樟樹種子發(fā)芽及幼苗生長研究

肖祖飛 張北紅 李鳳 陸健 金志農(nóng) 張琴 馬一丹 呂雄偉

摘 要：以樟樹種子為實(shí)驗(yàn)材料，對(duì)不同單株樟樹種子的出苗率和幼苗生長進(jìn)行評(píng)價(jià)，分析保存方法、赤霉素以及化學(xué)型對(duì)樟樹種子出苗率及幼苗生長的影響。結(jié)果表明，不同單株樟樹種子之間的出苗率存在顯著差異（P<0.05），出苗率均不高，大部分都低于60%，出苗率最好的分別是GZ-GY-009、GZ-GY-011和JX-YX-001。不同單株樟樹子代葉片的形態(tài)特征和幼苗生長都存在極顯著或顯著的差異（P<0.05），苗期生長較好的是HN-CL-008、JX-YS-005、JX-YX-001和GZ-GY-006。不同保存方式對(duì)樟樹種子出苗率和幼苗生長差異顯著（P<0.05），濕沙層積保存樟樹種子出苗率和幼苗生長較好，是樟樹種子適宜的保存方式，其次是4℃低溫保存，-20℃低溫保存的出苗率最低。赤霉素（GA3）能夠打破樟樹種子休眠，誘發(fā)種子發(fā)芽，400mg/LGA3處理樟樹種子的出苗率較高，與濕沙層積的差異不顯著（P<0.05）。不同化學(xué)型樟樹種子出苗率和幼苗生長差異顯著（P<0.05），檸檬醛型樟樹種子出苗率及幼苗生長明顯優(yōu)于腦樟。

關(guān)鍵詞：樟樹;種子;出苗率;生長

中圖分類號(hào) S723.1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A文章編號(hào) 1007-7731（2020）07-0040-07

Abstract： In this paper， seeds of C. camphora were used as experimental materials to evaluate the seedling emergence rate and seedling growth of different individual trees of C. camphora. The effects of preservation methods， gibberellin and chemical types of C. camphora seeds on the seedling emergence rate and seedling growth were also studied. The results showed that there were significant differences in seedling emergence rates among different individual trees of C. camphora seeds （P<0.05）. The seedling emergence rates of individual trees of C. camphora were basically not high， most of which were below 60%. The best seedling emergence rates were GZ-GY-009， GZ-GY-011 and JX-YX-001. There were significant differences in leaf morphological characteristics and seedling growth among the progenies of different individual trees of C. camphora （P<0.05）. The better seedling growth were HN-CL-008， JX-YS-005， JX-YX-001and GZ-GY-006. There were significant differences in seedling emergence rate and seedling growth among different preservation methods （P<0.05）. The best preservation method for C. camphora seeds was wet sand stratification， followed by cryopreservation at 4℃，the worst was cryopreservation at -20℃. GA3 could break the dormancy of C. camphora seeds and induce seed germination. The germination rate of C. camphora seeds treated with 400mg/LGA3 was higher， and there was no significant difference with wet sand stratification（P<0.05）. Seed emergence rate and seedling growth of different chemical C. camphora were significantly different（P<0.05）. Seedling emergence rate and seedling growth of C. camphora citral type were significantly better than that of camphor type.

