GGR6浸種處理濃度對(duì)沙打旺種子活力及萌發(fā)特性的影響

陳士超， 王猛， 高永， 汪季?， 劉宗奇， 王香， 張曉偉

(1.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)沙漠治理學(xué)院，010018，呼和浩特；2.烏審旗國(guó)營(yíng)納林河林場(chǎng)，017300，內(nèi)蒙古，鄂爾多斯)

GGR6浸種處理濃度對(duì)沙打旺種子活力及萌發(fā)特性的影響

陳士超1， 王猛1， 高永1， 汪季1?， 劉宗奇1， 王香1， 張曉偉2

(1.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)沙漠治理學(xué)院，010018，呼和浩特；2.烏審旗國(guó)營(yíng)納林河林場(chǎng)，017300，內(nèi)蒙古，鄂爾多斯)

利用植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑調(diào)節(jié)植物生長(zhǎng)、發(fā)育和繁殖，是有效提高植物對(duì)逆境適應(yīng)能力和生產(chǎn)能力的重要手段。為探究植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑GGR6對(duì)沙打旺種子活力及萌發(fā)特性的影響，通過(guò)觀(guān)測(cè)不同GGR6濃度(0、50、100、150和200 mg/L)浸種處理下，沙打旺種子活力及萌發(fā)特性指標(biāo)，利用隸屬函數(shù)法，綜合分析篩選出適宜沙打旺種子萌發(fā)的GGR6處理濃度。結(jié)果表明：1)種子發(fā)芽動(dòng)態(tài)呈“單峰型”，GGR6處理提高了種子發(fā)芽速度和發(fā)芽率，縮短發(fā)芽時(shí)間；2)處理濃度為100 mg/L以下時(shí)，種子活力、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、萌發(fā)指數(shù)和活力指數(shù)均隨著GGR6濃度升高而升高，且濃度在50～100 mg/L之間，升高最為顯著，高于100 mg/L后，各處理之間差異不顯著(P>0.05)；3)促進(jìn)沙打旺種子萌發(fā)的最佳GGR6作用濃度為100 mg/L。研究對(duì)利用植物措施在荒漠化土地治理中，加速植被建設(shè)的進(jìn)程和效果具有重要意義。

沙打旺； GGR6； 種子活力； 萌發(fā)特性； 隸屬函數(shù)法

利用植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑調(diào)節(jié)植物生長(zhǎng)、發(fā)育和繁殖，增強(qiáng)植物對(duì)逆境的適應(yīng)能力，是有效提高植物生產(chǎn)能力和利用植物措施進(jìn)行荒漠土地治理生態(tài)建設(shè)效果的重要手段。GGR6(雙吉爾6號(hào)植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑)是一種易溶、易儲(chǔ)和綠色無(wú)公害新型高效復(fù)合植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑，因其具有促使植物生根，并使根系發(fā)達(dá)，從而提高植物對(duì)逆境適應(yīng)能力和生產(chǎn)能力的效果，在農(nóng)林生產(chǎn)實(shí)踐中被逐步推廣應(yīng)用。GGR6能否對(duì)植物的生長(zhǎng)發(fā)育產(chǎn)生作用及其作用的強(qiáng)弱，一方面取決于GGR6本身的特性和受體植物的敏感性，另一方面取決于GGR6在植物體內(nèi)累積的劑量，而GGR6溶液的濃度對(duì)其在植物體內(nèi)累積的劑量產(chǎn)生直接影響。許多學(xué)者曾對(duì)GGR6在不同作物上的應(yīng)用效果進(jìn)行研究和總結(jié)。結(jié)果表明，用適宜濃度GGR6浸種、蘸根和葉面噴施等處理，通過(guò)調(diào)控植物重要酶的活性，有利于促進(jìn)作物體內(nèi)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的形成，提高育苗成活率和增強(qiáng)抗性，對(duì)其內(nèi)在質(zhì)量的提升也有明顯效果，從而有利于提高作物的產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)產(chǎn)值[1-6]。例如：唐中杰等[3]研究表明，利用適宜濃度的GGR6溶液浸種，能促進(jìn)棉花根系的發(fā)育，增加果枝數(shù)、鈴重和單株結(jié)鈴數(shù)，并有一定的增產(chǎn)作用，但效果并不顯著；王建風(fēng)等[5]試驗(yàn)表明，用50 mg/L的GGR6溶液浸種24 h，沙棘種子室內(nèi)萌發(fā)時(shí)間提前3 d，發(fā)芽高峰提前7 d，發(fā)芽率提高17%；李沁[7]和薄穎生等[8]研究表明，用20 mg/kg的GGR6溶液浸種，能使油松種子出苗期提前2～3 d，出苗率提高10%～30%，且出苗集中整齊，苗全期提前4～7 d。 但綜觀(guān)已有研究，針對(duì)種子處理的應(yīng)用研究報(bào)道，主要集中于農(nóng)田和經(jīng)濟(jì)作物，在生態(tài)林營(yíng)造過(guò)程中的應(yīng)用研究報(bào)道，主要集中在栽植和扦插前期的苗木處理，而在生態(tài)林(草)營(yíng)造過(guò)程中，進(jìn)行種子處理的報(bào)道極少。

