基質(zhì)和溫度及乙烯利對滇青岡種子發(fā)芽的影響

(西南林業(yè)大學(xué)，云南 昆明 650224)

滇青岡(Cyclobalanopsisglaucoides)是殼斗科(Fagaceae)青岡屬常綠喬木，分布于四川、貴州和云南，是分布區(qū)常綠闊葉林構(gòu)成樹種之一，垂直分布于海拔1 500～2 500 m之間[1-4]；其樹干通直，分枝高，具有萌蘗能力強(qiáng)、耐反復(fù)砍伐的特點(diǎn)，是適生區(qū)荒山綠化、水土保持的多功能樹種[5-6]。成熟于10月的滇青岡種子，屬常溫下不耐貯藏的類型，其發(fā)芽期遇冬季低溫，加之種皮含發(fā)芽抑制物及鼠獸等危害，種子發(fā)芽較為困難或發(fā)芽不整齊，即使部分發(fā)芽，天然更新幼苗保存較為困難[7]。

基質(zhì)的物理性質(zhì)是其養(yǎng)分和水分有效保持的關(guān)鍵因子，直接影響種子發(fā)芽和苗木對水分和養(yǎng)分的攝取[8]。丁岳煉等[9]以泥炭土∶椰糠∶珍珠巖為50%∶20%∶30%作為基質(zhì)進(jìn)行短序潤楠(Machilusbreviflora)種子發(fā)芽試驗，發(fā)芽率及發(fā)芽勢最高(分別達(dá)70.00%和35.56%)；黃桂華等[10]以黃心土∶沙子為25%∶75%作為基質(zhì)進(jìn)行柚木(Tectonagrandis)種子發(fā)芽試驗，每1 kg柚木種子比發(fā)芽數(shù)最低的處理多出90株苗木，為最低處理的1.69倍。

溫度是影響種子發(fā)芽的關(guān)鍵因素之一，適宜的溫度有益于種子發(fā)芽[7]，已有研究指出，19.6 ℃和25 ℃可顯著提高云南松(Pinusyunnanensis)和假龍頭(Physostegiavirginiana)種子的發(fā)芽率[11-12]。乙烯利(Ethrel)在植物體內(nèi)作為內(nèi)源激素釋放乙烯(Ethylene)，從而調(diào)節(jié)植物生長發(fā)育、維持細(xì)胞內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定和正常生理活動，并具有增強(qiáng)抗逆性(降低種子在逆境中被傷害)，促進(jìn)種實成熟的作用[13-16]。孫亮等[17]和徐小玉等[18]指出，5.0 mmol·L-1和150 mg·L-1乙烯利浸種可顯著提高百合(Liliumoriental)小麟莖和美女櫻(Verbenahybrida)種子的發(fā)芽率?；谖墨I(xiàn)和已有試驗研究，本研究采用L9(34)正交設(shè)計開展基質(zhì)、溫度和乙烯利3因素的不同水平及其組合對滇青岡種子發(fā)芽影響的試驗，了解其對種子發(fā)芽性狀的影響，豐富該樹種種子處理的方法，為滇青岡種子發(fā)芽的進(jìn)一步研究提供參考。

1 試驗地概況

試驗地位于云南省昆明市西南林業(yè)大學(xué)林學(xué)院苗圃，其地理位置為102°76′24″E、25°06′41″N，海拔1 891 m，土壤為山地紅壤，屬北亞熱帶氣候類型。年最熱月(8月)和最冷月(1月)平均氣溫分別為15、25 ℃和3 ℃，年平均相對濕度68.2%，年降水量840.3 mm[19]。位于滇中的昆明是滇青岡的中心分布區(qū)。

2 材料與方法

滇青岡種子于2017年11月采集于多株西南林業(yè)大學(xué)校園內(nèi)20年生母樹的混合種子，種子千粒重1 353.3 g；基質(zhì)采用河沙、鋸末(已發(fā)酵)和炭渣單用或與森林土混用；乙烯利為分析純的粉劑；采用上口徑×深為21 cm×23 cm的白色塑料花盆開展發(fā)芽試驗。

試驗因素包括不同基質(zhì)(A)、溫度(B)和乙烯利濃度(C)，共3因素，每因素3水平(表1)。根據(jù)設(shè)定的因素水平，采用L9(34)正交設(shè)計進(jìn)行試驗實施(表2)，因素A、B、C分別排列于第1、2和4列，第3列為A和B的交互作用(A×B)。

