外源激素和養(yǎng)分溶液浸種對君遷子場圃發(fā)芽的影響

周冬梅，顧 夢，李蓮芳，劉 嫻，張合瑤，李小軍

（西南林業(yè)大學(xué)，云南昆明 650224）

君遷子（Diospyros lotus）又名黑棗、軟棗，為柿科（Ebenaceae）柿屬落葉喬木或小喬木，為深根性喜光樹種，耐瘠薄和鹽堿，抗寒和抗旱能力強(qiáng)，喜鈣質(zhì)土壤，對土壤的適應(yīng)性較強(qiáng)，生長迅速，枝葉繁茂，可作為城市綠化的造林樹種[1]。君遷子的成熟果實(shí)味甜可食，可制成柿餅；種子可入藥，有止渴、去煩熱等功效；果肉可制糖、釀酒等；未成熟果實(shí)可用于提制柿漆，作為醫(yī)藥和涂料的原料；木材堅硬，耐磨損，可用于制作紡織木梭、雕刻和制作小用具等[2-5]。君遷子屬多用途樹種，有較高的應(yīng)用價值。

外源激素浸種可促進(jìn)種子發(fā)芽，提高發(fā)芽性狀。潘春柳等[6]對線葉唇柱苣苔（Chirita linearifolia）種子萌發(fā)進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)赤霉素（GA3）浸種可顯著提高其發(fā)芽率和發(fā)芽勢，以200 mg/L GA3處理效果最佳；袁蓮珍等[7]采用100 mg/L 吲哚丁酸（IBA）溶液處理杉木（Cunninghamia lanceolata）種子1 h，種子發(fā)芽率最高（78.1%）。丁彬等[8]將君遷子種子分別置于85 ℃清水中浸泡48 h 和濃硫酸中浸泡1 min，兩種處理方式下種子的發(fā)芽勢和發(fā)芽率均較高；孫鵬等[9]的研究表明，采用適宜濃度的GA3處理君遷子種子，可顯著提高種子發(fā)芽率（64%），促進(jìn)苗高生長和葉片發(fā)育；謝志兵等[10]采用0.2 g/L 乙烯利和清水浸泡君遷子種子8 h，結(jié)果顯示0.2 g/L乙烯利處理可提高君遷子種子的發(fā)芽率（67.68%），促進(jìn)幼苗生長和側(cè)根發(fā)育，但抑制主根生長。君遷子種子發(fā)芽文獻(xiàn)較少，且內(nèi)容較分散。本研究采用L9（34）正交試驗(yàn)設(shè)計，研究GA3、IBA 和磷酸二氫鉀（KH2PO4）不同濃度組合對君遷子種子發(fā)芽的影響，豐富該樹種種子發(fā)芽資料，為其苗木培育提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況與材料

試驗(yàn)在西南林業(yè)大學(xué)林學(xué)院苗圃（102°45′E，25°03′N）內(nèi)的塑料溫棚中進(jìn)行。該地海拔約為1 890 m，屬亞熱帶低緯度高原山地季風(fēng)氣候，日照長，霜期短，年均氣溫約14.7 ℃，年均降水量1 035 mm，年均相對濕度68.2%，年均日照時長2 200 h；土壤類型為山地紅壤[11-14]。利用溫棚的增溫和保溫功能，在冬季進(jìn)行發(fā)芽試驗(yàn)；試驗(yàn)期間，塑料溫棚內(nèi)晴天和陰天的平均溫度約為24和12 ℃。

2019年，在宜良縣國有祿豐村林場尖山林區(qū)（102°45′E，25°03′N）采集君遷子種子。試驗(yàn)時（2020年11月），種子在室內(nèi)干燥環(huán)境中放置1年，飽滿且無病蟲害，千粒重為84.52 g。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計

試驗(yàn)包括GA3（A）、IBA（B）和KH2PO4（C）3 個因素，每因素3 水平，采用L9（34）正交試驗(yàn)設(shè)計進(jìn)行試驗(yàn)（表1）。

表1 因素水平表與L9（34）正交試驗(yàn)設(shè)計Tab.1 Factor levels and L9(34)orthogonal design

試驗(yàn)共10 個處理，包括9 個激素處理和1 個對照（CK）。每處理12個無紡布容器（14 cm×16 cm），每容器播種5 粒種子，3 次重復(fù)，共360 個無紡布容器，1 800粒種子。

