祁連山錦雞兒屬植物調(diào)查及種子處理技術(shù)

李靖輝，陵軍成

(1.甘肅祁連山國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)管護(hù)中心祁連自然保護(hù)站，甘肅 天祝 733000；2.甘肅省天祝縣林業(yè)工作站，甘肅 天祝 733299)

錦雞兒屬(CaraganaFabr.)植物，全世界有100多種，分布于亞洲和歐洲的干旱、半干旱地區(qū)。我國(guó)有66種，東北平原、山地，華北平原、高平原，西北丘陵、山地，西南高寒地區(qū)等地都有較廣泛的分布[1]，但主要分布在草原和荒漠區(qū)[2-3]，是溫帶荒漠、半荒漠地區(qū)及亞熱帶高寒地區(qū)的主要建群樹種[4]，該屬植物根系發(fā)達(dá)，具根瘤，抗寒、抗旱、耐瘠薄，是水土保持和防風(fēng)固沙的優(yōu)良樹種[5]。在退化嚴(yán)重的半干旱和干旱地區(qū)推廣種植該屬植物對(duì)植被恢復(fù)具有重要意義[6]。除此之外，該屬植物部分種還具有滋陰、健脾、活血和促血等功效，廣泛應(yīng)用于傳統(tǒng)中藥、蒙藥和藏藥中[7]。

近年來，對(duì)錦雞兒屬植物的分類與區(qū)系[8]、形態(tài)解剖[9]、分子生物學(xué)[10]等方面研究較多，而對(duì)繁殖技術(shù)的研究較少。不同錦雞兒屬植物種子的發(fā)芽率不同，且具有不同特點(diǎn)[11]。鐮葉錦雞兒(C.aurantiaca)、白皮錦雞兒(C.leucophloea)、刺葉錦雞兒(C.acanthophylla)種子發(fā)芽率都較高，但鐮葉錦雞兒種子萌發(fā)和出苗較集中；白皮錦雞兒種子緩慢而穩(wěn)定地萌發(fā)；刺葉錦雞兒種子累計(jì)發(fā)芽率雖高，但其發(fā)芽指數(shù)較低。準(zhǔn)葛爾錦雞兒(C.soongorica)種子發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)均較低。受發(fā)芽率差異性和繁殖技術(shù)的影響，生產(chǎn)中人工培育的錦雞兒屬苗木較少，嚴(yán)重制約了這一重要植物資源的利用。本試驗(yàn)在祁連山東段林區(qū)調(diào)查了錦雞兒屬植物資源，本著適樹適栽，充分挖掘野生植物資源潛力的目的，研究了不同處理方法對(duì)錦雞兒屬植物種子解除休眠和促進(jìn)幼苗生長(zhǎng)等方面的影響，以期為錦雞兒屬植物苗木人工繁育和廣泛應(yīng)用提供技術(shù)參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

資源調(diào)查地：祁連山東段林區(qū)主要位于甘肅省天祝藏族自治縣境內(nèi)，該地位于祁連山東段北麓，102°07′—103°46′E、36°31′—37°55′N。東西最寬處142.6 km，南北最長(zhǎng)處158.4 km，面積7149.8 km2。海拔2000～4500 m，氣溫-16～35 ℃，降水量265～632 mm，其中60%分布在6—9月，雨熱同季，年無霜期90～145 d，≥10 ℃的年積溫500～2900 ℃，年日照時(shí)間2500～2700 h。地形地貌復(fù)雜多樣，既有高山、峽谷、戈壁，也有森林、草原、農(nóng)田，孕育了豐富的植物資源，是祁連山地區(qū)生物多樣性最為豐富的地區(qū)之一。

播種地：播種地設(shè)在天祝藏族自治縣華藏林場(chǎng)華尖苗圃，102°07′E、37°31′N，海拔2450 m。屬大陸性高原季風(fēng)氣候，年均氣溫1.8 ℃，1月平均氣溫2 ℃，7月平均氣溫24 ℃，年日照時(shí)間2500 h，≥10 ℃的年積溫2400 ℃，早霜9月下旬，晚霜4月下旬，年無霜期150 d左右，年均降水量265 mm。地勢(shì)平坦，交通便利，土層深厚，灌溉方便，為沙壤土。

