赤霉素濃度和光照條件對(duì)瀕危植物天目鐵木種子萌發(fā)和植株生長量的影響

張凱強(qiáng)，任 韡，馮嘉豪，翁振興，羅 玨，馮永平，章銀柯

（1.杭州植物園/杭州西湖園林科學(xué)研究院，杭州 310013；2.杭州賽石園林集團(tuán)有限公司，杭州 311121）

天目鐵木（Ostrya rehderianaChun）為樺木科（Betulaceae）鐵木屬（Ostrya）落葉喬木，被列為國家一級(jí)重點(diǎn)保護(hù)野生植物。天目鐵木不僅是中國特有種，而且是該屬分布于中國東部的唯一種類。對(duì)研究植物區(qū)系和鐵木屬系統(tǒng)分類以及保存物種等均具有一定意義。天目鐵木分布較窄，數(shù)量較少，僅產(chǎn)于浙江省西天目山海拔250～350 m 的山林中［1］，野生天目鐵木大樹僅剩5 株［2，3］，其中1 株在杭州市臨安區(qū)大有村的公路旁，樹齡約300 年，主干頂部斷裂，且較矮小，僅高7 m；其余4 株在西側(cè)400 m 左右，樹齡約100 年，較為年輕，樹高都在20 m 左右［4］。

學(xué)者主要從繁殖生物學(xué)［5-10］、花粉特性［11，12］、種群結(jié)構(gòu)［13］、遺傳多樣性［14-17］和生理生態(tài)［18，19］等方面對(duì)天目鐵木進(jìn)行研究，并取得進(jìn)展，鮮見天目鐵木遷地保護(hù)方面的研究。遷地保護(hù)是收集和保存植物種質(zhì)資源的重要方式［20］，尤其是珍稀瀕危植物，植物園是其遷地保護(hù)最常規(guī)和最有效的場(chǎng)所［21］。本研究對(duì)天目鐵木在杭州植物園的遷地保護(hù)進(jìn)行分析，以期為瀕危植物天目鐵木的保護(hù)與利用提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 遷地保護(hù)區(qū)自然條件

杭州植物園于1956 年建園，地處杭州市西湖區(qū)桃源嶺，北緯30°15′，東經(jīng)120°16′，占地面積228.74 hm2，園內(nèi)地勢(shì)西北高、東南低，中間多波形起伏。海拔10～165 m，丘陵與谷地相間，大小水池甚多，土壤屬紅壤和黃壤，pH 為4.9～6.5，肥力適中。屬亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，光照充足，年平均氣溫16.2 ℃，四季分明，雨量充沛，年降水量約1 500 mm。

1.2 試驗(yàn)材料

1.2.1 種子 種子材料采自杭州市臨安區(qū)西天目山野生天目鐵木大樹，于2021 年10 月采集，自然干燥后進(jìn)行濕沙層積貯藏。

1.2.2 天目鐵木植株 試驗(yàn)生長量監(jiān)測(cè)材料為2021 年西天目山野生天目鐵木大樹地上自然更新的一年生天目鐵木幼苗，遷地保護(hù)至杭州植物園并于當(dāng)年開展生長監(jiān)測(cè)。

不同樹齡天目鐵木年生長量監(jiān)測(cè)材料為遷地保護(hù)在杭州植物園的天目鐵木實(shí)生苗，從2017 年開始選取園內(nèi)遷地保護(hù)的固定10 株長勢(shì)健壯、生長中等的天目鐵木實(shí)生苗進(jìn)行持續(xù)觀測(cè)。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 種子萌發(fā)試驗(yàn) 試驗(yàn)設(shè)置T1 至T3 處理，分別為300、600、900 mg/L 赤霉素溶液，以清水作為對(duì)照（CK），共計(jì)4 個(gè)處理，3 次重復(fù)。播種前對(duì)天目鐵木種子進(jìn)行浸泡處理，浸泡時(shí)間為6 h。于2022 年3月播種，播種基質(zhì)為泥炭土∶珍珠巖∶蛭石體積比為2∶1∶1 的混合基質(zhì)，播種前7 d 用0.2%高錳酸鉀溶液進(jìn)行消毒。播種后每天觀察發(fā)芽情況，以上胚軸伸出后子葉展開作為萌發(fā)標(biāo)志。

