杉木凋落物對(duì)光皮樺種子萌發(fā)的影響研究初報(bào)

朱雅紅

（績(jī)溪縣林業(yè)局，安徽 宣城 245300）

近年來，生產(chǎn)上提倡闊葉林取代針葉林，混交林取代純林。闊葉林與針葉林相比，在空間利用和有效營(yíng)養(yǎng)利用面積等方面能起到更好的防護(hù)作用。合理配置混交林的樹種，不僅可以充分利用光能和土壤養(yǎng)分，使樹木快速生長(zhǎng)，而且可以提高林分的生產(chǎn)力和穩(wěn)定性，阻止火災(zāi)的發(fā)生、蔓延；減少病蟲害，提供多種林產(chǎn)品。

劉惠芳指出，杉木是我國(guó)南方用材林的主要樹種，但由于部分地區(qū)部分林地自肥能力差、土壤肥力差、干旱少雨，杉木多代生長(zhǎng)不良，導(dǎo)致林地生態(tài)環(huán)境惡化、耐旱性差、林木生長(zhǎng)下降、林地土壤肥力下降。光皮樺又稱紫膠樹、亮葉樺等，是中國(guó)獨(dú)有的很好的速生用材樹種，因樹皮光亮美觀而得名，具分布廣、用材優(yōu)、生長(zhǎng)快等特點(diǎn)。其木材為國(guó)家一級(jí)木材，可用于房屋建設(shè)、室內(nèi)裝飾；其樹皮含有樺樹焦油，能夠治療特定的皮膚性病癥，且因具有喜光、耐貧瘠、速生的特性，對(duì)立地恢復(fù)和生態(tài)環(huán)境改善有很大意義。

上世紀(jì)90 年代中期，我國(guó)南方地區(qū)開始了對(duì)光皮樺的研究和利用，揭開了對(duì)光皮樺栽培生物學(xué)特性、生長(zhǎng)特性和苗木生長(zhǎng)特性的研究序幕。杉木和光皮樺混交兩者優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，營(yíng)造杉木和光皮樺混交林是緩解純林中出現(xiàn)的問題的有效方法。此外，杉木與光皮樺混交林可以促進(jìn)林分的生長(zhǎng)，充分發(fā)揮林種的多樣性，提高林地的土地生產(chǎn)力，從而改善森林的生態(tài)環(huán)境。目前，光皮樺人工林有一定的造林規(guī)模，國(guó)內(nèi)外對(duì)人工林或天然林凋落物的分布、產(chǎn)量、組合、養(yǎng)分含量、能量流動(dòng)及碳循環(huán)等方面有了相當(dāng)多的研究。但是，杉木凋落物對(duì)光皮樺種子萌發(fā)的影響鮮見報(bào)道。本文研究了杉木林下表層土、深層土、枯落葉、鮮葉對(duì)光皮樺種子萌發(fā)的影響，通過評(píng)估杉木林對(duì)光皮樺種子發(fā)芽的潛力，探索杉木和光皮樺混交機(jī)制，以促進(jìn)杉木、光皮樺混交林的物理更新，也為今后營(yíng)造混交林提供一定科學(xué)依據(jù)。

1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地在黃山徽州區(qū)，屬于皖南盆地中心，以山地丘陵為主，地勢(shì)北高南低。屬亞熱帶季風(fēng)氣候，年均氣溫16℃，年降水量1 700 mm。

2 材料與方法

2.1 試驗(yàn)材料及處理

2019 年10 月，收集試驗(yàn)地杉木林中鮮葉、枯落葉、表層土、15～30 cm 處土壤。將表層土過篩，稱量100 g 用蒸餾水浸提24 h 后收集上清液保存，再向沉淀物中加入蒸餾水浸提24 h。將2 次上清液混合后過濾，于35 ℃烘箱中揮干，揮干后加入蒸餾水定容至1 L，得到表層土100 g/L 溶液。將深層土過篩用同上方法進(jìn)行處理，得到深層土100 g/L 溶液。取枯落葉100 g 用打碎機(jī)打碎后同步處理，得到枯落葉100 g/L 溶液。鮮葉用烘干機(jī)烘至干燥后，取100 g 用打碎機(jī)打碎后同步處理，得到鮮葉100 g/L 溶液。

