不同土壤濕度對沙棘種子萌發(fā)的影響

王鑫，馬文艷，賈宇寰，蓋含文

(1.西北農(nóng)林科技大學(xué)，陜西楊凌712100；2.甘肅省子午嶺林業(yè)管理局華池分局，甘肅華池745600)

沙棘(HippophaerhamnoidesL.)是胡頹子科沙棘屬的多年生灌木，其特性是抗風(fēng)沙、耐旱，也可在鹽堿化土地上生存，因此被廣泛用于水土保持[1-4]。沙棘被大量種植于中國西北部，用于沙漠綠化。國內(nèi)主要分布于華北、西北、西南等地。沙棘產(chǎn)業(yè)具有美容、食療、藥用等方面的經(jīng)濟(jì)價值，恢復(fù)植被、減少泥沙、恢復(fù)生態(tài)鏈、園林綠化等方面的生態(tài)價值[5-7]。

塔依爾等通過對不同溫度條件下的發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和胚根生長量的比較分析，表明沙棘種子的發(fā)芽率和胚根生長量在不同溫度下變化較明顯[8]。鄭蔚虹等用不同濃度的青霉素、過氧化氫和高錳酸鉀對沙棘種子進(jìn)行浸泡處理，研究得出3%過氧化氫、250mg/L青霉素和0.15%高錳酸鉀浸種，能夠顯著的提高植物種子活力，促進(jìn)種子的萌發(fā)及幼苗生長[9]。張玲等通過等滲PEG和NaCl溶液模擬干旱脅迫和鹽脅迫對中亞沙棘種子萌發(fā)和幼苗生長過程，得出NaCl脅迫對中亞沙棘種子萌發(fā)過程的抑制作用不明顯，而PEG脅迫對中亞沙棘種子的萌發(fā)具有明顯的抑制作用[10]。

雖然關(guān)于沙棘種子在不同溫度、浸種處理、NaCl和PEG脅迫下生長狀況的研究較多，但是這些研究很少關(guān)注不同土壤濕度下沙棘種子萌發(fā)的變化規(guī)律，本試驗在現(xiàn)有的各項研究基礎(chǔ)上，以沙棘種子為供試材料，通過人工控制水分來研究不同土壤濕度對沙棘種子萌發(fā)的影響，得出不同土壤濕度下沙棘種子萌發(fā)的差異，從而為實際生產(chǎn)實踐提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

本試驗所用材料采購于甘肅省農(nóng)科院種子公司自然成熟的沙棘種子。供試種子為卵圓形光滑堅硬、成熟飽滿、黑褐色、大小均一、優(yōu)質(zhì)、無病害的種子。

1.2 研究方法

1.2.1 種子選擇及預(yù)處理。選擇子粒飽滿，優(yōu)質(zhì)，無病害沙棘種子為材料，用蒸餾水清洗，然后在40～50℃的熱水中浸種15min，再用0.3%的高錳酸鉀消毒30min，在蒸餾水下沖洗3次。

1.2.2 千粒重的測定。首先經(jīng)肉眼檢測，除去枯枝落葉、蟲蝕粒、破粒的種子后，再測千粒重。千粒重采用百粒法測定重復(fù)8次，確定其千粒重。

1.2.3 土壤濕度的設(shè)置。稱取200g烘干沙土，將其撒在發(fā)芽盒底部，然后將100粒種子均勻地放置在沙土上，分別向發(fā)芽盒中加入10.0g、20.0g、30.0g、40.0g蒸餾水，此時發(fā)芽盒中土壤含水量分別為5%、10%、15%、20%。每個處理5個重復(fù)。將發(fā)芽盒放置于培養(yǎng)箱內(nèi)。每24h觀測一次種子發(fā)芽情況，且每天下午18:00～19:00稱取發(fā)芽盒重，補充因蒸發(fā)而喪失的水分，使土壤含水量保持恒定，每天統(tǒng)計種子發(fā)芽粒數(shù)，并在種子發(fā)芽結(jié)束后測量胚根長度，然后計算出不同濕度條件下沙棘種子發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)。

