少花蒺藜草種子萌發(fā)與出苗特性

劉露萍， 倪漢文，謝亞瓊，唐靜月，秦琛琛

(中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)雜草研究室，北京 100193)

少花蒺藜草為禾本科蒺藜草屬一年生草本植物，是我國(guó)重要的外來(lái)入侵植物。近幾年來(lái)在遼寧省西北部、內(nèi)蒙古自治區(qū)東部、吉林省南部3省交會(huì)地區(qū)分布[1]。在入侵地已經(jīng)能自然繁殖，極易集中成片分布，而且抑制當(dāng)?shù)仄渌参锷L(zhǎng)，減弱當(dāng)?shù)刂参锶郝涠鄻有?，使草?chǎng)退化，可利用牧草急劇減少，嚴(yán)重影響到牧民的經(jīng)濟(jì)收入、日常生活[2]。另外，其刺苞非常堅(jiān)硬，影響羊的采食、哺乳、配種、放牧、健康，降低羊的生產(chǎn)性能，影響農(nóng)事操作[3]。本試驗(yàn)探討少花蒺藜草萌發(fā)與出苗特性，旨在為科學(xué)有效防控及利用外來(lái)入侵植物少花蒺藜草提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

供試少花蒺藜草種子為2011年9月、2012年9月采集自遼寧省彰武縣的成熟種子。試驗(yàn)用土壤分別為取自遼寧省彰武縣植保站試驗(yàn)地的沙土及取自中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)上莊試驗(yàn)站的壤土。

1.2 方法

1.2.1 光照對(duì)少花蒺藜草種子萌發(fā)的影響 試驗(yàn)采用2011年采集的已解除休眠的裸粒種子，用培養(yǎng)皿法進(jìn)行試驗(yàn)，設(shè)定2個(gè)光照水平為黑暗(用錫箔紙遮光)、光照，每處理20粒種子，重復(fù)4次，分別置于25 ℃(16 h∶8 h)培養(yǎng)箱培養(yǎng)，保持適量水分，每24 h觀察發(fā)芽率，累計(jì)計(jì)算萌發(fā)率，直到1周沒(méi)變化為止。用2013年新采收的未解除休眠的裸粒種子重復(fù)上述試驗(yàn)。

1.2.2 少花蒺藜草種子萌發(fā)的臨界溫度 試驗(yàn)采用培養(yǎng)皿法，設(shè)定9個(gè)溫度分別為5、10、15、20、25、30、35、40、45 ℃，每處理20粒種子，重復(fù)4次，分別放入對(duì)應(yīng)溫度的培養(yǎng)箱(16 h∶8 h)中培養(yǎng)，每24 h觀察發(fā)芽率，累計(jì)計(jì)算萌發(fā)率，直到1周沒(méi)變化為止。

1.2.3 少花蒺藜草種子萌發(fā)與出苗的臨界含水量

1.2.3.1 少花蒺藜草種子萌發(fā)臨界水勢(shì) 采用培養(yǎng)皿法，設(shè)定5個(gè)水勢(shì)水平分別為-4、-6、-8、-10、-12 MPa，用PEG8000調(diào)節(jié)水勢(shì)[4]，每處理20粒種子，重復(fù)4次，封口置于25 ℃(16 h∶8 h)培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，每24 h觀察發(fā)芽率，計(jì)算14 d萌發(fā)率，并測(cè)定根長(zhǎng)、苗長(zhǎng)。

1.2.3.2 少花蒺藜草種子萌發(fā)臨界土壤含水量的測(cè)定 采用玻璃水杯封口培養(yǎng)，設(shè)定土壤含水量分別為1%、2.5%、5%、10%、15%、20%、25%，每處理8粒刺苞(相當(dāng)于16粒種子)，重復(fù)4次，每24 h觀察出苗率，計(jì)算14 d出苗率，并測(cè)定根長(zhǎng)、苗高。

