華北香薷種子萌發(fā)試驗

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(北京市植物園/北京市花卉園藝工程技術(shù)中心/城鄉(xiāng)生態(tài)環(huán)境北京實驗室， 北京 100093)

華北香薷(Elsholtziastauntonii)是唇形科香薷屬落葉亞灌木，高可達(dá)1 m，葉揉碎后有強(qiáng)烈的薄荷香味?？偁罨ㄐ蜷L穗狀，頂生，花冠淡紫色，花期8—10月。原產(chǎn)華北到西北地區(qū)，在北京山區(qū)普遍生長。

華北香薷作為鄉(xiāng)土植物具有抗性強(qiáng)、養(yǎng)護(hù)管理容易且適應(yīng)當(dāng)?shù)貧夂虻葍?yōu)點。花期夏秋季，賞花時間長，在奧運(yùn)植物篩選中脫穎而出。北京地區(qū)夏季觀花的木本植物較少，而其正好彌補(bǔ)了這一缺陷，因此在園林綠化與應(yīng)用中具有很大的潛力。華北香薷除了具有觀賞價值外，還具有很高的經(jīng)濟(jì)價值。從華北香薷中提取16種化合物，抗菌、殺菌效果顯著[1]。1992 年，姜永嘉等研究發(fā)現(xiàn)，華北香薷的乙醚熱提取物對儲糧害蟲具有較明顯的觸殺效應(yīng)，而且其揮發(fā)油也有較強(qiáng)的熏殺作用[2]。任建軍等研究表明，華北香薷的石油醚粗提取物殺螨效果非常顯著，可作為殺螨植物資源加以利用[3]。植物的次生代謝物質(zhì)做殺蟲劑在環(huán)境中沒有殘留，對人畜低毒是環(huán)保而有效的防治方法[4]。

華北香薷亦是很好的蜜源植物。張兵偉等對北京地區(qū)野生蜜源植物進(jìn)行調(diào)查，認(rèn)為華北香薷是北京的主要野生蜜源植物[5]。華北香薷是集觀賞價值和經(jīng)濟(jì)價值于一身的優(yōu)秀的園林植物。在園林綠化、蜜源、精油提煉及農(nóng)藥生產(chǎn)等方面均有較大的開發(fā)利用價值。本試驗從種子形態(tài)的描述和不同培養(yǎng)溫度、光照對種子萌發(fā)的影響以及不同培養(yǎng)基質(zhì)對發(fā)芽率及幼苗長勢的影響等多方面開展研究，總結(jié)技術(shù)資料，以期為今后大規(guī)模地生產(chǎn)推廣工作奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材 料

供試的中華北香薷種子2015年11月采集于香山公園。采集后置于陰涼處陰干。干燥后將種子收集于密封袋中，置于4 ℃冰箱中干藏備用。

1.2 方 法

1.2.1 千粒重的計算

隨機(jī)數(shù)出100粒種子，重復(fù)3次，用萬分之一的電子天平稱重，換算出千粒重。

1.2.2 不同溫度和光照條件下的萌發(fā)試驗

2016年12月5日從冰箱中取出部分種子，進(jìn)行清洗，用0.1%的高猛酸鉀浸泡消毒10 min后，用無菌水沖洗5遍，最后在無菌水中浸泡24 h，播種在鋪有2層濾紙的培養(yǎng)皿中，放入人工氣候箱中培養(yǎng)。每組重復(fù)3次。種子萌發(fā)測定，以胚根突破種皮長出0.1 cm為萌發(fā)標(biāo)準(zhǔn)，每24 h觀察發(fā)芽情況，記錄發(fā)芽數(shù)量。每48 h測量根長和苗長。以連續(xù)3 d無種子萌發(fā)記為結(jié)束。計算不同處理下的種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)。

發(fā)芽率(%)=G1/T×100%(式中：G1為發(fā)芽數(shù)；T為試驗種子總數(shù))；

發(fā)芽勢(%)=G2/T×100%(式中：G2為3 d后的發(fā)芽數(shù)；T為試驗種子總數(shù))；

發(fā)芽指數(shù)=∑(Gt/Dt)(式中：Gt為各日凈發(fā)芽數(shù)；Dt為相應(yīng)的發(fā)芽日)；

活力指數(shù)=S×GI(式中：S為幼苗長度(單位為cm)；GI為發(fā)芽指數(shù))。

表1 不同處理對華北香薷種子發(fā)芽率的影響(單位：%，平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤)

