光照、溫度和土壤水分對非洲鳳仙種子萌發(fā)的影響

王寶增， 王韋娜， 劉 穎， 孔 紅

（廊坊師范學(xué)院生命科學(xué)學(xué)院， 河北 廊坊065000）

非洲鳳仙（Impatiens walleriana Hook.f.）屬于鳳仙花科鳳仙花屬，又名洋鳳仙、蘇丹鳳仙、沃勒鳳仙，為多年生草本植物，原產(chǎn)于非洲東南部熱帶地區(qū)，喜溫暖濕潤環(huán)境，不耐干旱和低溫。非洲鳳仙株型緊湊，葉片亮綠色，花朵常布滿整株，色彩豐富且鮮艷明快，花期長，條件適宜時可以周年開花，常用于居室廳堂裝點、室外花壇布景以及花境材料和空地綠化［1］。

種子繁殖是人工繁育的重要手段，研究非洲鳳仙種子的萌發(fā)特性對引種栽培具有重要意義。目前，對非洲鳳仙的研究主要集中在栽培技術(shù)［2－3］、細(xì)胞懸浮培養(yǎng)［4］以及花粉活力［5］等方面，關(guān)于非洲鳳仙種子萌發(fā)特性的研究尚未見報道。本實驗旨在探討光照、溫度和土壤水分對非洲鳳仙種子萌發(fā)的影響，明確其萌發(fā)的適宜條件下，進而為非洲鳳仙的引種栽培提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

供試品種為美國保爾園藝公司生產(chǎn)的狂野系列，花色為深紅色，千粒重為0.496g。種子經(jīng)1%次氯酸鈉消毒5min后放進溫水里浸泡8h，然后取出種子將其用紗布包裹并進行搓洗，去除表面的粘液。

1.1 不同溫度環(huán)境的設(shè)置

取飽滿的非洲鳳仙種子，置于鋪有2層濕潤濾紙的培養(yǎng)皿中，每皿處理種子20粒，重復(fù)3次。將培養(yǎng)皿放在設(shè)有特定溫度的培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，連續(xù)光照，光照強度為2 000lx，溫度分別為18，22，26，30，34℃。每天檢查種子的萌發(fā)情況，從種子發(fā)芽后的第1天開始記錄，連續(xù)觀察9d，記錄種子的發(fā)芽數(shù)。

1.2 光照設(shè)置

實驗分為連續(xù)光照、連續(xù)黑暗和16h光照／8h黑暗變換光照處理，光照強度為2 000lx。每處理設(shè)3個重復(fù)，每個重復(fù)20粒種子。種子置于鋪有2層濕潤濾紙的培養(yǎng)皿中，將培養(yǎng)皿放在22℃恒溫環(huán)境中，每天定時統(tǒng)計種子的發(fā)芽數(shù)，連續(xù)記錄9d。

1.3 土壤水分含量設(shè)置

將沙土進行高溫滅菌后，分別稱取70g沙土分置于培養(yǎng)皿中，培養(yǎng)皿中依次加入10，12.4，14.8，17.5，20.3，23.3mL 蒸餾水，沙土的含水量分別為12.5%、15%、17.5%、20%、22.5%、25% 共 6個處理，每個 處理設(shè)3個重復(fù)。每個重復(fù)放入20粒種子，播種深度約為0.1cm。將培養(yǎng)皿置于22℃的恒定溫度并且光照良好的環(huán)境中培養(yǎng)。每天對實驗裝置進行稱重，然后補充蒸發(fā)掉的水分，使之保持恒定含水量。每天定時統(tǒng)計種子萌發(fā)的數(shù)量，連續(xù)記錄9d。