1.2.4 測定指標(biāo)及方法

發(fā)芽率:R=N1/N0×100%；

發(fā)芽勢:P=Nm/N0×100%；

發(fā)芽指數(shù):I=∑(Gt/Dt)；

活力指數(shù):V=I·L；

平均發(fā)芽天數(shù):D=∑Gt·Dt/∑N1

式中：N1為發(fā)芽種子數(shù)；N0為供試種子總粒數(shù)；Nm為種子發(fā)芽達(dá)到最高峰時種子發(fā)芽粒數(shù)；Dt為發(fā)芽日數(shù)；Gt為與Dt相應(yīng)的逐日發(fā)芽種子數(shù)；L為胚根平均長度。種子萌發(fā)以種子露出胚根為標(biāo)準(zhǔn)，種子發(fā)芽結(jié)束以連續(xù)5天沒有新發(fā)芽的種子為標(biāo)準(zhǔn)[8]。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同土壤濕度對沙棘種子萌發(fā)進(jìn)程的影響

由圖1可見，不同土壤濕度對沙棘種子發(fā)芽進(jìn)程曲線的整體趨勢大致都是前期快速增加，后期趨于平緩。其中土壤含水量為10%的處理發(fā)芽粒數(shù)最多，其在置床后第2天開始萌發(fā)，第12天停止發(fā)芽，發(fā)芽粒數(shù)為73，比5%、15%的處理分別高出17粒和6粒。土壤含水量為20%的處理發(fā)芽粒數(shù)最少，其在置床后第2天開始萌發(fā)，第15天停止發(fā)芽，發(fā)芽粒數(shù)為40，比10%的處理低33粒。

圖1 不同土壤濕度下沙棘種子的萌發(fā)進(jìn)程

2.2 不同土壤濕度對沙棘種子發(fā)芽率和發(fā)芽勢的影響

由圖2可知，土壤含水量為10%時沙棘種子發(fā)芽率最高，其值為73%，比5%、15%的處理分別高出17%、6%。土壤含水量為20%時發(fā)芽率最低，其值為40%，比10%的處理降低13%。通過方差分析得出，不同土壤濕度對沙棘種子的發(fā)芽率具有極顯著影響(F=40.033，P<0.01)。多重比較表明，土壤含水量為10%的發(fā)芽率與5%和20%的差異顯著，與15%的差異不顯著；土壤含水量為15%的發(fā)芽率與5%和20%的差異顯著；土壤含水量為5%的發(fā)芽率與20%的差異顯著。

圖2 不同土壤濕度對沙棘種子發(fā)芽率的影響

圖3 不同土壤濕度對沙棘種子發(fā)芽勢的影響

由圖3可知，在土壤含水量為10%時沙棘種子發(fā)芽勢最高，其值為21%，比5%、15%的處理分別高出8%、9%。在土壤含水量為20%時發(fā)芽勢最低，其值為6%，比10%的處理降低15%。通過方差分析得出，不同土壤濕度對沙棘種子的發(fā)芽勢具有極顯著影響(F=12.451，P<0.01)。多重比較表明，土壤含水量為10%的發(fā)芽勢與其他的差異顯著；土壤含水量為5%的發(fā)芽勢與20%的差異顯著，而與15%的差異不顯著；15%的發(fā)芽勢與20%的差異顯著。

2.3 不同土壤濕度對沙棘種子發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)的影響

由圖4可知，土壤含水量為10%時沙棘種子的發(fā)芽指數(shù)最高，其值為15.3，比5%、15%的處理分別高出2.5、1.6。土壤含水量為20%時發(fā)芽指數(shù)最低，其值為6.5，比10%的處理降低8.8。通過方差分析得出，不同土壤濕度對沙棘種子的發(fā)芽指數(shù)具有顯著影響(F=6.967，P<0.05)。多重比較表明，土壤含水量為10%的發(fā)芽指數(shù)與5%、20%的差異顯著，與15%的差異不顯著；15%的發(fā)芽指數(shù)與20%的差異顯著，與5%的差異不顯著；5%的發(fā)芽指數(shù)與20%的差異顯著。

圖4 不同土壤濕度對沙棘種子發(fā)芽指數(shù)的影響

圖5 不同土壤濕度對沙棘種子活力指數(shù)的影響

由圖5可得，土壤含水量為10%時沙棘種子的活力指數(shù)最高，其值為39.02，比5%、15%的處理分別高出5.35、2.71。在土壤含水量為20%時活力指數(shù)最低，其值為15.12，比10%的處理降低23.9。通過方差分析得出，不同土壤濕度對沙棘種子的活力指數(shù)具有顯著影響(F=17.078，P<0.05)。多重比較表明，土壤含水量為10%的活力指數(shù)與5%和20%的差異顯著，與15%的差異不顯著；15%的活力指數(shù)與20%的差異顯著，與5%的差異不顯著；5%的活力指數(shù)與20%的差異顯著。

