溫度對(duì)7種山螞蝗屬種子萌發(fā)及幼苗生長(zhǎng)的影響

羅小燕, 李欣勇, 黃 迎, 王文強(qiáng), 丁西朋

(1.中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院熱帶作物品種資源研究所，海南 儋州 571737；2.南京農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)學(xué)院,江蘇 南京 210095)

山螞蝗屬(DesmodiumDesv.)植物屬于豆科蝶形花亞科，多為草本、亞灌木和灌木植物，是熱帶、亞熱帶地區(qū)重要的植物資源[1]。山螞蝗屬植物不但具有較高的飼用價(jià)值[2-4],還是重要的生態(tài)和綠肥植物[5-7]，同時(shí)也有應(yīng)用于中藥[8-9]。山螞蝗屬植物在我國(guó)多分布于南部地區(qū)，在陜、甘西南部?jī)H發(fā)現(xiàn)1種[10]。溫度是種子萌發(fā)和苗期生長(zhǎng)的關(guān)鍵因素之一，適宜的溫度是種子萌發(fā)的必要條件[11-12]；同時(shí)也是限制植物分布和引種栽培的關(guān)鍵因素[13]。山螞蝗屬植物種子產(chǎn)量高，主要通過種子繁殖[14-15]，因此研究山螞蝗屬種子萌發(fā)的適宜溫度范圍，有利于其推廣種植。本研究以7種山螞蝗屬植物種子為材料，測(cè)定不同溫度下種子萌發(fā)和苗期發(fā)育的情況，確定適宜的萌發(fā)溫度范圍及各種質(zhì)幼苗的耐寒耐熱性能，以期為山螞蝗屬植物引種與栽培提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試材料為山螞蝗屬7種植物的8份種子(表1)。參試種子采集后均貯存于中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院熱帶作物品種資源研究所低溫種子庫(kù)中，平均保存溫度為4～5 ℃。

表1 參試山螞蝗屬植物種子

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 種子的預(yù)處理 選擇成熟、飽滿且大小適中的健康種子，先劃破種皮破除硬實(shí)[16]，之后用1 g·L-1氯化汞溶液浸泡消毒10 min，再用蒸餾水反復(fù)沖洗5～6次，濾紙吸干后保存于4 ℃冰箱備用。

1.2.2 萌芽溫度設(shè)置 采用紙上發(fā)芽法，在光照、黑暗交替下將萌芽溫度分別設(shè)置為：5 ℃(黑暗)/10 ℃(光照)、10 ℃/15 ℃、15 ℃/20 ℃、20 ℃/25 ℃、25 ℃/30 ℃、30 ℃/35 ℃、35 ℃/40 ℃、40 ℃/45 ℃、45 ℃/50 ℃，共9個(gè)處理。每處理3次重復(fù)，每重復(fù)50粒種子置于12 h光照、12 h黑暗條件下培養(yǎng)14 d，每天定時(shí)補(bǔ)充蒸餾水并記錄發(fā)芽數(shù)。第15天測(cè)量胚根和胚芽長(zhǎng)度。

1.3 指標(biāo)測(cè)定

發(fā)芽率/%=(發(fā)芽種子數(shù)量/處理種子數(shù)量)×100

發(fā)芽勢(shì)/%=n/N×100

發(fā)芽指數(shù)(GI)=∑(Gt/Dt)

式中，n為14 d內(nèi)的發(fā)芽種子總數(shù)，N為種子總數(shù)；Gt為t天時(shí)的發(fā)芽種子數(shù)，Dt為相應(yīng)的發(fā)芽天數(shù)。

1.4 統(tǒng)計(jì)與分析

采用Excel和SPSS分析軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，差異顯著性采用Duncan′s法。

2 結(jié)果與分析

2.1 溫度對(duì)山螞蝗屬種子發(fā)芽率的影響

從表2可見，隨著溫度逐漸升高，參試種子的萌發(fā)率呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)。10 ℃以下均未見發(fā)芽跡象。10 ℃/15 ℃下，除假地豆(海南)和糙伏山螞蝗外，其他6份均開始萌動(dòng)，發(fā)芽率較好的是山螞蝗、假地豆(貴州)和異葉山螞蝗，但發(fā)芽率均在20.00%以下。15 ℃/20 ℃下，糙伏山螞蝗開始萌動(dòng)(34.00%)，而其他7份發(fā)芽率均達(dá)到80.00%以上，最高的是南美山螞蝗(100.00%)，其次是異葉山螞蝗、赤山綠豆、假地豆(海南)。20 ℃/25 ℃、25 ℃/30 ℃、30 ℃/35 ℃、35 ℃/40 ℃下，參試種子萌發(fā)均達(dá)到最佳狀態(tài)。當(dāng)溫度升高到40 ℃/45 ℃時(shí)，南美山螞蝗發(fā)芽率(58.00%)大大降低，絨毛山螞蝗下降至82.00%，山螞蝗發(fā)芽率(92.00%)略有下降，而其他種子發(fā)芽率均保持在較高水平。45 ℃/50 ℃下，8份種子均不再萌發(fā)，說明45 ℃是參試山螞蝗屬種子萌發(fā)的高溫臨界值。

