NaOH溶液處理對(duì)2個(gè)種源白刺種子萌發(fā)的影響

王紅明

(省部共建森林培育與保護(hù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(北京林業(yè)大學(xué))，北京，100083 )

NaOH溶液處理對(duì)2個(gè)種源白刺種子萌發(fā)的影響

王紅明

(省部共建森林培育與保護(hù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(北京林業(yè)大學(xué))，北京，100083 )

以采自甘肅張掖和武威2個(gè)種源的白刺種子為試驗(yàn)材料，研究了NaOH溶液濃度和處理時(shí)間對(duì)2個(gè)種源白刺種子萌發(fā)的影響。結(jié)果表明：1)不同濃度NaOH溶液處理對(duì)白刺種子萌發(fā)的影響不同。其中，以0.5 mol/L最好，0.3 mol/L次之，高于0.5 mol/L則抑制種子萌發(fā)甚至致死種子，使其不能萌發(fā)；2)相同濃度不同處理時(shí)間對(duì)白刺種子萌發(fā)的影響也不同。0.5 mol/L NaOH溶液處理12 h最好，而0.3 mol/L NaOH溶液處理24 h最好，0.7和1.0 mol/L NaOH溶液處理12 h可以萌發(fā)，但處理時(shí)間再長(zhǎng)就不能萌發(fā)了。綜合各項(xiàng)指標(biāo)發(fā)現(xiàn)，0.5 mol/L NaOH溶液處理12 h，2個(gè)種源白刺種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽指數(shù)最大，且發(fā)芽時(shí)間最短，發(fā)芽速度最快，效果最好。

白刺；白刺種源；種子萌發(fā)

We studied the effects of soaking concentrations and time of NaOH on the germination ofNitrariatangutorumBobr. seeds collected from the cities of Zhangye and Wuwei in Gansu Province, respectively. The seed germination was different with NaOH treatment concentrations. The best soaking concentration of NaOH for seed germination was 0.5 mol/L followed by 0.3 mol/L, and over 0.5 mol/L NaOH treatment inhibited seed germination and even led to death. The seed germination varied with soaking time under the same NaOH concentration. The best soaking time for seed germination was 12 h under 0.5 mol/L NaOH, and 24 h was optimal treatment time when seeds were soaked by 0.3 mol/L NaOH. When soaked under 0.7 and 1.0 mol/L NaOH, only 12-h treatment led to germination, and seed could not germinate while treatment time exceeded 12 h. The optimal group for seed germination of twoN.tangutorumBobr. provenances was under 0.5 mol/L NaOH and soaking time of 12 h, which would resulted in highest germination rate, highest germination potential, highest germination index, shortest germination time and fastest germination speed among all the treatments.

白刺(NitrariatangutorumBobr.)俗稱沙櫻桃，為蒺藜科(Zygophyllaceae)白刺屬(NitrariaL.)多年生典型荒漠灌木[1]，其抗旱、耐鹽、耐高溫，是干旱、半干旱地區(qū)防風(fēng)、固沙和水土保持的先鋒樹(shù)種[2]。白刺果是沙漠地區(qū)罕見(jiàn)的野生水果，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值很高，其葉鮮嫩，營(yíng)養(yǎng)豐富，是駱駝等很好的飼料。白刺草地是我國(guó)荒漠區(qū)最重要的草地類型之一，對(duì)荒漠地區(qū)畜牧業(yè)的飼料平衡有重要作用[3]。同時(shí)，也是中藥材鎖陽(yáng)的寄主之一[4]。因此，白刺具有很高的生態(tài)和經(jīng)濟(jì)利用價(jià)值。但在自然條件下，白刺種子萌發(fā)困難，且發(fā)芽率很低，在生產(chǎn)實(shí)踐中常造成直播后出苗時(shí)間長(zhǎng)，出苗率低，甚至出現(xiàn)嚴(yán)重缺苗斷壟的現(xiàn)象[5]。因此，研究種子預(yù)處理，打破休眠，促進(jìn)萌發(fā)意義重大。

