李星辰，單立山

(甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)，甘肅 蘭州 730070)

在荒漠化治理的過(guò)程中，荒漠植物種子的研究是不可缺少的。我國(guó)西北地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)單一，生態(tài)環(huán)境脆弱，荒漠化土地面積大、程度重，并且極端干旱的氣候和貧瘠多鹽的土壤限制了植物的生長(zhǎng)、發(fā)育和傳播，造成植物種類貧乏，植被結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。因此，進(jìn)行植被的保護(hù)和恢復(fù)，提高造林的成活率對(duì)荒漠治理十分必要?，F(xiàn)階段我國(guó)造林采用的植苗造林技術(shù)成果顯著，可以有效提高成活率。然而，此技術(shù)成本較高，而播種造林雖然萌發(fā)率低，但是種子成活后能夠更好適應(yīng)環(huán)境，投資成本低。如何突破播種造林后萌發(fā)率低的問(wèn)題成為現(xiàn)階段研究的重中之重。已有研究發(fā)現(xiàn)植物激素可以影響不同植物的生理和生化過(guò)程，包括種子休眠和萌發(fā)[1]。其中赤霉素(GA3)則是一類很重要的植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑，它能夠調(diào)節(jié)植物體內(nèi)的激素水平。赤霉素的生理效應(yīng)也是多方面的，比如，在種子萌發(fā)期間對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的分解、合成、轉(zhuǎn)化起到重要作用。它也能使細(xì)胞膜完整性得到一定修復(fù)，使種子的活力顯著提高[2,3]。同時(shí)打破種子的休眠，促進(jìn)種子萌發(fā)?，F(xiàn)階段，赤霉素在禾谷類植物種子萌發(fā)方面的研究已有報(bào)道[4]，但在荒漠植物種子與赤霉素濃度之間關(guān)系的研究不多見(jiàn)。

檸條(Caraganamicrophylla)、花棒(Hedysarumscoparium)、泡果白刺(Nitrariasphaerocarpa) 和紅砂(Reaumuriasoongarica)是我國(guó)西北荒漠地區(qū)植樹(shù)造林和沙漠化防治的主要樹(shù)種，在防沙治沙工程中起很重要的作用[5]。植物在嚴(yán)峻的自然條件下，種子萌發(fā)有其特殊的萌發(fā)策略，并且不同的種子之間也會(huì)存在差異，能夠提高植物種子發(fā)芽率等萌發(fā)指數(shù)的配方有所不同，找到各種質(zhì)資源的最適宜萌發(fā)配方[6]應(yīng)用到實(shí)際的生產(chǎn)中，有利于荒漠植被的保護(hù)。本試驗(yàn)以4種典型荒漠植物種子為試驗(yàn)材料，測(cè)定了不同生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑濃度下其發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、平均發(fā)芽速率、發(fā)芽指數(shù)等四項(xiàng)指標(biāo)，篩選4種荒漠植物包衣劑中赤霉素的最適濃度，應(yīng)用于試驗(yàn)區(qū)的治理，這對(duì)荒漠區(qū)進(jìn)行植被恢復(fù)重建具有重要意義[7]。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

民勤縣地處溫帶大陸性氣候區(qū)，其東西北三面為騰格里和巴丹吉林兩大沙漠，大陸性沙漠氣候特征十分明顯，其冬季寒冷夏季炎熱，而且該地區(qū)降水又很稀少，晝夜溫差大，年平均降水量為127.7 mm，年平均蒸發(fā)量為2 623 mm，年平均氣溫只有8.3 ℃，日照時(shí)間3 073.5 h，無(wú)霜期162 d，總體來(lái)說(shuō)，該地區(qū)適合農(nóng)作物的生長(zhǎng)。屬典型的大陸干旱性氣候，全年降水稀少，蒸發(fā)強(qiáng)烈；降水量≥0.1 mm的天數(shù)只有36 d，全年降水變率較大，降水年平均絕對(duì)變率27.7 mm，相對(duì)變率24.5%，降水最高年份185.1 mm(1973年)，最低42.2 mm(1962年)，年平均降水多集中于7—9月，占全年降水量73%。年平均蒸發(fā)量2 416.6 mm,是降水量的21倍，蒸發(fā)量最大在5—6月，月平均蒸發(fā)382.6 mm，占全年的16%；年平均氣溫7.4 ℃，無(wú)霜期175 d，≥10 ℃有效積溫3 036.4 ℃。

1.2 種子的處理與品質(zhì)測(cè)定

供試的紅砂、檸條、花棒和泡果白刺種子于2016年秋采自甘肅民勤縣。在種子成熟期將種子采集裝置布置于種源地，1周后，將該裝置內(nèi)脫落的種子收集，保證采集到完全成熟的種子。然后將種子帶回進(jìn)行初步除雜，即得到可試驗(yàn)的種子。將種子-10～-20 ℃低溫貯藏。