試驗(yàn)前平整苗床，將采集的森林土壤暴曬后，敲碎裝入容器中。采用0.5% KMnO4溶液對基質(zhì)和苗床進(jìn)行消毒，自然晾曬干后播種。種子按60 粒/組用紗布包裹，置于40 ℃（初始溫度）溫水中浸泡，每12 h 換1 次室溫清水（22 ℃），時長70 h；將浸泡后的種子取出，吸干表面水分，按GA3、IBA 和KH2PO4的順序分別置于相應(yīng)濃度的溶液中浸泡2、2 和6 h，共10 h；從每一溶液中取出后，均擦干表面水分再浸入下一溶液。CK 處理為種子按60 粒/組用紗布包裹，置于40 ℃（初始溫度）溫水中浸泡80 h，每12 h 換1次常溫清水。浸種結(jié)束后，將種子播入容器中，播種后均勻覆蓋一層0.5 cm基質(zhì)，再覆蓋一層松針，用0.5% KMnO4溶液將基質(zhì)澆透。為保證種子發(fā)芽所需的溫度和濕度，播種后搭建塑料拱棚。發(fā)芽期間，定期澆水、除草。

種子發(fā)芽后，每天記錄1次種子發(fā)芽數(shù)；發(fā)芽結(jié)束后，計算發(fā)芽勢（%）、發(fā)芽率（%）、平均發(fā)芽時間（d）和發(fā)芽指數(shù)（粒/d）[15]。

式中，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)；N為置床的種子數(shù)。

式中，n為測定時間內(nèi)正常發(fā)芽的種子數(shù)。

式中，d為從播種之日算起的天數(shù)；n為相應(yīng)各日正常發(fā)芽的種子數(shù)。

式中，n為相應(yīng)各日正常發(fā)芽的種子數(shù)。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2010 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，如有數(shù)據(jù)≤30%或≥70%，進(jìn)行反正弦變換后再進(jìn)行方差分析；處理和因素水平間若呈現(xiàn)顯著或極顯著差異，采用Duncan's法進(jìn)行多重比較[16]。

2 結(jié)果與分析

2.1 君遷子種子發(fā)芽過程

種子在播種后的第30 天開始發(fā)芽，第68 天發(fā)芽結(jié)束；除處理1外，其他處理在播種后的第39 ～57天均出現(xiàn)發(fā)芽高峰，發(fā)芽率峰值為31.67% ～50.00%；處理1 的發(fā)芽高峰延遲至第63 天，發(fā)芽率僅為10.00%（圖1）。CK 的發(fā)芽率在第39 天前較高，之后下降，其他處理在整個發(fā)芽過程中均出現(xiàn)幾次不同程度的發(fā)芽高峰，表明不同處理對君遷子種子發(fā)芽過程有不同的影響。

圖1 君遷子種子發(fā)芽過程Fig.1 Germination process of D.lotus seeds

2.2 君遷子種子發(fā)芽率和發(fā)芽勢

各激素處理的發(fā)芽率和發(fā)芽勢均值分別為11.11% ～82.78%和5.00% ～52.78%，CK 的發(fā)芽率和發(fā)芽勢均值分別為53.33%和18.89%；除處理1外，其他激素處理的發(fā)芽率和發(fā)芽勢均值均高于CK（表2）。低濃度的GA3和IBA 共同處理（處理1）下，種子的發(fā)芽率和發(fā)芽勢較低，但較低濃度GA3和IBA 結(jié)合KH2PO4溶液處理（處理4）可極顯著提高發(fā)芽率（P＜0.01），并促進(jìn)種子發(fā)芽整齊；相對高濃度的GA3和IBA 共同處理種子（處理6 和8），也可極顯著或顯著提高發(fā)芽率和發(fā)芽勢（P＜0.01，P＜0.05）。因此，可采用相對高濃度的GA3和IBA 共同處理，或結(jié)合KH2PO4進(jìn)行處理，均可提高君遷子種子發(fā)芽率和發(fā)芽勢。雖然君遷子種子屬易發(fā)芽的類型，但外源激素和養(yǎng)分溶液處理可提高其種子發(fā)芽率和發(fā)芽勢，生產(chǎn)實(shí)踐中可根據(jù)具體條件選擇處理2 ～9中的任何一種措施處理種子。