1.4 種子萌發(fā)的測定指標(biāo)［6］

發(fā)芽率（%）＝種子發(fā)芽總數(shù)／供試種子數(shù)×100%；

發(fā)芽勢（%）＝發(fā)芽達(dá)到高峰時所發(fā)芽種子數(shù)／供試種子數(shù)×100%；

發(fā)芽指數(shù)（GI）＝∑（Gt／Dt），式中：Gt為逐日發(fā)芽數(shù)，Dt為相應(yīng)的發(fā)芽天數(shù)。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2003進行數(shù)據(jù)分析制圖，采用SPSS 13.0進行差異顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 溫度對非洲鳳仙種子萌發(fā)的影響

隨著溫度的升高，非洲鳳仙種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)呈先升高后降低的趨勢，22℃時上述指標(biāo)均達(dá)到最大值，且22℃時出芽最快，第2天就開始萌發(fā)。當(dāng)溫度高于22℃時，非洲鳳仙種子萌發(fā)的各項指標(biāo)逐漸降低（圖1A，圖1B，圖1C）。

圖1 A 溫度對非洲鳳仙種子發(fā)芽率的影響

圖1 B 溫度對非洲鳳仙種子發(fā)芽勢的影響

圖1 C 溫度對非洲鳳仙種子發(fā)芽指數(shù)的影響

就發(fā)芽率而言，22℃時發(fā)芽率比18℃時提高了90%（p＜0.01），超過22℃，發(fā)芽率緩慢下降，但仍高于18℃（圖1A）。而發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)變化趨勢基本一致，22℃時的發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)分別比18℃時增加了2.2倍（p＜0.01）和1.9倍（p＜0.01），超過22℃時，發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)隨溫度升高下降較為顯著（圖1B，圖1C）。說明非洲鳳仙種子萌發(fā)的最適溫度為22℃。

2.2 光照對非洲鳳仙種子萌發(fā)的影響

由圖2A可知，光照時間不同，非洲鳳仙種子萌發(fā)率也有差異。連續(xù)光照處理與16h光照／8h黑暗處理的非洲鳳仙種子發(fā)芽率比較接近，均達(dá)到90%以上；而連續(xù)黑暗處理的非洲鳳仙種子的發(fā)芽率明顯低于連續(xù)光照處理與16h光照／8h黑暗處理，分別是二者的16.8%（p＜0.01）和17.6%（p＜0.01）。

圖2 A 光照對非洲鳳仙種子發(fā)芽率的影響

光照時間不同，非洲鳳仙種子的發(fā)芽勢也有差異。連續(xù)光照處理的非洲鳳仙種子的發(fā)芽勢最高，達(dá)到40.4%；16h光照／8h黑暗處理的非洲鳳仙種子的發(fā)芽勢次之，達(dá)到36.3%；連續(xù)黑暗處理的非洲鳳仙種子的發(fā)芽勢最低，為12.1%（圖2B）。

圖2 B 光照對非洲鳳仙種子發(fā)芽勢的影響

非洲鳳仙種子發(fā)芽指數(shù)隨光照時間的縮短逐漸降低（圖2C）。連續(xù)光照處理的非洲鳳仙種子的發(fā)芽指數(shù)最高；16h光照／8h黑暗處理的非洲鳳仙種子的發(fā)芽指數(shù)次之，比連續(xù)光照降低了22.5%（p＜0.05）；連續(xù)黑暗處理的非洲鳳仙種子的發(fā)芽指數(shù)最低，僅為連續(xù)光照的7.5%（p＜0.01）。

2.3 土壤水分對非洲鳳仙種子萌發(fā)的影響

含水量不同的各個處理，非洲鳳仙種子均在第4天開始萌發(fā)。含水量為12.5%時，非洲鳳仙種子的萌發(fā)期持續(xù)5d；含水量為15%與25%時，非洲鳳仙種子的萌發(fā)期持續(xù)4d；含水量為17.5%、20%與22.5%時，非洲鳳仙種子的萌發(fā)期持續(xù)3d。