1.2 試驗(yàn)方法

資源調(diào)查方法：2017年6—9月在祁連山東段林區(qū)采用野外隨機(jī)踏查方法，調(diào)查錦雞兒屬野生植物資源，采集標(biāo)本與彩色圖譜[12]比對(duì)鑒定，并記錄不同種的分布海拔和生境條件，種子成熟后(9—10月)采集莢果，晾曬后脫離出純凈種子備用。

種子處理方法：播種前將備用的種子分別進(jìn)行機(jī)械破損、低溫層積、藥劑浸種、熱水浸種。不同處理方法如下：①機(jī)械破損，將種子與直徑0.5～1.0 cm的砂礫按體積比1∶5混合后，倒入JZC250型混凝土攪拌機(jī)(鄭州市鑫宇機(jī)械制造有限公司生產(chǎn))，在轉(zhuǎn)速30 r·min-1下旋轉(zhuǎn)2 h，倒出后用孔徑0.2 cm×0.2 cm的篩子分離出種子；②低溫層積，將種子用清水浸泡24 h，然后和濕河沙按體積比1∶5混合后，在冰柜-5 ℃條件下貯藏40 d，取出后在室溫下解凍晾干，用孔徑0.2 cm×0.2 cm的篩子分離出種子；③藥劑浸種，將種子用赤霉酸粉劑(美國(guó)華侖生物科學(xué)公司生產(chǎn)，赤霉酸含量20%)稀釋液250 mg·L-1浸泡24 h，然后用紗網(wǎng)濾出種子晾干；④熱水浸種，將種子用初始溫度80 ℃熱水浸泡24 h，浸泡時(shí)種子和熱水的體積比為1∶5，在浸泡初期用玻璃棒攪動(dòng)種子3 min后停止攪動(dòng)。然后讓水溫自然冷卻至室溫20 ℃，然后用紗網(wǎng)濾出種子晾干；⑤對(duì)照(CK)，以不做任何處理的種子為對(duì)照。

播種方法：種子處理完成后，2018年3月下旬在播種地選擇地勢(shì)平坦地塊播種。播種前苗床先灌足水，7 d后待地面泛白時(shí)深翻土壤，耙平地面，按2 m×2 m圍堵田埂為1個(gè)小區(qū)(4 m2)，沿南北方向開行距20 cm，深3 cm淺溝，沿溝底按株距2 cm點(diǎn)播種子，每小區(qū)(4 m2)播種量1000粒。隨機(jī)區(qū)組排列，重復(fù)3次。播種完成后覆土填平淺溝，種子發(fā)芽出土后及時(shí)澆水、追肥、除草。

1.3 測(cè)定內(nèi)容

在種子采集、分離、提純過程中，隨機(jī)抽取20株測(cè)定單株產(chǎn)種量(g)，隨機(jī)抽取50個(gè)莢果統(tǒng)計(jì)含種量(?！でv果-1)，隨機(jī)抽取1000粒種子測(cè)定千粒重(g)，重復(fù)3次。種子播種后出土視為發(fā)芽，8月底統(tǒng)計(jì)每小區(qū)發(fā)芽率，發(fā)芽率(%)=(出土種子數(shù)÷播種數(shù))×100；10月底每小區(qū)隨機(jī)抽取幼苗30株統(tǒng)計(jì)分枝數(shù)(枝/株)、苗高(cm)、根長(zhǎng)(cm)。所有數(shù)據(jù)求平均值，利用Excel 2007、DPS 6.01軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行新復(fù)極差Duncan多重比較顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 祁連山東段林區(qū)錦雞兒屬植物資源