發(fā)芽率隨GA3、IBA 和KH2PO4濃度升高呈升高趨勢；0.15、0.20 g/L GA3和0.30、0.45 g/L IBA 處理的發(fā)芽率極顯著高于0.10 g/L GA3和0.15 g/L IBA 處理（P＜0.01），與低濃度GA3和IBA 處理下發(fā)芽率較低的結(jié)果一致；影響發(fā)芽率的主導(dǎo)因子為GA3和IBA的交互作用（A×B）；理論優(yōu)水平組合為0.15 g/L GA3、0.45 g/L IBA 和0.50% KH2PO4（A2B3C3），與實(shí)際優(yōu)水平組合處理7（A3B1C3），除KH2PO4溶液濃度一致外，其他兩個因素的水平不一致（表3）。發(fā)芽勢也隨3種溶液濃度升高呈升高趨勢；影響發(fā)芽勢的主導(dǎo)因子也是GA3和IBA 的交互作用（A×B）；理論優(yōu)水平組 合 為0.20 g/L GA3、0.30 g/L IBA 和0.50% KH2PO4（A3B2C3），與實(shí)際優(yōu)水平組合處理7，除IBA 溶液濃度不一致外，其他兩個因素的水平一致。

2.3 君遷子種子發(fā)芽指數(shù)和發(fā)芽時間

各激素處理的平均發(fā)芽時間和發(fā)芽指數(shù)均值分別為16.53 ～30.95天和0.22 ～4.40粒/天；CK 的平均發(fā)芽時間和發(fā)芽指數(shù)均值分別為14.70 天和3.74粒/天；各激素處理的平均發(fā)芽時間均值均高于CK；處理2和6的發(fā)芽指數(shù)均值均高于CK（表2）。CK發(fā)芽較快是因?yàn)樯盍^強(qiáng)的部分種子發(fā)芽迅速，但發(fā)芽率和發(fā)芽勢較低；外源激素和養(yǎng)分溶液處理可激活生活力略弱的種子，此部分種子發(fā)芽較慢，平均發(fā)芽時間增加。處理6 的發(fā)芽率、發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)均較高，發(fā)芽較快，生產(chǎn)實(shí)踐中可采用此措施處理種子，綜合提高發(fā)芽性狀，為苗木培育奠定良好的基礎(chǔ)。

表2 君遷子種子發(fā)芽指標(biāo)Tab.2 Germination indexes of D. lotus seeds

平均發(fā)芽時間隨IBA 和KH2PO4濃度升高而縮短，相對高濃度的IBA 和KH2PO4處理可極顯著縮短發(fā)芽時間（P＜0.01）；0.15 g/L GA3處理的平均發(fā)芽時間極顯著短于0.10 和0.20 g/L 處理（P＜0.01），即在低或高濃度GA3處理下，種子的平均發(fā)芽時間較長，種子對GA3濃度較敏感（表3）。影響平均發(fā)芽時間的主導(dǎo)因子為GA3和IBA 的交互作用（A×B）；理論優(yōu)水平組合為0.15 g/L GA3、0.45 g/L IBA 和0.50%KH2PO4（A2B3C3），與實(shí)際優(yōu)水平組合CK不一致。發(fā)芽指數(shù)隨IBA 和KH2PO4濃度升高而升高，相對高濃度的IBA 和KH2PO4處理可顯著提高發(fā)芽指數(shù)（P＜0.05）；0.15 g/L GA3處理的發(fā)芽指數(shù)顯著高于0.10和0.20 g/L處理（P＜0.05）。影響發(fā)芽指數(shù)的主導(dǎo)因子為GA3和IBA 的交互作用（A×B）；理論優(yōu)水平組合為0.15 g/L GA3、0.45 g/L IBA 和0.25% KH2PO4（A2B3C2），與實(shí)際優(yōu)水平組合處理6（A2B3C1），除KH2PO4溶液濃度不一致外，其他兩個因素的水平一致。