圖2 C 光照時間對非洲鳳仙種子發(fā)芽指數(shù)的影響

含水量不同，對種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)影響也不同。由圖3A可以看出，在含水量12.5%～20%范圍內(nèi)，非洲鳳仙種子的發(fā)芽率隨著沙土含水量的增加而增加，當(dāng)發(fā)芽率達(dá)到最大時，隨著沙土水分含量的增加，種子萌發(fā)受到抑制。非洲鳳仙種子在含水量為20%時，其發(fā)芽率最高，均顯著高于其他處理（p＜0.05）。

圖3 B 土壤水分對非洲鳳仙種子發(fā)芽勢的影響

隨著沙土含水量增加，非洲鳳仙種子的發(fā)芽勢也逐漸升高，沙土含水量為22.5%時，發(fā)芽勢最高，達(dá)到61.7%，但與含水量為20%的發(fā)芽勢差異不顯著（p＞0.05）。含水量繼續(xù)增加，發(fā)芽勢開始下降，但仍高于含水量較低的處理（圖3B）。

非洲鳳仙種子的發(fā)芽指數(shù)在不同含水量條件下的變化趨勢與發(fā)芽率的變化趨勢基本一致，當(dāng)含水量為20%時，發(fā)芽指數(shù)達(dá)到最大值，隨著含水量的繼續(xù)增加，發(fā)芽指數(shù)又呈現(xiàn)下降趨勢（圖3C）。

圖3 C 土壤水分對非洲鳳仙種子發(fā)芽指數(shù)的影響

3 討 論

種子的萌發(fā)，除了種子本身要具有健全的發(fā)芽力以及解除休眠期外，還需要一定的環(huán)境條件，包括適宜的水分、氧氣、溫度等［7］。其中，溫度是種子萌發(fā)所需生態(tài)條件中極為重要的一個因素，在種子萌發(fā)的整個過程中起著非常重要的作用［8］。種子萌發(fā)是在一系列酶的參與下進行的，萌發(fā)過程中進行著活躍的代謝反應(yīng)，而酶的催化與溫度有密切關(guān)系，所以種子要在一定的溫度條件下才能萌發(fā)。在一定溫度范圍內(nèi)，隨溫度升高萌發(fā)進程加快，但過高的溫度會使一些活性物質(zhì)失活，如酶變性而影響萌發(fā)。本研究結(jié)果（圖1A，圖1 B，圖1C）也充分證實了這一規(guī)律。22℃是非洲鳳仙萌發(fā)的最適溫度，無論是發(fā)芽率、發(fā)芽勢還是發(fā)芽指數(shù)，均達(dá)到最高值。超過22℃，各項指標(biāo)開始下降。關(guān)于萌發(fā)隨溫度變化的生態(tài)學(xué)意義，林濤等認(rèn)為，這種萌發(fā)機制可以確保大部分種子在合適的季節(jié)萌發(fā)，進而可以增加幼苗存活的機會［9］。

光照能夠影響多種植物種子的萌發(fā)，早在19世紀(jì)人們就注意到了種子需光萌發(fā)的現(xiàn)象［10］。關(guān)于光照和種子萌發(fā)的關(guān)系，多數(shù)學(xué)者認(rèn)為是和光敏色素的兩種存在形式相關(guān)，即紅光能夠誘導(dǎo)種子內(nèi)部生理激活型Pfr的產(chǎn)生，而遠(yuǎn)紅光能夠逆轉(zhuǎn)這一過程，使得種子內(nèi)Pfr轉(zhuǎn)化為生理失活型Pr，而足量的Pfr存在是種子能夠萌發(fā)的基礎(chǔ)［11］。此外，光促進或抑制種子萌發(fā)與種子內(nèi)部Pfr、生理失活型敏色素Pr的比值有關(guān)，不同種子中Pfr／Pr閾值不同，因此光對不同種子萌發(fā)的影響也不同［12］。本研究結(jié)果表明，連續(xù)光照及16h光照／8h黑暗非洲鳳仙種子萌發(fā)較好，而黑暗處理發(fā)芽率顯著降低（圖2A），說明非洲鳳仙種子萌發(fā)的需光特性明顯，這與張?。?3］的研究結(jié)果一致。此外，非洲鳳仙種子體積很小，千粒重僅為0.496g，因此，在播種時，覆土不宜太厚，才利于種子萌發(fā)。