白刺種皮堅(jiān)硬，透水透氣性差，存在嚴(yán)重的硬實(shí)現(xiàn)象。硬實(shí)休眠是植物適應(yīng)環(huán)境、延續(xù)種質(zhì)的一種生存方式。研究表明，荒漠植物硬實(shí)種子的不透水、不透氣性以及物理障礙等是影響種子萌發(fā)的重要因素[7]。目前，采用濃硫酸、低溫層積、刻傷處理、生長(zhǎng)激素等對(duì)白刺種子進(jìn)行大量研究，取得了一定的效果[8-11]，但發(fā)芽率依然不是很高。該實(shí)驗(yàn)采用不同濃度的NaOH溶液對(duì)白刺種子進(jìn)行不同時(shí)間的處理，探索NaOH溶液對(duì)白刺種子萌發(fā)的影響，以期為白刺的種子育苗與開(kāi)發(fā)利用提供依據(jù)。

1 材料與方法

供試的2個(gè)種源白刺種子于2013年8月下旬采自甘肅張掖和武威，試驗(yàn)于2014年4月在北京林業(yè)大學(xué)森林培育與保護(hù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行。所用NaOH為分析純。

種子處理：白刺種子分別在0.3、0.5、0.7、1.0 mol/L NaOH溶液中浸泡0、12、24和36 h，然后再用去離子水浸泡24 h后進(jìn)行發(fā)芽試驗(yàn)。試驗(yàn)設(shè)3次重復(fù)，以未被NaOH溶液浸泡的種子作為對(duì)照。

萌發(fā)試驗(yàn)：種子發(fā)芽試驗(yàn)設(shè)3次重復(fù)，每次重復(fù)30粒種子。供試種子經(jīng)上述預(yù)處理后，用1%NaClO溶液對(duì)種子消毒10 min，用清水沖洗干凈，播在以河沙為基質(zhì)的育苗缽中，河沙提前用多菌靈溶液(V(多菌靈)∶V(清水)=1∶800)消毒滅菌。再置于人工氣候箱中進(jìn)行發(fā)芽試驗(yàn)，培養(yǎng)條件為白天12 h，晚上12 h，白天光照80%，濕度60%，溫度25 ℃。每天觀察，視情況補(bǔ)充水分并記錄發(fā)芽種子數(shù)。若連續(xù)5 d無(wú)種子發(fā)芽，即為該試驗(yàn)結(jié)束。

測(cè)定指標(biāo)：發(fā)芽結(jié)束后，計(jì)算發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)和平均發(fā)芽時(shí)間[12]。

發(fā)芽率=(發(fā)芽種子數(shù)/供試種子數(shù))×100%。

發(fā)芽勢(shì)=(發(fā)芽達(dá)到高峰期的種子發(fā)芽數(shù)/供試種子數(shù))×100%。

發(fā)芽指數(shù)：GI=∑Gt/Dt。式中：GI為發(fā)芽指數(shù)；Gt為不同時(shí)間(7 d)的發(fā)芽數(shù)量；Dt為發(fā)芽時(shí)間。

平均發(fā)芽時(shí)間=∑(d)n/∑n。式中：d為從開(kāi)始試驗(yàn)之日算起的時(shí)間；n為正常發(fā)芽數(shù)量。

數(shù)據(jù)處理：所有數(shù)據(jù)分析采用SPSS17.0軟件完成數(shù)據(jù)處理及方差等統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，采用Excel2007進(jìn)行圖表繪制。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對(duì)2個(gè)種源白刺種子發(fā)芽率的影響

不同濃度和相同濃度不同時(shí)間的NaOH溶液處理對(duì)白刺種子發(fā)芽率的影響各不相同。在一定的范圍內(nèi)，NaOH溶液處理的白刺種子的發(fā)芽率均有不同程度的提高，而高濃度的NaOH溶液處理抑制種子萌發(fā)，甚至不能萌發(fā)。與對(duì)照相比，發(fā)芽起始時(shí)間也不相同，很多處理第2天、第3天就開(kāi)始萌發(fā)，而對(duì)照組在第5天、第6天才開(kāi)始萌發(fā)。