處理 光 暗 ⅠⅡⅢ均值ⅠⅡⅢ均值15℃100.0096.6796.6797.78±0.87a100.00100.00100.00100±0.00a20℃100.00100.00100.00100.00±0.00a96.6796.67100.0097.78±0.96a25℃100.0096.67100.0098.89±0.93a100.00100.00100.00100±0.00a15～25℃100.00100.00100.00100±0.00a100.0096.67100.0098.89±0.93a

溫度設(shè)定：萌發(fā)溫度為15，20，25 ℃ 3個恒溫梯度及15 ℃/25 ℃變溫。

光照設(shè)定：分為光照和黑暗2種處理。光照處理為每天12 h，光強(qiáng)為50μmol/(m2·s)。每臺培養(yǎng)箱內(nèi)放置2份，其中1份直接放置，作為光照處理；另1份用報紙包裹培養(yǎng)皿，并在外面罩黑色塑料袋，進(jìn)行暗處理。

1.2.3 不同基質(zhì)萌發(fā)及生長試驗

2017年3月22日在溫室內(nèi)播種，種子提前用冷水浸泡24 h。播種基質(zhì)分別為蛭石(A)、草炭土(B)(Pindstrup品牌)、珍珠巖+草炭土(1∶1)(C)及珍珠巖(D)，基質(zhì)做好后用0.1%高猛酸鉀噴淋消毒，播種前用清水淋洗3～5次，每個處理重復(fù)3次。播種后用塑料薄膜覆蓋，用以保濕，發(fā)芽后去掉薄膜。觀察出苗數(shù)量及幼苗長勢情況。每隔10 d測量幼苗高度，計算平均值，記為平均株高。溫室內(nèi)最高溫為25 ℃，最低溫度為15～17 ℃。

1.2.4 統(tǒng)計分析

使用Excel 2005軟件及SPSS 18軟件進(jìn)行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 種子千粒重

種子細(xì)小，狹長橢圓形，黑褐色；千粒重為(0.268±0.01)g。

2.2 不同光照和溫度處理對華北香薷種子發(fā)芽率的影響

不同處理的華北香薷種子均于播種后的第2天開始萌發(fā)。由圖1、圖2可知，萌發(fā)當(dāng)天光處理條件下，15 ℃的發(fā)芽率為3.3%，25 ℃的發(fā)芽率達(dá)到50%，2種溫度下發(fā)芽率相差15倍。暗處理下，15 ℃的發(fā)芽率為13.33%，25 ℃的發(fā)芽率達(dá)到85.55%，2種溫度下發(fā)芽率相差6倍。播種第3天，除了15 ℃處理外其它各種處理均達(dá)到萌發(fā)高峰，15 ℃處理于第4天達(dá)到萌發(fā)高峰。在不同的溫度下，華北香薷種子完成萌發(fā)的時間不同。25 ℃下，種子僅需2～4 d即全部萌發(fā)。15 ℃溫度下，種子完成萌發(fā)的時間為5 d。結(jié)束萌發(fā)后計算種子的發(fā)芽率，各種處理下發(fā)芽率均達(dá)到97%以上(表1)。說明華北香薷的種子屬于光不敏感型種子，儲存1年的種子活力高，易萌發(fā)。

通過SPSS分析表明，光照或溫度單獨作用對華北香薷種子發(fā)芽率影響均不顯著，但是溫度和光照條件交互作用對種子發(fā)芽率影響的顯著度p=0.046<0.05，說明2種因子交互作用對華北香薷種子的發(fā)芽率有顯著影響。萌發(fā)溫度為25 ℃的暗處理，發(fā)芽時間最短，發(fā)芽率高。

圖1 不同溫度在光處理下種子萌發(fā)進(jìn)程圖

圖2 不同溫度暗處理下種子萌發(fā)進(jìn)程圖

2.3 不同光照和溫度處理對華北香薷種子發(fā)芽勢的影響

發(fā)芽勢是指種子發(fā)芽初期在規(guī)定時間內(nèi)能正常發(fā)芽的種子粒數(shù)占供檢種子粒數(shù)的百分率，是判斷田間出苗率的指標(biāo)；發(fā)芽勢決定著出苗的整齊程度，發(fā)芽勢高，出苗整齊。本試驗以播種后第3天的出芽數(shù)量計算發(fā)芽勢，不同的溫度處理，種子的發(fā)芽勢呈顯著差異，華北香薷種子在不同處理下的發(fā)芽勢見表2。光照與溫度各自對華北香薷種子的發(fā)芽勢具有極顯著影響，且在不同的溫度與光照組合上對華北香薷種子的發(fā)芽勢亦存在附加影響。由圖3可知，在相同溫度，暗處理條件下，華北香薷種子的發(fā)芽勢均高于光處理，在15 ℃和20 ℃下尤為顯著。不同的溫度對種子發(fā)芽勢影響顯著。25 ℃條件下，各處理的發(fā)芽勢均為最高。15 ℃溫度處理下發(fā)芽勢最低。