種子發(fā)芽期和幼苗生長(zhǎng)期是植物生長(zhǎng)過(guò)程中最重要的2個(gè)階段[9]，也是植物發(fā)育過(guò)程中最敏感和最脆弱的時(shí)期[10]，決定著一些植物能否成功在逆境中定居[11]，并對(duì)植物個(gè)體生活史、種群增殖、植被的形成及演替有著重要的作用[12]。種子是植物最重要的繁殖材料，利用播種方式進(jìn)行植被恢復(fù)，是生態(tài)建設(shè)的重要組成部分。

沙打旺(AstragalusadsurgensPall.)系豆科黃芪屬多年生植物，具有抗逆性強(qiáng)、成活率高等優(yōu)良特性[13-14]，是我國(guó)沙區(qū)飛播進(jìn)行植被恢復(fù)的主要物種之一，多年來(lái)被廣泛應(yīng)用于半荒漠沙區(qū)及黃土高原的水土保持生態(tài)建設(shè)[15]。針對(duì)沙打旺開(kāi)展GGR6對(duì)其種子活力及萌發(fā)特性的影響研究，探索最適于沙打旺種子萌發(fā)的GGR6作用濃度，對(duì)植被恢復(fù)與重建過(guò)程中，促進(jìn)沙打旺種子萌發(fā)、提高壯苗率、增強(qiáng)其對(duì)逆境的抵抗和適應(yīng)能力、以及加快植被建設(shè)的進(jìn)程和效果，均具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2015年5月10日，在內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)生態(tài)環(huán)境學(xué)院水土保持與荒漠化防治實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。選用內(nèi)蒙古烏審旗國(guó)營(yíng)納林河林場(chǎng)提供的沙打旺種子為試驗(yàn)材料，種子千粒質(zhì)量(1.51±0.07) g。GGR6購(gòu)于中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院ABT研究開(kāi)發(fā)中心。采用上海五一玻璃儀器制造廠(chǎng)生產(chǎn)的玻璃培養(yǎng)皿(90 mm)作為發(fā)芽器材。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 種子預(yù)處理 選取大小均勻一致、無(wú)病蟲(chóng)害和籽粒飽滿(mǎn)的沙打旺種子，用細(xì)砂紙打磨種皮50次，而后用0.1% HgCl2溶液浸泡消毒10 min，再用去離子水沖洗3次，晾干備用。

1.2.2 不同濃度GGR6浸種處理 依據(jù)產(chǎn)品使用說(shuō)明，結(jié)合已有文獻(xiàn)報(bào)道和試驗(yàn)種子的特性，按照等梯度配制不同質(zhì)量濃度(50、100、150、200 mg/L)的GGR6處理溶液。將預(yù)處理后的種子，在環(huán)境溫度為20 ℃的暗處，用不同濃度GGR6溶液浸種24 h，以蒸餾水處理為對(duì)照(CK)。5個(gè)處理分別記作CK、G50、G100、G150和G200。

1.2.3 不同處理種子活力及發(fā)芽試驗(yàn) 將0.1%BTB瓊脂凝膠趁熱倒入25個(gè)培養(yǎng)皿中，使之呈均勻的薄膜，自然冷卻至不燙手。取用上述溶液處理后的種子，每皿50粒，均勻的將胚向下埋于備好的瓊脂培養(yǎng)皿中，每個(gè)處理重復(fù)5次，放入恒溫30 ℃培養(yǎng)箱。2 h后記錄胚附近出現(xiàn)黃色暈圈的個(gè)數(shù)，并計(jì)算種子活力(SA)[16]。

取用不同濃度GGR6溶液浸種處理后的種子，每皿50粒，均勻的置于鋪有2層無(wú)菌定量濕潤(rùn)濾紙的培養(yǎng)皿中，分別對(duì)應(yīng)加入10 mL處理液，每個(gè)處理重復(fù)5次，放入恒溫20 ℃、相對(duì)濕度80%的光照培養(yǎng)箱中，12 h光照、12 h黑暗交替培養(yǎng)。每日定時(shí)通風(fēng)3次，及時(shí)補(bǔ)充各處理所散失的水分，每2 d更換1次濾紙。每日定時(shí)觀(guān)察種子發(fā)芽情況，依據(jù)國(guó)際種子檢驗(yàn)規(guī)程，有明顯的胚根“露白”認(rèn)定為發(fā)芽。統(tǒng)計(jì)各個(gè)處理的發(fā)芽情況，計(jì)算其發(fā)芽率(GP)、發(fā)芽勢(shì)(GE)、發(fā)芽指數(shù)(GI)和萌發(fā)指數(shù)(SI)。從每個(gè)處理隨機(jī)選取5株正常芽苗，測(cè)量其胚根及胚軸的總長(zhǎng)度，計(jì)算種子活力指數(shù)(VI)。第10 d結(jié)束發(fā)芽試驗(yàn)。各指標(biāo)計(jì)算公式如下：