2.2 試驗(yàn)方法

將光皮樺種子100 粒為一次重復(fù)，分別取上述4 種水浸液和蒸餾水各100 mL，浸泡24 h，每組處理3 次重復(fù)。

在培養(yǎng)皿的底部鋪上1 層棉花和2 層濾紙，1個(gè)培養(yǎng)皿中放入1 組預(yù)處理過的光皮樺種子。4 種溶液作4 個(gè)處理，并用蒸餾水作對(duì)照，每個(gè)處理3個(gè)重復(fù)，每個(gè)重復(fù)各100 粒種子。放入智能光照培養(yǎng)箱，在25 ℃恒溫下，12 h、強(qiáng)度為6 的光照和12 h黑暗環(huán)境下培養(yǎng)。

每隔24 h 給每個(gè)培養(yǎng)皿加入等量相應(yīng)的水浸液，并觀察種子的萌發(fā)情況、記錄發(fā)芽數(shù)，開始發(fā)芽后測(cè)量種子胚根長(zhǎng)、芽長(zhǎng)、幼苗鮮重和干重。2 d 后統(tǒng)計(jì)各組發(fā)芽率（以胚根長(zhǎng)于光皮樺種子直徑為發(fā)芽標(biāo)準(zhǔn)），4 d 后統(tǒng)計(jì)最后發(fā)芽率、測(cè)根長(zhǎng)、芽長(zhǎng)、鮮重、干重。

2.3 性狀測(cè)量

根據(jù)記錄的發(fā)芽數(shù)、根長(zhǎng)、芽長(zhǎng)，計(jì)算發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)、根長(zhǎng)（芽長(zhǎng)）抑制指數(shù)。

發(fā)芽率（GR）=（發(fā)芽第4 天的正常發(fā)芽粒數(shù)／供檢種子粒數(shù)）×100%

發(fā)芽勢(shì)（GP）＝（發(fā)芽第2 天的正常發(fā)芽粒數(shù)／供檢種子粒數(shù)）×100%

發(fā)芽指數(shù)（GI）＝∑（Gt/Dt）

式中，Gt 為不同時(shí)間的發(fā)芽數(shù)；Dt 為相應(yīng)的發(fā)芽日數(shù)。

根長(zhǎng)（芽長(zhǎng)）抑制指數(shù)=[（對(duì)照長(zhǎng)度－處理長(zhǎng)度）/對(duì)照長(zhǎng)度]×100%

式中，以平均每株苗發(fā)芽試驗(yàn)結(jié)束后的根長(zhǎng)或芽長(zhǎng)計(jì)算。

2.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2010、SPSS 23.0 和Matlab 2015 b 軟件進(jìn)行種子休眠解除的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析和圖表處理，采用S·N·K 法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行事后比較，表中的數(shù)據(jù)均為3 次重復(fù)的平均值。

3 結(jié)果與分析

3.1 不同水浸液對(duì)光皮樺種子萌發(fā)的影響

3.1.1 對(duì)光皮樺種子發(fā)芽率影響

由表1 可知，經(jīng)過不同水浸液處理，深層土水浸液處理發(fā)芽率最大，達(dá)到25.60%；表層土水浸液處理發(fā)芽率為25.30%；枯落葉水浸液處理發(fā)芽率為20.00%；鮮葉水浸液處理的發(fā)芽率最小，為10.06%，且低于對(duì)照。各處理間變異系數(shù)都大于對(duì)照，鮮葉水浸液處理變異系數(shù)最大，為4.93；枯落葉水浸液處理處理組變異系數(shù)最小，為1.57。鮮葉水浸液處理的發(fā)芽率低于對(duì)照，且差異顯著，對(duì)光皮樺種子的萌發(fā)抑制作用達(dá)到顯著水平，同時(shí)與其他處理間差異顯著；其他3 組處理發(fā)芽率都高于對(duì)照，對(duì)光皮樺種子萌發(fā)起到促進(jìn)作用但未達(dá)到顯著水平，各組之間無顯著差異，其中以深層土處理組對(duì)光皮樺種子萌發(fā)促進(jìn)效果最好。

