鵝觀草種子萌發(fā)及出苗特性

謝元 周偉軍 陸永良 于曉玥 唐偉

摘要：在實驗室和溫室條件下研究不同溫度、光照、水勢、鹽分對鵝觀草種子萌發(fā)以及埋土深度對鵝觀草出苗的影響。結果表明，鵝觀草種子萌發(fā)的晝/夜溫度范圍為20 ℃/10 ℃～35 ℃/25 ℃，最適晝/夜溫度為 25 ℃/15 ℃;黑暗條件下，鵝觀草種子萌發(fā)率較光照下略有提高，說明鵝觀草萌發(fā)不需要光照;鵝觀草種子對水勢脅迫較敏感，水勢從0下降至 -0.8 MPa 時，發(fā)芽率從93%直線下降至0;鵝觀草種子對鹽分脅迫具有一定耐受性，當NaCl濃度≤50 mmol/L時，種子均能保持80%以上的萌發(fā)率。50%萌發(fā)抑制率時的水勢和NaCl濃度分別約為-0.4 MPa和100 mmol/L。埋土深度為0.5 cm時，鵝觀草出苗率最高，埋土深度≥3 cm時出苗率顯著下降。表明鵝觀草種子萌發(fā)具有較強的環(huán)境適應性，通過耕作將其種子帶入4 cm以下土層，可有效抑制鵝觀草的危害。

關鍵詞：鵝觀草;種子萌發(fā);種子出苗;環(huán)境因子

中圖分類號：S451 ?文獻標志碼：A ?文章編號：1003-935X（2019）01-0017-06

Abstract：Laboratory and greenhouse experiments were conducted to study the effects of temperature，light，osmotic and salt stress on seed germination，and the effect of burial depth on seedling emergence of Roegneria kamoji Ohwi. The temperature range for germination is 20/10 ℃～35/25 ℃，with the optimal day/night temperature 25 ℃/15 ℃. Under dark conditions，germination rate increased slightly，indicating that light was not necessary. Seed germination was sensitive to osmotic stress，and when the water stress dropped from 0 to -0.8 MPa，the germination rate decresedfrom 93% to 0. The seed could tolerate salt stress. When NaCl concentration is lower than 50 mmol/L，seed germinationrate can be maintained at over 80%. The osmotic potential and NaCl concentration required for 50% inhibition of maximum germination were -0.4 MPa and 100 mmol/L，respectively. The seedling emergence rate was highest when the burial depth was 0.5 cm，and it was significantly inhibited when the burial depth was over 4 cm. These results indicated that R. kamojihad relatively strong environmental adaptability，potentiallybecoming a competitive weed in wheat field. Soil inversion by tillage to bury weed seeds below their maximum depth of emergence may enable effective control of this weed.

Key words：Roegneria kamoji Ohwi;seed germination;seedlin gemergence;environmental factors

鵝觀草（Roegneria kamoji Ohwi）（2n=6x=42）是小麥族禾本科鵝觀草屬的一種六倍體多年生禾草，擁有耐濕、高抗赤霉病等優(yōu)良品性，是小麥近緣植物改良和牧草育種的天然基因庫[1-2]。營養(yǎng)價值高、適口性好等優(yōu)點使其成為優(yōu)良牧草，同時鵝觀草還具有生態(tài)功能，可用于改善生態(tài)環(huán)境[3-4]。鵝觀草多生長在海拔100～2 300 m的山坡和濕潤草地上，除青海、西藏等地外，其分布遍及全國。鵝觀草在農田中偶有發(fā)現(xiàn)，危害不重，但目前在個別地區(qū)已成為農田的主要雜草，且危害程度不斷上升[5-6]。目前，主要利用形態(tài)學、細胞學、同工酶、隨機擴增多態(tài)性DNA標記（RAPD）、基因組原位雜交（GISH）等手段對小麥族屬種間、鵝觀草屬種間的遺傳變異進行研究，而對鵝觀草種子萌發(fā)及出苗特性的研究未見系統(tǒng)報道。本試驗研究環(huán)境因子對鵝觀草種子萌發(fā)和出苗的影響，以期為今后鵝觀草的防除工作提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

