不同處理對刀葉金合歡種子萌發(fā)的影響

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(廣東省森林培育與保護(hù)利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東省林業(yè)科學(xué)研究院， 廣州 510520)

刀葉金合歡(Acaciacultriformis)為含羞草科金合歡屬大型常綠灌木，原生于澳大利亞東南部。樹冠圓球形，葉片長橢圓形，與刀形極似，灰綠色；花期冬末春初，花朵金黃色，頭狀花序，腋生，開花時成簇，形成球狀花冠。耐干旱，具根瘤，在全日照、排水良好的地區(qū)能快速生長。在澳大利亞，常用于整形球狀灌木，植于疏林草地，也可用作綠籬，是極好的觀花、觀葉及植被恢復(fù)樹種[1]。但因其種子與大多數(shù)豆科植物相似，種皮致密堅硬、含蠟質(zhì)，透水透氣性差，導(dǎo)致種胚生長受到機(jī)械限制，一般的種子處理方法難以促使其種子發(fā)芽，需要采用破除硬實(shí)種子的處理方法，改善其種皮透性，打破種子休眠，促其種子萌發(fā)[2-3]。本試驗(yàn)從濃硫酸浸蝕種子時間長短和水溫高低浸泡種子處理方面，探討影響刀葉金合歡種子萌發(fā)的因素，以期提高該種子發(fā)芽率，為刀葉金合歡規(guī)?；缣峁﹨⒖肌?/p>

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試種子為澳大利亞昆士蘭洲Ninde thana seed company提供的2016年采摘種子，按種子質(zhì)量相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)[4]，對刀葉金合歡種子作了包括種子凈度、千粒重、種子大小、硬實(shí)度等基本參數(shù)測量(見表1)。根據(jù)檢測參數(shù)可知，該種子與其他金合歡屬種子相似，種皮具蠟質(zhì)，有較厚的角質(zhì)層，種皮密度大，不經(jīng)處理自然發(fā)芽率為5%～10%，屬于硬實(shí)種子[2,5-6]，前期預(yù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果亦顯示，100 ℃的熱水燙種，自然冷卻后浸種24 h，種子播種后第3～5天才開始發(fā)芽，50多天后，仍有種子發(fā)芽，常溫蒸餾水浸種24 h，第50天種子發(fā)芽率只有8%。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 濃硫酸處理

選飽滿、有光澤的種子作為供試種子，每份2 000粒，共6份，濃硫酸拌種0，1，3，5，7，9 min處理后分別放入燒杯中，做好標(biāo)記，然后用蒸餾水反復(fù)沖洗種子至干凈，脫脂紗布把種子表面水分稍為吸干后備用。

1.2.2 熱水燙種處理

把6份經(jīng)濃硫酸不同拌種時間處理后的種子每份分成4組(500粒/組)，每組種子分成5份(5次重復(fù)，下同)，每份100粒，分別用脫脂紗布包好，做好標(biāo)記。按100，80，60，40 ℃等4組水溫處理放入燒杯中，分別用100，80，60，40 ℃等4種水溫對6份共24組種子進(jìn)行燙種處理，自然冷卻后浸種24 h，用蒸餾水清洗3～5次脫脂紗布及種子，置于干凈的20 cm×20 cm方格河砂床中，覆砂1 cm厚保濕催芽。