種子活力SA=M/G×100；

發(fā)芽勢(shì)GE=GB/G×100；

日發(fā)芽率GD=GF/G×100；

最終發(fā)芽率GP=GA/G×100；

發(fā)芽指數(shù)GI=∑Gt/Dt；

萌發(fā)指數(shù)SI=1.0N2+0.75N4+0.5N6+0.25N8；

活力指數(shù)VI=GI×RL。

式中：SA為種子活力，%；M為黃暈圈個(gè)數(shù)，個(gè)；G為供試種子總數(shù)，粒；GE為發(fā)芽勢(shì)，%；GB為發(fā)芽進(jìn)程前1/3時(shí)間內(nèi)發(fā)芽種子數(shù)，粒；GD為某日當(dāng)日發(fā)芽率，%；GF為當(dāng)日發(fā)芽種子數(shù)，粒；GP為最終發(fā)芽率，%；GA為發(fā)芽種子總數(shù)，粒；GI為發(fā)芽指數(shù)；Gt為t時(shí)間內(nèi)發(fā)芽種子數(shù)，粒；Dt為相應(yīng)的發(fā)芽時(shí)間，d；N2、N4、N6和N8分別為第2、4、6和8 d的種子萌發(fā)率，%；SI為萌發(fā)指數(shù)；VI為活力指數(shù)；RL為發(fā)芽t時(shí)間時(shí)胚根及胚軸的總長(zhǎng)度，cm。

1.2.4 數(shù)據(jù)處理與分析 采用Excel 2003進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)處理和作圖，用SAS 9.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析(ONE-WAY ANOVA)。其中，對(duì)百分比數(shù)據(jù)進(jìn)行平方根反正弦轉(zhuǎn)換后，再進(jìn)行方差分析，最后用隸屬函數(shù)法，對(duì)不同濃度處理下，各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，用以反映不同處理對(duì)沙打旺種子活力及萌發(fā)產(chǎn)生的綜合影響，從而篩選出最適宜沙打旺種子萌發(fā)的GGR6處理濃度。具體評(píng)價(jià)方法是：將各指標(biāo)的隸屬函數(shù)值求和后，再求平均值，對(duì)最終的均值進(jìn)行排序，序號(hào)越小，說(shuō)明所對(duì)應(yīng)的GGR6處理越好，反之亦然。各指標(biāo)隸屬函數(shù)值按以下公式計(jì)算。

若指標(biāo)與沙打旺種子萌發(fā)能力呈正相關(guān)，則

X(U)=(X-Xmin)/(Xmax-Xmin)；

若指標(biāo)與沙打旺種子萌發(fā)能力呈負(fù)相關(guān)，則

X(U)=1-(X-Xmin)/(Xmax-Xmin)。

式中：X為指標(biāo)的實(shí)測(cè)值；Xmax和Xmin分別指測(cè)定值的最大值和最小值。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同濃度GGR6處理對(duì)沙打旺種子活力的影響

種子活力是衡量種子質(zhì)量的主要指標(biāo)之一，決定種子迅速、整齊出苗，以及幼苗高產(chǎn)和優(yōu)質(zhì)的潛在能力。如圖1所示，沙打旺種子活力隨著GGR6濃度的升高，而出現(xiàn)逐漸升高的總體趨勢(shì)。GGR6質(zhì)量濃度在0、50和100 mg/L處理時(shí)，種子活力隨著GGR6質(zhì)量濃度的升高，增幅顯著(P<0.05)，G100、G50分別較CK增加7.71%和17.91%。當(dāng)GGR6質(zhì)量濃度超過(guò)100 mg/L時(shí)，種子活力基本保持在95.20%±2.81%，且G100、G150和G200之間差異不顯著(P>0.05)。說(shuō)明GGR6質(zhì)量濃度在100 mg/L以下時(shí)，隨著濃度的升高，對(duì)提高沙打旺種子活力有較大的影響，當(dāng)質(zhì)量濃度在100～200 mg/L時(shí)，隨著處理濃度提高，則對(duì)種子活力影響不大。