Key words：Cinnamomum camphora; Seed; Seedling emergence rates; Seedling growth

樟樹（Cinnamomum camphora）隸屬樟科樟屬常綠喬木，枝葉茂密，樹冠大且樹蔭濃，樹姿雄偉優(yōu)美，能夠吸收煙塵、涵養(yǎng)水源、防止水土流失和美化環(huán)境，是城市綠化的優(yōu)良樹種，廣泛用作庭蔭樹、行道樹、防護(hù)林以及風(fēng)景林等。木材耐腐蝕、致密、有香氣且耐蟲害，是用來制作家具和雕刻的優(yōu)良材料。樟樹根、莖和葉均可提取芳樟醇、樟腦、龍腦等，是重要的經(jīng)濟(jì)樹種之一。樟樹的繁殖方式有種子繁殖[1]、扦插繁殖[2-3]、組織培養(yǎng)[4-5]等，種子繁殖仍然是樟樹育苗的主要方式。研究表明，樟樹種子具有深度生理休眠、種皮透氣性差以及存在發(fā)芽抑制物質(zhì)的特點(diǎn)，這是引起樟樹種子低發(fā)芽率、發(fā)芽不整齊的主要原因[6]。GA3和低溫處理能夠促進(jìn)樟樹種子發(fā)芽，打破樟樹種子休眠，濕沙包埋4℃保存及用80mg/L GA3浸泡12h樟樹種子發(fā)芽率達(dá)到89%[7]。

本研究以樟種子為試驗(yàn)材料，對(duì)不同單株樟樹種子出苗率和幼苗生長進(jìn)行評(píng)價(jià)，同時(shí)研究保存方法、赤霉素和化學(xué)型對(duì)樟樹種子出苗率及幼苗生長的影響，以期為樟樹播種育苗和造林提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)地概況 試驗(yàn)地設(shè)在南昌市南昌工程學(xué)院生物技術(shù)實(shí)驗(yàn)基地，地處市區(qū)東部，緊鄰瑤湖。氣候濕潤溫和，夏炎冬寒，光照充足，歷年平均日照時(shí)數(shù)在1770～1845h，7、8月最多，年平均總輻射量4279.02MJ/m2。年平均氣溫在17～17.7℃，極端最高氣溫40.9℃，極端最低氣溫-15.2℃。年降雨量在1600～1700mm，降水天數(shù)在147～157d，年平均相對(duì)濕度為78.5%。

1.2 試驗(yàn)材料 供試材料為樟樹成熟種子，顆粒飽滿圓潤、無損傷。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.3.1 樟樹種子出苗率及幼苗生長評(píng)價(jià) 2016年10月，從湖北、江西、浙江、貴州、廣東采集樟樹單株種子20份（表1），分別將各單株種子的種皮去除、洗凈，然后將種皮表面水分陰干，之后進(jìn)行濕沙層積。2017年4月中旬播種，采用條播方式，分別選取飽滿圓潤的種子150～200粒用于發(fā)芽試驗(yàn)，播種完做好標(biāo)記，便于后期管理。2017年6月中旬統(tǒng)計(jì)出苗率。2017年12月份，對(duì)幼苗的各項(xiàng)性狀進(jìn)行調(diào)查分析，調(diào)查指標(biāo)有株高、地徑、地上部分鮮重、地上部分的干重以及葉片形態(tài)特征（葉面積、葉周長、葉長、葉寬、葉長寬比、葉鮮重、葉干重）。

1.3.2 種子保存方法對(duì)樟樹種子出苗率的影響 2016年10月，從江西省泰和縣采集樟樹單株種子，將種皮去除、洗凈，然后將種皮表面水分陰干，之后進(jìn)行陰干、濕沙層積、0℃、4℃和-20℃保存。2017年4月中旬進(jìn)行播種，采用條播，每處理150～200粒，3次重復(fù)。2017年6月中旬統(tǒng)計(jì)發(fā)芽情況，計(jì)算出苗率。

1.3.3 不同化學(xué)型樟樹種子的出苗率比較 2018年10月，從江西省南昌市采集檸檬醛和腦樟型樟樹，分別將種皮去除、洗凈，然后將種皮表面水分陰干，之后進(jìn)行濕沙層積保存。2019年4月18日播種，每個(gè)無紡布袋1粒種子，每處理150～180粒，3次重復(fù)。2019年6月18日統(tǒng)計(jì)出苗率，測(cè)定株高和地徑。

