彭文君， 朱 茜， 李 岳， 湯東生

(云南農(nóng)業(yè)大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院,云南昆明 650201)

溫度對(duì)4種雜草種子萌發(fā)的影響

彭文君， 朱 茜， 李 岳， 湯東生

(云南農(nóng)業(yè)大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院,云南昆明 650201)

研究了20 ℃/15 ℃和25 ℃/20 ℃兩種日波動(dòng)溫度對(duì)棒頭草(PolypogonfugaxNees ex steud.)、大瓜草(SpergulaarvensisL.)、紅花月見(jiàn)草(OenotheraroseaL’Herit. ex Ait.)和紫莖澤蘭(EupatoriumadenophorumSpreng.)種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽指數(shù)的作用。結(jié)果表明，4種雜草種子萌發(fā)對(duì)兩種波動(dòng)溫度的反應(yīng)存在差異。前4 d高溫有利于棒頭草種子萌發(fā)，而3 d以后，種子在低溫時(shí)的發(fā)芽率均高于高溫處理。前3 d高溫促進(jìn)大瓜草種子的發(fā)芽勢(shì)，而4 d后兩種溫度下種子的發(fā)芽率維持不變，且低溫處理的發(fā)芽率比高溫處理高10%左右。紅花月見(jiàn)草和紫莖澤蘭種子萌發(fā)對(duì)溫度的反應(yīng)很相似，即在種子萌發(fā)的早期高溫和低溫種子發(fā)芽率差異很大，隨著發(fā)芽時(shí)間的進(jìn)一步延長(zhǎng)，兩種溫度處理的發(fā)芽率逐漸接近。

溫度； 種子； 萌發(fā)； 棒頭草； 大瓜草； 紅花月見(jiàn)草； 紫莖澤蘭

大多數(shù)雜草種子成熟以后都要經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的休眠。當(dāng)休眠破除以后，種子在適宜的條件(主要包括溫度、水分和氧氣，有些種子還需要光照)下開(kāi)始萌發(fā)。這些因素中溫度對(duì)種子萌發(fā)的影響最為特殊，首先溫度具有季節(jié)性特征，即特定時(shí)期的最高、最低溫度不一樣，其次溫度具晝夜波動(dòng)性即白天和夜晚的溫度有差異。此外，溫度反應(yīng)在海拔和緯度上也有差異。盡管現(xiàn)在種子的研究多在恒溫情況下，但在自然情況下恒溫是不可能的。而實(shí)際上來(lái)源不同區(qū)域的種子萌發(fā)的最適溫度的日變化差異也是很大的[1]。過(guò)去許多的研究結(jié)果表明，變溫比恒溫更有利于種子萌發(fā)[2-3]，增加溫度的波動(dòng)幅度，可提高種子的萌發(fā)率。因此，研究種子萌發(fā)對(duì)溫度變化的反應(yīng)不僅對(duì)雜草的防除具有參考意義，也為研究入侵雜草的入侵機(jī)制提供了依據(jù)。

本研究選定4種在云南具有區(qū)域性特征的雜草棒頭草(PolypogonfugaxNees ex steud.)、大瓜草(SpergulaarvensisL.)、紅花月見(jiàn)草(OenotheraroseaL’Herit. ex Ait.)和紫莖澤蘭(EupatoriumadenophorumSpreng.)作為研究對(duì)象，探討這4種雜草在兩種變溫下種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽指數(shù)，以期發(fā)現(xiàn)這些雜草種子萌發(fā)對(duì)不同溫度的反應(yīng)規(guī)律。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試棒頭草、紅花月見(jiàn)草和紫莖澤蘭種子于2010年4—6月采自云南農(nóng)業(yè)大學(xué)后山農(nóng)場(chǎng)，大瓜草于2009年9月采自云南省昭通市永善縣玉米田。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 種子處理 各處理均取種子30粒，3次重復(fù)。試驗(yàn)采用20 ℃/15 ℃(處理Ⅰ)和25 ℃/20 ℃(處理Ⅱ)兩種日夜溫差處理。兩種處理均設(shè)置為白天光照處理14 h，晚上黑暗處理10 h。

