含水率與貯藏溫度對(duì)翠竹(Pleioblastus pygmaeus)種子生活力的影響

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(1.南京林業(yè)大學(xué)南方現(xiàn)代林業(yè)協(xié)同創(chuàng)新中心， 江蘇 南京 210037； 2.南京林業(yè)大學(xué)竹類(lèi)研究所， 江蘇 南京 210037； 3.南京林業(yè)大學(xué)生物與環(huán)境學(xué)院， 江蘇 南京 210037; 4.山東農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝科學(xué)與工程學(xué)院， 山東 泰安 271018)

由于竹類(lèi)植物開(kāi)花周期較長(zhǎng)，且大都結(jié)實(shí)率低，因此較難獲得竹類(lèi)種子[1-3]。大部分竹類(lèi)植物種子為穎果，目前國(guó)內(nèi)外關(guān)于竹類(lèi)植物種子貯藏的研究尚少，僅見(jiàn)采用含水率2.8%、4.7%、6.3%、8.9%和溫度5 ℃、-5 ℃貯藏的牡竹(Dendrocalamusstrictus)種子[4]；采用含水率8.72%、7.45%、6.46%、5.38%、4.41%、3.26%和溫度4 ℃、25 ℃貯藏方式的毛竹(Phyllostachysedulis)種子[5]；采用含水率10%～15%、溫度為4 ℃貯藏方式的馬來(lái)甜龍竹(Dendrocalamusasper)種子、灰香竹 (Chimonocalamuspallens)種子、大白竹(Schizostachyumsp.)種子和筇竹(Qiongzhueatumidissinosa)種子，以及采用含水率12%～16%和常溫貯藏方式的巨龍竹(D.sinicus)種子和黃竹(D.membranaceus)種子[6]。竹類(lèi)植物種子大都不耐貯藏，在室溫條件下，種子采后僅幾個(gè)月就會(huì)完全失活。因此，如何較長(zhǎng)時(shí)間的保存竹種子是一個(gè)亟待解決的問(wèn)題。翠竹(Pleioblastuspygmaeus)，一種竹亞科苦竹屬植物[7]，為耐陰低矮灌木狀地被竹類(lèi)，常作為重要的園林綠化植物，于2015年3月下旬在南京林業(yè)大學(xué)竹種園連年自然開(kāi)花，5月中下旬種子成熟。在種子貯藏過(guò)程中，溫度與含水率是影響種子保存的重要因素。本試驗(yàn)將不同含水率的翠竹種子分別貯藏于不同梯度的溫度下，探究翠竹種子的適宜存儲(chǔ)條件，以期為翠竹種子的保存提供參考。

1 材料和方法

1.1 材 料

試驗(yàn)材料為翠竹成熟的種子，于2016年5月下旬在南京林業(yè)大學(xué)竹種園所采集。種子采集后放于透氣布袋中，帶回實(shí)驗(yàn)室后置于陰涼干燥處陰干，為后續(xù)試驗(yàn)做準(zhǔn)備。

1.2 方 法

1.2.1 翠竹種子形態(tài)指標(biāo)、千粒重

隨機(jī)選取帶稃種子150粒，用數(shù)顯游標(biāo)卡尺(精度為0.01 mm)分別測(cè)量種子的長(zhǎng)度、寬度、厚度。帶稃種子測(cè)量完后，去掉稃片，再測(cè)量種子長(zhǎng)度、寬度、厚度。然后選取3粒飽滿的種子，在Leica體視顯微鏡下對(duì)其帶稃和去稃種子的外在形態(tài)進(jìn)行拍攝。

隨機(jī)選取帶稃種子1 000粒，用METTLER TOLEDO ML 204 分析天平稱取重量，重復(fù)5次。去掉稃片，再稱取1 000粒去稃種子重量，重復(fù)5次。分別取平均值，測(cè)得帶稃種子和去稃種子的千粒重。

1.2.2 種子發(fā)芽率測(cè)定

定期用HE 83水分測(cè)定儀測(cè)量種子含水率，重復(fù)5次。分別獲得不同梯度含水率(24.14%、16.39%、8.72%)的種子，將其裝入塑封袋，再放入錫紙袋中，置于不同梯度溫度下密封避光保存。具體保存條件如表1所示。

