不同環(huán)境因子及破殼處理對(duì)錐栗種子萌發(fā)特性的影響

李吉濤　陳宗游　唐輝　王滿蓮　韋霄

摘要：? 錐栗（Castanea henryi）是我國南方重要的木本糧食樹種和特色果樹資源，具有很高的食用及藥用價(jià)值。為探明最適宜錐栗種子萌發(fā)的條件，該研究以當(dāng)年采收的錐栗種子為材料，探討了溫度、光照、基質(zhì)、基質(zhì)含水量以及破殼處理等對(duì)錐栗種子萌發(fā)的影響，為錐栗種苗繁育提供理論基礎(chǔ)。結(jié)果表明：（1）錐栗種子萌發(fā)的最適溫度是25 ℃，其最終萌發(fā)率為92.67%，在其他溫度條件下，錐栗種子的萌發(fā)率有所下降，但與25 ℃條件下的萌發(fā)率無顯著差異。（2）黑暗條件可縮短錐栗種子發(fā)芽時(shí)間，明顯提高種子的萌發(fā)率和發(fā)芽勢，但黑暗條件下的種子胚根長度顯著小于周期性光照條件下的胚根長度。（3）錐栗種子在泥炭土中的萌發(fā)率和發(fā)芽勢均高于在河沙中的萌發(fā)率和發(fā)芽勢，且泥炭土中種子胚根長度顯著長于河沙中的種子胚根長度。（4）基質(zhì)含水量對(duì)錐栗種子萌發(fā)率和發(fā)芽勢無顯著性影響。（5）種皮的機(jī)械阻礙是限制錐栗種子萌發(fā)的因素之一，破殼處理后，錐栗種子的發(fā)芽勢和胚根長度與未破殼相比差異顯著，實(shí)際生產(chǎn)中剪破種殼能加快種子的萌發(fā)進(jìn)程。

關(guān)鍵詞： 錐栗， 種子， 環(huán)境因子， 破殼處理， 萌發(fā)

中圖分類號(hào)：? Q945文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：? A

文章編號(hào)：? 1000-3142（2020）02-0143-08

Abstract：? Castanea henryi? has very high edible and medicinal values， which is an important woody grain and a characteristic fruit tree resource in South China. In order to find out the best treatment strategy to improve the germination rate of C. henryi seeds， and provide scientific references for its exploration and utilization， effects of temperature， light， matrix， matrix moisture and shell-breaking treatment on seed germination of C. henryi were investigated. The results were as follows： （1） The suitable temperature for germination was 25 ℃， the final germination percentage was 92.67%， and the germination percentage under other temperature conditions decreased， but had no significant differences with that under 25 ℃. （2） The germination percentage and germination energy under the dark regime was significantly higher than that under alternating light regime， but the root length under alternating light regime was significantly longer than that under the dark regime. （3） Peat soil had the best effect on seed germination and seedling growth， the germination percentage and germination energy in peat soil were higher than that in sand， and the root length in peat soil was significantly longer than that in sand. （4） The matrix moistures had no significant effect on seed germination percentage and germination energy. （5） The mechanical barrier of seed shell was one of the limiting factors of seed germination. After shell-breaking treatment， the seed germination energy and root length were significantly different from those without shell-breaking. Shell-breaking treatment could accelerate seed germination in actual production.

Key words： Castanea henryi， seed， environmental factors， shell-breaking treatment， germination