其中，0.5 mol/L NaOH溶液處理12 h后，張掖和武威2個(gè)種源的種子發(fā)芽率分別達(dá)81.11%和78.89%，分別比對(duì)照提高了55.56%和57.78%，效果最好，并達(dá)到了極顯著水平(p<0.01)。0.3 mol/L NaOH溶液處理24 h也顯著促進(jìn)了2個(gè)種源白刺種子萌發(fā)，發(fā)芽率比對(duì)照分別提高了28.88%和45.46%，也達(dá)到了極顯著水平(p<0.01)。其他處理中，0.3 mol/LNaOH處理12 h、0.3 mol/L NaOH處理36 h、0.5 mol/L NaOH處理24 h也達(dá)到了極顯著差異(p<0.01)，但0.5 mol/L NaOH處理36 h、0.7 mol/L NaOH處理12 h、1.0 mol/L NaOH處理12 h差異不顯著。而0.7 mol/L NaOH處理24 h、0.7 mol/L NaOH處理36 h、1.0 mol/L NaOH處理24 h和1.0 mol/L NaOH處理36 h后2個(gè)種源的種子都沒(méi)有萌發(fā)，發(fā)芽率為0%，這可能是因?yàn)楦邼舛鹊腘aOH溶液處理使種子失活，喪失了發(fā)芽能力。

2.2 不同處理對(duì)2個(gè)種源白刺種子發(fā)芽勢(shì)的影響

發(fā)芽勢(shì)反應(yīng)測(cè)試種子的發(fā)芽速度和整齊度。不同處理對(duì)白刺種子發(fā)芽勢(shì)的影響不同(表1，表2)。由表1可知，0.5 mol/L NaOH溶液處理24 h后，張掖種源種子發(fā)芽勢(shì)最高，達(dá)56.67%，比對(duì)照提高了40%，并且達(dá)到了極顯著水平(p<0.01)。其他處理中，0.3 mol/L NaOH溶液處理24 h和0.5 mol/L NaOH溶液處理12 h也達(dá)到了極顯著水平(p<0.01)。0.3 mol/L NaOH溶液處理36 h達(dá)到了顯著水平(p<0.01)。表2表明，0.3 mol/L NaOH溶液處理36 h后，武威種源種子發(fā)芽勢(shì)最高，達(dá)53.33%，比對(duì)照提高了40%，并且達(dá)到了極顯著水平(p<0.01)。另外，0.3 mol/L NaOH溶液處理24 h和0.5 mol/L NaOH溶液處理12 h也達(dá)到了極顯著水平(p<0.01)，比對(duì)照分別提高了36.67%和31%，但這兩種處理之間差異不顯著。0.3 mol/L NaOH和0.5 mol/L NaOH的所有處理都與對(duì)照差異顯著(p<0.05)。

表1 不同處理對(duì)張掖種源白刺種子發(fā)芽特性的影響

注:同列不同大寫(xiě)字母表示0.01水平差異極顯著；同列不同小寫(xiě)字母表示0.05水平差異顯著。

各處理下，白刺種子達(dá)到發(fā)芽勢(shì)的時(shí)間也不相同。而時(shí)間越短，說(shuō)明發(fā)芽越整齊，苗木質(zhì)量越好。與對(duì)照相比，除高濃度的NaOH溶液處理種子沒(méi)有萌發(fā)外，其他處理達(dá)到發(fā)芽高峰期的時(shí)間均提前。其中，0.5 mol/L NaOH溶液處理12 h在第2天就達(dá)到發(fā)芽高峰期，比對(duì)照提前4 d。由此可知，在一定的濃度范圍內(nèi)，NaOH溶液提高了白刺種子的發(fā)芽勢(shì)，并縮短了達(dá)到發(fā)芽高峰期的時(shí)間。

2.3 不同處理對(duì)2個(gè)種源白刺種子發(fā)芽指數(shù)的影響

試驗(yàn)結(jié)果表明，不同處理對(duì)白刺種子發(fā)芽指數(shù)的影響也各不相同(表1、表2)。0.5 mol/L NaOH溶液處理12 h提高了白刺種子發(fā)芽指數(shù)，與對(duì)照相比分別提高了34.36和26.57，并且達(dá)到了極顯著水平(p<0.01)。其他處理中，0.3 mol/L NaOH溶液處理24 h、0.5 mol/L NaOH溶液處理24 h均顯著提高了白刺種子的發(fā)芽指數(shù)，與對(duì)照相比也達(dá)到了極顯著水平(p<0.01)。由表1可知，0.5 mol/L NaOH溶液處理12 h與0.3 mol/L NaOH溶液處理24 h和0.5 mol/L NaOH溶液處理24 h相比，張掖種源種子發(fā)芽指數(shù)分別提高了22.26和11.06，并且達(dá)到了極顯著差異(p<0.01)。

