溫度對田菁與合萌種子萌發(fā)率的影響及二者之間的化感作用

歐陽威，陳 琳，楊 媛

（1.華東師范大學光華書院，上海 200241；2.華東師范大學孟憲承書院，上海 200241）

田菁與合萌是2 種常見的綠肥植物，同屬于豆科蝶形花亞科，形態(tài)相似且常伴生于相同環(huán)境，以水邊濕潤地帶居多，田菁有時也見于較干旱的地方或鹽堿地。田菁適應性強，耐鹽、耐澇、抗旱，抵抗病蟲能力強，是改良鹽堿地的先鋒作物，合萌清熱解毒，常作藥用。

田菁生長快，產量高，具有極高的經濟價值和生態(tài)價值，一直以來都是人們研究的熱點。有研究表明，田菁能顯著改善土壤的養(yǎng)分狀況，提高土壤中有機質和氮的含量，且化感作用不會對農作物的生長產生阻礙作用［1］；同時又有研究發(fā)現(xiàn)，旺盛生長的田菁在提高土壤肥力的同時，能抑制其他雜草的生長，甚至導致某些雜草死亡［2-3］。此外，關于田菁種子萌發(fā)的研究也不在少數(shù)，大量研究表明，溫水浸泡、濃硫酸浸泡、細沙揉搓等方法可以提高田菁種子的萌發(fā)率［4-6］。近年來，對于合萌的相關研究較少。

一般在春季及初夏都很少看見田菁與合萌，盛夏即7—8 月時田菁與合萌才大量出現(xiàn)。鑒于這2 種植物親緣關系較近、生境類似且常常伴生在一起，很可能都對發(fā)芽的溫度具有較高要求或存在某些相互作用，但又有研究表示這2 種植物的種子萌發(fā)對溫度要求不高，只是苗期較長，以至于春天萌發(fā)后到盛夏才被看見［7］。本研究用人工氣候箱對這2 種植物的種子進行培養(yǎng)，探究了溫度對田菁與合萌種子萌發(fā)率的影響及二者之間的化感作用，旨在為今后田菁與合萌的種植和培育提供科學理論的指導。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

本研究所用的種子均為當年在野外采集的成熟田菁與合萌種子，采集前確保母株生長健壯、形態(tài)正常，采集后挑選其中顆粒飽滿、大小均勻的種子備用。使用的培養(yǎng)箱為RXZ-280 人工氣候箱，培養(yǎng)皿為直徑90 mm的一次性塑料圓皿。

1.2 實驗過程

每次設置3 個實驗組，分別為田菁組、合萌組與混合組，田菁組包含田菁種子100 粒，合萌組包含合萌種子100 粒，混合組包含田菁、合萌種子各50 粒。同時設置3 個平行實驗，取其發(fā)芽率的平均值進行統(tǒng)計學分析。

實驗分2個階段完成，第一階段固定白天溫度為35 ℃，調節(jié)夜晚溫度分別為15 ℃、20 ℃、25 ℃、30 ℃。第二階段根據第一階段的綜合發(fā)芽情況，確定夜晚溫度為20 ℃，調節(jié)白天溫度分別為20 ℃、25 ℃、30 ℃、35 ℃，所有實驗的光周期均設置為白天14 h，夜晚10 h，光源為白色LED 光源。

實驗前先用40 ℃溫水浸泡種子6 h，同時將3 層濾紙鋪在培養(yǎng)皿里，用蒸餾水完全潤濕，然后把浸泡處理過的種子均勻鋪在濾紙上，蓋上培養(yǎng)皿蓋子。為方便氣體交換，提前在每個培養(yǎng)皿的蓋子上鉆3 個直徑約5 mm的小孔。

1.3 數(shù)據統(tǒng)計分析

從第2 天開始，每天記錄1 次發(fā)芽的種子數(shù)，持續(xù)記錄28 d（由預實驗確定），發(fā)芽標準為胚根突破種皮。實驗數(shù)據先用Excel 進行記錄，然后用Spss 和GraphPad進行顯著性檢驗及圖表制作。