錐栗（Castanea henryi）又名榛子、珍珠栗、旋栗或棒栗，為殼斗科（Fagaceae）栗屬（Castanea）植物，是我國南方著名的干果和木本糧食樹種之一，為我國特色落葉果樹資源（劉國華和方精云，2001）。錐栗具有很高的食用價(jià)值和藥用價(jià)值。錐栗果實(shí)富含淀粉、可溶性糖、不飽和脂肪酸、核黃素、Vb、Vc及人體所必需的Ca、Fe、Mg、Mn等微量元素（鄭誠樂等，2003），其蛋白質(zhì)和脂肪含量與小麥相當(dāng)，比稻米高2～3倍，碳水化合物含量高于小麥（宋愛云等，2001）。錐栗所含的不飽和脂肪酸和多種維生素，對(duì)高血壓、冠心病和動(dòng)脈硬化等疾病有較好的預(yù)防和治療作用，栗內(nèi)薄皮可去皺、美容，栗殼有止反胃、消渴、止瀉血的功能，栗花可治療頸淋巴結(jié)核，栗毛球和樹皮有去毒、消腫之功效，栗根有治偏腎氣的作用（景蕓等，2004;鄭誠樂，2008）。錐栗的殼斗、樹皮含有大量的鞣質(zhì)，可提取拷膠。錐栗是落葉喬木，實(shí)生樹可高達(dá)30 m，樹干比板栗和茅栗直，材質(zhì)堅(jiān)實(shí)、耐水濕，是枕木、建筑、家具、造船的優(yōu)質(zhì)經(jīng)濟(jì)樹種;其根系發(fā)達(dá)，能固結(jié)、改良土壤，防止水土流失，是提高森林覆蓋率、有效改善生態(tài)環(huán)境的優(yōu)良樹種（王海為，2003）。

種子是種子植物特有的延存器官，種子萌發(fā)與否對(duì)種子植物的生存和繁衍具有決定性作用（Rajjou et al.， 2012），是它們完成種群擴(kuò)散、占領(lǐng)新領(lǐng)地以及種群更新的極為關(guān)鍵的一步。種子萌發(fā)是植物對(duì)環(huán)境抵抗力最弱的階段，其中會(huì)受到氧氣、溫度、陽光、水分等環(huán)境因子以及自身能力的綜合影響，是植物為適應(yīng)環(huán)境以保持自身的繁殖發(fā)展而形成的一種生物特性，具有重要的生態(tài)學(xué)意義。本文通過研究不同因素（溫度、光照、基質(zhì)類型、基質(zhì)含水量、破殼處理等）對(duì)錐栗種子萌發(fā)的影響，探討適合錐栗種子萌發(fā)的條件，以期為錐栗播種育苗及大量繁殖提供參考和理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1 材料

錐栗種子于2016年10月采自廣西靈川縣海洋鄉(xiāng)小平樂村山林的野生種群。種子采回經(jīng)去雜清理后進(jìn)行千粒重、種徑測定，并置于溫度為4 ℃、水分含量約4%的沙床進(jìn)行沙藏保存，備用。

1.2 方法

種子千粒重是從干凈種子中隨機(jī)抽取1 000粒種子進(jìn)行稱重，重復(fù)三次。種徑測定是隨機(jī)抽取30粒種子進(jìn)行縱徑和橫徑的測定。種子萌發(fā)試驗(yàn)于2015年11月至2016年4月在室溫條件和LRH-250-G光照培養(yǎng)箱（廣東省醫(yī)療器械廠生產(chǎn)）條件下進(jìn)行。