1.2.2 種子發(fā)芽測(cè)定 種子在試驗(yàn)前用75%酒精消毒15 min，5%次氯酸鈉消毒5 min，將消毒過(guò)的種子放在墊有兩層定性濾紙的培養(yǎng)皿中，加適量滅菌蒸餾水，放入預(yù)先設(shè)置好溫度的光照培養(yǎng)箱中，每日觀察記錄種子發(fā)芽數(shù)。

1.3 數(shù)據(jù)處理

所有數(shù)據(jù)采用Excel 2007處理，計(jì)算發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)[4]。

發(fā)芽勢(shì)是指種子開(kāi)始發(fā)芽后的某天之前所有發(fā)芽的種子數(shù)占測(cè)定樣品種子總數(shù)的百分率。

發(fā)芽率是指樣品種子測(cè)試結(jié)束時(shí)所有發(fā)芽的種子占樣品種子總數(shù)的百分率。

發(fā)芽指數(shù)=∑(Gt/Dt)，Gt為在t日內(nèi)的發(fā)芽數(shù)；Dt為發(fā)芽日數(shù)；∑為總數(shù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 溫度對(duì)棒頭草種子萌發(fā)的影響

棒頭草是云南廣泛分布的一種一年生雜草，多發(fā)生于潮濕地，為夏熟作物田雜草。棒頭草種子在兩種波動(dòng)溫度下萌發(fā)存在較大差異(圖1)。處理Ⅰ，4 d之內(nèi)均沒(méi)有種子發(fā)芽，而處理Ⅱ有13.35%的種子發(fā)芽，發(fā)芽勢(shì)在前4天高于處理Ⅰ。5 d后，處理Ⅰ的發(fā)芽率迅速超過(guò)處理Ⅱ，在第5天時(shí)，處理Ⅰ的發(fā)芽勢(shì)為28.35%，而處理Ⅱ的發(fā)芽勢(shì)仍維持第4天的水平。之后，兩種處理的種子發(fā)芽勢(shì)均有增加，但處理Ⅰ始終高于處理Ⅱ。到調(diào)查的最后1天，處理Ⅰ的發(fā)芽率為58.33%，而處理Ⅱ?yàn)?8.33%。計(jì)算兩種處理的發(fā)芽指數(shù)，處理Ⅰ為9.59，而處理Ⅱ?yàn)?.30，處理Ⅰ高于處理Ⅱ。本試驗(yàn)結(jié)果表明，棒頭草在種子吸水后一段時(shí)間的低溫處理雖然降低了早期的發(fā)芽速度，而在發(fā)芽后期卻有效提高了種子的發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)。

2.2 溫度對(duì)大瓜草種子萌發(fā)的影響

大瓜草是一種原產(chǎn)于歐洲的一年生雜草，大約于20世紀(jì)80年代隨牧草調(diào)運(yùn)傳入云南省北部昭通一帶，主要分布于海拔較高的山區(qū)，現(xiàn)為云南省昭通地區(qū)高海拔山區(qū)一種重要農(nóng)田和草原雜草。國(guó)外于20世紀(jì)90年代以前對(duì)大瓜草做過(guò)少量的研究[5-8]，但對(duì)其種子萌發(fā)的生物學(xué)研究很少。而國(guó)內(nèi)目前仍未見(jiàn)公開(kāi)文獻(xiàn)研究大瓜草的報(bào)道。由圖2可知，大瓜草種子萌發(fā)對(duì)溫度的響應(yīng)機(jī)制類似于棒頭草，即在發(fā)芽初期，處理Ⅱ的種子發(fā)芽率高于處理Ⅰ。在第3天處理Ⅱ的種子發(fā)芽率為55.00%，而處理Ⅰ只有13.33%。而在第4天時(shí)，處理Ⅰ顯示出極強(qiáng)的發(fā)芽勢(shì)，發(fā)芽率迅速超過(guò)處理Ⅱ，達(dá)到85.00%，而處理Ⅱ?yàn)?1.67%。第4天后，兩種處理的發(fā)芽率都比較穩(wěn)定，處理Ⅰ在第5天后發(fā)芽率基本不變，而處理Ⅱ在第9天時(shí)發(fā)芽率也只有78.33%。計(jì)算兩種處理種子的發(fā)芽指數(shù)可以得出處理Ⅰ為23.03，處理Ⅱ?yàn)?7.76。通過(guò)以上分析可以看出，大瓜草種子萌發(fā)初期適當(dāng)?shù)牡蜏靥幚恚梢栽黾臃N子的發(fā)芽勢(shì)，提高發(fā)芽率。大瓜草種子的這種萌發(fā)特性可能與其生長(zhǎng)在高海拔冷涼地帶有關(guān)。