1.3.4 赤霉素處理對(duì)樟樹種子出苗率的影響 2018年10月，從江西省南昌市采集檸檬醛型樟樹種子，將種皮去除、洗凈，然后將種皮表面水分陰干，之后將種子分成2份，1份陰干保存，1份進(jìn)行濕沙層積保存。2019年4月18日將種子取出，陰干種子分別用50mg/L、100mg/L、200mg/L和400mg/L的赤霉素浸泡12h，之后播于穴盤，濕沙層積保存種子和陰干種子用清水浸泡12h作為對(duì)照。每處理50粒，3次重復(fù)。2019年6月18日統(tǒng)計(jì)出苗率，測(cè)定株高和地徑。

1.4 調(diào)查指標(biāo) 在播種后隨時(shí)注意種子的發(fā)芽情況，在大部分試驗(yàn)組都無新的種子發(fā)芽的情況下，對(duì)各個(gè)試驗(yàn)組進(jìn)行出苗數(shù)量的統(tǒng)計(jì)，并計(jì)算出苗率。地徑、根粗用游標(biāo)卡尺（德國美耐特，0～200mm量程）測(cè)定，株高、根長用米尺（得力，0～30cm量程）測(cè)定，電子天平（賽多利斯，最大量程：8200g）測(cè)地上部分鮮重和干重，采用Yaxin-1241葉面積儀（北京博倫經(jīng)緯科技發(fā)展有限公司）測(cè)定葉面積、葉長、葉寬、葉周長。

1.5 數(shù)據(jù)分析 用Excel 2000對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析（ANOVA），鄧肯新復(fù)極差法（SSR）進(jìn)行多重比較，顯著性水平為0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同單株樟樹種子的出苗率及生長

2.1.1 不同單株樟樹種子的出苗率 從表2可以看出，樟樹種子的出苗率基本都不高，大部分都低于60%，只有3棵樟樹種子的出苗率超過了60%，分別是GZ-GY-009、GZ-GY-011和JX-YX-001。不同單株樟樹種子之間的出苗率存在較大的差異，其中，出苗率最高的是GZ-GY-009樟樹，達(dá)73.33%，而出苗率最低的是HN-CL-021，只有6.67%，出苗率最高和最低的相差66.66%。

2.1.2 不同單株樟樹子代的差異性

2.1.2.1 葉片 由表3可知，葉面積的變異幅度在1525.61～3784.06cm2，平均值為2145.45cm2，變異系數(shù)為22.13%;葉周長的變異幅度在174.62～745.81cm，平均值為377.27cm，變異系數(shù)為45.02%;葉長的變異幅度在56.53～111.40cm，平均值為77.76cm，變異系數(shù)為17.40%;葉寬的變異幅度在36.31～55.45cm，平均值為43.32cm，葉變異系數(shù)為9.12%;葉長寬比的變異幅度在1.24～2.42，平均值為1.80，變異系數(shù)為16.80%;葉片鮮重最大的是GZ-GY-006，葉鮮重最小的是ZJ-JD-002，變異幅度在1.83～4.56g，平均值為2.40g，變異系數(shù)為24.76%。葉干重最大的是GZ-GY-006，葉干重最小的是GZ-GY-011，變異幅度在0.80～2.04g，平均值為1.05g，變異系數(shù)為26.47%。葉面積、葉周長、葉長、長寬比、葉片鮮重和葉片干重變異系數(shù)大于15%，表明不同單株樟樹子代間葉片形態(tài)特征存在較大差異。方差分析結(jié)果表明，不同單株樟樹子代間葉面積、葉周長、葉長、單葉鮮重、單葉干重（F0.05=1.84，F(xiàn)0.01=2.37;F=3.08，F(xiàn)=3.90，F(xiàn)=4.07，F(xiàn)=3.86，F(xiàn)=4.91）的差異都是極顯著的，葉寬（F=2.28）差異顯著，表明不同單株樟樹子代葉片的形態(tài)特征差異較大。