鵝觀草種子于2017年5月采自湖北省荊州市（30°13′N，112°33′E）小麥田，將采自50株植株上的完全成熟的種子裝于紙袋中，風干后于20 ℃左右的實驗室保存4個月，備用。

1.2 方法

選取籽粒飽滿、無病變的種子，用0.1% HgCl2溶液消毒3 min后，用無菌水充分沖洗干凈，晾干備用[7]。關于鵝觀草萌發(fā)對不同溫度、光照、水勢、鹽分響應的研究在培養(yǎng)皿中進行。在直徑為 9 cm 的玻璃培養(yǎng)皿中鋪墊2層濾紙，并向每個培養(yǎng)皿中加入5 mL配制好的測試溶液或蒸餾水，每個處理放置25粒種子，重復3次，試驗期間每天補充因蒸發(fā)而散失的水分。將進行溫度、光照、水勢、鹽分處理試驗的培養(yǎng)皿放置于光照度為 3 000 lx 的培養(yǎng)箱內培養(yǎng)[8-9]。關于埋土深度對鵝觀草出苗影響的研究在塑料缽中進行。

1.2.1 溫度對萌發(fā)的影響 設置5個溫度處理，即光照/黑暗條件下的溫度為15 ℃/5 ℃、20 ℃/10 ℃、25 ℃/15 ℃、30 ℃/20 ℃、35 ℃/25 ℃等處理，光照—黑暗周期為12 h—12 h。每天定時觀察并記錄培養(yǎng)皿內種子的萌發(fā)情況，連續(xù)觀察15 d[10]。

1.2.2 光照對萌發(fā)的影響 在“1.2.1”節(jié)不同溫度處理的基礎上，再分別對應設置1個完全黑暗條件處理，完全黑暗處理同樣設置3次重復，用不透光的黑色遮光布遮蓋以制造完全黑暗的條件，其他條件相同。試驗期間保持黑暗條件，第15天除去遮光布，記錄培養(yǎng)皿內種子的萌發(fā)情況[11]。

1.2.3 水勢脅迫對萌發(fā)的影響 參考Michel等關于溶液濃度與滲透勢的計算方法[12]，使用聚乙二醇（PEG-8000）配制滲透勢為0、-0.1、-0.2、-0.3、-0.4、-0.6、-0.8 MPa的不同測試溶液。將各處理置于光照/黑暗溫度為25 ℃/15 ℃、光照—黑暗周期為12 h—12 h的培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。每天定時觀察記錄培養(yǎng)皿內種子的萌發(fā)情況，連續(xù)觀察15 d。

1.2.4 鹽分脅迫對萌發(fā)的影響 采用不同濃度（0、25、50、75、100、125、150 mmol/L）的NaCl溶液測定種子萌發(fā)對鹽分脅迫的響應。將各處理置于光照/黑暗溫度為25 ℃/15 ℃、光照—黑暗周期為12 h—12 h的培養(yǎng)箱中培養(yǎng)[13-15]。每天定時觀察記錄培養(yǎng)皿內種子的萌發(fā)情況，連續(xù)觀察15 d。

1.2.5 埋土深度對出苗的影響 將鵝觀草種子播種于口徑為12 cm、高為10 cm、底部有排水孔的塑料缽中，塑料缽底部蓋有單層濾紙，缽中裝有適量事先高壓滅菌的試驗用土，底部浸水直至土壤濕潤。每缽播種鵝觀草種子25粒，播種深度設置為0、0.5、1.0、2.0、3.0、4.0 cm，每個處理重復3次。試驗在室外網(wǎng)室中進行，平均氣溫為20 ℃，試驗期間定時補充水分，以保證土壤濕度適宜，每天定時觀察記錄種子的出苗動態(tài)，連續(xù)觀察20 d。設置沒有播種的塑料缽作為空白對照，若20 d后空白對照沒有鵝觀草出苗，說明試驗用土不含鵝觀草種子。