表1 翠竹種子貯藏條件

編號(hào)溫度(℃)含水率(%)1室溫8.7222288.72348.724-208.725室溫16.3962216.397416.398-2016.399室溫24.14102224.1411424.1412-2024.14

在種子貯藏前，先對(duì)含水率為24.14%、16.39%、8.72%的種子進(jìn)行萌發(fā)試驗(yàn)。隨機(jī)選取各個(gè)梯度含水率種子200粒，去掉稃片，均等分成4份，每份50粒。采用70%酒精消毒40 s，后采用2 g/L濃度的高錳酸鉀消毒20 min。消毒完畢清水洗后，加入250 mL蒸餾水，靜置于25 ℃培養(yǎng)箱內(nèi)，對(duì)其進(jìn)行回濕。含水率為24.14%、16.39%、8.72%的種子回濕時(shí)間分別為12，18，24 h。種子回濕完畢后，將其放入紙床內(nèi)，每天觀察種子萌發(fā)情況。種子貯藏后，每2個(gè)月做一次萌發(fā)試驗(yàn)，試驗(yàn)總時(shí)間為1年。

注：A為帶稃種子；B為去稃種子。圖1 翠竹種子外部形態(tài)

發(fā)芽率的測(cè)定：發(fā)芽率按照GB 2772—1999《林木種子檢驗(yàn)規(guī)程》進(jìn)行測(cè)定。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析采用Excel 2003、SPSS 19.0、Origin 8.5軟件。

2 結(jié)果與分析

2.1 翠竹種子形態(tài)指標(biāo)

如圖1所示，分別為翠竹帶稃和去稃成熟的種子。翠竹種子為基本型穎果，成熟后內(nèi)、外稃宿存，頂端無(wú)芒；稃片黃褐色，略長(zhǎng)或稍短于種子。于 2016 年 5 月中下旬種子成熟。果皮質(zhì)薄不開(kāi)裂，去稃種子形狀為長(zhǎng)橢圓形，腹部縱溝槽明顯，成熟種子呈黃褐色[8]。如表2所示，翠竹種子帶稃長(zhǎng)寬厚均值分別為13.26，3.28，3.28 mm；去稃種子長(zhǎng)寬厚均值分別為11.76，3.25，3.02 mm。

表2 翠竹種子形態(tài)指標(biāo)

翠竹帶稃去稃長(zhǎng)(mm)13.26±1.03a11.76±0.81a寬(mm)3.28±0.31b3.25±0.34b厚(mm)3.28±0.30b3.02±0.27b

注：同列不同小寫(xiě)字母表示在0.05水平上差異顯著。

2.2 種子千粒重

翠竹初始含水率帶稃和去稃種子的千粒重分別為110.86 g和103.54 g。翠竹不同含水率種子千粒重差異顯著，不同梯度含水率種子千粒重大小依次為31.73%>24.14%>16.39%>8.72%，其千粒重隨著含水率的降低逐級(jí)遞減。且不論是帶稃種子還是去稃種子，不同含水率種子的千粒重均差異顯著。

2.3 種子發(fā)芽率

種子在貯藏1年過(guò)程中，含水率和貯藏溫度均對(duì)種子的發(fā)芽率產(chǎn)生很大的影響。如圖2所示，種子的發(fā)芽率隨著貯藏時(shí)間的增長(zhǎng)不斷降低。種子在貯藏10個(gè)月后，含水率為16.39%和24.14%的種子均喪失萌發(fā)力，而含水率為8.72%，貯藏溫度為4 ℃和-20 ℃的種子仍具有萌發(fā)力。 含水率為8.72%的種子，相較于含水率為16.39%和24.14%的種子，在1年貯藏期內(nèi)其發(fā)芽率降低趨勢(shì)比較平緩，體現(xiàn)出這一貯藏條件的優(yōu)勢(shì)。含水率為16.39%和24.14%的種子，在4 ℃的貯藏條件下，6個(gè)月內(nèi)其發(fā)芽率遠(yuǎn)高于其他貯藏溫度種子的發(fā)芽率，具有絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)。含水率為8.72%的種子，不同梯度溫度的發(fā)芽率大小依次為-20 ℃>4 ℃>22 ℃>室溫。