1.3.2 生長量監(jiān)測(cè) 一年生天目鐵木生長量監(jiān)測(cè)：2022 年1 月開始每月對(duì)天目鐵木一年生植株進(jìn)行定期測(cè)量記錄，選定20 株長勢(shì)健壯、生長中等的幼苗進(jìn)行苗高、地徑的測(cè)量。

天目鐵木年生長量監(jiān)測(cè)：2017 年10 月開始選取固定的10 株長勢(shì)健壯、生長中等的天目鐵木一年生實(shí)生苗，進(jìn)行連年持續(xù)觀測(cè)，隨著天目鐵木樹齡逐年增加，而后每年10 月對(duì)這10 株天目鐵木開展苗高、地徑的測(cè)量，計(jì)算年生長量。

苗高為從苗干基部到主干頂芽的長度，采用鋼卷尺測(cè)量；地徑采用十字交叉法，用游標(biāo)卡尺測(cè)量苗基部直徑。

1.3.3 不同光照條件處理 2017 年10 月開始分別選取固定的10 株株高相近、生長中等的天目鐵木一年生實(shí)生苗，按照不同光照條件分為3 個(gè)處理，分別為全陽、半陰和全陰，每年10 月對(duì)不同處理的天目鐵木苗高、地徑和冠幅開展連年持續(xù)生長監(jiān)測(cè)。全陽為不做任何遮陰處理，為100%全光照水平；半陰覆蓋遮陰網(wǎng)，為50%光照水平；全陰覆蓋遮陰網(wǎng)，為25%光照水平。苗高和地徑測(cè)量方法同“1.3.2”，冠幅采用鋼卷尺測(cè)量，取南北和東西方向?qū)挾鹊钠骄怠?/p>

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2010 軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算和整理，用SPSS 22.0 軟件進(jìn)行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對(duì)天目鐵木種子萌發(fā)率的影響

不同處理對(duì)天目鐵木種子萌發(fā)率的影響見表1。處理間對(duì)天目鐵木種子萌發(fā)率的影響差異極顯著（P＜0.01），其中，T2 的種子萌發(fā)率最高，為13.11%±0.87%，其次是T1，為8.33%±0.82%，CK 的種子萌發(fā)率為5.77%±0.63%，而種子萌發(fā)率最低的是T3，為3.55%±0.95%。

表1 不同處理對(duì)天目鐵木種子萌發(fā)率的影響

2.2 天目鐵木植株生長特性

2.2.1 不同月份天目鐵木一年生植株的苗高、地徑根據(jù)定期測(cè)量數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)天目鐵木一年生幼苗的苗高、地徑與月份之間的關(guān)系（圖1）。從圖1 可以看出，天目鐵木一年生幼苗的苗高（圖1a）和地徑（圖1b）都隨著月份的增加而增加，苗高年底達(dá)（32.73±0.14）cm，地徑年底達(dá)（1.16±0.04）cm。天目鐵木苗高的生長趨勢(shì)模型為y=-0.133 9x2+3.593 6x+9.103 6，R2=0.986 4；地徑的生長趨勢(shì)模型為y=-0.002 0x2+0.100 6x+0.143 7，R2=0.996 7。擬合模型的決定系數(shù)R2分別達(dá)0.986 4 和0.996 7，說明2 個(gè)方程均較符合苗高和地徑的生長趨勢(shì)。

圖1 不同月份天目鐵木一年生植株的苗高、地徑

2.2.2 不同樹齡天目鐵木植株苗高、地徑年生長量 根據(jù)每年10 月的長期觀測(cè)，由表2 可知，不同樹齡的天目鐵木生長情況均較穩(wěn)定，隨著樹齡的增長，苗高和地徑都隨之增加。6 年樹齡的天目鐵木植株苗高可達(dá)（177.58±1.22）cm，地徑（1.68±0.08）cm。天目鐵木植株的苗高年均生長量為29.15 cm，地徑年均生長量為0.17 cm。苗高生長量（圖2a）和地徑生長量（圖2b）都有1 個(gè)明顯的高峰期，均為第5 年，峰值分別為36.57、0.32 cm，第6 年開始減緩。

