不同光質(zhì)對(duì)云杉種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)的影響

趙自恩

甘肅省迭部縣益哇林場(chǎng)，甘肅 迭部 747400

0 引言

云杉（Picea asperataMast.）是松科云杉屬喬木，是我國(guó)寶貴樹(shù)種，樹(shù)高可達(dá)45 m，胸徑可達(dá)1 m，多分布于陜西省西南部、甘肅省東部及白龍江流域等地［1］。云杉木材呈黃白色，較輕軟，紋理直，結(jié)構(gòu)細(xì)，材質(zhì)優(yōu)良，可作建筑、舟車(chē)、器具、家具及木纖維工業(yè)原料等用材。云杉生長(zhǎng)快，適應(yīng)性強(qiáng)，樹(shù)姿端莊，抗風(fēng)力強(qiáng)，是較好的景觀和造林樹(shù)種［2］。目前，云杉人工栽培的規(guī)模較小，幼苗的成活率較低，且苗木性狀不穩(wěn)定，因此探索創(chuàng)造適宜云杉生長(zhǎng)的環(huán)境，提高云杉幼苗存活率和幼苗質(zhì)量對(duì)人工培育云杉苗木具有重要意義［3］。

光照是影響植物種子萌發(fā)和生長(zhǎng)發(fā)育的重要環(huán)境因子之一［4］。休眠的種子在適宜的環(huán)境條件下吸水，開(kāi)始營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的轉(zhuǎn)化，胚乳和種皮破裂，胚根伸出，完成萌發(fā)過(guò)程。種子萌發(fā)過(guò)程中，光照作為環(huán)境信號(hào)，對(duì)種子萌發(fā)起著重要作用［5］。相關(guān)研究認(rèn)為，植物種子萌發(fā)對(duì)光環(huán)境的敏感性存在差異，有些植物種子在萌發(fā)過(guò)程中不受光照的影響，而有些植物只能在光照下發(fā)芽［6］，也有些植物在光照下不發(fā)芽，還有植物種子在不同光照時(shí)間和光照強(qiáng)度下，呈現(xiàn)不同的萌發(fā)狀態(tài)［7］。因此，筆者研究不同光質(zhì)對(duì)云杉種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)的影響，以期探索云杉種子對(duì)光照的響應(yīng)機(jī)制，為云杉幼苗培育提供參考。

1 試驗(yàn)材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)用云杉種子采自天然云杉林，除去空粒和雜質(zhì)，在室溫干燥器中保存?zhèn)溆谩?/p>

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2020 年5 月在甘肅省迭部縣益哇林場(chǎng)進(jìn)行。試驗(yàn)采用完全隨機(jī)設(shè)計(jì)，挑選大小均一、色澤光亮、飽滿(mǎn)且無(wú)病蟲(chóng)害的云杉種子，用0.1%高錳酸鉀溶液對(duì)種子進(jìn)行消毒，然后用蒸餾水和無(wú)菌水清洗；將準(zhǔn)備好的種子放入直徑9 cm、鋪有雙層濾紙的培養(yǎng)皿中，每個(gè)培養(yǎng)皿放50 粒種子，加入3 mL 蒸餾水，放入培養(yǎng)箱中。以白光處理為對(duì)照（CK），采用可調(diào)節(jié)LED燈進(jìn)行不同光質(zhì)處理，共設(shè)置4 種光質(zhì)，分別為紅∶藍(lán)=8∶2（T1）、紅∶藍(lán)=7∶3（T2）、紅∶藍(lán)=5∶5（T3）、紅∶藍(lán)=3∶7（T4）。每一處理10 個(gè)重復(fù)。培養(yǎng)箱溫度設(shè)定為24～26 ℃，濕度設(shè)定為67%～73%，光強(qiáng)設(shè)定為90 mol/（m2·s），光周期設(shè)定為12 h光照/12 h黑暗。

1.3 測(cè)定指標(biāo)及方法

1.3.1 云杉種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽指數(shù)