表3 翠竹種子不同含水率的千粒重比較

含水率(%)千粒重(g)帶稃(g)去稃(g)31.73110.86±0.94a103.54±0.51a24.1498.05±0.75b92.64±0.93b16.3979.21±0.62c73.87±0.74c8.7271.94±0.84d66.55±0.47d

注：同列不同小寫(xiě)字母表示在0.05水平上差異顯著。

如圖3所示，貯藏在室溫和22 ℃，含水率為16.36%和24.14%的種子，貯藏2個(gè)月后均喪失萌發(fā)力。含水率為8.72%的種子，貯藏2個(gè)月后，其發(fā)芽率也大大降低，貯藏4個(gè)月后均喪失萌發(fā)力；貯藏在4 ℃條件下的種子，8個(gè)月后，不同梯度含水率種子發(fā)芽率大小依次為24.14%>16.39%>8.72%。含水率為24.14%和16.39%的種子貯藏6個(gè)月后，種子開(kāi)始發(fā)霉，其發(fā)芽率也出現(xiàn)急劇下降的趨勢(shì)。貯藏10個(gè)月后均喪失萌發(fā)力。含水率為8.72%的種子，貯藏4個(gè)月，其發(fā)芽率下降比較快，4個(gè)月后，其下降趨勢(shì)逐漸趨于平穩(wěn)，至10個(gè)月，仍具有較小的發(fā)芽率，但在貯藏月，12個(gè)月后徹底喪失萌發(fā)力；貯藏在-20 ℃條件下的種子，含水率為8.72%的種子具有絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)，貯藏1年的過(guò)程中，其發(fā)芽率隨貯藏時(shí)間的增加逐漸降低，且趨勢(shì)比較平穩(wěn)。種子貯藏1年后仍具有萌發(fā)力。而含水率為24.14%和16.39%的種子，貯藏2個(gè)月后，其發(fā)芽率急劇下降，貯藏4個(gè)月后完全喪失萌發(fā)力。

注：A為含水率8.72%；B為含水率16.39%；C為含水率24.14%。圖2 同一含水率種子貯藏在不同溫度下的發(fā)芽率

注：A為室溫；B為22℃；C為4℃；D為-20℃。圖3 同一貯藏溫度下不同梯度含水率種子的發(fā)芽率變化

由于在室溫和22 ℃恒溫條件下貯藏的種子，保存2個(gè)月后基本喪失萌發(fā)力，故不對(duì)其進(jìn)行方差分析。對(duì)貯藏在4 ℃和-20 ℃條件下不同梯度含水率種子進(jìn)行方差分析，如表4所示：種子在貯藏前，含水率為24.14%>16.39%>8.72%，其發(fā)芽率關(guān)系分別為91.0%>73.0%>53.5%，種子的含水率與其發(fā)芽率呈正相關(guān)關(guān)系，且發(fā)芽率差異顯著。種子在貯藏2個(gè)月后，不同貯藏條件的種子，其發(fā)芽率差異顯著。同一含水率，不同貯藏溫度的種子，其發(fā)芽率仍差異顯著。隨著貯藏時(shí)間的增加，不同貯藏條件種子發(fā)芽率的降低速度也不同。由表4還可知：種子在貯藏2個(gè)月、4個(gè)月、6個(gè)月、8個(gè)月、10個(gè)月、12個(gè)月時(shí)間內(nèi)，其最佳貯藏條件分別為含水率24.14%溫度4 ℃、含水率24.14%溫度4 ℃、含水率24.14%溫度4 ℃、含水率24.14%溫度4 ℃、含水率8.72%溫度-20 ℃、含水率8.72%溫度-20 ℃。種子貯藏8個(gè)月時(shí)，含水率8.72%溫度-20 ℃貯藏條件下種子的發(fā)芽率為31.5%，含水率24.14%溫度4 ℃貯藏條件下種子的發(fā)芽率為34.5%，含水率16.39%溫度4 ℃貯藏條件下種子的發(fā)芽率為29.5%，此時(shí)，這3種貯藏條件的發(fā)芽率差異不顯著。但含水率為8.72%貯藏溫度為-20 ℃的種子發(fā)芽率一直處于穩(wěn)定降低趨勢(shì)，而貯藏溫度為4 ℃含水率為24.14%和16.39%的種子發(fā)芽率均出現(xiàn)急劇下降趨勢(shì)，不具有穩(wěn)定性，故以含水率為8.72%貯藏溫度為4 ℃為最佳保存條件。