標(biāo)注字母不同，表示不同處理間差異顯著(P<0.05)。下同。Values with different letters are significantly different (P<0.05). CK, G50, G100, G150, and G200 respectively represent the concentration of GGR6 solution is 0, 50,100,150, and 200 mg/L. The same below. 圖1 不同濃度GGR6對(duì)沙打旺種子活力的影響Fig.1 Effect of GGR6 with different concentrations on the seed vigor of Astragalus adsurgens

2.2 不同濃度GGR6處理對(duì)沙打旺種子發(fā)芽勢(shì)的影響

發(fā)芽勢(shì)是衡量種子發(fā)芽速度和整齊度的指標(biāo)。如圖2所示，發(fā)芽勢(shì)在各濃度GGR6處理下的順序是CK0.05)；G100、G150和G200較CK分別增加19.54%、22.52%和27.48%，均達(dá)到顯著性差異(P<0.05)；G100、G150和G200之間差異不顯著。說(shuō)明GGR6處理能提高沙打旺種子發(fā)芽勢(shì)，使種子能在較短時(shí)間內(nèi)快速發(fā)芽，并提高發(fā)芽的一致性；但GGR6處理濃度在50 mg/L以下時(shí)，其作用不明顯，當(dāng)處理質(zhì)量濃度達(dá)到100 mg/L時(shí)，提高發(fā)芽勢(shì)的作用顯著，而后隨著處理濃度的繼續(xù)加大，對(duì)提高發(fā)芽勢(shì)的作用并不明顯。

圖2 不同濃度GGR6對(duì)沙打旺種子發(fā)芽勢(shì)的影響Fig.2 Effect of GGR6 with different concentrations on the germination energy of Astragalus adsurgens

2.3 不同濃度GGR6處理對(duì)沙打旺種子發(fā)芽率的影響

發(fā)芽率是反映種子發(fā)芽能力的重要指標(biāo)，但在發(fā)芽率相同時(shí)，發(fā)芽勢(shì)越高的種子，說(shuō)明種子生命力越強(qiáng)。日發(fā)芽率可以動(dòng)態(tài)的反映種子在發(fā)芽全過(guò)程中每日發(fā)芽的情況。如圖3所示，隨著發(fā)芽試驗(yàn)的時(shí)間進(jìn)程，發(fā)芽動(dòng)態(tài)呈“單峰型”，且總體變化趨勢(shì)一致，但不同處理變幅差異較大。第1天不同處理，種子日發(fā)芽率順序?yàn)镃K>G50>G100>G150>G200，G50、G100、G150和G200處理分別較CK下降3.80%、15.19%、29.11%和31.65%；但第2天至第4天，日發(fā)芽率順序較第1天發(fā)生了明顯變化，與第1天恰好相反，表現(xiàn)為CK0.05)。第3天之后，各處理日發(fā)芽率快速降低，第5天時(shí)，日發(fā)芽率分別僅為2.60%、4.40%、3.60%、2.80%和1.60%，且各處理之間差異不顯著(P>0.05)。CK在第9天結(jié)束發(fā)芽，而經(jīng)過(guò)GGR6處理的種子在第8天就結(jié)束發(fā)芽，說(shuō)明GGR6浸種可提高種子整體發(fā)芽速度，使發(fā)芽進(jìn)程提前。

圖3 不同濃度GGR6對(duì)沙打旺種子日發(fā)芽率的影響Fig.3 Effect of GGR6 with different concentrations on the daily germination rate of Astragalus adsurgens

不同發(fā)芽日數(shù)累積發(fā)芽率變化曲線(xiàn)見(jiàn)圖4。隨著發(fā)芽試驗(yàn)的時(shí)間進(jìn)程，種子累積發(fā)芽率在前4 d呈近似直線(xiàn)型增加(yCK=19.86x-3.40，R2=0.987 3，n=4，p=0.006 4；yG50=21.54x-6.00，R2=0.993 8，n=4，p=0.003 1；yG100=25.90x-10.90，R2=0.987，n=4，p=0.006 5；yG150=27.64x-15.40，R2=0.984 5，n=4，p=0.007 8；yG200=29.24x-17.30，R2=0.985 7，n=4，p=0.007 2)，在發(fā)芽前4 d里，處理濃度越大增加的速率越快，G100、G150和G200之間差異不明顯，但明顯大于CK與G50處理。具有發(fā)芽潛力的種子絕大部分在前4 d里均已完成發(fā)芽。第4天以后，各處理累計(jì)發(fā)芽率變化曲線(xiàn)趨于平緩。第10天發(fā)芽試驗(yàn)結(jié)束后，各處理累計(jì)發(fā)芽率順序?yàn)镃K0.05)。說(shuō)明GGR6處理不僅可以提高種子的發(fā)芽速度，而且能提高種子的整體發(fā)芽率。在處理濃度0～100 mg/L之間，隨處理濃度的提高，對(duì)提高整體發(fā)芽率的作用越強(qiáng)，但處理濃度達(dá)到100 mg/L時(shí)，隨著處理濃度的繼續(xù)提高，對(duì)提高整體發(fā)芽率的作用并不明顯。