表1 試驗的因素水平表

表2 L9(34)正交試驗設(shè)計

試驗設(shè)9個處理組合(相互對照而未設(shè)空白對照)，每處理組合150粒種子，3次重復(fù)，共計4 050粒。試驗前15 d，9個花盆構(gòu)成1個重復(fù)，按試驗設(shè)計裝入基質(zhì)，編號備用。播種前1 d，挑選大小一致且飽滿的滇青岡種子用紗布包裹浸泡于0.5%的高錳酸鉀溶液消毒30 min后，清水沖洗干凈；之后根據(jù)試驗設(shè)計分別于相應(yīng)濃度的乙烯利溶液中浸種，浸種的同時置于設(shè)定烘箱相應(yīng)溫度中恒溫處理3 h，將處理好的種子播入花盆，發(fā)芽試驗在塑料棚溫棚內(nèi)進(jìn)行。從播種之日開始，每7 d記錄1次種子發(fā)芽粒數(shù)，進(jìn)行發(fā)芽指標(biāo)計算。相關(guān)指標(biāo)的計算公式如下：

發(fā)芽率(%)=(n/N)×100%；

發(fā)芽勢(%)=(N0/N)×100%；

平均發(fā)芽速度(d)=∑Gt/Dt/n；

發(fā)芽指數(shù)(?！-1)=∑(Gt/Dt)；

發(fā)芽過程的發(fā)芽率(%)=(N1/N)×100%；

圖1 滇青岡種子的發(fā)芽過程

表3 滇青岡種子發(fā)芽指標(biāo)

注：大寫字母為0.01水平的差異顯著，小寫字母為0.05水平的差異顯著。下同。

千粒重(g)=百粒重×10；

式中，n為測定時間內(nèi)正常發(fā)芽的種子數(shù)；N為置床的種子數(shù)；N0為日發(fā)芽種子數(shù)達(dá)到最高峰時正常發(fā)芽的種子數(shù)；N1為7 d內(nèi)發(fā)芽粒數(shù)；Gt為第t天正常發(fā)芽的種子數(shù)；Dt為與Gt相應(yīng)發(fā)芽的天數(shù))[20]。

采用Excel軟件和SPSS 22.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)整理和分析，為滿足方差分析的齊性要求，如果有數(shù)據(jù)≤30%或≥70%，先進(jìn)行反正弦變換后再進(jìn)行方差分析。處理組合和因素水平間呈現(xiàn)顯著或極顯著的差異，采用鄧肯氏(Duncan’s)法進(jìn)行多重比較[21]。

3 結(jié)果與分析

3.1 發(fā)芽過程

滇青岡種子播種后，處理組合發(fā)芽最早的出現(xiàn)在第55天，第153天發(fā)芽結(jié)束，發(fā)芽延續(xù)期長達(dá)98 d，但111 d后發(fā)芽率急劇下降；除處理組合3、4、5和6以外的其它處理組合在播種后的第97～104天出現(xiàn)一次發(fā)芽小高峰，此期間發(fā)芽率為12%～16%，處理組合4、5和6則低于8%(圖1)，表明不同處理組合對滇青岡種子發(fā)芽過程具有不同的影響，同時1月份播種與試驗區(qū)域的年最低氣溫相遇，是否發(fā)芽延續(xù)期較長，除因種子的生物學(xué)特性(種皮含發(fā)芽抑制物種)外，還受低溫影響有關(guān)，有待進(jìn)一步試驗研究。圖1也顯示滇青岡種子發(fā)芽不但延續(xù)期較長，而且具有參差不齊的現(xiàn)象，也許是低溫和滇青岡種子具有休眠現(xiàn)象共同引起的。

3.2 發(fā)芽率和發(fā)芽勢分析

試驗9個處理組合的平均發(fā)芽率和發(fā)芽勢分別為48.7%～76.2%和4.9%～16.4%，處理組合間，此2指標(biāo)差異達(dá)極顯著水平(p發(fā)芽率=0.003<0.01和p發(fā)芽勢=0.002<0.01)，處理組合7、8和9的平均發(fā)芽率和發(fā)芽勢極顯著地高于其余處理組合的(表3)，表明通過試驗因素的水平組合可極顯著提高滇青岡種子發(fā)芽率和發(fā)芽勢。

表4顯示，影響滇青岡種子發(fā)芽率和發(fā)芽勢的主導(dǎo)因子是A(基質(zhì))，其水平間，此2指標(biāo)差異達(dá)極顯著水平(p≈0.000<0.01)，其中，A3(森林土∶炭渣為60%∶40%)的發(fā)芽率(72.2%)和發(fā)芽勢(15.3%)極顯著地高于A1(57.4%和9.8%)和A2(50.7%和5.5%)的，A3配方的森林土具有良好保水能力的同時，增加炭渣提高基質(zhì)的透氣性，其保水和透氣性優(yōu)于沙子和鋸末，因此發(fā)芽率和發(fā)芽勢極顯著高于后2種基質(zhì)，表明良好的基質(zhì)透氣性和保水能力相結(jié)合有益于滇青岡種子發(fā)芽；發(fā)芽率和發(fā)芽勢均隨B(溫度)和C(乙烯利溶液濃度)水平的提高呈現(xiàn)略為降低現(xiàn)象，但水平間發(fā)芽率和發(fā)芽勢無顯著差異(p=0.253～0.892>0.05，表4)，結(jié)合此2因子為非主導(dǎo)因子，且試驗水平范圍內(nèi)其未對以上2指標(biāo)產(chǎn)生顯著差異影響的結(jié)果，有待開展更低溫度和乙烯利濃度對滇青岡種子發(fā)芽影響試驗。