表2 不同處理對(duì)武威種源白刺種子發(fā)芽特性的影響

注:同列不同大寫(xiě)字母表示0.01水平差異極顯著；同列不同小寫(xiě)字母表示0.05水平差異顯著。

表2表明，0.5 mol/L NaOH溶液處理12 h與0.3 mol/L NaOH溶液處理24 h和0.5 mol/L NaOH溶液處理24 h相比，武威種源種子發(fā)芽指數(shù)分別提高了3.08和16.4，并且達(dá)到了極顯著差異(p<0.01)。

2.4 不同處理對(duì)2個(gè)種源白刺種子平均發(fā)芽時(shí)間的影響

不同處理對(duì)白刺種子的平均發(fā)芽時(shí)間影響不同(表1、表2)。表1表明，0.5 mol/L NaOH溶液處理12 h對(duì)張掖種源白刺種子平均發(fā)芽時(shí)間的影響最大，與對(duì)照相比減少了3.96 d，達(dá)到了極顯著水平的差異(p<0.01)。與對(duì)照相比，除0.3 mol/L NaOH溶液處理36 h未達(dá)到顯著差異外，其他處理均達(dá)到了極顯著差異(p<0.01)。從表2可以看出，0.3 mol/L NaOH溶液處理12 h對(duì)武威種源白刺種子平均發(fā)芽時(shí)間的影響最大，與對(duì)照相比減少了3.93 d，達(dá)到了極顯著水平的差異(p<0.01)。與對(duì)照相比，其他處理均達(dá)到了顯著差異(p<0.05)。

3 結(jié)論與討論

白刺種子被一層骨質(zhì)且較厚的種皮緊緊包裹[13]。唐安軍等[14]研究表明，種皮的蠟質(zhì)層、木栓層、柵欄組織、骨狀石細(xì)胞等會(huì)導(dǎo)致種子休眠。相關(guān)研究表明,白刺種子經(jīng)沙藏催芽、溫藏催芽或?qū)臃e催芽后，至少需要1個(gè)月(層積催芽需2個(gè)月)，種子會(huì)有1/3露白，播后約7～11 d出苗[15]。這種處理效果時(shí)間太長(zhǎng)，耗時(shí)耗力，不利于推廣應(yīng)用。岳利軍等用濃H2SO4泡種55 min后，再用赤霉素浸泡，在10 d內(nèi)發(fā)芽率達(dá)到69%，提高了發(fā)芽率，縮短了發(fā)芽時(shí)間，取得了很好的效果。本試驗(yàn)采用強(qiáng)堿NaOH溶液處理白刺種子，結(jié)果表明，0.5 mol/L NaOH溶液處理12 h能顯著促進(jìn)白刺種子萌發(fā)，發(fā)芽率最高達(dá)81.11%，比岳利軍等[13]研究的最高發(fā)芽率提高了12.11%。這說(shuō)明白刺種子休眠的原因主要是種皮堅(jiān)硬所致，這與岳利軍等[13]的研究結(jié)果一致。

發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)和平均發(fā)芽時(shí)間是評(píng)價(jià)種子發(fā)芽常用的指標(biāo)，反映種子發(fā)芽速度、發(fā)芽整齊度和幼苗生長(zhǎng)潛勢(shì)。該試驗(yàn)表明，在一定的范圍內(nèi)，不同濃度的NaOH溶液以及相同濃度NaOH溶液處理不同時(shí)間后均能顯著提高發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽指數(shù)，縮短發(fā)芽時(shí)間，但以0.5 mol/L NaOH溶液處理12 h效果最好。這與王彥雕等[16]研究結(jié)果基本一致，但本試驗(yàn)更系統(tǒng)的研究了不同濃度以及相同濃度不同處理時(shí)間對(duì)白刺種子萌發(fā)的影響，確立了適合白刺種子萌發(fā)的最佳NaOH溶液濃度和處理時(shí)間。該研究表明，2個(gè)種源白刺種子在一定濃度氫氧化鈉一定時(shí)長(zhǎng)的處理后能夠腐蝕外層堅(jiān)硬的種子結(jié)構(gòu)，處理時(shí)長(zhǎng)過(guò)短時(shí)達(dá)不到腐蝕內(nèi)果皮的最佳時(shí)長(zhǎng)，而處理時(shí)長(zhǎng)過(guò)長(zhǎng)則破壞了種皮內(nèi)胚的生理活性，從而降低了種子的萌發(fā)特性，甚至不能萌發(fā)。