2.1.2.2 生長量 由表4可知，株高最高的是HN-CL-008，最低的是GZ-GY-011，變異幅度在45.94～79.41cm，平均值為56.66cm，變異系數(shù)為14.26%。其中，HN-CL-008、HN-CL-021、GZ-GY-006、GZ-GY-009、JX-YS-005、JX-YX-001、JX-TH-001、JX-NG-001、ZJ-LX-005的株高均大于平均值。地莖最大的是JX-YS-002，最小的是GZ-GY-011，變異幅度在0.51～1.10cm，平均值為0.84cm，變異系數(shù)為18.60%。其中，HN-CL-008、HN-CL-025、HB-ES-001、GZ-GY-006、GZ-GY-010、JX-YS-002、JX-YX-001、ZJ-LX-005、ZJ-LY-008的地徑均大于平均值。

地上部分鮮重最大的是GZ-GY-006，最小的是GZ-GY-011，變異幅度在17.46～103.26g，平均值為56.18g，變異系數(shù)為40.74%。其中，HN-CL-008、HN-CL-021、HB-ES-001、GZ-GY-006、GZ-GY-010、JX-YS-001、JX-YX-001、ZJ-LX-005的地上部分鮮重均大于平均值。地上部分干重最大的是GZ-GY-006，最小的是GZ-GY-011，變異幅度在6.53～37.48g，平均值為21.16g，變異系數(shù)為41.61%。其中，HN-CL-008、HN-CL-021、HB-ES-001、GZ-GY-006、GZ-GY-010、JX-YS-001、JX-YX-001、ZJ-LX-005的地上部分干重大于平均值。

方差分析結(jié)果表明，不同單株樟樹子代間株高、地徑、地上部分鮮重、地上部分干重（F0.05=1.84，F(xiàn)0.01=2.37;F=3.52，F(xiàn)=3.06，F(xiàn)=2.26，F(xiàn)=2.73）差異都是極顯著或顯著的。因此，苗期生長較好的有HN-CL-008、JX-YS-005、JX-YX-001、GZ-GY-006等，而GZ-GY-011、JX-YS-002、ZJ-JD-001等苗期生長較差。

2.2 不同保存方式對(duì)樟樹種子發(fā)芽及生長的影響 從表5可以看出：（1）在不同的保存方式下，樟樹種子的出苗率存在顯著的差異。0℃保存的樟樹種子發(fā)芽率最高，達(dá)到69.60%，其次是濕沙層積、4℃和陰干保存，最低的是-20℃保存，只有0.2%，基本沒有種子發(fā)芽，出苗率最高和最低相差69.40%。（2）不同的保存方式對(duì)樟樹幼苗株高具有顯著影響，濕沙層積保存的株高最高，達(dá)到59.10cm，其次是0℃保存、4℃保存，三者株高差異不顯著，都在50cm左右，-20℃保存的株高最低，只有16.50cm，與濕沙層積保存相差42.60cm。（3）4種種子保存方式對(duì)樟樹幼苗地徑生長影響不大，之間差異不顯著。（4）不同的保存方式地上部分鮮重和干重最高的都是濕沙層積保存，分別達(dá)44.45g、15.74g，顯著高于其他保存方式;最低都是0℃保存，分別只有27.33g、10.21g。因此，0℃保存雖然在發(fā)芽率上是最好的，但是幼苗的生長卻是最差的，-20℃保存的樟樹種子，不僅發(fā)芽率極低，幼苗的生長也很差，這可能是由于溫度過低對(duì)種子產(chǎn)造成了傷害。因此，濕沙層積是樟樹種子適宜的保存方式，其次是4℃保存。

2.3 不同化學(xué)型樟樹的種子的發(fā)芽差異

2.3.1 發(fā)芽過程 由圖1可知，檸檬醛型樟樹播種15d，胚根突破種殼，播種24d胚芽突出表土，主根上出現(xiàn)2～3個(gè)側(cè)根，播種2個(gè)月，幼苗長出6～8片真葉，主根上出現(xiàn)大量側(cè)根;腦樟播種20d，胚根突破種殼，播種35d胚芽突出表土，主根上未出現(xiàn)側(cè)根，播種2個(gè)月，幼苗長出3～5片真葉，主根上出現(xiàn)大量側(cè)根;檸檬型樟樹種子發(fā)芽快于腦樟，生長勢(shì)也好于腦樟，這可能是遺傳差異造成的。