表4 因素水平間發(fā)芽性狀的極差分析

發(fā)芽率和發(fā)芽勢理論優(yōu)水平組合為1.2%的乙烯利浸種置于25 ℃烘箱恒溫處理3 h，播種于森林土∶炭渣為60%∶40%的基質(zhì)(A3B1C2)，其中，發(fā)芽率與實際最高的處理組合7除乙烯利濃度不同外，其余2因素的水平完全一致，發(fā)芽勢則與實際試驗中最高的處理組合9除溫度不同外，其余2因素的水平完全一致(表3和表4)；一方面證實試驗的可靠性，另一方面，乙烯利濃度和溫度不一致也許是因素水平間的交互作用影響或正交設(shè)計不完全試驗造成的。

3.3 發(fā)芽指數(shù)和平均發(fā)芽速度分析

處理組合的發(fā)芽指數(shù)和平均發(fā)芽速度分別為2.1～3.7粒·d-1和92～105 d，處理組合間，此2指標(biāo)具有顯著和極顯著的差異影響(p發(fā)芽指數(shù)=0.012<0.05和p平均發(fā)芽速度=0.001<0.01)，處理組合8和9的發(fā)芽指數(shù)和平均發(fā)芽速度極顯著地高和快于其余處理組合的(表3)，表明試驗因素水平組合可極顯著地提高滇青岡種子發(fā)芽指數(shù)和顯著地加速其發(fā)芽，可通過試驗研究此3因素的最佳水平組合，達(dá)到加速促進(jìn)種子發(fā)芽的目的。

與發(fā)芽率和發(fā)芽勢相同，影響發(fā)芽指數(shù)和平均發(fā)芽速度的主導(dǎo)因子依然是A因素，其水平間，此2指標(biāo)均呈現(xiàn)極顯著的差異影響(p≈0.000<0.01)，表明基質(zhì)對滇青岡發(fā)芽的重要性；其中，A3的發(fā)芽指數(shù)(3.44?！-1)和平均發(fā)芽速度(94 d)極顯著地高和快于A1(2.6?！-1、98 d)和A2(2.3?！-1、103 d)的；因素B對平均發(fā)芽速度具有顯著的差異影響(p=0.026<0.05)，B3(35 ℃)的發(fā)芽速度(96 d)顯著地快于B1(25 ℃)的(101 d)；隨著溫度的升高，平均發(fā)芽速度加快(表4)，這也許與高溫有益于打破種子休眠并加快發(fā)芽速度有關(guān)，結(jié)合溫度對發(fā)芽率和發(fā)芽勢的影響，隨溫度升高，此2指標(biāo)略為降低，故有益于滇青岡種子發(fā)芽所有指標(biāo)或發(fā)芽關(guān)鍵指標(biāo)的溫度有待進(jìn)一步研究；與發(fā)芽率和發(fā)芽勢類似，B和C因素的不同水平間發(fā)芽指數(shù)無顯著差異(pB發(fā)芽指數(shù)=0.344>0.05和pC指數(shù)=0.931>0.05)，且其水平間也無明顯的變化規(guī)律(表4)，也許此2因素的水平間隔不足以對發(fā)芽性狀產(chǎn)生顯著差異影響。

與發(fā)芽率和發(fā)芽勢不同，發(fā)芽指數(shù)的理論優(yōu)水平組合為1.4%的乙烯利浸種置于30 ℃烘箱恒溫處理3 h，播種于森林土∶炭渣為60%∶40%(A3B2C3，表4)，與實際發(fā)芽指數(shù)最高的處理組合8除乙烯利濃度不一致外，其余2因素的水平完全一致(表3)，平均發(fā)芽速度的理論優(yōu)水平組合為1.2%的乙烯利浸種置于35 ℃烘箱恒溫處理3 h，播種于森林土∶炭渣為60%∶40%(A3B3C2)，與其它發(fā)芽指標(biāo)也不一致(表4)，但與實際發(fā)芽速度最快的處理組合9(表3)結(jié)果一致，一方面證實試驗的可靠性；發(fā)芽所有指標(biāo)的理論優(yōu)水平組合和實際最優(yōu)處理組合中，森林土∶炭渣為60%∶40%極顯著由于其余2水平的(表3和表4)，表明良好的保水透氣基質(zhì)是滇青岡種子發(fā)芽的必要條件。