圖4 不同濃度GGR6對(duì)沙打旺種子累積發(fā)芽率的影響Fig.4 Effect of GGR6 with different concentrations on the cumulative germination rate of Astragalus adsurgens

2.4 不同濃度GGR6處理對(duì)沙打旺種子發(fā)芽指數(shù)和萌發(fā)指數(shù)的影響

發(fā)芽指數(shù)和萌發(fā)指數(shù)都是用來(lái)衡量種子活力及發(fā)芽勢(shì)的綜合性指標(biāo)。由于種子在失去發(fā)芽力之前，已發(fā)生劣變，可通過(guò)發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)或萌發(fā)指數(shù)來(lái)反映。如圖5和圖6所示，GGR6處理可在一定程度上，提高沙打旺種子的發(fā)芽指數(shù)(10日)和萌發(fā)指數(shù)。從CK到G50處理，沙打旺種子發(fā)芽指數(shù)由38.33%提高到40.18%，萌發(fā)指數(shù)由30.40%提高到35.50%，但促進(jìn)效果均不顯著(P>0.05)；當(dāng)處理質(zhì)量濃度達(dá)到100 mg/L時(shí)，發(fā)芽指數(shù)提高到43.12%，萌發(fā)指數(shù)較CK處理提高36.84%，促進(jìn)作用較CK和G50處理均達(dá)到顯著性水平(P<0.05)；處理質(zhì)量濃度超過(guò)100 mg/L時(shí)，雖然較CK仍能起到促進(jìn)作用，但發(fā)芽指數(shù)隨處理濃度的升高，出現(xiàn)緩慢降低的趨勢(shì)，G100、G150和G200之間差異不顯著(P>0.05)，說(shuō)明隨處理濃度升高，發(fā)芽指數(shù)降低不明顯；在處理質(zhì)量濃度100 mg/L以上，雖然隨著處理濃度的升高，萌發(fā)指數(shù)也有所升高，但升高并不明顯，G100、G150和G200之間差異不顯著(P>0.05)。

圖5 不同濃度GGR6對(duì)沙打旺種子發(fā)芽指數(shù)的影響Fig.5 Effect of GGR6 with different concentrations on the germination index of Astragalus adsurgens

圖6 不同濃度GGR6對(duì)沙打旺種子萌發(fā)指數(shù)的影響Fig.6 Effect of GGR6 with different concentrations on the seed germination index of Astragalus adsurgens

2.5 不同濃度GGR6處理對(duì)沙打旺種子活力指數(shù)的影響

種子活力指數(shù)是種子發(fā)芽速率和芽苗生長(zhǎng)量的綜合反映，是衡量種子活力的更好指標(biāo)，在一定程度上體現(xiàn)著芽苗的生長(zhǎng)速度。如圖7所示，各處理種子活力指數(shù)順序?yàn)镃K0.05)；G100、G150和G200較CK分別增加56.53%、67.32%和75.26%，均達(dá)到顯著性差異(P<0.05)；G100、G150和G200之間差異不顯著。說(shuō)明GGR6處理能提高沙打旺種子活力指數(shù)，使種子能在較短時(shí)間內(nèi)快速發(fā)芽，并促進(jìn)芽苗的快速生長(zhǎng)；但GGR6處理質(zhì)量濃度在50 mg/L以下時(shí)，提高種子活力指數(shù)的作用不明顯，當(dāng)處理質(zhì)量濃度達(dá)到100 mg/L時(shí)，提高種子活力指數(shù)的作用顯著，而后隨著處理濃度的繼續(xù)提高，對(duì)提高種子活力指數(shù)的作用并不明顯。

圖7 不同濃度GGR6對(duì)沙打旺種子活力指數(shù)的影響Fig.7 Effect of GGR6 with different concentrations on the seed vigor index of Astragalus adsurgens

2.6 不同GGR6處理濃度沙打旺種子活力及萌發(fā)特性指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)

種子發(fā)芽過(guò)程是種子活力及各項(xiàng)萌發(fā)指標(biāo)的綜合反映。通過(guò)分析不同GGR6處理濃度，對(duì)沙打旺種子活力及不同萌發(fā)特性指標(biāo)的影響，且對(duì)其影響程度并不一致。單一指標(biāo)并不能用來(lái)代表種子萌發(fā)能力的強(qiáng)弱，所以，選擇隸屬函數(shù)法對(duì)不同濃度處理下的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，旨在得出最適宜沙打旺種子萌發(fā)的GGR6處理濃度。