2.3 溫度對(duì)紅花月見(jiàn)草種子萌發(fā)的影響

紅花月見(jiàn)草原產(chǎn)于中美洲溫帶地區(qū)，我國(guó)曾作為花卉引種栽培，現(xiàn)在云南已逸生為雜草，成為云南省中部地區(qū)次生地和草坪中重要的雜草種類。除了我國(guó)韋美玉研究過(guò)其繁殖特性外[9]，目前國(guó)際上還未發(fā)現(xiàn)將其作為雜草的研究報(bào)道。本試驗(yàn)表明(圖3)紅花月見(jiàn)草的種子萌發(fā)需要一定的高溫條件，處理Ⅱ的種子發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)明顯高于處理Ⅰ。在第5天時(shí)，處理Ⅱ的發(fā)芽率已經(jīng)達(dá)到70%，而處理Ⅰ幾乎沒(méi)有發(fā)芽。到第6天以后，處理Ⅱ的發(fā)芽率達(dá)到86.67%，而后增長(zhǎng)比較緩慢。而處理Ⅰ在第6天后顯示種子的發(fā)芽率的增長(zhǎng)較快，直到第10天一直有較快增長(zhǎng)，種子發(fā)芽率達(dá)到75%，與處理Ⅱ的差距進(jìn)一步縮小。可見(jiàn)，較高的溫度(處理Ⅱ)可明顯增強(qiáng)紅花月見(jiàn)草的發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽指數(shù)，較低溫度(處理Ⅰ)在一定程度上影響了種子的發(fā)芽速度，但并不能降低種子最終發(fā)芽率。

2.4 溫度對(duì)紫莖澤蘭種子萌發(fā)的影響

紫莖澤蘭是云南省危害最為嚴(yán)重的入侵雜草之一，對(duì)其防除研究幾乎成為我國(guó)研究入侵雜草的模板植物。盡管種子的萌發(fā)特性仍是對(duì)紫莖澤蘭研究的熱點(diǎn)之一[10-12]，但紫莖澤蘭種子萌發(fā)對(duì)溫度的適應(yīng)性仍有待開(kāi)展相應(yīng)的研究。本試驗(yàn)結(jié)果(圖4)很明顯地表明高溫和低溫對(duì)紫莖澤蘭種子萌發(fā)的影響較大。盡管處理Ⅱ在前5 d顯示出較高的發(fā)芽勢(shì)，發(fā)芽率達(dá)70.00%，而這時(shí)處理Ⅰ的種子發(fā)芽率幾乎為0。但在第10天時(shí)，低溫處理(處理Ⅰ)和高溫處理(處理Ⅱ)發(fā)芽率幾乎相等，約為80.00%。以上結(jié)果表明，低溫處理雖然影響了紫莖澤蘭種子的發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽指數(shù)，但并不影響最終的發(fā)芽率。

3 結(jié)論與討論

在各種影響種子萌發(fā)的因素中，溫度的波動(dòng)與種子萌發(fā)的關(guān)系不僅體現(xiàn)了溫度對(duì)種子萌發(fā)的季節(jié)性反應(yīng)，而且還與植物的區(qū)域分布有很大關(guān)系。本研究探討了4種雜草種子在兩種波動(dòng)溫度下的反應(yīng)，結(jié)果表明晝夜平均溫度影響著棒頭草和大瓜草的種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽指數(shù)。而紅花月見(jiàn)草和紫莖澤蘭這兩種適應(yīng)性很廣的入侵雜草，晝夜平均溫度的大小主要影響著發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽指數(shù)，隨著發(fā)芽時(shí)間的延長(zhǎng)，不同溫度下的種子發(fā)芽率逐漸縮小，甚至達(dá)到相同水平。