表2 山螞蝗屬種子在不同溫度下的發(fā)芽率比較1)

1)同列數(shù)值后附不同小寫字母者表示差異達(dá)0.05顯著水平。

2.2 溫度對(duì)山螞蝗屬種子發(fā)芽勢(shì)的影響

由表3可見，隨著溫度逐漸升高，參試種子發(fā)芽勢(shì)呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)。15 ℃以下，參試種子發(fā)芽勢(shì)均為0.00%，初始發(fā)芽時(shí)間推后，萌發(fā)速度緩慢。15 ℃/20 ℃下，參試種子發(fā)芽勢(shì)變化較大，赤山綠豆(94.80%)最高，山螞蝗(90.67%)其次，糙伏山螞蝗(0.00%)最低，說明參試種子對(duì)低溫的適應(yīng)能力有一定的差異，赤山綠豆和山螞蝗在低溫下萌發(fā)力仍較強(qiáng)，糙伏山螞蝗最弱。 20 ℃/25 ℃、25 ℃/30 ℃、30 ℃/35 ℃、35 ℃/40 ℃下，參試種子均萌發(fā)早，且出芽整齊、速度快，發(fā)芽勢(shì)都達(dá)到90.00%以上。40 ℃/45 ℃下，南美山螞蝗的發(fā)芽勢(shì)降低到56.00%，絨毛山螞蝗降到82.00%，山螞蝗、糙伏山螞蝗、假地豆(貴州)與35 ℃/40 ℃處理間差異顯著但仍在90%以上，假地豆(海南)、赤山綠豆、異葉山螞蝗與35 ℃/40 ℃處理間差異不顯著。說明在相對(duì)高溫的環(huán)境下假地豆(海南)、赤山綠豆和異葉山螞蝗萌發(fā)力仍較強(qiáng)，南美山螞蝗種子最不耐熱。45 ℃/50 ℃下，參試種子均無法萌發(fā)。

表3 山螞蝗屬種子在不同溫度下的發(fā)芽勢(shì)比較1)

1)同列數(shù)值后附不同小寫字母者表示差異達(dá)0.05顯著水平。

2.3 溫度對(duì)山螞蝗屬種子發(fā)芽指數(shù)的影響

從表4可見，隨著溫度逐漸升高，參試種子的發(fā)芽指數(shù)呈先上升再下降趨勢(shì)。低于15 ℃時(shí)，參試種子的發(fā)芽指數(shù)均在極低水平。15 ℃/20 ℃下，發(fā)芽指數(shù)變化較大，糙伏山螞蝗(1.93%)最低，山螞蝗(16.32%)最高。20 ℃/25 ℃、25 ℃/30 ℃、30 ℃/35 ℃、35 ℃/40 ℃下，發(fā)芽指數(shù)都達(dá)到較高水平，南美山螞蝗、山螞蝗、假地豆(海南)、絨毛山螞蝗、假地豆(貴州)、赤山綠豆在35 ℃/40 ℃下達(dá)到峰值，糙伏山螞蝗、異葉山螞蝗在30 ℃/35 ℃時(shí)達(dá)到峰值。40 ℃/45 ℃下，參試種子的發(fā)芽勢(shì)均下降，降幅最大的是南美山螞蝗(由39.91%降至11.78%)，異葉山螞蝗其次(由28.61%降至19.44%)，而赤山綠豆(45.50%)、山螞蝗(38.25%)和假地豆(貴州)(35.83%)降幅相對(duì)較小。 45 ℃/50 ℃下，參試種子發(fā)芽指數(shù)均為零。

表4 山螞蝗屬種子在不同溫度下的發(fā)芽指數(shù)比較1)