1.3 數(shù)據(jù)處理與分析

在萌發(fā)試驗中將長出芽長和種子等長視為萌發(fā)，在出苗試驗中將子葉露出土壤表層視為出苗，并將連續(xù)7 d無種子萌發(fā)視為萌發(fā)結束。根據(jù)觀察記錄的數(shù)據(jù)計算發(fā)芽率、平均發(fā)芽時間、發(fā)芽啟動時間。

發(fā)芽率=已發(fā)芽種子數(shù)/供試種子總數(shù)×100%。

平均發(fā)芽時間=∑（Ni×Di）/∑Ni。

式中：Ni表示第i天萌發(fā)的種子數(shù)，粒;Di表示相應的萌發(fā)時間。

發(fā)芽啟動時間為第1粒種子發(fā)芽所需時間（d）。

使用Excel進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計，用SPSS 20.0進行方差分析，用Duncans法進行多重比較。

2 結果與分析

2.1 溫度對萌發(fā)的影響

由表1可知，鵝觀草種子在光照/黑暗溫度為 25 ℃/15 ℃ 時，發(fā)芽率最高，可達到85.33%;光照/黑暗溫度為20 ℃/10 ℃、30 ℃/20 ℃時，發(fā)芽率略有下降，但與25 ℃/15 ℃時的發(fā)芽率差異不顯著。當光照/黑暗溫度升至35 ℃/25 ℃時，發(fā)芽率降至68.00%，與 25 ℃/15 ℃ 時的發(fā)芽率存在顯著差異。當光照/黑暗溫度降至15 ℃/5 ℃時，種子不再萌發(fā)。從發(fā)芽啟動時間看，光照/黑暗溫度為 25 ℃/15 ℃時最快，但與 30 ℃/20 ℃ 之間不存在顯著差異，35 ℃/25 ℃與20 ℃/10 ℃時的發(fā)芽啟動時間大致相同。從平均發(fā)芽時間來看，光照/黑暗溫度為30 ℃/20 ℃時的平均發(fā)芽時間最短，但與25 ℃/15 ℃、35 ℃/25 ℃之間不存在顯著差異，光照/黑暗溫度為20 ℃/10 ℃時的平均發(fā)芽時間與其他3個溫度處理相比顯著增長。

2.2 光照對萌發(fā)的影響

由圖1可知，在相同溫度條件下，光照與黑暗處理的鵝觀草發(fā)芽率沒有顯著差異，除15 ℃/5 ℃的光照/黑暗溫度下均不萌發(fā)外，其他溫度條件下黑暗處理的發(fā)芽率均略高于光照處理，但無顯著差異，說明鵝觀草種子萌發(fā)不需要光照，因此光照不能成為鵝觀草田間萌發(fā)的影響條件。

2.3 水勢脅迫對萌發(fā)的影響

由圖2可知，當溶液水勢從0下降到-0.8 MPa時，鵝觀草的發(fā)芽率從93%迅速下降至0。發(fā)芽率與水勢脅迫之間的關系符合線性方程y=121.500x+97.228（r2=0.994）。當水勢低至 -0.8 MPa 時，鵝觀草種子不再萌發(fā)。表明鵝觀草種子對水勢脅迫較敏感，濕潤環(huán)境有利于萌發(fā)，干旱環(huán)境抑制萌發(fā)。

2.4 鹽分脅迫對萌發(fā)的影響

由圖3可知，當NaCl溶液濃度從0上升到150 mmol/L時，鵝觀草的發(fā)芽率從93%降至5%。發(fā)芽率與鹽分脅迫之間的關系符合方程y=-0.003 2x2-0.114 3x+93.024 0（r2=0.975 2）。當鹽分濃度≤50 mmol/L時，鵝觀草的發(fā)芽率均大于80%;隨著鹽分濃度的上升，NaCl對鵝觀草萌發(fā)的抑制作用逐漸增強;當NaCl濃度達到 150 mmol/L 時， 種子幾乎不萌發(fā)。 表明鵝觀草種子對鹽分脅迫具有一定的耐受能力，低鹽條件下對種子萌發(fā)的影響較小。