表2 不同處理對刀葉金合歡種子發(fā)芽比較

處理膨脹率(%)發(fā)芽勢(%)發(fā)芽率(%)發(fā)芽指數(shù)(%)9min+100℃12.20±1.83cdef35.60±5.03d44.40±4.41e1.48±0.15e9min+80℃10.60±1.60bcde20.40±3.22b23.60±4.19b0.79±0.14b9min+60℃10.00±1.30bcde10.60±0.81a8.60±1.44a0.39±0.02a9min+40℃9.60±0.68bcde8.60±1.21a7.00±1.38a0.34±0.02a7min+100℃12.00±1.67cdef38.80±3.37d39.40±4.91de1.31±0.16de7min+80℃11.40±0.93bcdef23.00±3.05b27.60±2.89bc0.92±0.10bc7min+60℃10.00±1.48bcde7.00±0.55a9.40±0.81a0.41±0.01a7min+40℃7.40±1.44ab8.40±0.68a7.60±0.81a0.36±0.02a5min+100℃14.80±0.58f67.00±5.21e76.40±3.85g2.55±0.13g5min+80℃11.60±1.21cdef24.80±3.58bc32.80±2.08cd1.09±0.075min+60℃10.40±0.93bcde12.20±0.37a10.00±1.41a0.45±0.01a5min+40℃8.20±1.16bcde10.20±0.58a8.20±1.28a0.38±0.03a3min+100℃13.40±1.91ef66.40±3.49e73.00±3.27g2.43±0.11g3min+80℃11.40±1.03bcdef21.00±3.48b26.40±3.36bc0.88±0.11bc3min+60℃11.40±1.03bcdef10.60±0.51a9.00±0.84a0.41±0.01a3min+40℃8.80±1.07bcd10.00±1.41a7.60±1.12a0.36±0.04a1min+100℃12.80±1.39def68.60±5.33e72.40±4.75g2.41±0.16g1min+80℃11.20±0.86bcdef23.00±3.58b26.40±2.91bc0.88±0.11bc1min+60℃10.80±0.86bcdef11.80±0.37a9.60±0.93a0.42±0.02a1min+40℃8.20±1.16bc8.80±1.50a7.40±1.33a0.35±0.02a0min+100℃12.80±1.46def32.40±3.9264.20±2.73f2.14±0.09f0min+80℃11.00±0.71bcdef11.00±0.77a24.60±2.34b0.82±0.08b0min+60℃10.40±0.93bcde8.00±0.95a10.00±0.55a0.40±0.02a0min+40℃10.40±1.03bcde8.40±0.75a10.00±1.26a0.40±0.01a自然水浸種4.40±0.51a4.20±1.07a8.00±0.89a0.27±0.03a

注：表中數(shù)據(jù)為平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤，同列不同字母表示處理之間差異性顯著(p<0 .01)。

表1 刀葉金合歡種子質(zhì)量檢測基本參數(shù)

項(xiàng)目名稱種子凈度(%)千粒重(g)橫軸(mm)縱軸(mm)種子硬實(shí)(%)種子平均生活力100℃的熱水燙種處理發(fā)芽率(%)常溫蒸餾水浸種處理發(fā)芽率(%)參數(shù)98.614.8～15.32.20～3.184.09～5.659190.0064.208.00

1.2.3 對照處理

用常溫蒸餾水浸種24 h的5份種子(每份100粒)作對照，與上述24組處理種子同時置于干凈的20 cm×20 cm方格河砂床中，覆砂1 cm厚保濕催芽。

1.3 發(fā)芽試驗(yàn)統(tǒng)計

在種子置床保濕催芽前，根據(jù)種子吸水情況、種皮軟化和種子大小判斷種子膨脹數(shù)量，分別統(tǒng)計不同處理種子的膨脹數(shù)量。種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)則從種子開始發(fā)芽起，每天按時記錄種子的發(fā)芽變化情況。根據(jù)大多處理記錄到的種子發(fā)芽數(shù)量高峰日期，確定種子發(fā)芽勢為10 d，由于種子發(fā)芽所需要的時間較長，為方便統(tǒng)計種子發(fā)芽率，確定處理種子連續(xù)3 d沒有種子發(fā)芽作為該處理發(fā)芽終止，記錄每種處理的種子發(fā)芽率。根據(jù)每天的記錄情況，計算不同處理下刀葉金合歡種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)。

種子膨脹率(%)=(B/D)×100%；

發(fā)芽率(%)=(N/D)×100%；

發(fā)芽勢 (%)=(M/D)×100%；

發(fā)芽指數(shù)(GI)=∑(Gt/Dt) ；

式中：B為種子浸泡24 h后置床前的膨脹數(shù)量；D為種子總數(shù)(100)；N為總發(fā)芽種子數(shù)；M為15 d內(nèi)的發(fā)芽種子數(shù)；Gt為第t天的發(fā)芽數(shù)；Dt為相應(yīng)的發(fā)芽天數(shù)。

1.4 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel 2010軟件和SPSS 20.0軟件進(jìn)行處理。其中各試驗(yàn)因子(種子膨脹率、發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù))凈增長率計算，則利用嵌套模型，以濃硫酸不同拌種時間及嵌套在濃硫酸不同拌種時間的不同水溫處理兩個因子作為自變量，以各試驗(yàn)因子增長率作為因變量進(jìn)行分析。