3.1.2 對(duì)光皮樺種子發(fā)芽勢(shì)的影響

由表1 可見，經(jīng)過不同水浸液處理，深層土水浸液處理發(fā)芽勢(shì)最大，達(dá)20.00%；表層土水浸液處理組發(fā)芽勢(shì)為17.30%，枯落葉水浸液處理組發(fā)芽勢(shì)為16.00%，都大于對(duì)照；鮮葉水浸液處理發(fā)芽勢(shì)最小，為9.00%，小于對(duì)照。鮮葉水浸液處理的發(fā)芽勢(shì)變異系數(shù)極大，為32.78，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于對(duì)照組2.08，其他處理組變異系數(shù)略高于對(duì)照組。各處理發(fā)芽勢(shì)與對(duì)照相比都沒有達(dá)到顯著差異水平，但鮮葉水浸液處理對(duì)光皮樺種子的萌發(fā)具有一定的抑制作用。其他處理發(fā)芽勢(shì)都高于對(duì)照，對(duì)光皮樺種子萌發(fā)起到促進(jìn)作用，其中以深層土水浸液處理對(duì)光皮樺種子萌發(fā)促進(jìn)效果最好。

表1 不同水浸液處理對(duì)光皮樺種子發(fā)芽的影響

3.1.3 對(duì)光皮樺種子發(fā)芽指數(shù)的影響

由表1 可知，鮮葉水浸液處理光皮樺種子發(fā)芽指數(shù)最小，為8.20%，低于其他處理；深層土水浸液處理光皮樺種子發(fā)芽指數(shù)最大，為24.58%；表層土水浸液處理為24.30%；枯落葉水浸液處理為19.14%，低于對(duì)照。鮮葉水浸液處理的種子發(fā)芽指數(shù)比對(duì)照低11.76%，達(dá)到顯著差異水平；表層土水浸液處理的種子的發(fā)芽指數(shù)比對(duì)照高4.34%，達(dá)到顯著差異水平；深層土水浸液處理的種子發(fā)芽指數(shù)比對(duì)照高4.62%，達(dá)到顯著差異水平；枯落葉水浸液處理的種子發(fā)芽指數(shù)比對(duì)照低0.82%，沒有達(dá)到顯著差異水平。這表明，表層土水浸液、深層土水浸液處理對(duì)光皮樺種子的活力都有明顯促進(jìn)，而鮮葉水浸液處理表現(xiàn)極大抑制。各水浸液對(duì)種子發(fā)芽勢(shì)的促進(jìn)作用從大到小依次為：深層土水浸液、表層土水浸液、枯落葉水浸液和鮮葉水浸液。

3.2 杉木林地表覆蓋物及土壤水浸液對(duì)光皮樺幼苗的影響

3.2.1 對(duì)光皮樺幼苗芽長(zhǎng)的影響

以蒸餾水處理為對(duì)照，經(jīng)過杉木林地表覆蓋物及土壤水浸液處理后，光皮樺種子發(fā)芽各形態(tài)數(shù)值見表2。

由表2 可見，表層土水浸液處理芽長(zhǎng)為4.83 mm、深層土水浸液處理芽長(zhǎng)為4.49 mm、鮮葉水浸液處理芽長(zhǎng)為4.40 mm，都小于對(duì)照，且與對(duì)照相比沒有達(dá)到顯著差異水平；枯落葉水浸液處理光皮樺幼苗芽長(zhǎng)平均長(zhǎng)度最長(zhǎng)，達(dá)8.64 mm，與對(duì)照相比達(dá)到顯著差異水平。與對(duì)照相比，對(duì)光皮樺芽長(zhǎng)生長(zhǎng)起到抑制效果的有表層土水浸液處理、深層土水浸液處理、鮮葉水浸液處理；枯落葉水浸液處理對(duì)光皮樺幼苗芽長(zhǎng)生長(zhǎng)有促進(jìn)效果，并與其他水浸液處理組和蒸餾水對(duì)照組有顯著差異。