1.2.4 pH值對(duì)少花蒺藜草種子萌發(fā)的影響 采用培養(yǎng)皿法，設(shè)定pH值分別為2、4、6、8、10、12，配制相應(yīng)pH值的TRIS 緩沖液，每處理20粒種子，4次重復(fù)，用培養(yǎng)皿封口培養(yǎng)，每24 h觀察發(fā)芽率，計(jì)算14 d萌發(fā)率，并測(cè)定胚根、苗長(zhǎng)。

1.2.5 埋深對(duì)少花蒺藜草種子出苗的影響 設(shè)定8個(gè)埋深分別為0、1、3、5、7、9、11、13、15 cm，每處理20個(gè)刺苞，4次重復(fù)，試驗(yàn)期間適量澆水，每24 h觀察出苗率，計(jì)算30 d萌發(fā)率，用沙土、壤土分別進(jìn)行以上試驗(yàn)。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行方差分析，采用新復(fù)極差法進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 光照對(duì)少花蒺藜草種子萌發(fā)的影響

處于休眠期的種子在光照、黑暗條件下的萌發(fā)率分別為25%、47.5%，解除休眠的種子在光照、黑暗條件下的萌發(fā)率分別為71.25%、78.75%(圖1)。處于休眠期的種子在光照條件下的萌發(fā)率顯著低于黑暗條件，解除休眠的種子在光照、黑暗條件下的萌發(fā)率差異不顯著。光照對(duì)處于休眠期的少花蒺藜草種子萌發(fā)具有顯著抑制作用，對(duì)解除休眠的少花蒺藜草種子萌發(fā)抑制作用不顯著。

2.2 溫度對(duì)少花蒺藜草種子萌發(fā)的影響

少花蒺藜草種子萌發(fā)溫度范圍為15～40 ℃，且萌發(fā)率均在60%以上，最適萌發(fā)溫度為25 ℃，萌發(fā)率為92.5%(圖2)，萌發(fā)的臨界溫度為10～15 ℃。

2.3 土壤含水量對(duì)少花蒺藜草種子萌發(fā)與出苗的影響

2.3.1 少花蒺藜草種子萌發(fā)臨界水 隨著水勢(shì)的降低，少花蒺藜草種子萌發(fā)率呈降低趨勢(shì)，在水勢(shì)為-10 MPa下萌發(fā)率為18.75%，顯著低于-8 MPa下，水勢(shì)為-12 MPa時(shí)萌發(fā)率為0(圖3)，少花蒺藜草萌發(fā)后根長(zhǎng)、苗長(zhǎng)也隨著水勢(shì)降低而減小，在水勢(shì)為-10 MPa時(shí)顯著減小(圖4)。少花蒺藜草種子萌發(fā)臨界水勢(shì)在-10～-12 MPa之間，水勢(shì)在-4～-8 MPa的環(huán)境適宜少花蒺藜草生長(zhǎng)。

2.3.2 少花蒺藜草出苗臨界土壤含水量 少花蒺藜草在土壤含水量為1%的條件下不能出苗，在土壤含水量為2.5%～25%的條件下均可出苗，土壤含水量為15%條件下出苗率最高，達(dá)50%，土壤含水量2.5%時(shí)出苗率最低，為3.13%(圖5)。少花蒺藜草在土壤含水量為15%的條件下根長(zhǎng)、苗長(zhǎng)均最長(zhǎng)，土壤含水量為2.5%的條件下根長(zhǎng)、苗長(zhǎng)均最小，不能支持植株生長(zhǎng)(圖6)。少花蒺藜草出苗臨界土壤含水量在1%～2.5%之間，少花蒺藜草生長(zhǎng)臨界土壤含水量在2.5%～5%之間。

2.4 pH值對(duì)少花蒺藜草種子萌發(fā)的影響

少花蒺藜草在pH值為2～12時(shí)均能萌發(fā)，pH值為2時(shí)萌發(fā)率最低，為57%，pH值為4～12時(shí)萌發(fā)率均在85%以上并且pH值為12時(shí)根長(zhǎng)、苗長(zhǎng)均顯著大于其他處理(表1)。結(jié)果顯示，少花蒺藜草在pH值為2～12時(shí)均可萌發(fā)生長(zhǎng)，pH值為12最適合少花蒺藜草生長(zhǎng)。