2.3.2 出苗率及幼苗生長量 由表6可知，檸檬和腦樟型樟樹的出苗率和幼苗生長差異顯著，檸檬型樟樹的出苗率、株高、地徑、主根粗度和單株鮮重顯著大于腦樟（見圖2），主根長兩者之間差異不顯著。

2.4 不同赤霉素濃度處理對(duì)檸檬醛型樟樹種子出苗率及幼苗生長的影響 由表7可知，赤霉素對(duì)檸檬醛型樟樹種子出苗率及生長有促進(jìn)作用。隨著赤霉素濃度的增加，出苗率不斷升高，400mg/L GA3處理的出苗率為49.00%，顯著高于其他處理，顯著高于清水對(duì)照，與濕沙層積間的差異不顯著（見圖3）;400mg/L處理的株高顯著低于濕沙層積，顯著高于清水處理，與50mg/L GA3處理的差異不顯著，顯著高于100mg/L和200mg/L處理;地徑和主根長各處理之間的差異不顯著，但顯著低于對(duì)照1;主根粗度各處理之間的差異不顯著，與對(duì)照差異也不顯著;單株鮮重各處理之間的差異不顯著，顯著低于對(duì)照1（見圖4）。

3 討論與結(jié)論

3.1 影響樟樹種子出苗率的因子 影響種子出苗率的因素有外部因素和內(nèi)部因素。在本試驗(yàn)中，影響種子出苗率的外部因素如溫度、水分、氧氣等都處于自然適宜的范圍，但樟樹種子的出苗率仍然普遍較低，大部分樟樹單株的出苗率都在60%以下，只有GZ-GY-009、GZ-GY-011和JX-YX-001出苗率分別達(dá)到了73.33%、61.33%、68.00%，也不是很高，因此，樟樹種子難以出苗可能是由于內(nèi)部因素所導(dǎo)致的。影響種子出苗率的內(nèi)部因素主要有基因型、種皮透性、后熟作用、抑制發(fā)芽物質(zhì)的存在等。研究表明，樟樹種子難以發(fā)芽的主要原因是種皮透性差導(dǎo)致氧氣難以進(jìn)入以及抑制發(fā)芽物質(zhì)的存在，樟樹種子在剝?nèi)シN殼和提高氧氣濃度后能提高發(fā)芽率[1]。樟樹種皮透氣性差，去掉種皮后的樟樹種子耗氧量為完整種子的2.6倍，因此，種皮阻礙氧氣的進(jìn)入是引起樟樹種子發(fā)芽率低的重要原因之一。并且用樟樹種皮的水浸提液處理白菜籽，白菜籽的發(fā)芽率和胚根長度都明顯下降，因此樟樹種子內(nèi)部是存在抑制發(fā)芽物質(zhì)的[6]。對(duì)樟樹種子內(nèi)的抑制發(fā)芽物質(zhì)進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，樟樹種子的種殼及種仁中都含有發(fā)芽抑制物質(zhì)，種殼中的抑制物質(zhì)為極性物質(zhì)，種仁中的抑制物質(zhì)為非極性物質(zhì)，且該抑制物質(zhì)不是水溶性的[8]。本研究結(jié)果表明，樟樹種子存在后熟作用，濕沙層積能夠促進(jìn)樟樹種子出苗率及幼苗的生長，陰干種子出苗率僅為3.00%。GA3能夠打破樟樹種子休眠，誘發(fā)種子發(fā)芽，400mg/L的GA3處理樟樹種子的出苗率較高，與濕沙層積的差異不顯著，這與梁機(jī)[7]等的研究結(jié)果一致。也有研究表明，用100mg/L NNA處理的樟樹種子發(fā)芽率是所有外源激素處理中最好的[9]。用高錳酸鉀溶液浸種，發(fā)現(xiàn)能夠有效地提高樟樹種子的發(fā)芽率[10]。本試驗(yàn)中，檸檬醛型樟樹種子出苗率及幼苗生長明顯優(yōu)于腦樟，究其原因可能是不同化學(xué)型樟樹基因存在差異。