由不同處理沙打旺種子活力及萌發(fā)特性指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)結(jié)果(表1)可知，各指標(biāo)隸屬函數(shù)平均值順序?yàn)镚100>G200>G150>G50>CK，G100處理沙打旺種子活力及萌發(fā)特性的各指標(biāo)隸屬函數(shù)平均值最大(0.55)，CK處理最小(0.45)，最大值較最小值高22.23%，即GGR6質(zhì)量濃度為100 mg/L處理，對(duì)沙打旺種子萌發(fā)的綜合促進(jìn)作用最佳。

3 討論

種子活力是衡量種子質(zhì)量的主要指標(biāo)之一，發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)和萌發(fā)指數(shù)等發(fā)芽指標(biāo)是反映種子萌發(fā)特性的最直接指標(biāo)，也是反映種子活力變化的可靠指標(biāo)。研究結(jié)果表明，沙打旺種子日發(fā)芽動(dòng)態(tài)呈“單峰型”，GGR6浸種可提高種子發(fā)芽速度和發(fā)芽率，縮短發(fā)芽進(jìn)程。這與王建風(fēng)等[5]得出的GGR6浸種可使沙棘種子萌發(fā)時(shí)間和發(fā)芽高峰提前和發(fā)芽率提高的結(jié)論基本一致，也與宋曉斌等[4]得出的用適宜濃度的GGR6浸種，可使油松種子提前發(fā)芽、指數(shù)增長(zhǎng)期提前、種子全部發(fā)芽的時(shí)間提前的結(jié)論類(lèi)似。但第1天種子日發(fā)芽率隨GGR6處理濃度升高，呈下降趨勢(shì)，原因可能為：其一，未飽和溶液滲透勢(shì)隨溶液濃度提高而降低，隨GGR6濃度增大，滲透勢(shì)逐漸減小，從而使種子吸水的難度逐漸增大，降低種子吸水的速率，較高濃度的GGR6溶液使種子不能及時(shí)具備萌發(fā)所需的水分條件，從而使萌發(fā)延遲。其二，隨GGR6處理濃度增大，種子吸水速率降低，會(huì)相應(yīng)降低種子對(duì)GGR6的吸收速率；所以，高濃度GGR6溶液處理下的種子，在發(fā)芽試驗(yàn)的第1天所吸收的GGR6劑量較小，GGR6發(fā)揮的作用也比較微弱，種子萌發(fā)的實(shí)際限制因子是吸水量，第2天至第4天，種子日發(fā)芽率隨GGR6處理濃度提高，顯著升高，各處理日發(fā)芽率均在第3天達(dá)到最高。說(shuō)明種子通過(guò)前期吸水在第2天以后，水分已經(jīng)不再是種子萌發(fā)的主要限制因子，伴隨種子吸水，而被吸收的GGR6在種子內(nèi)逐漸累積，并發(fā)揮作用，通過(guò)激發(fā)種子內(nèi)源激素和酶活性、促進(jìn)種子解除休眠、破壞抑制種子萌發(fā)的活性物質(zhì)和加快細(xì)胞分裂速度等作用，增強(qiáng)了具有活力種子的萌發(fā)能力[2,17]，使在一般條件下不具備發(fā)芽能力的種子得以萌發(fā)，另一方面提高了種子的萌發(fā)速度，并在第3天達(dá)到最佳作用效果。

筆者研究表明：在GGR6處理質(zhì)量濃度為0～100 mg/L之間時(shí)，沙打旺種子活力、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、萌發(fā)指數(shù)及活力指數(shù)，均隨著GGR6處理濃度升高而升高；處理質(zhì)量濃度在50～100 mg/L之間時(shí)，各指標(biāo)值顯著升高，而當(dāng)處理質(zhì)量濃度超過(guò)100 mg/L后，隨處理濃度繼續(xù)升高，對(duì)種子活力、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率和活力指數(shù)的促進(jìn)作用不明顯，相反發(fā)芽指數(shù)和萌發(fā)指數(shù)有所下降。其原因可能是：在較低的GGR6濃度處理下，隨著GGR6在種子內(nèi)的逐漸累積，對(duì)種子萌發(fā)各項(xiàng)指標(biāo)表現(xiàn)出持續(xù)的促進(jìn)作用，而在較高濃度處理下，GGR6在種子內(nèi)部的大量累積，使得種子內(nèi)部滲透壓快速降低，導(dǎo)致種子內(nèi)源有機(jī)酸、生物堿等萌發(fā)抑制物質(zhì)，以及自身新陳代謝過(guò)程中酶解產(chǎn)生的萌發(fā)抑制物質(zhì)很難排出[18]，從而對(duì)種子萌發(fā)產(chǎn)生了抑制作用；相反，高濃度GGR6溶液具有較低的滲透勢(shì)，種子吸水速率的降低，會(huì)相應(yīng)降低對(duì)GGR6的吸收速率，在非充分浸種條件下，高濃度GGR6溶液處理下的種子所吸收的GGR6劑量實(shí)際值偏低，從而使得其發(fā)揮的作用有限。關(guān)于不同濃度下、不同浸種時(shí)間對(duì)種子萌發(fā)產(chǎn)生的影響有待深入研究。