4 結(jié)論與討論

4.1 結(jié) 論

采用L9(34)正交設(shè)計開展基質(zhì)、溫度和乙烯利濃度的不同水平及其處理組合進(jìn)行種子發(fā)芽試驗。不同處理組合的平均發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)及發(fā)芽速度分別為48.7%～76.2%、4.9%～16.4%、2.1～3.7?！-1和92～105 d，處理組合間此4指標(biāo)均呈現(xiàn)顯著和極顯著的差異(p<0.05或p<0.01)，基質(zhì)是影響以上4個指標(biāo)的主導(dǎo)因子，基質(zhì)的水平間此4指標(biāo)具有極顯著的差異(p≈0.000<0.01)，其中森林土∶炭渣為60%∶40%的基質(zhì)極顯著地提高滇青岡種子發(fā)芽性狀，35 ℃溫度處理顯著提高滇青岡種子的發(fā)芽速度；發(fā)芽率的優(yōu)水平組合為1.2%的乙烯利浸種置于25 ℃烘箱處理3 h，播種于森林土∶炭渣為60%∶40%的組合(A3B1C2)，其余指標(biāo)除基質(zhì)的水平相一致外，溫度和乙烯利的水平不一致。

4.2 討 論

滇青岡種子發(fā)芽延續(xù)期為98 d，相較于凌莉芳等[20]的210 d明顯縮短，即通過基質(zhì)、溫度和乙烯利組合處理，可極大地縮短滇青岡種子發(fā)芽延續(xù)期。試驗中，9個處理組合的平均發(fā)芽率為48.7%～76.2%，均大于鮑雪纖等[16]相同試驗條件下空白對照的48.5%，即試驗因素水平組合可同時提高其種子發(fā)芽率。25 ℃的種子發(fā)芽率略高于其余2種溫度處理的，與鄧東周等[23]、何先元等[24]和高玉堯等[25]的研究一致，即25 ℃為金露梅(Potentillafruticosa)、川黨參(Salviamiltiorrhiza)和橡膠草(Taraxacumkok-saghyz)的最適發(fā)芽溫度，是否此溫度有益于提高植物種子發(fā)芽率共性有待更多的試驗研究加以證實；森林土∶炭渣為60%∶40%提高滇青岡種子的發(fā)芽率，與丁岳煉等[9]、黃桂華等[10]和歐亞等[26]的研究相一致，即黃心土∶沙子為25%∶75%、泥炭土∶椰糠∶珍珠巖為50%∶20%∶30%和森林土∶碳渣∶珍珠巖為6∶3∶1可提高短序潤楠和柚木種子的發(fā)芽率以及加快云南松苗木生長，證明保水透氣的基質(zhì)可提高種子發(fā)芽和苗木生長；試驗中隨著乙烯利濃度的升高發(fā)芽率先上升后下降，這與邱長玉等[27]乙烯利處理桑樹(Morusalba)在適當(dāng)濃度可提高其種子發(fā)芽率相一致。

試驗中30 ℃溫水處理滇青岡種子，其發(fā)芽率較25 ℃的降低，與周元[13]40 ℃溫水處理有效促進(jìn)滇青岡種子發(fā)芽的結(jié)果有悖，也許是與處理的時間長短差異有關(guān)；乙烯利作為一種外源激素進(jìn)入植物體內(nèi)釋放乙烯，作用于相應(yīng)的器官，從而起到調(diào)節(jié)作用[28]，本試驗中1.2%的乙烯利有利于滇青岡種子發(fā)芽，是否此為最佳有待更多的試驗研究充分證實。適宜的基質(zhì)是保持養(yǎng)分和水分有效的關(guān)鍵，可為種子發(fā)芽提供良好的條件[9]。本研究基質(zhì)是影響滇青岡種子發(fā)芽的關(guān)鍵因子，其中，森林土∶炭渣為60%∶40%有利于種子發(fā)芽，但此比例是否為滇青岡種子最佳發(fā)芽配比需進(jìn)一步試驗研究；本研究中35 ℃可加快滇青岡種子的發(fā)芽速度，這是否與種子在秋冬季不易發(fā)芽，而高溫提高種子的活性加快發(fā)芽速度有關(guān)，尚需繼續(xù)試驗研究。本試驗中，溫度和乙烯利水平間隔較小，故其對多數(shù)發(fā)芽指標(biāo)影響不顯著，有待進(jìn)一步對水平進(jìn)行設(shè)計開展試驗研究。