綜上所述，一定濃度的氫氧化鈉能夠促進(jìn)白刺種子萌發(fā)，高濃度的氫氧化鈉則破壞種子生活力，抑制種子萌發(fā)甚至使其不能萌發(fā)；相同濃度的氫氧化鈉處理不同時(shí)間，對(duì)白刺種子萌發(fā)影響不同。其中以0.5 mol/L NaOH溶液處理12 h效果最好。該方法很好的打破了白刺種子休眠，解決了白刺種子萌發(fā)難的問(wèn)題，為白刺種子萌發(fā)及育苗提供了理論依據(jù)和技術(shù)指導(dǎo)，可以在生產(chǎn)實(shí)踐中推廣應(yīng)用。

[1] 李含英.青海森林[M].北京：中國(guó)林業(yè)出版社，1993:345-347.

[2] 呂嘉.寒旱地區(qū)白刺條播育苗技術(shù)[J].青海農(nóng)林科技,2007(2)：85-86.

[3] 劉瑛心.中國(guó)沙漠植物志[M].北京：科學(xué)出版社,1987.

[4] 王彥雕,張勇,陳年來(lái),等.酸堿處理對(duì)不同條件貯藏的2種白刺種子萌發(fā)的影響[J].甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2013,48(1):97-101.

[5] 陳海魁,陳真,劉曉惠,等.植物種子的硬實(shí)現(xiàn)象及其處理方法研究綜述[J].甘肅農(nóng)業(yè),2008(2):79-80.

[6] 黃振英,Gutterman Y,胡正海,等.土壤鹽分、預(yù)濕處理對(duì)Artemisiamonosperma(菊科)種子傳播和萌發(fā)的影響[J].生態(tài)學(xué)報(bào),2001,21(4):676-680.

[7] 張勇,薛林貴,高天鵬,等.荒漠植物種子萌發(fā)研究進(jìn)展[J].中國(guó)沙漠,2005,25(1):106-112.

[8] 張春玲.濃硫酸處理對(duì)白刺種子萌發(fā)能力的影響[J].甘肅林業(yè)科技,2012,37(1):33-35.

[9] 劉嶧,楊靜慧,左鳳月,等.低溫層和預(yù)處理對(duì)白刺種子萌發(fā)的影響[J].北方園藝,2013(11):69-71.

[10] 郭曄紅,藺海明.赤霉素和細(xì)胞激動(dòng)素對(duì)白刺種子的調(diào)控[J].中國(guó)生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào),2009,17(6):1196-1199.

[11] 孫海群,田新靚.不同處理方法對(duì)2種白刺種子萌發(fā)的影響[J].種子,2013,32(9):75-78.

[12] 曹兵,宋麗華,魏婷婷.NaCl脅迫對(duì)3個(gè)臭椿種源種子萌發(fā)的影響[J].東北林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2007,35(12):9-11.

[13] 岳利軍.三種荒漠植物育苗技術(shù)的研究[D].甘肅：蘭州大學(xué),2009.

[14] 唐安軍,龍春林,刀志靈.種子休眠機(jī)制發(fā)展的綜述[J].云南植物研究,2004,26(3):241-251.

[15] 季蒙,楊俊平,邵鐵軍.白刺屬引種及育苗試驗(yàn)研究[J].內(nèi)蒙古林業(yè)科技,2004(3):7-10.

[16] 王彥,張勇,陳年來(lái),等.酸堿處理對(duì)不同貯藏條件的2種白刺種子萌發(fā)的影響[J].甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2013,48(1):97-101.

Effect of NaOH on Seed Germination of Two ProvenanceNitrariatangutorumBobr.

Wang Hongming(Key Laboratory for Silviculture and Conservation of Ministry of Education, Beijing Forestry University, Beijing 100083, P. R. China)/Journal of Northeast Forestry University，2015,43(4)：31-33.

NitrariatangutorumBobr.;N.tangutorumprovenance; Seed germination

王紅明，男，1989年2月生，省部共建森林培育與保護(hù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(北京林業(yè)大學(xué))，碩士研究生。 E-mail:wanghm226@126.com。

2014年8月16日。

S763.306.3

責(zé)任編輯：潘 華。