1.2.1 種子萌發(fā)特性測定實(shí)驗(yàn)前種子經(jīng)清水搓洗，并以水選法選取飽滿種子，用0.5% KMnO4浸泡消毒30 min，清水沖洗，濾干后備用。采用單因素試驗(yàn)，分別探討不同溫度、光照、基質(zhì)、基質(zhì)含水量及破殼處理五個(gè)試驗(yàn)因素對(duì)種子萌發(fā)的影響，萌發(fā)試驗(yàn)的所有處理均設(shè)三個(gè)重復(fù)，每重復(fù)50粒種子。種子置于培養(yǎng)皿中萌發(fā)，試驗(yàn)因素為基質(zhì)的處理設(shè)河沙和泥炭土兩種基質(zhì)，其他試驗(yàn)因素的處理均用河沙作為培養(yǎng)基質(zhì);試驗(yàn)因素為基質(zhì)含水量的處理設(shè)置5%、10%和20%三個(gè)不同的含水量梯度，其他試驗(yàn)因素處理的基質(zhì)含水量約為10%，每隔一個(gè)星期根據(jù)培養(yǎng)皿失水情況補(bǔ)充水份，使各處理的基質(zhì)保持相應(yīng)的含水量。播種時(shí)，試驗(yàn)因素為光照處理的播種方式為堅(jiān)果（種子）果球的一半露在基質(zhì)外面，其他試驗(yàn)因素處理的播種方式為堅(jiān)果（種子）的果球全部沒入基質(zhì)中。每30 d將萌發(fā)和霉?fàn)€的種子挑出培養(yǎng)皿，統(tǒng)計(jì)萌發(fā)的種子數(shù)（胚根伸出在5 mm以上即視為萌發(fā)）。每次統(tǒng)計(jì)時(shí)均對(duì)不同處理的所有新萌發(fā)種子的胚根進(jìn)行長度和粗度的測定，試驗(yàn)結(jié)束時(shí)取其均值以了解不同的試驗(yàn)處理對(duì)胚根發(fā)育狀況的影響。各試驗(yàn)處理設(shè)置如下：

（1）溫度：設(shè)置15、20、25和30 ℃四個(gè)溫度梯度，以室溫作為對(duì)照。

（2）光照：室溫條件下，設(shè)室內(nèi)周期性光照（把培養(yǎng)皿置于靠近窗口的臺(tái)面）和持續(xù)黑暗（0 lx， 24 h·d-1 ，用不透光的蓋子罩?。?兩個(gè)處理;25 ℃光照培養(yǎng)箱條件下，設(shè)置周期性光照（3 000 lx， 12 h·d-1）和持續(xù)黑暗（0 lx， 24 h·d-1，用不透光的蓋子罩?。﹥蓚€(gè)處理。

（3）培養(yǎng)基質(zhì)：分別在光照培養(yǎng)箱（25 ℃、周期性光照3 000 lx， 12 h·d-1）和室內(nèi)（室溫、室內(nèi)周期性光照）條件下，各設(shè)置河沙、泥炭土兩種不同基質(zhì)。

（4）基質(zhì)含水量：分別在光照培養(yǎng)箱（25 ℃、周期性光照3 000 lx， 12 h·d-1）和室內(nèi)（室溫、室內(nèi)周期性光照）條件下，各設(shè)置5%、10%、20% 三個(gè)不同含水量梯度。

（5）破殼處理：分別在光照培養(yǎng)箱（25 ℃、周期性光照3 000 lx， 12 h·d-1）和室內(nèi)（室溫、室內(nèi)周期性光照）條件下，各設(shè)置種子破殼（在種子尖端把殼剪開一個(gè)小孔）和未破殼兩個(gè)處理。

1.2.2 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與處理以萌發(fā)率和發(fā)芽勢為指標(biāo)，在規(guī)定時(shí)間（60 d）內(nèi)計(jì)算發(fā)芽勢，在種子萌發(fā)試驗(yàn)終期（規(guī)定日期內(nèi)，本研究為150 d）計(jì)算最終發(fā)芽率。發(fā)芽率和發(fā)芽勢計(jì)算公式如下：

萌發(fā)率（GP）=正常發(fā)芽種子粒數(shù)/參試種子總粒數(shù)×100%;

發(fā)芽勢（GE）=規(guī)定時(shí)間（60 d）內(nèi)發(fā)芽的種子數(shù)/供試種子數(shù)×100%。

采用SPSS 13.0 軟件作單因素方差分析（one-way ANOVA），用Duncan法進(jìn)行多重比較，方差不齊的采用Tamhanes T2 進(jìn)行比較;種子形態(tài)的描述性統(tǒng)計(jì)值以平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤表示。同時(shí)，基于平均值和標(biāo)準(zhǔn)誤對(duì)有關(guān)發(fā)芽率、發(fā)芽勢等用軟件Sigmaplot 10.0作圖。