表2 不同處理對華北香薷種子發(fā)芽勢的影響(單位：%，平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤)

處理 光 暗 ⅠⅡⅢ均值ⅠⅡⅢ均值15℃33.3340.0043.3338.89±2.46a86.6793.3393.3391.11±1.81bc20℃86.6786.6790.0087.78±0.89b96.6796.67100.0097.78±0.91d25℃100.0093.3393.3395.55±1.79cd100.00100.00100.00100.00±0.00d15～25℃93.3396.6793.3394.44±0.90cd100.0093.3393.3395.55±1.79cd

表3 不同處理對華北香薷種子發(fā)芽指數(shù)的影響(平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤)

處理 光 暗 ⅠⅡⅢ均值ⅠⅡⅢ均值15℃8.358.328.408.36±0.02a9.909.659.789.78±0.06b20℃1111.7311.3311.35±0.17d12.5012.3313.0012.61±0.17e25℃12.512.0812.2812.29±0.10e14.5014.1714.1714.28±0.09f15～25℃10.7811.1210.9510.95±0.08c12.6712.4512.4512.46±0.10e

表4 不同處理對華北香薷種子活力指數(shù)的影響(平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤)

處理 光 暗 ⅠⅡⅢ均值ⅠⅡⅢ均值15℃8.759.7310.239.57±0.75a14.2814.7414.1814.40±0.30b20℃15.8615.6614.4515.32±0.76b27.5727.2627.8227.55±0.28d25℃21.8820.8119.7520.81±1.07c32.0029.9931.1331.04±1.01e15～25℃19.9617.8220.8819.55±1.57c29.0727.8029.3728.75±0.83d

圖3 不同溫度下種子發(fā)芽勢對比圖

2.4 不同光照和溫度處理對華北香薷種子發(fā)芽指數(shù)的影響

植物的發(fā)芽指數(shù)可以用來衡量該種植物的發(fā)芽能力及活力。暗處理下華北香薷種子的發(fā)芽指數(shù)高于光處理，25 ℃處理下種子的發(fā)芽指數(shù)均高于其它溫度處理。在控制了其中一個變量之后，光照和溫度分別對華北香薷種子發(fā)芽指數(shù)的影響極顯著，但光照和溫度的交互組合的顯著度為0.072>0.05，說明光照和溫度的交互作用對種子發(fā)芽勢的影響不顯著。

2.5 不同光照和溫度處理對華北香薷種子活力指數(shù)的影響

活力指數(shù)是種子發(fā)芽速率和生長量的綜合反映，是種子活力的更好指標(biāo)。溫度和光照分別對華北香薷種子的活力指數(shù)有顯著影響，不同的溫度和光照組合對活力指數(shù)亦具有顯著影響。由表4可知，暗處理條件下華北香薷種子的活力指數(shù)明顯高于光處理，暗培養(yǎng)條件下幼苗總長度大于光培養(yǎng)。通過觀察發(fā)現(xiàn)，光培養(yǎng)更利于胚根的生長，暗培養(yǎng)則利于上胚軸的伸長。測量25 ℃下幼苗胚根和上胚軸的長度得到：光培養(yǎng)下胚根長度為(1.409±0.760)cm，上胚軸長度為(0.268±0.31)cm；暗培養(yǎng)下胚根的長度為(1.105±0.42)cm，上胚軸的長度為(1.058±0.53)cm。在相同光照條件下，25 ℃處理的種子活力指數(shù)最高，其次為15 ℃～25 ℃變溫處理的種子，15 ℃處理下種子活力指數(shù)最低。25 ℃下進(jìn)行暗處理，種子活力指數(shù)最高。

2.6 不同基質(zhì)處理對種子萌發(fā)及生長的影響

2.6.1 不同基質(zhì)對種子萌發(fā)的影響

華北香薷種子在不同基質(zhì)中播種后，均于第4天萌發(fā)，且當(dāng)天的出苗率均為70%以上，發(fā)芽數(shù)量較整齊，不同基質(zhì)處理的種子發(fā)芽率見表5。SPSS軟件進(jìn)行單因素方差分析，各處理間差異顯著性p=0.609>0.05，說明不同基質(zhì)對華北香薷種子的發(fā)芽率影響極不顯著。