因子增長率(%)=(處理試驗(yàn)因子-對照試驗(yàn)因子)/對照試驗(yàn)因子×100%。

不同處理之間的差異水平用單因素方差分析(ANOVA)，差異性大小采用Duncan法多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對種子膨脹的影響

從表2和圖1可見，濃硫酸相同拌種時間處理下，種子膨脹數(shù)量隨水溫升高而增加；比較相同水溫處理，濃硫酸不同拌種時間處理，種子膨脹則表現(xiàn)有規(guī)律的先升后降趨勢，在0～5 min呈升勢，7～9 min呈下降。綜合以上處理，以濃硫酸拌種時間5 min后再用100 ℃水溫燙種處理的種子膨脹數(shù)量最多，達(dá)到14.8%，比用常溫蒸餾水處理和未用濃硫酸拌種相同水溫處理分別提高了236.37%和15.63%。利用單因素方差分析(ANOVA)進(jìn)行分析。結(jié)果表明，濃硫酸相同拌種時間，同水溫處理下的刀葉金合歡種子膨脹率差異不明顯，濃硫酸不同拌種時間，不同水溫處理，則表現(xiàn)出顯著差異(F=3.10,p<0.01)。

2.2 不同處理對種子發(fā)芽勢的影響

統(tǒng)計觀察和計算分析結(jié)果(見表2和圖2)表明，濃硫酸相同拌種時間處理下，種子發(fā)芽勢呈高水溫顯著大于低水溫處理；而相同水溫處理下，進(jìn)行過濃硫酸拌種處理的種子，其發(fā)芽勢整體上高于未經(jīng)濃硫酸拌種處理。綜合以上處理，以濃硫酸拌種1 min+100 ℃水溫燙種處理下種子發(fā)芽勢最高，達(dá)到68.60%，比用常溫蒸餾水處理和未用濃硫酸拌種相同水溫處理分別提高了1 533.34%和111.73%。利用單因素方差分析(ANOVA)對種子發(fā)芽勢進(jìn)行分析，結(jié)果表明，濃硫酸相同拌種時間，相同水溫處理下的刀葉金合歡種子，其種子發(fā)芽勢差異不明顯，濃硫酸不同拌種時間，不同水溫處理，則表現(xiàn)出顯著差異(F=50.25，p<0.01)。

2.3 不同處理對種子發(fā)芽率的影響

從表2和圖3可看出，在濃硫酸相同拌種時間處理下，種子發(fā)芽率高水溫顯著大于低水溫；相同水溫處理下，種子發(fā)芽率隨濃硫酸拌種處理時間，呈有規(guī)律的先升后降趨勢，0～5 min呈升勢，7～9 min呈下降。綜合以上處理，以濃硫酸拌種時間5 min+100 ℃水溫燙種處理下的種子發(fā)芽率最高，其種子發(fā)芽率為76.40%，比用常溫蒸餾水處理和未用濃硫酸拌種相同水溫處理的種子發(fā)芽率分別提高了855.00%和19.01%。利用單因素方差分析(ANOVA)對種子發(fā)芽率進(jìn)行分析。結(jié)果表明，濃硫酸相同拌種時間，同水溫處理下的刀葉金合歡種子發(fā)芽率差異不明顯，濃硫酸不同拌種時間，不同水溫處理，則表現(xiàn)出顯著差異(F=78.49，p<0.01)。

2.4 不同處理對種子發(fā)芽指數(shù)的影響

從表2和圖4可見，濃硫酸相同拌種時間，高水溫處理的種子發(fā)芽指數(shù)顯著大于低水溫處理；相同水溫處理下，進(jìn)行過濃硫酸拌種處理，其種子發(fā)芽指數(shù)整體上高于常溫蒸餾水處理，其中水溫大于80 ℃以上處理，差異非常顯著。綜合以上處理，以濃硫酸拌種時間5 min后再用100 ℃水溫燙種處理下的種子指數(shù)最高，達(dá)到2.55%，比用常溫蒸餾水處理和未用濃硫酸拌種相同水溫處理的種子發(fā)芽指數(shù)則分別提高了844.45%和19.16%。利用單因素方差分析(ANOVA)對種子發(fā)芽指數(shù)進(jìn)行分析，結(jié)果表明，濃硫酸相同拌種時間、同水溫處理下的刀葉金合歡種子發(fā)芽指數(shù)差異不明顯，濃硫酸不同拌種時間、不同水溫處理，則表現(xiàn)出顯著差異(F=75.86，p<0.01)。