表4 不同貯藏條件下種子貯藏1年的發(fā)芽率比較

含水率(%)溫度(℃)發(fā)芽率(%)0個(gè)月2個(gè)月4個(gè)月6個(gè)月8個(gè)月10個(gè)月12個(gè)月8.72453.5±2.18c42.5±3.57d18.0±1.41d11.0±2.24d6.5±0.87c4.0±1.41b0b-2047.5±1.66c39.5±3.57c34.0±2.45c31.5±4.77ab26.5±6.06a22±9.27a16.39473.0±3.00b67.0±1.73b48.0±3.74b47.0±4.58b29.5±2.96b0b0b-2013.5±2.60f0e0e0d0b0b24.14491.0±2.24a87.0±4.36a75.0±5.00a69.0±3.61a34.5±2.18a0b0b-2032.5±1.66e0e0e0d0b0b

注：同列不同小寫(xiě)字母表示在0.05水平上差異顯著。

綜上所述，翠竹種子貯藏不同的時(shí)間應(yīng)采用不同的貯藏方式。翠竹種子貯藏時(shí)間為6個(gè)月內(nèi)，建議以含水率為24.14%貯藏溫度為4 ℃為宜。種子貯藏時(shí)間大于6個(gè)月時(shí)應(yīng)以含水率為8.72%貯藏溫度為-20 ℃為宜。

3 討 論

種子千粒重測(cè)量可以用來(lái)評(píng)估種子的飽滿度和含水率，是衡量種子品質(zhì)的一項(xiàng)重要指標(biāo)[9]。故含水率是影響種子千粒重的重要指標(biāo)。本試驗(yàn)測(cè)量了剛采收的不同梯度含水率翠竹種子的千粒重，發(fā)現(xiàn)種子的千粒重與種子含水率呈正相關(guān)關(guān)系。目前，關(guān)于竹子種子千粒重的測(cè)量并沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，故會(huì)出現(xiàn)同種植物種子測(cè)量的千粒重差異很大的現(xiàn)象。原因包括種子生長(zhǎng)環(huán)境差異導(dǎo)致的飽滿度差異和種子大小年差異等，種子自身的含水率也是影響種子千粒重大小的重要原因。故在測(cè)量種子千粒重之前，應(yīng)先測(cè)定種子的含水率，以種子含水率為前提，再對(duì)種子的千粒重進(jìn)行衡量。

有研究表明，種子采用室內(nèi)陰干的緩慢脫水方法比采用硅膠的快速脫水方法好[10]。以楊樹(shù)種子為例，不同脫水方法種子的發(fā)芽率大小依次為室內(nèi)陰干1 d>室內(nèi)硅膠干燥1 d>室內(nèi)硅膠干燥2 d>室內(nèi)陰干2 d。為避免種子脫水方法對(duì)翠竹種子發(fā)芽率的影響，宜采用室內(nèi)陰干的方法脫水。翠竹種子在陰干過(guò)程中，其發(fā)芽率隨含水率的降低而降低，當(dāng)含水率下降到8.72%時(shí)具有53.5%的發(fā)芽率。這主要是因?yàn)?，種子在脫水的過(guò)程中，其細(xì)胞膜會(huì)遭受一定的損傷[11]，但膜系統(tǒng)具有一定的生理保護(hù)機(jī)制，故種子的發(fā)芽率會(huì)下降，但仍具有較高的發(fā)芽率。