采用GB2722-1999《林木種子檢驗(yàn)規(guī)程》對(duì)種子進(jìn)行品質(zhì)檢測(cè)。分別測(cè)定種子的凈度與千粒質(zhì)量。測(cè)定結(jié)果如表1：

表1 試驗(yàn)種源和品質(zhì)

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

以紅砂、檸條、泡果白刺、花棒4種典型荒漠植物種子為試材，植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑為赤霉素，濃度分別為50、200、400、600、800 mg·L-1等5個(gè)梯度，選擇飽滿無(wú)病蟲(chóng)的種子。采用不同藥品濃度進(jìn)行浸種，清水為對(duì)照，浸種時(shí)間為24 h，每個(gè)處理3個(gè)重復(fù)。浸種完成后，進(jìn)行發(fā)芽試驗(yàn)，基質(zhì)為濾紙。

然后按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)“林木種子檢驗(yàn)規(guī)程”(GB2722-1999)進(jìn)行發(fā)芽試驗(yàn)，每處理3個(gè)重復(fù)，每重復(fù)50粒種子，恒溫培養(yǎng)箱25 ℃培養(yǎng)，發(fā)芽箱內(nèi)光照強(qiáng)度1 200 lx，每天光照8 h，黑暗16 h，從置床之日第2天起每天統(tǒng)計(jì)發(fā)芽個(gè)數(shù)，直至發(fā)芽結(jié)束。計(jì)算發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、平均發(fā)芽速率和發(fā)芽指數(shù)。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

基本數(shù)據(jù)分析和繪圖采用Microsoft Excel 2010，采用SPSS 22.0軟件進(jìn)行方差分析，顯著性檢驗(yàn)采用LSD法。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同濃度赤霉素處理下檸條、花棒、泡果白刺、紅砂種子發(fā)芽率特征

雙因素方差分析(表2)發(fā)現(xiàn)，赤霉素濃度對(duì)種子發(fā)芽率影響均極顯著(P<0.01)，種子發(fā)芽率影響顯著(P<0.05)。由圖1可知，不同濃度赤霉素處理對(duì)檸條、泡果白刺和紅砂種子發(fā)芽率影響顯著(P<0.05)。檸條、泡果白刺和紅砂種子隨著赤霉素濃度的增加其發(fā)芽率呈現(xiàn)先增加后降低趨勢(shì)。當(dāng)赤霉素濃度為200 mg·L-1時(shí)，檸條和紅砂發(fā)芽率達(dá)最大值，分別為26%、61%；當(dāng)赤霉素濃度為400 mg·L-1時(shí)，泡果白刺發(fā)芽率達(dá)最大值，為66%；當(dāng)赤霉素濃度為800 mg·L-1時(shí)，花棒發(fā)芽率達(dá)最大值，為98%。

圖1 不同濃度赤霉素處理對(duì)種子發(fā)芽率的影響

發(fā)芽率發(fā)芽勢(shì)平均發(fā)芽速率發(fā)芽指數(shù)赤霉素濃度2.608*1.9831.6451.019 9物種248.083**248.083**630.276**274.024**赤霉素濃度*物種5.905**6.246**2.959**4.643**

*表示顯著水平(P<0.05); **表示極顯著水平(P<0.01)

2.2 不同濃度赤霉素處理下檸條、花棒、泡果白刺、紅砂種子發(fā)芽勢(shì)特征

雙因素方差分析(表2)發(fā)現(xiàn)，赤霉素濃度對(duì)種子發(fā)芽勢(shì)影響均極顯著(P<0.01)，赤霉素濃度對(duì)種子發(fā)芽勢(shì)影響不顯著(P>0.05)。由圖2可知，不同濃度赤霉素處理對(duì)檸條和泡果白刺種子發(fā)芽勢(shì)影響顯著(P<0.05)。檸條、泡果白刺和紅砂種子隨著赤霉素濃度的增加其發(fā)芽勢(shì)呈現(xiàn)先增加后降低趨勢(shì)。當(dāng)赤霉素濃度為200 mg·L-1時(shí)，檸條和紅砂發(fā)芽勢(shì)達(dá)最大值，分別為26%、51%；當(dāng)赤霉素濃度為400 mg·L-1時(shí)，泡果白刺發(fā)芽勢(shì)達(dá)最大值，為66%；當(dāng)赤霉素濃度為800 mg·L-1時(shí)，花棒發(fā)芽勢(shì)達(dá)最大值，為98%。