圖3 不同處理方法對刀葉金合歡種子發(fā)芽率差異性比較

圖4 不同處理方法對刀葉金合歡種子發(fā)芽指數(shù)差異性比較

3 結(jié)論與討論

刀葉金合歡的種子膨脹率、發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)與濃硫酸拌種時間長短和水溫高低處理關(guān)系密切；水溫是影響刀葉金合歡種子膨脹率、發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)的主要因子；濃硫酸不同拌種時間對提高種子膨脹率、發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)起重要作用；濃硫酸拌種5 min+100 ℃水溫燙種處理，其種子膨脹率、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)在本試驗(yàn)中表現(xiàn)最好，分別為14.8%、76.4%和2.55%，與其他處理的差異性達(dá)到顯著水平(p<0.01)； 種子發(fā)芽勢則以濃硫酸拌種1 min +100 ℃水溫燙種處理最好，達(dá)到66.8%；與其他處理的差異性也達(dá)到顯著水平(p<0.01)。

研究表明，一般的種子處理方法難于打破硬實(shí)種子的休眠，只有采用強(qiáng)酸[7-13]、強(qiáng)堿[14-15]、高溫燙種[16-18]、機(jī)械損傷種皮[10,11,13,19]等處理方法，改善種皮透性，才能解除種子休眠，達(dá)到促進(jìn)或提高種子發(fā)芽目的。然而，由于各種種子的生理特點(diǎn)不一，休眠狀態(tài)各異，需要通過試驗(yàn)才能得到適合的處理方法，但采用濃硫酸及熱水處理或兩者混合使用處理硬實(shí)種子是最常用和有效的手段之一[3,4,6]。周錦業(yè)[7]、胡加新[9]、楊錦昌[11]、向麗霞[12]、陳文宗[13]等分別用濃硫酸處理銀葉金合歡(Acaciapodalyriifolia)、油楠(Sindoraglabra)截葉鐵掃帚(Lespedezacuneata)、檀香紫檀(Pterocarpussantalinus)種子，其研究結(jié)果顯示，隨著濃硫酸浸種時間的延長，種子萌發(fā)率呈先升后降的趨勢，各種種子均有一個最佳處理時間節(jié)點(diǎn)，在這合適的處理時間節(jié)點(diǎn)內(nèi)，濃硫酸可以最大限度腐蝕局部種皮，打破柵欄組織的屏障, 使種殼變薄并消除珠孔等部位的堵塞物, 增大種皮的透性，而不傷害種子內(nèi)部種胚，既達(dá)到打破硬實(shí)種子的休眠，又促進(jìn)或提高其種子發(fā)芽率的目的[6]。周錦業(yè)[7]、胡加新[9]、馬杰等[18]用不同水溫處理銀葉金合歡、胡枝子(LespedezabicolorTurcz.)種子試驗(yàn)結(jié)果顯示，種子發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)在一定水溫范圍內(nèi)，隨水溫升高而增加。說明高水溫處理硬實(shí)種子，也具有軟化種子皮，改善種皮透性，提高種子吸水膨脹能力[2-4]。本試驗(yàn)采用濃硫酸與熱水兩者疊加方法處理刀葉金合歡種子，其結(jié)果顯示，用濃硫酸浸種的6 組種子處理中(包括0 min對照)，在水溫<80 ℃時，其種子發(fā)芽率依然較低，只有水溫在100 ℃作用下，其種子發(fā)芽率上升到64.20%，其種子發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)在同組濃硫酸拌種時間內(nèi)，也是最高的，與眾多采用硫酸處理種子和不同水溫處理種子結(jié)果一致。最好組合處理的刀葉金合歡種子發(fā)芽率與種子活力存在差異，原因可能是種子發(fā)芽統(tǒng)計時間設(shè)置過短，或是有些種子在濃硫酸及100 ℃雙重種子處理方法下，造成種胚損壞，種子失去發(fā)芽，有待進(jìn)一步研究。