2結(jié)果與分析

2.1 錐栗種子形態(tài)特征

錐栗堅(jiān)果呈圓錐形或卵形，橫徑為（0.65±0.01）cm，縱徑為（0.83±0.02）cm，種皮為紅褐色。成熟堅(jiān)果千粒鮮重為（3 300±84.98） g。

2.1 不同溫度對(duì)錐栗種子萌發(fā)的影響

不同溫度條件下，錐栗種子萌發(fā)過程存在差異。萌發(fā)前期（60 d內(nèi)），溫度對(duì)種子萌發(fā)率的影響較大，25 ℃的萌發(fā)率曲線斜率最大，萌發(fā)率增加量最大，30 ℃次之， 室溫條件下最小，且25 ℃的萌發(fā)率分別高于20 ℃、15 ℃的萌發(fā)率。60 d后，室溫條件下萌發(fā)率增加較多，其余幾個(gè)溫度萌發(fā)率逐漸趨于平穩(wěn)。試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，25 ℃萌發(fā)率最大，其次為15 ℃、20 ℃，30 ℃和室溫的發(fā)芽率依次居后（圖1）。對(duì)于發(fā)芽勢，25 ℃和30 ℃的發(fā)芽勢差異不顯著，但它們顯著高于15、20 ℃和室溫的發(fā)芽勢（圖2：A）。五種溫度條件中，25 ℃最適宜種子萌發(fā)，在播種后60 d內(nèi)，隨著溫度的升高或降低，萌發(fā)率和發(fā)芽勢都有所下降。不同溫度條件下，RT. 室溫。下同。

胚根粗度不存在顯著性差異（P>0.05），但不同溫度對(duì)胚根長度有影響（圖2：B）。25 ℃的胚根長度顯著長于其他溫度的胚根長度（P<0.05），15 ℃、20 ℃、30 ℃的胚根長度兩兩之間差異不顯著（P>0.05），但它們的胚根長度均顯著長于室溫的胚根長度（P <0.05）。

2.2 不同光照對(duì)錐栗種子萌發(fā)的影響

不同的光照條件，對(duì)錐栗種子萌發(fā)率有不同的影響。在25 ℃、黑暗條件下，種子萌發(fā)率在播種60 d后達(dá)到峰值，為92.67%，在25 ℃、周期性光照條件下萌發(fā)率上升較為平緩，最終萌發(fā)率不高，為79.33%;室溫下，在種子萌發(fā)的早中期（120 d之前），黑暗下萌發(fā)率遠(yuǎn)高于周期性光照條件下的萌發(fā)率，直到試驗(yàn)?zāi)┢冢?20 d）后，兩者的累積萌發(fā)率才基本持平（圖3）。相同的溫度條件下，黑暗條件下的種子發(fā)芽勢顯著高于周期性光照條件下的種子發(fā)芽勢（P<0.05）（圖4：A）。從總體來看，黑暗條件下，種子的萌發(fā)率和發(fā)芽勢明顯高于光照下，黑暗更利于種子萌發(fā)。不同光照條件下，胚根粗度差異不顯著（P>0.05），但胚根長度差異顯著（圖4：B）。在相同溫度條件下，黑暗條件下的種子胚根長度均顯著小于周期性光照條件下的種子胚根長度（P<0.05）。