3.2 不同保存方式對(duì)樟樹種子發(fā)芽及幼苗生長的影響 對(duì)種子的保存處理主要有干藏、濕藏、低溫保存等。本研究結(jié)果表明，不同的保存方式對(duì)樟樹種子的出苗率有顯著影響。0℃濕沙保存的樟樹種子出苗率最高，而-20℃保存的出苗率極低，可能是因?yàn)闇囟冗^低對(duì)種子的胚產(chǎn)生了傷害。濕沙層積保存和適度低溫（4℃）有利于樟樹種子的保存，樟樹種子出苗率相對(duì)與陰干保存有顯著提高。研究表明，不同貯藏方式下香樟種子的發(fā)芽率差別較大，濕沙包埋后4℃冰箱貯藏的樟樹種子發(fā)芽率達(dá)83.1%，比4℃貯藏高8.6%，比自然常溫貯藏高46.1%[7]。不同的貯藏方法對(duì)樟樹種子的發(fā)芽率和發(fā)芽勢(shì)均存在顯著差異，樟樹種子沙藏后，其發(fā)芽率和發(fā)芽勢(shì)達(dá)到83.33%、72.00%，是所有貯藏處理中最好的[9]。在本試驗(yàn)中，冷藏條件下保存的樟樹種子，其幼苗的生長明顯比濕沙層積的差，且保存溫度越低、幼苗生長越差。研究表明，凹葉厚樸種子經(jīng)過冷藏，幼苗整體生長速率不如濕沙層積[11]。

3.3 不同單株樟樹子代的差異 在本試驗(yàn)中，不同單株樟樹的葉面積、葉周長、葉長、葉寬、葉長寬比、單葉鮮重、單葉干重等指標(biāo)均存在極顯著或顯著的差異，樟樹種源家系間存在較大的差異性。研究表明，厚樸種源之間的葉柄長、葉長、葉寬、葉形指數(shù)、葉面積、葉脈對(duì)數(shù)、含水量、葉重等性狀的差異均達(dá)到了極顯著水平[12]。對(duì)不同品種甘蔗進(jìn)行葉片形態(tài)分析，發(fā)現(xiàn)不同甘蔗品種之間的葉片特征差異明顯，葉長和葉寬的不同，導(dǎo)致葉面積和葉周長的不同，而葉面積直接或間接的影響著植物的光合作用、呼吸作用和蒸騰作用[13]。株高、地徑和生長量是衡量幼苗質(zhì)量的重要指標(biāo)。對(duì)材用樟樹子代測(cè)定發(fā)現(xiàn)，香樟家系子代的各個(gè)生長性狀均存在極顯著的差異，而且各個(gè)生長性狀的變幅較大[14]。對(duì)樟樹子代測(cè)定發(fā)現(xiàn)，不同家系樟樹的樹高、地徑差異極顯著，且不同種源幼林的樹高、地徑差異顯著[15]。樟樹苗期生物量種源間差異顯著，苗高、地徑、地上部分等性狀之間存在顯著的表型和遺傳相關(guān)，地徑與苗期生物量緊密相關(guān)[16]。樟樹苗期在生物量、苗高、地徑、主根長度之間存在極顯著差異[17]。本研究結(jié)果表明，不同樟樹單株子代株高、地徑、地上部分鮮重和地上部分干重之間差異極顯著或顯著，幼苗生長較好的有HN-CL-008、JX-YS-002、GZ-GY-006等。

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（責(zé)編：張宏民）