水分是影響種子萌發(fā)的另一個重要因子，充足的水分是種子萌發(fā)的必要條件。土壤含水量的高低，調(diào)節(jié)著種子的萌發(fā)速率。而不同物種的種皮透氣性及吸水性能差別較大，因此不同植物種子萌發(fā)所需最低水分也不同［14］。本研究結(jié)果表明，在含水量較高的條件下，非洲鳳仙種子萌發(fā)較好（圖3A），推測這與非洲鳳仙喜濕潤環(huán)境、不耐干旱的特性有關(guān)。所以，非洲鳳仙種子適合在較高的土壤含水量條件下萌發(fā)。

4 結(jié) 論

綜上所述，在進行非洲鳳仙種子萌發(fā)和育苗時，一定要控制好溫度、水分和光照條件，非洲鳳仙種子萌發(fā)的最適溫度為22℃，最適含水量為20%，且萌發(fā)過程需要光照，連續(xù)光照效果最好。

［1］宋偉.北方地區(qū)非洲鳳仙栽培生產(chǎn)技術(shù)［J］.園藝與種苗，2014（9）：41－42，63.

［2］葉凌風(fēng).非洲鳳仙的栽培技術(shù)［J］.中國農(nóng)業(yè)信息，2013（11）：81－82.

［3］李一平，林沛林.非洲鳳仙花深液流無土栽培［J］.中國花卉園藝，2010（10）：30.

［4］王晶晶，蔡赫，李然紅，等.非洲鳳仙花細(xì)胞懸浮培養(yǎng)條件的優(yōu)化［J］.牡丹江師范學(xué)院學(xué)報（自然科學(xué)版），2009（3）：13－14.

［5］顧亞東，張華麗，張西西.非洲鳳仙花粉萌發(fā)條件及花粉活力研究［J］.北方園藝，2011（6）：65－67.

［6］國際種子檢驗協(xié)會（ISTA）.國際種子檢驗規(guī)程［M］.北京：北京農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社，1995：54－57.

［7］黃振英，張新時，YitzchakG，等.光照、溫度和鹽分對梭梭種子萌發(fā)的影響［J］.植物生理學(xué)報，2001，27（3）：275－280.

［8］牛紅彬，關(guān)文靈，李世峰，等.光照和溫度對毛茛鐵線蓮種子萌發(fā)的影響［J］.亞熱帶植物科學(xué)，2013，42（1）：43－45.

［9］林濤，白玉娥，魏菁蕓，等.光照、溫度和水分條件對沙地云杉種子萌發(fā)影響的研究［J］.干旱區(qū)資源與環(huán)境，2005，19（2）：188－191.

［10］王曉明，蔣小滿.需光種子的萌發(fā)［J］.植物生理學(xué)通訊，1989（1）：69－73.

［11］姜勇，王文杰，李艷紅，等.光質(zhì)、光強對入侵植物紫莖澤蘭種子萌發(fā)及幼苗狀態(tài)的影響［J］.植物研究，2012，32（4）：415－419.

［12］宋兆偉，郝麗珍，黃振英，等.光照和溫度對沙芥和斧翅沙芥植物種子萌發(fā)的影響［J］.生態(tài)學(xué)報，2010，30（10）：2 562－2 568.

［13］張健.非洲鳳仙播種繁育［J］.中國花卉園藝，2007（2）：38－39.

［14］尚瑞廣，王兵益，徐瓏峰.溫度、水分和光照對瑪咖種子萌發(fā)的影響［J］.西南農(nóng)業(yè)學(xué)報，2014，27（6）：2 564－2 568.