開(kāi)始試驗(yàn)后，每24 h 統(tǒng)計(jì)1 次云杉種子萌發(fā)情況。種子萌發(fā)以胚根突破種皮1 mm 為準(zhǔn)，各處理以連續(xù)2 d 沒(méi)有新萌發(fā)的種子視為萌發(fā)結(jié)束，計(jì)算種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)。計(jì)算公式為

式（1）（2）（3）中：M1為試驗(yàn)第7 天正常發(fā)芽種子數(shù)，M2為全部正常發(fā)芽種子數(shù)，M為供試種子數(shù)，Gt為每日發(fā)芽種子數(shù)，Dt為發(fā)芽日數(shù)。

1.3.2 云杉幼苗生長(zhǎng)特性

種子萌發(fā)14 d 后，每個(gè)處理隨機(jī)選取正常生長(zhǎng)的幼苗5 株，測(cè)定幼苗下胚軸長(zhǎng)、胚根長(zhǎng)、胚根直徑和下胚軸直徑。

1.3.3 云杉幼苗葉片葉綠素質(zhì)量分?jǐn)?shù)

2020 年6 月中旬，各處理隨機(jī)選取5 株幼苗，取上部葉片，采用乙醇浸提法，分別測(cè)定幼苗葉片葉綠素a和葉綠素b質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

1.4 數(shù)據(jù)分析

利用SPSS24.0 軟件和Excel 軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理與分析，并進(jìn)行方差分析和多重比較。

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 不同光質(zhì)對(duì)云杉種子萌發(fā)的影響

由表1 可知，各處理云杉種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)均存在顯著差異。根據(jù)云杉種子發(fā)芽率，各處理排序?yàn)門(mén)2＞T3＞CK＞T4＞T1。處理T2、T3云杉種子發(fā)芽率顯著大于CK，處理T2、T3云杉種子發(fā)芽率存在顯著差異；處理T1、T4云杉種子發(fā)芽率顯著小于CK，處理T1、T4云杉種子發(fā)芽率沒(méi)有顯著差異。處理T1云杉種子發(fā)芽勢(shì)和CK 沒(méi)有顯著差異，其他處理云杉種子發(fā)芽勢(shì)均顯著大于CK，處理T2云杉種子發(fā)芽勢(shì)最大，其次是處理T3。處理T1云杉種子發(fā)芽指數(shù)和CK 沒(méi)有顯著差異，其他處理云杉種子發(fā)芽指數(shù)均顯著大于CK，處理T3云杉種子發(fā)芽指數(shù)最大，其次是處理T4。這說(shuō)明不同光質(zhì)對(duì)云杉種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)有顯著影響。

2.2 不同光質(zhì)對(duì)云杉幼苗生長(zhǎng)的影響

由表2 可知，各處理云杉幼苗下胚軸長(zhǎng)、下胚軸直徑、胚根長(zhǎng)均存在顯著差異，各處理云杉幼苗胚根直徑無(wú)顯著差異。根據(jù)云杉幼苗下胚軸長(zhǎng)，各處理排序?yàn)門(mén)2＞T3＞CK＞T4＞T1，處理T2、T3云杉幼苗下胚軸長(zhǎng)顯著大于CK，處理T1、T4云杉幼苗下胚軸長(zhǎng)顯著小于CK。根據(jù)云杉幼苗下胚軸直徑，各處理排序?yàn)門(mén)2＞T3＞CK＞T4＞T1，處理T2、T3云杉幼苗下胚軸直徑顯著大于CK，處理T1、T4云杉幼苗下胚軸直徑顯著小于CK。根據(jù)云杉幼苗胚根長(zhǎng)，各處理排序?yàn)門(mén)2＞T3＞CK＞T4＞T1，處理T2、T3云杉幼苗胚根長(zhǎng)顯著大于CK，處理T1、T4云杉幼苗胚根長(zhǎng)顯著小于CK，處理T1、T4云杉幼苗胚根長(zhǎng)沒(méi)有顯著差異。這說(shuō)明不同光質(zhì)對(duì)云杉幼苗生長(zhǎng)具有顯著影響。