在種子貯藏過(guò)程中，其生活力受種子含水率、貯藏溫度和貯藏時(shí)間的共同影響[12]。牡竹種子[4]采用含水率2.8%、4.7%、6.3%、8.9%和貯藏溫度5 ℃、-5 ℃的貯藏方式，貯藏3年后，均有高于75%的發(fā)芽率。毛竹種子[5]在4 ℃含水率9.09%貯藏條件下最佳保存期為1年，貯藏2.5年后基本喪失生活力。4 ℃不同梯度含水率的種子的發(fā)芽率均高于25 ℃，說(shuō)明4 ℃貯藏條件優(yōu)于25 ℃。貯藏溫度為4 ℃、含水率為7.45%條件下的種子發(fā)芽率最高，達(dá)到77.5%。馬來(lái)甜龍竹、灰香竹、大白竹子和筇竹的種子采用含水率10%～15%及貯藏溫度為4 ℃的貯藏方式、巨龍竹和黃竹種子采用含水率12%～16%和常溫的方式貯藏后[6]，其發(fā)芽率總體表現(xiàn)為隨時(shí)間的延長(zhǎng)而急劇下降，貯藏3個(gè)月后，只有馬來(lái)甜龍竹和龍竹有4%的發(fā)芽率，其余都為0。這6個(gè)竹種在播種5～15 d內(nèi)發(fā)芽，說(shuō)明其種子可能不存在休眠期。翠竹種子在播種2～20 d內(nèi)發(fā)芽，采用隨采隨播的方式成活率高，因此翠竹種子不存在休眠期。由本試驗(yàn)可知，翠竹種子含水率在8.72%，貯藏溫度在-20 ℃，在貯藏1年時(shí)間內(nèi)仍具有生活力。貯藏在室溫和22 ℃條件下的種子，在貯藏2個(gè)月后，含水率為24.14%和16.39%的種子均出現(xiàn)不同程度的霉變，這主要是因?yàn)榉N子含水率偏高，而此時(shí)又處于高溫環(huán)境下，呼吸作用加快，產(chǎn)生更多的水分，在高溫高濕環(huán)境下滋生細(xì)菌，從而產(chǎn)生霉變，進(jìn)而加速種子失活。而含水率為8.72%的種子較含水率高的種子的呼吸作用較弱，產(chǎn)生的水分較少，只產(chǎn)生少量的霉變，雖然在貯藏2個(gè)月后仍具有較低的萌發(fā)力，但在貯藏4個(gè)月后種子也完全失活。故翠竹種子在室溫或22 ℃貯藏條件下，最多可以貯藏4個(gè)月。因此，在南京，室溫或22 ℃恒溫條件下并不適合翠竹種子的貯藏。4 ℃條件下，含水率為24.14%的種子在貯藏6個(gè)月時(shí)發(fā)芽率為69%。但在6個(gè)月后，其發(fā)芽率出現(xiàn)急劇下降的趨勢(shì)，這主要是因?yàn)榉N子呼吸作用產(chǎn)生了大量的水分，從而使種子產(chǎn)生霉變，進(jìn)而種子失活。貯藏在-20 ℃條件下的種子，含水率為24.14%和16.39%的種子在貯藏2個(gè)月后，其發(fā)芽率急劇下降，并在4個(gè)月后完全失活。這主要是因?yàn)榉N子內(nèi)的自由水含量相對(duì)于結(jié)合水高，在低溫情況下，產(chǎn)生冰晶，從而對(duì)種子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生凍害[13]，尤其是胚受到了傷害，故喪失活力。而含水率為8.72%的種子，種子內(nèi)結(jié)合水含量較高，不易產(chǎn)生凍害，且在低溫環(huán)境下，種子呼吸作用較低，從而消耗的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)較少[14]，故貯藏更長(zhǎng)的時(shí)間仍具有萌發(fā)力。綜上可知，不同的竹子種子，其適宜的貯藏條件差異很大，應(yīng)根據(jù)竹子種子自身的特性采用適宜的貯藏方式。

種子超干保存技術(shù)是指將種子含水率降至5%以下，密封后在室溫條件下貯藏，通過(guò)降低種子的含水率便可獲得與高含水率種子在低溫條件貯藏相同的效果[15]。種子超干保存技術(shù)簡(jiǎn)單有效，經(jīng)濟(jì)環(huán)保，通過(guò)試驗(yàn)證明，華北落葉松(Larixgmeliniivar.principis-rupprechlii)種子含水率為4.18%的種子發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)以及活力指數(shù)均比其他含水率的種子高[16]；毛竹種子在含水率3.26%溫度4 ℃下貯藏2年仍有37%的發(fā)芽率[5]；洋蔥(Alliumcepa)種子在含水率3.4%～4.5%室溫條件下貯藏3年仍有46%的發(fā)芽率[17]。在今后的研究中可嘗試?yán)贸杀４婕夹g(shù)貯藏翠竹種子，既能延長(zhǎng)種子的貯藏時(shí)間，又可節(jié)約能源，一舉兩得。

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