植物對(duì)溫度的反應(yīng)雖然是植物生物學(xué)研究的一個(gè)基本內(nèi)容。但近年來(lái)，外來(lái)雜草入侵帶來(lái)的問(wèn)題越來(lái)越突出，在入侵雜草對(duì)生物多樣性和生態(tài)環(huán)境危害逐年加重的情況下，研究植物對(duì)溫度的反應(yīng)和適應(yīng)機(jī)制，對(duì)了解雜草的入侵機(jī)制具有重要作用。同時(shí)對(duì)一些適應(yīng)性非常強(qiáng)的惡性雜草的危害性與其對(duì)溫度的適應(yīng)性也引起關(guān)注。Willis等分析了英國(guó)2種外來(lái)植物紫鳳仙(Impatiensglandulifera)和Heracleummantegazzianum的種子萌發(fā)對(duì)氣候和溫度的反應(yīng)，并提出溫度是影響植物入侵的重要因素之一[13]。溫度對(duì)植物的影響不僅包括最高溫度、最低溫度，晝夜溫差也是一個(gè)重要因素。但目前還缺乏更多的關(guān)于溫度與植物入侵關(guān)系的相關(guān)報(bào)道。我國(guó)幅員遼闊、氣候類型多樣，晝夜溫度變化多樣，為多種外來(lái)惡性雜草入侵創(chuàng)造了適宜的環(huán)境條件。本研究?jī)H測(cè)定了兩種波動(dòng)溫度對(duì)4種雜草種子發(fā)芽的影響，不同恒溫和波動(dòng)溫度對(duì)種子萌發(fā)的差異均需進(jìn)一步探討。

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TemperatureEffectsonSeedGerminationofFourWeeds

PENG Wen-jun,ZHU Qian,LI Yue,TANG Dong-Sheng

(College of Plant Protection,Yunnan Agricultural University,Kunmin 650201,China)

Effects of the two kinds of diurnal fluctuate temperature (25 ℃/20 ℃ and 20 ℃/15 ℃) treatment on seed germinating rates,germinating energys and germinating indexes of the four weed speciesPolypogonfugaxNees ex steud.,SpergulaarvensisL.,OenotheraroseaL’ Herit. ex Ait. andEupatoriumadenophorumSpreng. were studied. The results show that responses of the four weeds’ seed germination to the two kinds of temperature freatment are different. High temperature is useful for germination ofP.fugaxin the first 4 days,however,germination rate in low temperature is higher than that of high temperature freatment after 3 days. Germination energy ofS.avensisis lower than that of low temperature freatment in the first 3 days,wherever,germination rate unchange after 3 days under two kinds of temperature freatment,and it is 10% higher under low temperature than that of high temperature. The seed germination response ofO.roseato temperature is similar to that ofE.adenophorum,i.g. the seed germination rates of the two species under low temperature are quite different from that of high temperature freatment,and the germination rates of the two kinds of temperature freatment are similar gradually as the germination period of extension

temperature;seed;germination;Polypogonfugax;Spergulaarvensis;Oenotherarosea;Eupatoriumadenophorum

Q945.6+5

A

1003-935X(2011)03-0026-04

彭文君，朱 茜，李 岳，等. 溫度對(duì)4種雜草種子萌發(fā)的影響[J]. 雜草科學(xué)，2011，29(3)：26-29.

2011-07-05

國(guó)家“973”項(xiàng)目(編號(hào)：2011CB100400)。

彭文君(1986—)，女，云南景洪人，碩士研究生，主要從事植物保護(hù)研究工作。E-mail:junzilan2009happy@163.com。

湯東生，博士，講師，從事植物生理生態(tài)學(xué)研究。Tel：(0871)5220591; E-mail:eastuptang@126.com。