表2 不同光質(zhì)處理下云杉幼苗生長(zhǎng)情況

2.3 不同光質(zhì)對(duì)云杉幼苗葉片葉綠素質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響

由表3 可知，各處理云杉幼苗葉片葉綠素a、葉綠素b 質(zhì)量分?jǐn)?shù)存在顯著差異。根據(jù)云杉幼苗葉片葉綠素a 質(zhì)量分?jǐn)?shù)，各處理排序?yàn)門(mén)2＞T3＞CK＞T1＞T4，處理T2、T3云杉幼苗葉片葉綠素a質(zhì)量分?jǐn)?shù)顯著大于CK，處理T1、T4云杉幼苗葉片葉綠素a 質(zhì)量分?jǐn)?shù)顯著小于CK，處理T2和T3云杉幼苗葉片葉綠素a 質(zhì)量分?jǐn)?shù)沒(méi)有顯著差異，處理T1和T4云杉幼苗葉片葉綠素a 質(zhì)量分?jǐn)?shù)均沒(méi)有顯著差異。處理T2、T3云杉幼苗葉片葉綠素b 質(zhì)量分?jǐn)?shù)顯著大于CK，處理T1、T4云杉幼苗葉片葉綠素b 質(zhì)量分?jǐn)?shù)和CK 沒(méi)有顯著差異。各處理云杉幼苗葉片葉綠素a+b 質(zhì)量分?jǐn)?shù)和各處理云杉幼苗葉片葉綠素a質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化特征相似。

表3 不同光質(zhì)處理下云杉幼苗葉片葉綠素質(zhì)量分?jǐn)?shù) mg/g

3 結(jié)論與討論

光質(zhì)是影響植物種子萌發(fā)和生長(zhǎng)發(fā)育的諸多環(huán)境因素之一［8］。當(dāng)光質(zhì)發(fā)生變化時(shí)，植物能通過(guò)光受體感受光質(zhì)的變化，這些光受體通過(guò)激發(fā)信號(hào)傳遞途徑來(lái)改變植株發(fā)育的形態(tài)建成［9］，進(jìn)而調(diào)節(jié)植物自身的生長(zhǎng)發(fā)育、光合作用、生理代謝［10］。已有研究表明，植物至少進(jìn)化出5 種類(lèi)型的光感受器來(lái)感受周?chē)墓庑盘?hào)［11］。此外，相關(guān)研究表明，藍(lán)光對(duì)幼苗株高生長(zhǎng)產(chǎn)生抑制作用［12］，隱花色素作為一種藍(lán)光感受器，對(duì)植物的伸長(zhǎng)生長(zhǎng)、晝夜節(jié)律的確立、去黃化和抵抗多種脅迫都有調(diào)節(jié)作用，向光素、黃素也是感受藍(lán)光的重要色素［13］。光敏色素可通過(guò)感知紅光，進(jìn)而調(diào)節(jié)依賴(lài)光照的植物種子萌發(fā)和黃化［5］。由于植株對(duì)光照的適應(yīng)性存在差異，從而對(duì)光照需求不同，導(dǎo)致它們調(diào)節(jié)自身生長(zhǎng)速度以應(yīng)對(duì)光照的刺激［14-15］，從而引起生長(zhǎng)差異。

此次試驗(yàn)結(jié)果表明，不同光質(zhì)處理下云杉種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)情況存在顯著差異，其中以光質(zhì)為紅∶藍(lán)=7∶3 處理的云杉種子發(fā)芽率和發(fā)芽勢(shì)最高，云杉幼苗下胚軸長(zhǎng)、下胚軸直徑、胚根長(zhǎng)、葉綠素a 質(zhì)量分?jǐn)?shù)和葉綠素a+b 質(zhì)量分?jǐn)?shù)均最大，這可能是因?yàn)樵粕挤N子和幼苗經(jīng)過(guò)該光質(zhì)照射后，光受體激活赤霉素和細(xì)胞分裂素等一些相關(guān)基因的合成，有利于種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)，是較好的光照培養(yǎng)條件。