2.4 不同土壤濕度對沙棘種子平均發(fā)芽時間的影響

圖6 不同土壤濕度對沙棘種子平均發(fā)芽時間的影響

由圖6可得，土壤含水量為20%時沙棘種子的平均發(fā)芽時間最長，其值為7.7，比5%、15%的處理分別延長1.8、1.6。在土壤含水量為10%時平均發(fā)芽時間最短，其值為5.7，比20%的處理縮短2.0。通過方差分析得出，不同土壤濕度對沙棘種子的平均發(fā)芽時間具有顯著影響(F=6.032，P<0.05)。多重比較表明，土壤含水量為20%的平均發(fā)芽時間與其他處理差異均顯著。

3 討論與結(jié)論

3.1 討論

3.1.1 不同土壤濕度對沙棘種子的影響。于英華[11]對大果沙棘種子萌發(fā)和幼苗生長的實驗研究表明，在光照為200 lx等外界環(huán)境條件下，不同溫度處理對大果沙棘種子的各個萌發(fā)指標(biāo)具有顯著影響，在溫度為25 ℃條件下，種子萌發(fā)最早，發(fā)芽勢高，發(fā)芽率高，且主根生長量和生物量最大。研究結(jié)果表明，沙棘的千粒重為6.02g，土壤含水量為10%～15%的處理發(fā)芽率、發(fā)芽勢較大且發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)也較大。沙棘種子在置床后第2天開始萌發(fā)，在第12～15天以后基本穩(wěn)定。在土壤含水量為10%的條件下，種子萌發(fā)早，發(fā)芽率高，發(fā)芽速度快，發(fā)芽整齊度高，活力指數(shù)也高。隨著含水量的增加，種子萌發(fā)推遲，發(fā)芽率降低，發(fā)芽速度慢，發(fā)芽不整齊，活力指數(shù)低。不同土壤濕度條件對沙棘種子的發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)的影響均達(dá)到顯著水平，土壤含水量為10%時，發(fā)芽指數(shù)及活力指數(shù)最高。隨著土壤含水量的升高，發(fā)芽指數(shù)以及活力指數(shù)下降。在20%的試驗組中種子發(fā)芽參差不齊，出苗不一致，平均發(fā)芽時間延長，生活力弱。所以適度的干旱對于沙棘種子萌發(fā)是有利的。這對更大發(fā)揮沙棘的經(jīng)濟(jì)價值和生態(tài)功能具有重要意義。

3.1.2 不同土壤濕度對沙棘種子影響的試驗改進(jìn)。種子萌發(fā)受到很多因素及其共同作用的影響。不同溫度與土壤含水量組合、不同培養(yǎng)基質(zhì)、不同浸種時間、消毒滅菌以及不同光照處理等對種子發(fā)芽影響也將有可能不同，本研究在這些方面的分析也有待完善，所以人工模擬土壤含水量變化對沙棘沙棘種子發(fā)芽的影響還存在許多不足之處，需要進(jìn)一步研究。

3.2 結(jié)論

3.2.1 沙棘種子在萌發(fā)前期逐日發(fā)芽粒數(shù)均較多，累積發(fā)芽進(jìn)程曲線的斜率較大。經(jīng)過一段時間后，逐日發(fā)芽粒數(shù)明顯減少，累積發(fā)芽進(jìn)程曲線的斜率變小。

3.2.2 沙棘種子的萌發(fā)對不同土壤濕度的變化有不同的響應(yīng)趨勢。對沙棘種子來說，其發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)在土壤含水量為5%～20%范圍內(nèi)隨土壤濕度的增加呈現(xiàn)先增加后減小的趨勢。而平均發(fā)芽時間則呈現(xiàn)先減小后增加的趨勢。

3.2.3 沙棘種子適宜萌發(fā)的土壤含水量范圍為10%～15%。土壤濕度較大時，抑制種子的呼吸作用，使種子不能正常萌發(fā)；而土壤濕度較小時，種子得不到發(fā)芽所必需的水分，使胚根難以突破種皮，即使突破種皮，種子的活力也會受到影響。