2.6.2 不同基質(zhì)對幼苗生長的影響

不同處理對華北香薷幼苗的生長具有極顯著差異。在蛭石(A)和珍珠巖(D)處理下，幼苗生長較慢，苗細(xì)弱，后期出現(xiàn)部分苗木死亡的現(xiàn)象，而在草炭土(B)、珍珠巖+草炭土(C)處理下幼苗生長旺盛，植株高，葉片大，植株健壯，未出現(xiàn)死亡現(xiàn)象。播種30 d后，各處理下幼苗株高有明顯差異(表6)。處理B中幼苗的株高達(dá)到(55.31±1.62)mm，而處理A中幼苗的株高僅為(7.66±0.13)mm。不同處理下幼苗的株高由高到低分別為B>C>D>A。由圖4可知，在A處理下， 20 d后株高平均增長量最少，僅為2.06 mm；B處理下幼苗生長快， 20 d后平均長高42.43 mm，說明不同播種基質(zhì)對幼苗高度的增長具有顯著影響。珍珠巖保水性差，基質(zhì)易干，造成幼苗生長慢甚至死亡；蛭石保水性強(qiáng)但是透氣性差，亦對幼苗生長不利，最終導(dǎo)致幼苗生長遲緩，甚至死亡。試驗表明，草炭土最為適合華北香薷幼苗的生長。

表5 不同基質(zhì)對華北香薷種子發(fā)芽率的影響(單位：%，平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤)

基質(zhì)類別發(fā)芽率(%)ⅠⅡⅢ均值A(chǔ)76.6783.3380.0080.00±1.92aB90.0080.0083.3384.44±2.94aC96.6776.6790.0087.78±5.88aD76.6790.0090.0085.56±4.44a

圖4 不同基質(zhì)處理幼苗的生長量

表6 不同基質(zhì)對芽苗株高的影響(平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤)

基質(zhì)類別株高(mm)ⅠⅡⅢ均值A(chǔ)7.917.507.577.66±0.13aB57.8552.2955.7955.31±1.62dC34.8330.4831.5432.28±1.31cD13.5713.1513.0013.24±0.17b

3 討 論

華北香薷的種子活力高，易萌發(fā)，不同的光照和溫度處理，其發(fā)芽率均達(dá)到96%以上。光照或溫度單獨作用對華北香薷種子發(fā)芽率影響均不顯著，但是溫度和光照條件交互作用對華北香薷種子的發(fā)芽率有顯著影響，萌發(fā)溫度為25 ℃的暗處理，發(fā)芽時間最短，發(fā)芽率高。

25 ℃條件非常利于華北香薷種子的萌發(fā)，在暗處理下其種子萌發(fā)的各項指標(biāo)均為最高。在此條件下，種子發(fā)芽勢達(dá)到100.00%；發(fā)芽指數(shù)為14.28±0.09；活力指數(shù)為89.84±1.31。由此可知，華北香薷種子在25 ℃條件下種子活力高，發(fā)芽能力強(qiáng)，發(fā)芽率高，出苗整齊度高。

不同的播種基質(zhì)對華北香薷種子發(fā)芽率影響不顯著。在播種盤中進(jìn)行播種試驗，不同基質(zhì)處理下種子的發(fā)芽率均達(dá)到80%以上，而且萌發(fā)時間亦一致，但是不同基質(zhì)處理對幼苗的后期生長有顯著影響。蛭石和珍珠巖2種處理下，幼苗長勢慢，后期出現(xiàn)萎縮及死亡現(xiàn)象；在草炭土和珍珠巖+草炭土處理下幼苗生長旺盛，葉片大，植株健壯。華北香薷種子育苗階段使用草炭土或者加入部分珍珠巖做基質(zhì)，更加利于幼苗后期的生長和成苗。

華北香薷在野生環(huán)境下花期為7—9月，人工栽培下花期為9—10月[6]。龔松采用短日照、GA3、NAA對華北香薷進(jìn)行處理[7]，成功地延長了花期，使人工栽培下華北香薷的花期提前到7月中下旬，花期長達(dá)3個月；其花序長,花粉色，植株整齊、低矮，非常適合成片栽植，營造夏季花海效果。華北香薷亦具有很強(qiáng)的保持水土能力，司守霞等研究發(fā)現(xiàn)，華北香薷80%的根系分布在30 cm的土層內(nèi)，側(cè)根和毛細(xì)根發(fā)達(dá)[8]。其栽培管理容易，在園林綠化、香料工業(yè)、醫(yī)藥業(yè)等均具有應(yīng)用價值[9]。華北香薷在展現(xiàn)優(yōu)美觀賞效果的同時又能帶來經(jīng)濟(jì)價值，極具推廣前景。

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