2.5 埋土深度對出苗的影響

由圖4可知，在0、0.5、1.0、2.0、3.0、4.0 cm等6個埋土深度處理中，以埋土深度為0.5 cm的鵝觀草種子出苗率最高，但與播于土表的鵝觀草出苗率之間不存在顯著差異;當播種深度從0增加至2 cm時，鵝觀草種子出苗率整體下降，鵝觀草在播種深度為2 cm時，仍有76%的高出苗率，推測可能與其萌發(fā)不需要光照有關;隨著埋土深度的進一步增加，出苗率迅速下降，埋土深度為 0.5 cm 與埋土深度為 2 cm 之間出現(xiàn)顯著差異，當埋土深度達到4 cm時，出苗率僅為28%，出苗率顯著下降可能與其種子體積小，營養(yǎng)物質不足以提供其出苗所需能量有關。表明鵝觀草可以正常萌發(fā)的埋土深度范圍較廣，在下茬作物播種前對

土壤進行深耕，可有效控制鵝觀草的危害。

3 結論與討論

鵝觀草種子對水勢脅迫比較敏感，隨著水勢的降低，種子萌發(fā)率呈直線下降態(tài)勢，說明水分充足更有利于鵝觀草種子萌發(fā)，這與鵝觀草多生于濕潤環(huán)境的特性相符。除此之外，鵝觀草的萌發(fā)對光照、溫度、鹽分脅迫和埋土深度等環(huán)境因子都有一定的耐受性，適應范圍較廣，其中光照/黑暗氣溫低至 15 ℃/5 ℃ 時，種子萌發(fā)才受抑制，其他溫度均保持較高萌發(fā)率，適宜萌發(fā)溫度較菵草（Beckmannia syzigachne）、看麥娘（Alopecurus aequalis）等麥田雜草更廣泛。饒娜報道，菵草種子萌發(fā)的最適溫度范圍是8～16 ℃，高于25 ℃時不能萌發(fā)[16]，而鵝觀草在光照/黑暗溫度為35 ℃/25 ℃ 時依然保持較高的萌發(fā)率。鵝觀草萌發(fā)不需要光照，在有無光照的條件下均能保持高萌發(fā)率，與菵草、日本看麥娘（Alopecurus japonicus）[17-18]具有相似特性。鵝觀草種子對水勢脅迫較敏感，濕潤環(huán)境有利于萌發(fā)，干旱環(huán)境抑制萌發(fā)，這與鵝觀草多見于田邊、溝渠旁的特性吻合。當NaCl溶液濃度達到100 mmol/L時，鵝觀草仍有50%以上的萌發(fā)率，表明其耐鹽堿能力較強，這與菵草的表現(xiàn)[19]是一致的。相對于豬殃殃（Galium aparine）[20]、野燕麥（Avena fatua）[21]等麥田雜草種子土表不萌發(fā)的情況，鵝觀草種子大小適中，表面無硬實穎殼，吸水性良好，土表種子也能萌發(fā)，同時其胚芽頂土能力較強，萌發(fā)土層范圍廣，當埋土深度達到4 cm時，才能有效抑制其出苗。

鵝觀草種子萌發(fā)較強的環(huán)境適應性有助于其在小麥種植區(qū)生存繁殖，在我國長江中下游部分省（市、自治區(qū)）已經(jīng)出現(xiàn)鵝觀草進入麥田造成小麥減產的情況，且草害逐年加重，除草劑抗藥性逐漸顯現(xiàn)，應當引起足夠重視。根據(jù)鵝觀草種子萌發(fā)及出苗對溫度、光照、水勢、鹽分和埋土深度的要求，可以指導以鵝觀草為優(yōu)勢種雜草群的農田防除工作。除采取人工拔除和化學防除等方法外，根據(jù)鵝觀草是多年生雜草的特性，在下茬作物播種前，通過翻耕破壞鵝觀草根系，同時將種子帶入 4 cm 以下土層，從而有效抑制鵝觀草的萌發(fā)和出苗，控制其危害程度。

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