1)同列數(shù)值后附不同小寫字母者表示差異達(dá)0.05顯著水平。

2.4 不同溫度下山螞蝗屬幼苗的生長(zhǎng)情況

從表5、6可見，隨著溫度逐漸升高，參試植物的胚根與胚芽均呈現(xiàn)先變長(zhǎng)再變短的趨勢(shì)。當(dāng)溫度低于15 ℃時(shí)，幼苗發(fā)育嚴(yán)重受阻，培養(yǎng)滿14 d時(shí)，萌發(fā)的種子依然停滯于“露白”階段，胚根與胚芽均沒有生長(zhǎng)量。15 ℃/20 ℃下，幼苗僅能進(jìn)行極緩慢發(fā)育；20 ℃/25 ℃下，發(fā)育顯著增強(qiáng)；當(dāng)溫度為25 ℃/35 ℃時(shí)，發(fā)育狀態(tài)最優(yōu)。當(dāng)溫度升至35 ℃/40 ℃時(shí)，幼苗逐漸出現(xiàn)腐爛現(xiàn)象，培養(yǎng)14 d時(shí)南美山螞蝗、糙伏山螞蝗、絨毛山螞蝗和異葉山螞蝗幼苗全部腐爛。40 ℃/45 ℃下，參試種子萌發(fā)后6～7 d左右便開始出現(xiàn)霉?fàn)€現(xiàn)象，到14 d時(shí)已全部腐爛。以上說明幼苗發(fā)育的適宜溫度為20～35 ℃；同時(shí)也可以看出，山螞蝗、假地豆(海南)、假地豆(貴州)、赤山綠豆幼苗發(fā)育對(duì)溫度的適應(yīng)性較強(qiáng)，在15～40 ℃時(shí)均能正常生長(zhǎng)；南美山螞蝗相對(duì)不耐高溫；絨毛山螞蝗、異葉山螞蝗、糙伏山螞蝗幼苗對(duì)溫度較為敏感，在低于20 ℃和高于40 ℃下均無法正常生長(zhǎng)。

表5 不同溫度下山螞蝗屬幼苗的胚芽長(zhǎng)比較1)

1)同列數(shù)值后附不同小寫字母者表示差異達(dá)0.05顯著水平。

表6 不同溫度下山螞蝗屬幼苗的胚根長(zhǎng)比較1)

1)同列數(shù)值后附不同小寫字母者表示差異達(dá)0.05顯著水平。

3 討論與結(jié)論

溫度是植物種子發(fā)芽和出苗的基本條件之一，過高或過低均能降低種子活力，從而影響其發(fā)芽和幼苗生長(zhǎng)[11]。本研究中，隨著發(fā)芽溫度不斷升高，山螞蝗屬種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)均呈現(xiàn)先上升再下降的趨勢(shì)，與毛果胡盧巴、天藍(lán)苜蓿、鐮莢棘豆等5種野生豆科牧草種子在不同溫度下的萌發(fā)趨勢(shì)一致[17]。植物種子萌發(fā)所需的最適溫度往往與其起源地生態(tài)條件和現(xiàn)存環(huán)境有關(guān)[11]。王傳旗等[17]研究表明，毛果胡盧巴和鐮莢棘豆種子的最適萌發(fā)溫度為15 ℃/25 ℃，勁直黃芪、天藍(lán)苜蓿等的適宜萌發(fā)溫度是20 ℃/30 ℃。呂朝燕等[18]研究表明，毛苕子、紫云英、紫花苜蓿等5種豆科牧草種子的最適萌發(fā)溫度在20.01～22.36 ℃之間。本試驗(yàn)表明， 8份山螞蝗屬種子萌發(fā)的最低臨界溫度是10 ℃、最高臨界溫度是45 ℃，在20～35 ℃區(qū)間萌發(fā)狀態(tài)最好。與毛果胡盧巴、鐮莢棘豆等高原植物和紫云英、紫花苜蓿等溫帶植物相比，山螞蝗適宜的萌發(fā)溫度偏高，這應(yīng)該與山螞蝗屬植物原產(chǎn)于熱帶、亞熱帶有關(guān)[1]。

植物存在最適宜的發(fā)芽溫度，但不同物種之間差異很大[19]。王俊年等[19]研究表明，黃花補(bǔ)血草的適宜發(fā)芽溫度范圍為15～20 ℃，而同屬于補(bǔ)血草屬的大葉補(bǔ)血草為25～30 ℃。本研究表明，山螞蝗屬植物在不同溫度下的萌發(fā)和幼苗發(fā)育狀況也存在一定差異，山螞蝗對(duì)溫度適應(yīng)性最強(qiáng)，在15～45 ℃下均能正常發(fā)芽且幼苗發(fā)育良好；其次是假地豆(海南)、假地豆(貴州)，適宜溫度為15～40 ℃；絨毛山螞蝗、異葉山螞蝗和糙伏山螞蝗對(duì)溫度相對(duì)敏感，適宜溫度為20～35 ℃；赤山綠豆耐高溫但在低溫下生長(zhǎng)不良，適宜溫度為20～40 ℃，而南美山螞蝗不耐高溫，適宜溫度為15～35 ℃。

據(jù)統(tǒng)計(jì)全世界的山螞蝗屬資源有350～450種，我國(guó)有27種5變種[10]。由于受采集地點(diǎn)的限制，本研究?jī)H涉及7種山螞蝗屬種子,同時(shí)，參試種子在試驗(yàn)中的表現(xiàn)也受其成熟度、采集地等多方面的影響。因此，更多的山螞蝗屬植物在各個(gè)生長(zhǎng)階段對(duì)溫度的適應(yīng)性及耐寒耐熱性仍有待下一步深入探討。