表1 pH值對(duì)少花蒺藜草種子萌發(fā)與生長(zhǎng)的影響

2.5 土壤中少華蒺藜草種子出苗深度

在沙土中，少花蒺藜草種子埋深為1～9 cm時(shí)出苗率在40%以上，在土表時(shí)低于40%，埋深11～15 cm時(shí)出苗率低，為10%左右，埋深為9 cm出苗率最高，達(dá)75.63%。在壤土中，少花蒺藜草種子埋深在0～7 cm時(shí)所表現(xiàn)的趨勢(shì)跟在沙中基本一致，1 cm 埋深出苗率最高，達(dá)61.88%，7 cm埋深時(shí)出苗率為58.75%，11～15 cm埋深時(shí)出苗率幾乎為0。試驗(yàn)結(jié)果顯示，少花蒺藜草種子在沙土中埋深 0～15 cm 均可出苗，且埋深1～9 cm出苗率最高，在壤土中超過(guò)11 cm不能出苗，埋深1～7 cm出苗率最高(圖7)。

3 結(jié)論與討論

無(wú)論需光、需暗還是光中性種子，其萌發(fā)或休眠均取決于種子內(nèi)所建立起來(lái)的Pfr含量和Pfr/(Pr+Pfr )值[5-6]。本試驗(yàn)結(jié)果表明，光照會(huì)抑制處于休眠期的少花蒺藜草種子的萌發(fā)，對(duì)解除休眠的少花蒺藜草種子萌發(fā)抑制不顯著，說(shuō)明光照會(huì)促進(jìn)少花蒺藜草種子的次生休眠。少花蒺藜草種子在15～40 ℃時(shí)均可萌發(fā)，最適萌發(fā)溫度為25 ℃，臨界萌發(fā)溫度在10～15 ℃，15℃時(shí)少花蒺藜草種子萌發(fā)率超過(guò)一半[7]。本試驗(yàn)結(jié)果顯示，少花蒺藜草種子萌發(fā)臨界水勢(shì)為-12～-10 MPa，水勢(shì)在-8～-4 MPa的環(huán)境適宜少花蒺藜草生長(zhǎng)。少花蒺藜草出苗臨界土壤含水量1%～2.5%，生長(zhǎng)臨界含水量為2.5%～5%，這說(shuō)明少花蒺藜草對(duì)水分脅迫具有很強(qiáng)的適應(yīng)性。少花蒺藜草在pH值為2～12時(shí)均可萌發(fā)生長(zhǎng)，pH值為12時(shí)萌發(fā)生長(zhǎng)狀況最好，說(shuō)明少花蒺藜草對(duì)pH值的適應(yīng)范圍很寬。徐軍在科爾沁沙地中調(diào)查發(fā)現(xiàn)，固定沙地中，少花蒺藜草種子分布在埋深1～3 cm處，集中在0～1 cm處，在半流動(dòng)沙地中，少花蒺藜草種子分布在埋深1～15 cm處，1～3 cm和7～8 cm處種子分布較多[2]。本試驗(yàn)結(jié)果表明，少花蒺藜草種子在沙土中埋深0～15 cm處均可出苗，埋深1～9 cm出苗率最高，在壤土中超過(guò)11 cm不能出苗，埋深1～7 cm出苗率最高。說(shuō)明沙土較壤土更適合少花蒺藜草的生長(zhǎng)。研究表明，光只能通過(guò)幾毫米的土層[8]，這也許是少花蒺藜草種子在土壤表層萌發(fā)率較埋深1～9 cm處低的原因。本研究結(jié)果顯示，少花蒺藜草具有廣泛的適應(yīng)性、極強(qiáng)的生命力，可在15～40 ℃、pH值為2～12以及很寬的水勢(shì)和土深范圍內(nèi)萌發(fā)與生長(zhǎng)。正因?yàn)檫@樣，少花蒺藜草才能在入侵地表現(xiàn)出很強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。

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