表1 不同GGR6處理濃度沙打旺種子活力及萌發(fā)特性指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)結(jié)果

大量研究表明，不同種子的發(fā)芽最適GGR6處理濃度有所不同。例如：趙雪等[19]報(bào)道了在GGR6處理質(zhì)量濃度為10 mg/L時(shí)，沙地海岸松種子發(fā)芽率最高；張桂閣等[2]研究表明，用GGR6溶液處理玉米種子(30 mg/L拌種+拔節(jié)期20 mg/L噴施一次)的處理效果最好。筆者研究也與已有許多研究結(jié)果有所不同。這主要是因?yàn)榉N子萌發(fā)能力是種子內(nèi)在特性與各種外在因子相互作用，而表現(xiàn)出來(lái)的綜合外在反映，并受多種因素的影響。如不同研究者設(shè)計(jì)的試驗(yàn)條件不同、種子本身的生物學(xué)特性不同、不同生物學(xué)特性的種子對(duì)外界因子的響應(yīng)程度不同等[20]。

筆者測(cè)試的種子活力是具有生命力或潛在生命力的種子數(shù)，有些種子雖然具有潛在生命力，但因活力水平較低，而導(dǎo)致在一般條件下不能發(fā)芽，當(dāng)外界條件發(fā)生變化時(shí)，可能使得種子潛在生命力得到激發(fā)，從而得以萌發(fā)；發(fā)芽率是測(cè)試種子實(shí)際發(fā)芽數(shù)的指標(biāo)，發(fā)芽勢(shì)是測(cè)試種子發(fā)芽速率快慢和整齊度的指標(biāo)，有些種子雖然具備發(fā)芽能力，具有很高的發(fā)芽率，但由于活力水平大小不一，導(dǎo)致發(fā)芽速度和幼苗生長(zhǎng)狀況參差不齊；在一定程度上，發(fā)芽率高，說(shuō)明具有活力的種子多，發(fā)芽率低說(shuō)明具有活力的種子少，但在一般條件下的發(fā)芽率，又不能說(shuō)明在特定條件下、受到激發(fā)后才能發(fā)芽的種子數(shù)；當(dāng)種子良莠差別很大時(shí)，其種子活力可能存在極高和極低兩個(gè)極端，活力極高的種子在前期快速發(fā)芽，使得發(fā)芽勢(shì)指標(biāo)提高，但由于存在較多不具備發(fā)芽能力的種子，實(shí)際發(fā)芽率卻很低；發(fā)芽指數(shù)在一定程度上可動(dòng)態(tài)反映在不同的規(guī)定時(shí)間內(nèi)，種子發(fā)芽的平均速率，同時(shí)，在一定程度上反映種子在失去發(fā)芽力之前，已發(fā)生劣變的數(shù)量以及相對(duì)劣變的程度，劣變程度不同，受到不同外界條件激發(fā)后，其發(fā)芽速度和發(fā)芽率也會(huì)有不同變化；活力指數(shù)不但與發(fā)芽指數(shù)有關(guān)，還與芽苗生長(zhǎng)的速度有關(guān)，由于種子萌發(fā)與芽苗生長(zhǎng)受不同生理機(jī)制的影響(如種子吸水與幼苗吸水的機(jī)理就存在不同)，導(dǎo)致適宜種子萌發(fā)的環(huán)境條件與適宜幼苗生長(zhǎng)的環(huán)境條件往往不一致，所以發(fā)芽指數(shù)也就不能用來(lái)衡量活力指數(shù)。說(shuō)明不同發(fā)芽指標(biāo)之間存在密切聯(lián)系，但又各有側(cè)重；所以利用單一種子萌發(fā)指標(biāo)，對(duì)GGR6的響應(yīng)程度來(lái)衡量GGR6對(duì)種子萌發(fā)能力的綜合作用是不客觀(guān)的，即使是同一植物的種子，其發(fā)芽能力的強(qiáng)弱也與種子自身特性變異程度、外界環(huán)境因素等多種作用有關(guān)。所以，筆者采用隸屬函數(shù)法，評(píng)價(jià)不同處理濃度對(duì)沙打旺種子萌發(fā)的綜合促進(jìn)作用，結(jié)果表明濃度為100 mg/L處理，其效果最佳。

4 結(jié)論

在GGR6浸種處理質(zhì)量濃度為0～200 mg/L之間，沙打旺種子日發(fā)芽動(dòng)態(tài)呈“單峰型”，并且提高種子發(fā)芽速度和發(fā)芽率，提前發(fā)芽進(jìn)程。