表2 不同水浸液處理對(duì)光皮樺種子幼芽形態(tài)影響

由表3 可知，鮮葉水浸液抑制了光皮樺種子的萌發(fā)，其抑制指數(shù)為14.73%；其余各處理對(duì)光皮樺幼苗芽生長(zhǎng)的抑制指數(shù)由大到小為：深層土水浸液12.98%、表層土水浸液6.40%、枯落葉水浸液-67.44%。用鮮葉水浸液處理的種子芽生長(zhǎng)抑制指數(shù)最高，為14.73%，差異顯著；表層土水浸液處理的種子芽長(zhǎng)抑制指數(shù)比鮮葉水浸液處理低8.33%，差異顯著；枯落葉提取液處理的種子芽長(zhǎng)抑制指數(shù)比對(duì)照低67.44%，差異極顯著。由此可知，深層土水浸液、表層土水浸液和鮮葉水浸液都對(duì)光皮樺幼苗芽的生長(zhǎng)有明顯的抑制作用，但枯落葉水浸液對(duì)光皮樺幼苗芽的生長(zhǎng)有極顯著的促進(jìn)作用。

表3 不同水浸液處理的光皮樺幼苗芽長(zhǎng)、根長(zhǎng)抑制指數(shù)

3.2.2 對(duì)光皮樺幼苗根長(zhǎng)的影響

由表2 可見，表層土水浸液處理根長(zhǎng)最長(zhǎng)，達(dá)11.64 mm，大于對(duì)照；深層土水浸液處理根長(zhǎng)為10.35 mm，枯落葉水浸液處理平均根長(zhǎng)為10.17 mm，均小于對(duì)照；鮮葉水浸液為異狀發(fā)芽，其根長(zhǎng)最小，為2.01 mm。表層土水浸液處理根長(zhǎng)變異系數(shù)最大，為1.018 68，大于對(duì)照；鮮葉水浸液處理根長(zhǎng)變異系數(shù)最小，為0.003 61，小于對(duì)照。鮮葉水浸液處理根長(zhǎng)與對(duì)照根長(zhǎng)相比，達(dá)到顯著差異水平，其他處理與對(duì)照根長(zhǎng)相比沒有達(dá)到顯著差異水平。

由表3 可知，鮮葉水浸液處理組根長(zhǎng)抑止指數(shù)最大，其抑止指數(shù)為81.06%，與對(duì)照相比達(dá)到極顯著差異水平；表層土水浸液處理的幼苗根長(zhǎng)抑制指數(shù)為-10.18%，和對(duì)照差異顯著；枯落葉水浸液處理的幼苗根長(zhǎng)抑制指數(shù)為4.15%；深層土水浸液處理的幼苗根長(zhǎng)抑制指數(shù)為2.45%。從以上分析可知，不同水浸液對(duì)光皮樺幼苗根長(zhǎng)作用表現(xiàn)不一致，既有促進(jìn)作用又有抑制作用。深層土水浸液、鮮葉水浸液和枯落葉水浸液都對(duì)光皮樺幼苗根的生長(zhǎng)有明顯的抑制作用，鮮葉水浸液的抑制達(dá)到極顯著水平；表層土水浸液的抑制作用都低于對(duì)照組，有顯著促進(jìn)作用。

3.2.3 對(duì)光皮樺幼苗鮮重的影響

由表2 可見，鮮葉水浸液處理鮮重最小，為0.007 3 g，小于對(duì)照；深層土水浸液處理鮮重最大，為0.017 0 g，大于對(duì)照。各處理鮮重變異系數(shù)都大于對(duì)照；其中深層土水浸液處理鮮重變異系數(shù)最大，為0.003 79；枯落葉水浸液處理鮮重與對(duì)照相比達(dá)到顯著差異水平，與表層土水浸液處理和鮮葉水浸液處理相比也達(dá)到顯著差異水平。由以上分析可知，杉木林地表覆蓋物及土壤水浸液對(duì)光皮樺幼苗鮮重增加有一定的促進(jìn)作用，且深層土水浸液和枯落葉水浸液處理組對(duì)光皮樺幼苗鮮重增加有顯著的促進(jìn)作用，可推測(cè)杉木林整體環(huán)境對(duì)光皮樺幼苗的鮮重增加都有一定的促進(jìn)作用。

