，出芽時間比較統(tǒng)一，經(jīng)離子注入處理的種子發(fā)芽均有所延遲。處理7d后統(tǒng)計發(fā)芽勢，結(jié)果如圖1所示，在離子注入劑量不斷增加的條件下，傘樹種子發(fā)芽勢呈“降—升—降”的“馬鞍型”曲線[14]，發(fā)芽勢波峰值出現(xiàn)的劑量分別為800×1014ion/cm2(N)和 1 000×1014ion/cm2(Ti)。

圖1 離子注入對傘樹種子發(fā)芽勢的影響Fig.1 Effect of ion implantation on seed germination force in A.saligna

處理15d后統(tǒng)計發(fā)芽率，結(jié)果如圖2所示，發(fā)芽率與發(fā)芽勢呈現(xiàn)相同的變化趨勢，隨著離子注入劑量不斷增加，傘樹種子發(fā)芽率均降低，表明離子注入對傘樹種子的發(fā)芽率具有一定的抑制作用，種子發(fā)芽率均呈“降—升—降”的“馬鞍型”曲線，波峰值出現(xiàn)的劑量分別為800×1014ion/cm2(N)和 1 000×1014ion/cm2(Ti)，當(dāng) N離子劑量超過800×1014ion/cm2或Ti離子劑量超過1000×1014ion/cm2時，發(fā)芽率下降，但降低的速度不同，N離子注入后，發(fā)芽率降低較慢，而Ti離子注入后，發(fā)芽率降低較快。由此可以看出，離子的種類和能量均對發(fā)芽率有所影響。

圖2 離子注入對傘樹種子發(fā)芽率的影響Fig.2 Effect of ion implantation on germination percentage in A.saligna

2.2 離子注入與種子發(fā)芽的相關(guān)性

對離子注入劑量和種子發(fā)芽表現(xiàn)進(jìn)行相關(guān)分析，結(jié)果如表1所示。從表1可以看出，經(jīng)N離子注入處理后，傘樹種子發(fā)芽勢、發(fā)芽率與注入劑量之間相關(guān)性極其顯著，相關(guān)系數(shù)分別為0.989、0.901和0.883；經(jīng)Ti離子注入處理后，傘樹種子發(fā)芽勢、發(fā)芽率與注入劑量之間相關(guān)性極其顯著，相關(guān)系數(shù)分別為0.995、0.899和0.905。

表1 離子注入與種子發(fā)芽的相關(guān)性?Table 1 Correlation analysis of ion implantation and seed germination

3 結(jié) 論

本試驗中結(jié)果表明，在所試驗的離子注入劑量范圍內(nèi)，經(jīng)N和Ti 2種離子注入處理后，傘樹種子發(fā)芽時間均比對照延遲；傘樹種子發(fā)芽勢、發(fā)芽率均比對照降低，均呈“馬鞍型”存活曲線，N離子注入峰值出現(xiàn)在800×1014ion/cm2，Ti離子注入峰值出現(xiàn)在1 000×1014ion/cm2；傘樹種子發(fā)芽勢、發(fā)芽率與注入劑量之間相關(guān)性極顯著；N、Ti離子200×1014ion/cm2劑量均有利于種子發(fā)芽；N離子注入處理效果較Ti離子更好。

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