在GGR6浸種處理質(zhì)量濃度為0～100 mg/L之間，沙打旺種子活力、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率、活力指數(shù)、發(fā)芽指數(shù)和萌發(fā)指數(shù)，均隨著GGR6處理濃度升高而升高，處理質(zhì)量濃度在50～100 mg/L之間時(shí)，各指標(biāo)值顯著升高；處理質(zhì)量濃度超過(guò)100 mg/L后，隨處理濃度繼續(xù)升高，各指標(biāo)值變化不明顯。

在室內(nèi)控制試驗(yàn)條件下，GGR6浸種處理質(zhì)量濃度為100 mg/L時(shí)，沙打旺種子活力及萌發(fā)特性各指標(biāo)隸屬函數(shù)平均值最大(0.55)，對(duì)沙打旺種子萌發(fā)的綜合促進(jìn)作用最佳。

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Influences of the different GGR6concentrations on the seed vigor and germination characteristics ofAstragalusadsurgens

CHEN Shichao1, WANG Meng1, GAO Yong1, WANG Ji1, LIU Zongqi1,WANG Xiang1, ZHANG Xiaowei2

(1.College of Desert Control Science and Engineering, Inner Mongolia Agricultural University, 010018, Hohhot, Inner Mongolia, China; 2.Wushen Banner State-run Nalinhe Forest Farm, 017300, Ordos, Inner Mongolia, China)

[Background] Regulator for growth, development and reproduction of the plant, is an important means to improve adaptability and production capacity, and has a key impact on ecological construction of desert land management using plant measures. The seed germination ability affects directly the growth, reproduction and production of plants, determines the success of some plants settled in the adversity, and has a critical effect on the life history, population growth, the formation and succession of plants.Astragalusadsurgensis one of the main species for soil and water conservation and ecological construction in the Loess Plateau of China. Understanding the effects of plant growth regulators on seed vigor and germination characteristics ofA.adsurgensis for improving adaptive ability to adverse environment and for increasing vegetative coverage during restoration and reconstruction of vegetation. [Methods] The concentrations of 0, 50, 100, 150 and 200 mg/L plant growth regulator GGR6solution, respectively at 20 ℃ (G50， G100， G150， and G200) and dark conditions (CK) were designed to soakA.adsurgensseed for 24 hours, and the influences of GGR6on seed vigor and germination characteristics ofA.adsurgenswere observed. Seed viability test (a constant temperature of 30 ℃) and germination test (constant temperature, relative humidity of 80%, 12 h light and 12 h darkness alternating) were conducted in the artificial climate chamber for the observation of seed vigor, germination energy, germination rate, germination index and vigor index with five replications of each treatment. Excel and SAS 9.0 statistical software were used for data processing, mapping and variance analysis. The suitable GGR6concentration forA.adsurgensseed germination was selected by membership function method. [Results] 1) The seed germination ofA.adsurgenswas “unimodal type”, and the same tendency presented in the different treatments. The order of seed germination rate was CK > G50> G100> G150> G200in the first day, and peak value of germination rate (2 to 4 days) was CK < G50< G100< G150< G200. 2) Seed vigor, germination energy, germination rate, germination index, and vigor index ofA.adsurgensincreased with increasing concentration of GGR6when GGR6concentration was below 100 mg/L. The effects of the treatments on seed vigor, germination energy, germination rate, and vigor index were not obvious when the GGR6concentration was higher than that of 100 mg/L, and germination index also decreased. [Conclusions] 1) GGR6solution improved the speed and rate of seed germination ofA.adsurgens(Germination process advanced 1 day). 2) Each value increased significantly (P< 0.05) when the concentration were 50-100 mg/L. 3) The order of seed vigor and germination characteristic indexes based on the average values of membership function was G100> G200> G150> G50> CK. The optimal GGR6concentration was 100 mg/L for seed germination ofA.adsurgens.

Astragalusadsurgens; GGR6; seed vigor; germination characteristics; membership function method

2016-09-13

2017-02-10

陳士超(1977—)，男，博士，講師。主要研究方向：水土保持與荒漠化防治。Email：chenshichao2005@126.com

?通信作者簡(jiǎn)介： 汪季(1957—)，男，博士，教授，博士生導(dǎo)師。主要研究方向：水土保持與荒漠化防治。Email：wangji1957@163.com

S714.6

A

2096-2673(2017)02-0070-09

10.16843/j.sswc.2017.02.009

項(xiàng)目名稱(chēng)： 林業(yè)公益性行業(yè)科研專(zhuān)項(xiàng)“風(fēng)積沙產(chǎn)業(yè)化利用及其跡地植被營(yíng)建技術(shù)研究”(201204205)