表3 發(fā)芽性狀的極差分析Tab.3 Range analysis of germination indexes

2.4 GA3和IBA 交互作用對君遷子種子發(fā)芽率和發(fā)芽勢的影響

GA3和IBA 的交互作用對種子各發(fā)芽性狀均有最大的影響，發(fā)芽率和發(fā)芽勢是種子發(fā)芽的關(guān)鍵指標(biāo)，故僅對這兩個指標(biāo)的交互作用進(jìn)行分析。IBA 濃度為0.15 g/L 時，GA3濃度從0.10 g/L 上升至0.15 g/L時，發(fā)芽率升高的速度較快，從0.15 g/L上升至0.20 g/L 時，發(fā)芽率升高的速度變緩，與前述君遷子種子對GA3濃度較為敏感的結(jié)果相一致（圖2a）。0.15 g/L IBA 分別與0.10、0.15和0.20 g/L GA3共同處理時，發(fā)芽率隨GA3濃度升高而升高；0.30 g/L IBA分別與0.10、0.15 和0.20 g/L GA3共同處理時，發(fā)芽率隨GA3濃度的升高極緩慢下降；0.45 g/L IBA 分別與0.10、0.15 和0.20 g/L GA3共同處理時，發(fā)芽率隨GA3濃度的升高呈先緩慢上升后下降的趨勢。0.20 g/L GA3與0.15 g/L IBA 共同處理時，發(fā)芽率最高，表明低濃度IBA 與高濃度GA3共同處理對提高種子發(fā)芽率效果較好。

0.15 g/L IBA 分別與0.10、0.15 和0.20 g/L GA3共同處理時，發(fā)芽勢隨GA3濃度的升高而升高；0.30 g/L IBA 分別與0.10、0.15 和0.20g/L GA3共同處理時，發(fā)芽勢隨GA3濃度的升高呈先緩慢下降后上升的趨勢；0.45 g/L IBA 分別與0.10、0.15 和0.20g/L GA3共同處理時，發(fā)芽勢隨GA3濃度的升高呈先緩慢上升后下降的趨勢（圖2b）。0.20 g/L GA3與0.15 g/L IBA共同處理時，發(fā)芽勢最高。

圖2 GA3和IBA的交互作用對發(fā)芽率和發(fā)芽勢的影響Fig.2 Effects of GA3 and IBA interaction on germination rate and germination potential

發(fā)芽率和發(fā)芽勢交互作用分析結(jié)果證實(shí)，發(fā)芽指標(biāo)的理論優(yōu)水平組合與實(shí)際優(yōu)水平組合間的差異主要是因?yàn)镮BA 和GA3的交互作用，兩種溶液適宜濃度組合處理可顯著或極顯著提高種子發(fā)芽性狀。

3 討論與結(jié)論

3.1 討論

已有試驗(yàn)表明，GA3對種子發(fā)芽有重要影響[17]。陳婷等[18]對杜鵑（Rhododendronspp.）種子進(jìn)行處理，發(fā)現(xiàn)300 ～700 mg/L GA3對5 種晚花的小白杜鵑（R.maculatum）、大白杜鵑（R.decorum）、桃葉杜鵑（R.an?nae）、長蕊杜鵑（R. stamineum）和九龍山杜鵑（R. ji?ulongshanense）種子的發(fā)芽率均有不同程度促進(jìn)作用。閆艷華[19]進(jìn)行曼陀羅（Datura stramonium）種子萌發(fā)試驗(yàn)，90 mg/L GA3處理種子24 h后，栽培和野生曼陀羅種子的發(fā)芽率均顯著提高。GA3對薰衣草（La?vandula mairei）[20]、野生山櫻桃（Cerasus serrulata）[21]、羅勒（Ocimum basilicum）[22]和金蓮花（Trollius chinen?sis）[23]等多種植物種子發(fā)芽均有不同程度的促進(jìn)作用。本研究中，不同濃度GA3溶液浸種對君遷子種子發(fā)芽率的影響與文獻(xiàn)結(jié)論類似；0.15 g/L GA3浸種2 h 能極顯著提高發(fā)芽率，進(jìn)一步證實(shí)GA3可改變種子發(fā)芽性狀，適宜濃度有益于種子發(fā)芽。