由表1可知，在祁連山東段林區(qū)調(diào)查到豆科(Leguminosae)錦雞兒屬(CaraganaFabr.)野生植物6種，分別為甘蒙錦雞兒、短葉錦雞兒、鬼箭錦雞兒、荒漠錦雞兒、甘肅錦雞兒、檸條錦雞兒。其外觀形態(tài)均為灌木，枝叢生，花單生，莢果，但枝條直立性，復(fù)葉數(shù)量、葉形、花色和莢果形狀、顏色，花果期等方面差異較大。甘蒙錦雞兒、短葉錦雞兒、甘肅錦雞兒、檸條錦雞兒均為枝條直立灌木，而鬼箭錦雞兒、荒漠錦雞兒均為枝條橫臥或外傾灌木；鬼箭錦雞兒、甘肅錦雞兒的花均為粉紅色，其它種為黃色；短葉錦雞兒的莢果為黑褐色，檸條錦雞兒的莢果為紅褐色，其它種為黃綠色。在分布范圍上鬼箭錦雞兒的海拔相對(duì)較高(2800～4000 m)，落差相對(duì)較大(1200 m)；其次是甘蒙錦雞兒、短葉錦雞兒、荒漠錦雞兒、甘肅錦雞兒的海拔相對(duì)居中(2450～2800 m)，落差相對(duì)較小(350 m)；檸條錦雞兒的海拔相對(duì)較低(1500～2200 m)，落差相對(duì)居中(700 m)。在分布區(qū)域上不同種差異較大，不同種的分布地涵蓋了祁連山東段林區(qū)所有地形地貌，即林緣、山坡、林中、林下、灌叢、山溝、戈壁、沙地。

表1 錦雞兒屬植物形態(tài)特征和分布范圍

2.2 錦雞兒屬植物產(chǎn)種特性

由表2可知，祁連山東段林區(qū)錦雞兒屬植物產(chǎn)種特性差異較大，其中以甘蒙錦雞兒的莢果含種量和千粒重最高，分別為5.20粒·莢果-1和51.36 g；但荒漠錦雞兒的單株產(chǎn)種量最高，為82.17 g。錦雞兒屬植物單株產(chǎn)種量由高到低的排序?yàn)榛哪\雞兒>鬼箭錦雞兒>短葉錦雞兒>甘肅錦雞兒>檸條錦雞兒>甘蒙錦雞兒。

表2 錦雞兒屬植物產(chǎn)種特性

2.3 種子處理方法篩選

由表3可知，祁連山東段林區(qū)錦雞兒屬植物種子經(jīng)不同方法處理后均提高了種子發(fā)芽率、幼苗分枝數(shù)、苗高、根長(zhǎng)。不同處理方法中，以藥劑浸種處理的種子發(fā)芽率、幼苗分枝數(shù)、苗高和根長(zhǎng)均最高，甘蒙錦雞兒、短葉錦雞兒、鬼箭錦雞兒、荒漠錦雞兒、甘肅錦雞兒、檸條錦雞兒的種子發(fā)芽率分別為75.04%、86.42%、76.08%、72.41%、82.41%、90.16%，較對(duì)照(CK)分別提高507.69%、474.60%、523.61%、622.65%、720.82%、291.32%；幼苗分枝數(shù)分別為3.24、2.25、2.42、2.08、2.50、3.45枝·株-1，較對(duì)照(CK)分別提高57.28%、58.45%、72.86%、28.40%、51.52%、58.26%；苗高分別為12.43、20.16、18.53、10.13、9.25、20.70 cm，較對(duì)照(CK)分別提高52.14%、41.37%、49.56%、48.75%、34.25%、101.95%；根長(zhǎng)分別為7.28、12.37、12.37、6.37、6.23、10.12 cm，較對(duì)照(CK)分別提高44.16%、37.29%、64.71%、56.90%、50.85%、38.06%。藥劑浸種處理的種子發(fā)芽率、幼苗分枝數(shù)、苗高、根長(zhǎng)與對(duì)照(CK)間的差異均達(dá)到極顯著水平(P<0.01)。同一錦雞兒屬植物種子用不同方法處理后，種子發(fā)芽率、幼苗分枝數(shù)、苗高、根長(zhǎng)由高到低的排序均為藥劑浸種>熱水浸種>機(jī)械破損>低溫層積>CK。