圖2 不同樹齡天目鐵木植株的苗高、地徑生長量

表2 不同樹齡天目鐵木苗高、地徑生長情況

2.2.3 不同光照條件下天目鐵木植株的苗高、地徑和冠幅 在全陰、半陰和全陽不同光照條件處理下，天目鐵木植株苗高（圖3a）、地徑（圖3b）和冠幅（圖3c）生長均存在差異。從圖3 可以看出，隨著年份的增加，雖然天目鐵木植株在不同光照條件下苗高、地徑和冠幅都在增長，但全陽條件下苗高、地徑和冠幅生長均為最快，半陰條件下苗高、地徑和冠幅生長居中，全陰條件下苗高、地徑和冠幅生長均為最慢。表明天目鐵木在全陽光照條件下生長更為有利。

3 小結(jié)與討論

1）不同濃度赤霉素對(duì)天目鐵木種子萌發(fā)率的影響極顯著（P＜0.01），經(jīng)600 mg/L 赤霉素處理的種子萌發(fā)率最高，為13.11%±0.87%，300 mg/L 赤霉素處理較高，為8.33%±0.82%；對(duì)照次之，為5.77%±0.63%，900 mg/L 赤霉素處理的種子萌發(fā)率最低，為3.55%±0.95%。有學(xué)者認(rèn)為，植物生長調(diào)節(jié)劑對(duì)休眠種子的作用是調(diào)節(jié)種子的內(nèi)部機(jī)制，其中主要包括脫落酸和赤霉素2 種植物生長調(diào)節(jié)劑，這2 種植物生長調(diào)節(jié)劑從種子內(nèi)部不同水平上控制種子休眠，因此較高濃度的赤霉素是打破休眠和促進(jìn)萌發(fā)的必要條件［20，21］。樂笑瑋等［22］研究得出施用濃度為400 mg/L 或600 mg/L 的赤霉素，對(duì)天目鐵木萌發(fā)最有利。本研究結(jié)果也表明，赤霉素可以促進(jìn)天目鐵木種子的萌發(fā)，但是太高濃度的赤霉素反而不利于種子的萌發(fā)。張若蕙等［12］也對(duì)天目鐵木的種子萌發(fā)進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)新采摘種子的萌發(fā)率高于低溫儲(chǔ)藏后的萌發(fā)率，二者分別為16.2%和6.2%。

2）天目鐵木一年生幼苗的苗高和地徑都隨著月份的增加而增加。苗高年底生長至（32.73±0.14）cm，地徑年底生長達(dá)（1.16±0.04）cm。建立的苗高和地徑生長模型決定系數(shù)均超過0.980 0，說明擬合模型均較符合苗高和地徑的生長趨勢(shì)，據(jù)此可以預(yù)測(cè)天目鐵木一年生幼苗生長期間苗高和地徑的變化。通過對(duì)不同樹齡天目鐵木幼苗的生長量逐年進(jìn)行觀測(cè)，發(fā)現(xiàn)苗高和地徑年生長量都有1 個(gè)明顯的高峰期，均為第5 年，峰值分別達(dá)36.57、0.32 cm，第6年有一定的變緩。在幼苗的生長過程中，尤其是其生長的快速期，人工育苗應(yīng)結(jié)合科學(xué)追肥、病蟲害防治和去除雜草等管理措施，有利于優(yōu)質(zhì)植株的培育。

3）不同光照條件對(duì)天目鐵木植株苗高、地徑和冠幅的生長影響較大。全陽條件下苗高、地徑和冠幅生長均為最快，半陰條件下苗高、地徑和冠幅生長居中，而在全陰條件下苗高、地徑和冠幅生長均為最慢。王曉燕等［19］的研究表明，天目鐵木處在弱光條件下其生長會(huì)受到影響，而羊角槭則能正常生長，天目鐵木作為林冠層種類，對(duì)強(qiáng)光下的光抑制現(xiàn)象有更強(qiáng)的抵抗作用。本研究結(jié)果也表明，天目鐵木在全陽光照條件下生長更為有利，該物種培育生長過程中應(yīng)給予充分的光照條件。