3.2.4 對(duì)光皮樺幼苗干重的影響

由表2 可見，光皮樺幼苗干重以深層土水浸液處理最重，達(dá)0.003 8 g，大于對(duì)照；鮮葉水浸液處理干重最小為0.000 6 g，小于對(duì)照。各處理干重變異系數(shù)都大于對(duì)照；其中深層土水浸液處理干重變異系數(shù)最大，為0.000 96。各處理中只有鮮葉水浸液處理干重與對(duì)照相比達(dá)到顯著差異水平。由以上分析可見，鮮葉水浸液處理與對(duì)照相比，對(duì)光皮樺幼苗的干重增加有顯著的抑制作用，可推測(cè)杉木林地表覆蓋物及土壤水浸液對(duì)光皮樺幼苗干重的增加僅有微弱的促進(jìn)作用。

4 結(jié)論與討論

本研究發(fā)現(xiàn)，在發(fā)芽率方面，用鮮葉水浸液處理會(huì)抑制光皮樺種子萌發(fā)，其發(fā)芽率為10.06%，枯葉水、表層水、深層土水浸液對(duì)光皮樺種子萌發(fā)都起到一定的促進(jìn)作用。用枯落葉水浸液處理后的光皮樺幼苗長(zhǎng)勢(shì)最好，為8.64 mm；表層土水浸液處理后的光皮樺幼苗根長(zhǎng)最長(zhǎng)，為11.69 mm；深層土水浸液處理過的光皮樺幼苗鮮重最大，為0.017 0 g；深層土水浸液處理過的光皮樺幼苗干重最大，為0.003 8 g。

采用本試驗(yàn)中的深層土水浸液培養(yǎng)光皮樺種子，有利于促進(jìn)光皮樺種子萌發(fā)；采用本試驗(yàn)中的表層土水浸液培養(yǎng)光皮樺種子，有利于光皮樺種子萌發(fā)后根莖的生長(zhǎng)。所以不同覆蓋物對(duì)光皮樺種子萌發(fā)總體起到一定促進(jìn)作用。南方土壤的特點(diǎn)之一是缺磷，而凋落物能在一定程度上緩解這種現(xiàn)象，從而更好地促進(jìn)種子萌發(fā)。周麗麗指出，杉木林以凋落物形式將部分養(yǎng)分歸還給林地，其歸還量表現(xiàn)為隨著杉木林齡的增加而增加，這與徐昪的研究結(jié)果一致。本試驗(yàn)結(jié)果證明，杉木林各種浸提液中含有一定的化感物質(zhì)，對(duì)光皮樺種子萌發(fā)具有促進(jìn)作用，以上分析可以推測(cè)杉木林凋落物中含有磷元素可以彌補(bǔ)土壤中磷的不足，從而促進(jìn)光皮樺種子的萌發(fā)。

本試驗(yàn)通過杉木林覆蓋物及鮮葉水浸液對(duì)光皮樺種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、幼苗根芽長(zhǎng)等指標(biāo)比較，發(fā)現(xiàn)鮮葉水浸液對(duì)光皮樺萌發(fā)及幼苗的生長(zhǎng)都是抑制強(qiáng)度最大，深層土水浸液和枯落葉水浸液對(duì)光皮樺萌發(fā)及幼苗的生長(zhǎng)都有促進(jìn)作用。

王青天等研究發(fā)現(xiàn)，同樣的立地條件和管理方法，直接造林和蘸黃泥造林，林木生長(zhǎng)情況不同；蘸黃泥漿混交造林比直接造林苗木成活率高0.4%，而且苗木生長(zhǎng)快，可以提前郁閉。這與本試驗(yàn)表層土水浸液和深層土水浸液可以促進(jìn)光皮樺種子萌發(fā)生根發(fā)芽結(jié)果一致。沈文濤等發(fā)現(xiàn)，凋落物水浸液濃度不同時(shí)對(duì)連香樹種子萌發(fā)表現(xiàn)出抑制或者促進(jìn)作用。這些都為我們進(jìn)一步試驗(yàn)提供重要的理論支撐，也還有待繼續(xù)研究。