表3 錦雞兒屬植物種子發(fā)芽率和幼苗生長(zhǎng)量

3 結(jié)論與討論

野生植物資源在漫長(zhǎng)的進(jìn)化過程中，形成了對(duì)特定環(huán)境的適應(yīng)機(jī)能，在抗寒、抗旱等方面優(yōu)勢(shì)突出，是人工馴化栽培和育種的寶貴資源[13]。本試驗(yàn)在祁連山東段林區(qū)調(diào)查到錦雞兒屬植物6種，單株產(chǎn)種量42.08～82.17 g，具有一定的播種繁殖潛力。

在嚴(yán)酷的自然條件下，野生植物也形成了諸多自我保護(hù)機(jī)制，其中生殖保護(hù)就是最重要的保護(hù)機(jī)制之一[14]。部分植物種子成熟脫離母體后，休眠期較長(zhǎng)，在自然條件下難以萌發(fā)，給播種繁殖帶來一定困難。本試驗(yàn)調(diào)查到的祁連山東段林區(qū)6種錦雞兒種子在自然條件下發(fā)芽率僅為10.02%～23.04%。通過機(jī)械破損、低溫層積、藥劑浸種、熱水浸種后，均提高了發(fā)芽率和幼苗生長(zhǎng)量，但不同處理方法間差異較大。錦雞兒種子在不確定降水和不可預(yù)測(cè)環(huán)境下，種子可以保持長(zhǎng)時(shí)間休眠[15]，而3～5 ℃低溫層積處理可以打破休眠，提高種子發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)[16]。袁禎等[17]研究表明錦雞兒屬種子存在硬實(shí)現(xiàn)象，種皮堅(jiān)硬，透水透氣性差迫使種子處于休眠狀態(tài)，可用砂子磨破種皮來提高發(fā)芽率。楊慧玲等[18]研究表明錦雞兒種子大小對(duì)種子萌發(fā)率沒有顯著影響，但對(duì)出苗率、幼苗存活率及生物量影響顯著。周正立等[19]研究表明在錦雞兒屬植物種子萌發(fā)過程中，種子中可溶性糖和蛋白質(zhì)含量呈降低趨勢(shì)，并且0～24 h是降解轉(zhuǎn)化速率較快的時(shí)期。種子萌發(fā)是受其自身因素和外部環(huán)境因素影響的復(fù)雜過程，有休眠特性的種子打破休眠是種子萌發(fā)的前提條件，種子休眠解除與種子內(nèi)貯藏物質(zhì)的代謝水平密切相關(guān)[20]。吳文芳等[21-22]研究表明可溶性糖和蛋白質(zhì)在種子萌發(fā)過程中起著重要作用，可溶性糖既可以作為種子萌發(fā)過程中的能量來源，又為胚的生長(zhǎng)提供原料?？扇苄缘鞍踪|(zhì)中部分是參與種子萌發(fā)過程中各種代謝的酶蛋白，部分為種子萌發(fā)提供氮素營(yíng)養(yǎng)。李建海等[23]研究表明GA3處理暴馬丁香種子后萌發(fā)過程中可溶性糖含量和可溶性蛋白質(zhì)含量提高。劉華山等[24]研究表明高溫浸種可以軟化種皮，去掉種皮表層的蠟質(zhì)和油脂，提高透性和浸出種子內(nèi)發(fā)芽抑制物，是最常用的一種種子催芽處理方法。機(jī)械破損、藥劑浸種、熱水浸種和低溫層積可能從增加水分、氧氣透入和提高激素水平等不同方面和不同角度來影響種子內(nèi)有機(jī)物質(zhì)代謝，最終通過影響可溶性糖和可溶性蛋白質(zhì)含量來促進(jìn)種子萌發(fā)。不同方法中赤霉酸浸種后可能快速啟動(dòng)了可溶性糖和可溶性蛋白質(zhì)代謝，其效果明顯。不同處理方法對(duì)錦雞兒屬種子萌發(fā)的影響，其機(jī)理有待作進(jìn)一步研究。