2.3 不同基質(zhì)對(duì)錐栗種子萌發(fā)的影響

河沙和泥炭土對(duì)錐栗種子發(fā)芽的快慢和萌發(fā)率有不同影響（圖5）。25 ℃、周期性光照條件下，圖 3不同光照條件下錐栗種子的萌發(fā)過程60 d內(nèi)，河沙、泥炭土中種子的萌發(fā)率均快速升高， 前者略高于后者。隨著時(shí)間的推移，萌發(fā)率緩慢上升，在試驗(yàn)中后期（90 d后）達(dá)到頂峰，后者略高于前者。室溫、周期性光照條件下，泥炭土中種子的萌發(fā)率高于同一階段河沙中的萌發(fā)率（圖5），25 ℃、周期性光照條件下，河沙中的種子發(fā)芽勢略高于泥炭土，但它們之間并不存在顯著性差異（P>0.05），而室溫、周期性光照條件下，河沙中的種子發(fā)芽勢顯著低于泥炭土中的種子發(fā)芽勢（P<0.05）（圖6：A）。綜合分析，泥炭土更適于種子萌發(fā)，可能由于泥炭土土質(zhì)疏松，透氣性好，且肥力較好?；|(zhì)對(duì)胚根粗度的影響不顯著（P>0.05），seeds in different matrixes而對(duì)胚根長度卻有顯著影響 （P<0.05）（圖6： B）。在相同的溫度條件下，沙河中的種子胚根長度顯著小于泥炭土中的種子胚根長度（P<0.05）。

2.4 基質(zhì)含水量對(duì)錐栗種子萌發(fā)的影響

不同基質(zhì)含水量對(duì)種子萌發(fā)有一定的影響，在25 ℃、周期性光照條件下，含水量為5%、10%、20%基質(zhì)中種子最終萌發(fā)率分別為84.44%、86.67%、81.11%，而在室溫、周期性光照條件下相同含水量基質(zhì)中種子的最終萌發(fā)率為88.89%、90%、84.44%（圖7）。對(duì)于發(fā)芽勢，在相同溫度、光照條件下，均以含水量為10%的基質(zhì)中為最大，含水量20%的基質(zhì)次之，5%基質(zhì)中的最小，不同含水量基質(zhì)中種子發(fā)芽勢之間無顯著性差異（P>0.05）（圖8：A）。綜上可知，錐栗種子萌發(fā)對(duì)基質(zhì)圖seeds in different matrix moistures含水量要求不嚴(yán)格，適應(yīng)能力較強(qiáng)?；|(zhì)含水量對(duì)胚根粗度不具有顯著性影響（P>0.05）;在25 ℃、周期性光照條件下，不同含水量基質(zhì)中胚根長度無顯著性差異（P>0.05）;而在室溫、周期性光照條件下，不同含水量基質(zhì)中胚根長度卻有顯著性差異（P<0.05）;在相同溫度、光照條件下，均以含水量為20%基質(zhì)中的胚根長度最大，含水量5%的次之，含水量10%的最?。▓D8：B）。

2.5 破殼處理對(duì)錐栗種子萌發(fā)的影響

在25 ℃、周期性光照條件下，未破殼處理的種子在播種30 d后才開始萌發(fā)，晚于破殼種子，90 d后二者的累積萌發(fā)率相同，但發(fā)芽勢顯著低于破殼種子（P<0.05）。在室溫、周期性光照條件下，破殼處理的種子的萌發(fā)率高于未破殼種子，破殼種子發(fā)芽勢顯著高于未破殼種子（P<0.05）（圖9，圖10：A）。由此可知，在相同溫度、光照條件下，破殼與否可影響種子的萌發(fā)效果，打破外殼的束縛，使種子更容易收水分和氧氣，進(jìn)而有利于種子萌發(fā)。破殼與否對(duì)于胚根粗度不產(chǎn)生顯著性影響（P>0.05），但在相同條件下，破殼種子的胚根長度顯著大于未破殼種子（P<0.05）（圖10：B）。

3討論與結(jié)論

種子萌發(fā)需要充足的水分，適宜的溫度，充足的氧氣和適當(dāng)?shù)墓庹眨蛏澈头N類的不同，影響種子萌發(fā)的主要因子也有所不同。種子萌發(fā)過程受到溫度、光照、基質(zhì)、基質(zhì)含水量等環(huán)境因子及播種前破殼處理的綜合影響。