2 結果與分析

2.1 影響田菁種子萌發(fā)率的因素

結果（圖1）表明，在一定的溫度范圍內，隨著白天溫度的升高，田菁種子的萌發(fā)率先下降后上升，隨著夜間溫度的升高，田菁種子的萌發(fā)率先上升后下降。通過T檢驗發(fā)現(xiàn)，夜間溫度固定在20 ℃時，田菁的萌發(fā)率在白天溫度為35 ℃處理與白天溫度為25 ℃處理具有顯著性差異，在不同的夜間溫度下各處理沒有顯著差異。當白天溫度為35 ℃時，混合組中的田菁萌發(fā)率顯著高于田菁組中的田菁萌發(fā)率。這說明田菁種子的萌發(fā)率主要受白天溫度的影響，夜間溫度對其影響不大，適當升高白天溫度有利于田菁種子的萌發(fā)。同時，合萌對田菁種子的萌發(fā)影響不大，僅當白天溫度較高（35 ℃）時具有一定的促進作用。

圖1 田菁種子萌發(fā)率

2.2 影響合萌種子萌發(fā)率的因素

實驗結果（圖2）表明，在一定溫度范圍內，隨著白天溫度的升高，合萌種子的萌發(fā)率先上升后下降，隨著夜間溫度的升高，合萌種子的萌發(fā)率先下降后上升。通過T檢驗發(fā)現(xiàn)，夜間溫度固定在20 ℃時，合萌的萌發(fā)率在白天溫度為25 ℃和30 ℃時與其他2 組具有極顯著差異；固定白天溫度為35 ℃，夜間溫度為25 ℃處理和30 ℃處理有顯著差異。當晝夜溫度均為20 ℃時，混合組中的合萌萌發(fā)率顯著高于合萌組中的合萌萌發(fā)率。這說明合萌種子的萌發(fā)率同樣受白天溫度的影響較大，受夜間溫度的影響較小，但是萌發(fā)率隨溫度的變化趨勢與田菁完全相反。夜間溫度對合萌種子的萌發(fā)有一定影響，但不如白天溫度的影響明顯。同時，田菁對合萌種子的萌發(fā)影響不大，僅當白天溫度較低（20 ℃）時具有一定的促進作用。

圖2 合萌種子萌發(fā)率

3 結論與討論

田菁與合萌以其優(yōu)越的生理特性，在改良土壤、治理鹽堿地以及用作牲畜飼料等領域發(fā)揮了巨大作用，已成為人們關注和培育的對象。因此，深入了解其生長發(fā)育特點和其與其他植物之間的相互作用非常必要。

通過本項研究發(fā)現(xiàn)，雖然田菁與合萌的形態(tài)相似，生境相似，但是它們的生態(tài)位并不完全相同，相比之下，田菁種子的最佳萌發(fā)溫度高于合萌種子。在培育田菁時，控制萌發(fā)溫度為夜間20～25 ℃，白天35 ℃或更高，有望提高種子發(fā)芽率。在培育合萌時，控制萌發(fā)溫度為夜間15～20 ℃、白天25～30 ℃，有望提高種子的發(fā)芽率。

推測田菁與合萌很可能具有相互促進的作用，以至于經常一起出現(xiàn)，但這種相互作用并非在任何時候都能表現(xiàn)出來。而且根據現(xiàn)有研究，沒有證據證明田菁與合萌會通過化感作用抑制其他植物的生長（有研究表明田菁的化感作用對后茬作物幼苗的生長具有促進作用，但旺盛生長時會通過庇蔭作用抑制雜草的生長［1-2］）。鑒于田菁與合萌的固氮能力強，還能增加土壤中的有機質含量［3］，認為田菁與合萌是可以放心使用的優(yōu)質綠肥。

在整個實驗中，種子萌發(fā)率普遍偏低（不超過50%），猜測很可能是因為當年采集的種子含有較高濃度的促休眠激素（如脫落酸等），所以建議培育時選用往年的種子或延長浸種時間并勤換水。此外，由于時間關系，本項研究僅初步探究了溫度對田菁與合萌種子萌發(fā)率的影響及二者之間的化感作用，并沒有確定田菁與合萌種子萌發(fā)的最適溫度，因此將在下步研究中繼續(xù)探索，爭取為田菁與合萌的種植和培育提供更多有價值的指導。