IBA 作為一種植物生長調(diào)節(jié)劑，也被應(yīng)用于許多種子的發(fā)芽試驗(yàn)研究中。朱麗菲等[24]在鹽脅迫下進(jìn)行水稻（Oryza sativa）種子發(fā)芽試驗(yàn)，10 μmol/L IBA 處理能有效促進(jìn)種子發(fā)芽。李秋等[25]在羅勒種子發(fā)芽試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，25 mg/L IBA 浸種后，種子發(fā)芽率提高26.6%。趙瑩等[26]發(fā)現(xiàn)，100 mg/L IBA浸泡長白松（Pinus syluestriformis）種子2 h，其發(fā)芽率和發(fā)芽勢分別為53.66%和12.33%，是發(fā)芽最優(yōu)的處理。IBA 還廣泛應(yīng)用于苦瓜（Momordica charantia）和葫蘆（Lagenaria siceraria）[27]等多種植物的種子萌發(fā)試驗(yàn)中。本研究中，特定濃度的IBA 可極顯著提高君遷子種子發(fā)芽率，與文獻(xiàn)結(jié)論類似，揭示IBA對種子發(fā)芽的影響具有共同特性。君遷子種子發(fā)芽率隨IBA 濃度升高而升高，本研究設(shè)置的最高濃度為0.45 g/L，繼續(xù)提高IBA 濃度對種子發(fā)芽率的影響需開展進(jìn)一步的試驗(yàn)研究。

王文俊等[28]指出，低濃度IBA（0.25 g/L）和高濃度GA3（1.00 g/L）與40 ～60 ℃溫水組合依次浸種，可極顯著提高催吐蘿芙木（Rauvolfia vomitoria）種子的發(fā)芽率和發(fā)芽勢。劉笛[29]研究指出，50 mg/L IBA 和50 mg/L GA3共同處理關(guān)蒼術(shù)（Atractylodes japonica）種子，可有效提高其發(fā)芽率、發(fā)芽勢和種子活力。翁琳琳等[30]研究表明，20 mg/L 6-BA 和300 mg/L GA3浸種36 h，七葉一枝花（Paris polyphylla）種子的發(fā)芽率高且胚根健壯。本試驗(yàn)的研究結(jié)果與文獻(xiàn)結(jié)論類似，進(jìn)一步說明GA3和IBA 共同處理可改變種子發(fā)芽性狀，適宜濃度處理有益于種子發(fā)芽。除處理1 外，本研究中其他激素處理的君遷子種子發(fā)芽率均高于孫鵬等[9]和謝志兵等[10]單一外源激素處理，支持2 或3 種激素共同處理種子較單一激素處理更有益于種子發(fā)芽的結(jié)論。

KH2PO4是一種磷鉀高效肥，可有效促進(jìn)植物光合作用。目前，有關(guān)KH2PO4對種子發(fā)芽影響的報道較少，其主要用作葉面噴肥，可促進(jìn)水稻[31-32]、枸杞（Lycium chinense）[33]和白花油茶（Camellia oleifera）[34]等多種植物苗期的生長。本試驗(yàn)中，結(jié)合KH2PO4溶液浸種的處理，發(fā)芽指標(biāo)均較好；0.50% KH2PO4溶液浸種6 h 可極顯著提高發(fā)芽率，此養(yǎng)分浸種對種子發(fā)芽性狀的影響可繼續(xù)開展試驗(yàn)研究。

君遷子種子發(fā)芽的文獻(xiàn)較少，建議從多方面開展種子發(fā)芽和苗木培育試驗(yàn)，為樹種壯苗培育奠定基礎(chǔ)。

3.2 結(jié)論

采 用L9(34)正交試驗(yàn)設(shè)計，開展GA3、IBA 和KH2PO4不同濃度組合對君遷子種子發(fā)芽影響的試驗(yàn)。不同處理的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、平均發(fā)芽時間和發(fā)芽指數(shù)均值分別為11.11% ～82.78%、5.00% ～52.78%、14.70 ～30.95天和0.22 ～4.40粒/天，處理間各指標(biāo)均呈現(xiàn)顯著和極顯著差異，處理2 ～9均有較好的效果；GA3和IBA 的交互作用是影響發(fā)芽指標(biāo)的主導(dǎo)因子；極差分析顯示，GA3、IBA 和KH2PO4分別為0.15 g/L、0.45 g/L 和0.50%，分別浸種2、2 和6 h，可提高種子發(fā)芽率。