溫度是影響種子萌發(fā)的關(guān)鍵因素之一，適宜的溫度能夠提高種子萌發(fā)率和促進(jìn)幼苗生長（Ojeifo?et al.， 2007; 張小嬌等，2014）。不同物種種子的萌發(fā)溫度也不同，如海韭菜（Triglochin maritima）（Khan & Ungar， 1999）、坡柳（Dodonaea viscosa）（霍冬芳等，2016）等在高溫下種子的萌發(fā)率較高，而低溫能提高梭梭（Haloxylon ammodendron）（黃振英等，2001b）等植物種子的萌發(fā)率。本研究結(jié)果表明，錐栗種子萌發(fā)具有較好的環(huán)境適應(yīng)性，萌發(fā)溫差范圍較大，且最適宜萌發(fā)溫度為25 ℃，溫度過高或過低對(duì)種子萌發(fā)均有不同程度的影響。這與白沙蒿（Artemisia sphaerocephala）種子類似（黃振英等，2001a）。

不同物種的種子萌發(fā)所需要的光照條件有所不同（楊期和等，2001）。錐栗種子在光照和黑暗條件下均能萌發(fā)，不管是在恒溫條件下，還是在室溫條件下，黑暗條件都更有利于錐栗種子萌發(fā)，符合楊期和等（2005）提出的錐栗種子萌發(fā)不需要光的結(jié)論，可能是因?yàn)殄F栗種子比較大，所儲(chǔ)藏的物質(zhì)和能量較多，能滿足種子萌發(fā)和幼苗生長所需的物質(zhì)，這與Pamukov & Schneider（1978）的研究結(jié)果相似。

不同基質(zhì)含有的營養(yǎng)物質(zhì)、微生物種類及數(shù)量不同，其松緊程度也不同，從而影響種子的萌發(fā)、幼苗的生長（Puerta-Pinero et al.， 2006）。在相對(duì)適宜的光溫條件下，泥炭土中種子的萌發(fā)率高于河沙，這可能是由于泥炭土質(zhì)地較輕、透氣性好，氧氣供給充足，減少種子霉變，有利于種子萌發(fā)，而河沙粒間孔隙小、通透性差、通氣透水不良、質(zhì)地重，因此種子容易發(fā)霉。由此可知，泥炭土更適于錐栗種子萌發(fā)。

水是種子萌發(fā)必備的條件之一，是控制種子萌發(fā)的最重要因素。種子萌發(fā)過程中需要從基質(zhì)中吸收水分，從基質(zhì)中進(jìn)入種子的水分能溶解一些貯藏物質(zhì)，使之成為種胚能夠利用的養(yǎng)料，基質(zhì)含水量的不同也會(huì)影響植物種子的萌發(fā)（林濤等，2008）。錐栗在含水量為5%～20%的基質(zhì)中均能萌發(fā)，發(fā)芽率也無顯著性差異，表明錐栗種子對(duì)基質(zhì)含水量要求不嚴(yán)格，適應(yīng)范圍較廣。

錐栗的外殼韌硬堅(jiān)實(shí)且外層沒有結(jié)合縫，透氣性差、透水性差，導(dǎo)致萌發(fā)過程中吸水困難，影響種子萌發(fā)。人為打破種子外殼的束縛，減小種皮的阻礙作用，讓種子直接處于容易吸收水分的狀態(tài)下，使種子原生質(zhì)吸收到足夠水分而促使其所含的物質(zhì)迅速活躍起來，從而促進(jìn)種子發(fā)芽。破殼處理能提高錐栗種子的萌發(fā)率和發(fā)芽勢，這與大別山五針?biāo)桑≒inus dabeshanensis）種子類似（韓建偉等，2014）。

綜上所述，錐栗種子最適萌發(fā)溫度是25 ℃，黑暗條件更有利于種子萌發(fā)，種子萌發(fā)對(duì)基質(zhì)含水量要求不嚴(yán)格，適宜以泥炭土等質(zhì)地較輕、透氣性好的基質(zhì)作為萌發(fā)基質(zhì)，在實(shí)際生產(chǎn)中，剪破種殼能提高種子的萌發(fā)率。

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（責(zé)任編輯 蔣巧媛）