圖2 不同濃度赤霉素處理對(duì)種子發(fā)芽勢(shì)的影響

2.3 不同濃度赤霉素處理檸條、花棒、泡果白刺、紅砂種子平均發(fā)芽速率特征

雙因素方差分析(表2)發(fā)現(xiàn)，赤霉素濃度對(duì)種子平均發(fā)芽速率影響均極顯著(P<0.01)，赤霉素濃度對(duì)種子平均發(fā)芽速率影響不顯著(P>0.05)。由圖3可知，不同濃度赤霉素處理對(duì)檸條和泡果白刺種子平均發(fā)芽速率影響顯著(P<0.05)。檸條、泡果白刺和紅砂種子隨著赤霉素濃度的增加其平均發(fā)芽速率呈現(xiàn)先增加后降低趨勢(shì)。當(dāng)赤霉素濃度為200 mg·L-1時(shí)，檸條和紅砂平均發(fā)芽速率達(dá)最大值，分別為7.4、26.9；當(dāng)赤霉素濃度為400 mg·L-1時(shí)，泡果白刺平均發(fā)芽速率達(dá)最大值，為2.59；當(dāng)赤霉素濃度為800 mg·L-1時(shí)，花棒平均發(fā)芽速率達(dá)最大值，為30.41。

圖3 不同濃度赤霉素處理對(duì)種子平均發(fā)芽速率的影響

2.4 不同濃度赤霉素處理檸條、花棒、泡果白刺、紅砂種子發(fā)芽指數(shù)特征

雙因素方差分析(表2)發(fā)現(xiàn)，赤霉素濃度對(duì)種子發(fā)芽指數(shù)影響均極顯著(P<0.01)，赤霉素濃度對(duì)種子發(fā)芽指數(shù)影響不顯著(P>0.05)。由圖4可知，不同濃度赤霉素處理對(duì)檸條和泡果白刺種子發(fā)芽指數(shù)影響顯著(P<0.05)。檸條、泡果白刺和紅砂種子隨著赤霉素濃度的增加其發(fā)芽指數(shù)呈現(xiàn)先增加后降低趨勢(shì)。當(dāng)赤霉素濃度為50 mg·L-1時(shí)，紅砂發(fā)芽指數(shù)達(dá)最大值，為51.95；當(dāng)赤霉素濃度為200 mg·L-1時(shí)，檸條發(fā)芽指數(shù)達(dá)最大值，為15.12；當(dāng)赤霉素濃度為400 mg·L-1時(shí)，泡果白刺發(fā)芽指數(shù)達(dá)最大值，為34.68；當(dāng)赤霉素濃度為800 mg·L-1時(shí)，花棒發(fā)芽指數(shù)達(dá)最大值，為66.98。

圖4 不同濃度赤霉素處理對(duì)種子發(fā)芽指數(shù)的影響

3 討論與結(jié)論

大量研究表明，適宜濃度植物激素對(duì)打破種子休眠[8]、促進(jìn)種子萌發(fā)[9,10]、調(diào)控植物生長(zhǎng)等方面具有重要作用。本實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，物種、赤霉素濃度與物種的交互作用對(duì)種子萌發(fā)指數(shù)影響均極顯著(P<0.01)，檸條、泡果白刺、紅砂種子的萌發(fā)指數(shù)均隨赤霉素濃度的增加呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢(shì)。花棒種子的萌發(fā)指數(shù)隨赤霉素濃度的增大呈增大的趨勢(shì)。邱鵬飛等研究表明，促進(jìn)檸條種子萌發(fā)的最佳濃度是300 mg·L-1，促進(jìn)花棒種子萌發(fā)的最佳赤霉素濃度是200 mg·L-1 [11]。本研究發(fā)現(xiàn)，促進(jìn)檸條萌發(fā)的最佳赤霉素濃度是200 mg·L-1，促進(jìn)花棒種子萌發(fā)的最佳赤霉素濃度是800 mg·L-1，這與我們的研究結(jié)果不同，可能是由于試驗(yàn)所采取的種源差異所致。因此，對(duì)于同種植物不同種源的種子應(yīng)該分開(kāi)研究，而不能忽略種源的影響。可見(jiàn)，不同物種打破休眠的最適宜的植物激素濃度不同，檸條、紅砂和泡果白刺種子的萌發(fā)指數(shù)隨赤霉素濃度的增大呈先增大后降低的趨勢(shì)，其最適赤霉素濃度分別為200 mg·L-1、200 mg·L-1、400 mg·L-1；花棒種子的萌發(fā)指數(shù)隨赤霉素濃度的增大呈增大的趨勢(shì)，其最適赤霉素濃度為800 mg·L-1。