大果榉结实、种子和幼苗特性研究

2010-04-25陈莲芸张若晨王良民张玉宵

山西农业大学学报（自然科学版） 2010年4期

陈莲芸,张若晨,王良民,张玉宵

(1.山西农业大学林学院,山西太谷030801;2.山西农业大学园艺学院,山西太谷030801)

大果榉(Zelkova sinica Schneid.),又名小叶榉,为榆科(Ulmaceae)榉属(Zelkova)植物,落叶乔木,高达20多米,小枝无毛,叶卵状长圆形或卵形,花期4月,果期8～9月,果实为核果[1]。大果榉木材表面光滑,呈灰白色,树皮呈片状剥落,剥落部分呈现黄色,十分美观(图1),并且生长速度快,寿命长,抗性强,是良好的园林绿化树种。大果榉为山西珍稀乡土树种之一,在绿化树种市场中具有巨大的潜力。但目前对大果榉的研究还甚少。植物种子与幼苗是研究植物生长和繁育的基本内容之一[2],其特性影响该植物的生长和发育,而且与植物种群的发生、发展及其群落演替密不可分[3],尤其对植物的人工繁育与推广利用有重要的实用价值和研究意义。本研究旨在对大果榉的结实和种子特性进行一些基础研究,为大果榉的繁育和推广利用提供理论依据和苗木生产基础。

图1 示大果榉树皮Fig.1 Showing the bark of Zelkova sinica Schneid

1 材料与方法

大果榉采种区域包括中条山太宽河自然保护区及山西农业大学植物园,采种时间为秋季10月中旬到月底。采种后保存于1～5℃冰箱中。对大果榉结实测定包括野外实地观察和对采集的种子进行水选法饱满度测定。因山西农业大学植物园采集的种子全是空瘪粒,只对中条山太宽河自然保护区所取材料进行了种子发芽及幼苗生长观察。

水选法即将采集到的大果榉种子浸泡在50℃水中,自然冷却,浸泡24 h,所沉种子为饱满粒,浮于水面的种子为空瘪粒,并分别计算饱满粒与空瘪粒的比例。然后以百粒法测定[4]种子千粒重,即将种子随机分组,100粒为一组,共分8组,取其平均值,千粒重(g)=(m1+m2+m3…+m8)/8×10。

种子发芽采用沙藏层积处理与冷藏对照比较的方法,即取两份饱满种子,每份各100粒;沙藏层积处理时把种子混合于适量湿润的河沙中,并置于1～5℃冰箱内15 d;冷藏对照种子则置于纸袋里一直在同样温度的冰箱中保存。发芽试验在20℃培养箱中进行,把大果榉种子均随机分成5组,一组20粒,均匀置于铺有滤纸的培养基中,使其保持湿润,定期观察并记录其发芽情况,种子开裂视为种子活力足够,即为发芽。

大果榉种子于培养皿中胚根长至0.5 cm后,将其移入小花盆中,覆盖沙土(沙∶土=1∶1)0.2 cm,在室温下观察记录幼苗生长特性,包括植株的高度、叶数和分杈情况。

2 结果与分析

2.1 大果榉结实特性

山西农业大学植物园的一株大果榉树栽植于1960年左右,至今长势旺盛,直径大于60 cm。从表面看,此株大果榉每年都结实很多,但我们连续3年采种的结果发现,所结核果全是空瘪粒。经观察,果实外壳都发育完好,没有发现明显的昆虫或病害对种实的危害,只是无核仁(图2),所以推断空粒可能是果实败育所致,但具体和确切原因还不清楚,需要进一步研究。此株树的另一个特殊结实特性是树冠内不同部位结实大小年现象明显,如2008年,树顶部果实累累,但下部却几乎无任何果实;2009年却相反,树冠下部西北边结实很多,但上部几乎无果实。

从太宽河保护区采种情况看,大果榉结实大小年和空瘪粒现象也很明显。如2008年,保护区内没底沟附近区域的植株不仅结实少,而且多为空瘪粒,所以只得在别处采种,如祁家河等地;但2009年,没底沟及其附近的大果榉结实较好。

图2 示大果榉种子空瘪粒Fig.2 Showing empty seeds of Z.sinica

2.2 大果榉种子及发芽特性

经水选法对所采种子进行测定,大果榉种子饱满粒平均比例为26.2%;种子千粒重为70.10 g。经过层积处理的种子平均出芽率为81.5%,而正常冷藏的对照平均出芽率仅为24.0%,经过层积处理的种子出芽率大大高于没有处理的对照(图3)。

图3 沙藏层积处理对大果榉种子发芽的影响Fig.3 The effect of stratification on germination of Z.sinica seed

从图3也可以看出层积处理不仅显著提高了大果榉种子的发芽率,而且增加了出芽整齐度,处理后的种子发芽时间集中在第5～11天之间,6 d中累积种子发芽率＞60%,17 d完成发芽过程,而没有处理的种子不仅发芽率低,而且在26 d中逐渐发芽,没有明显集中发芽时间。

2.3 大果榉幼苗生长

大果榉种子于培养基中胚根长至0.5 cm以后,将其移入小花盆中,上面覆盖沙土0.2 cm厚,适当喷水保持湿润。2 d后长出子叶,子叶生于幼茎1.5 cm高处,大约5 d左右后长出第一对真叶,再过3 d长出第二对真叶(图4),2对真叶全为对生,与其正常枝条上的叶互生形态特征截然不同。然后幼苗被移植于苗圃大田里。大果榉幼苗分生枝杈极早,苗高大约5 cm出现分枝。第一年生长平均高度为53 cm左右。

图4 示大果榉幼苗2对对生真叶Fig.4 Showing the first two couples of opposite leaves of Z.sinica seedlings

3 讨论

据报道榉属中大叶榉(Z.schneideriana Hand.-Mazz.)的结实率仅为5%[5],且具有大小年之分[6]。本研究结果显示大果榉具有类似结实特性,结实大小年明显,结实率也很低,甚至出现果实累累但全为空瘪的现象,这势必直接影响到其繁育和推广利用。植物出现果实、种子选择性败育的原因与花的开放顺序、花粉源、花粉量、花粉管生长速率,发育中果实内的种子数目,虫食作用,胁迫环境条件等有密切关系[7]。大果榉败育的内在或外在原因还都不清楚,有待进一步深入研究,找出解决措施。同时开展扦插及组织培养等替代育苗方法研究也就很有必要。

金晓玲[8]报道大果榉的千粒重为26.89 g,而本研究所测大果榉种子千粒重为70.10 g。差别如此之大的可能原因有两点:一是种源的差异,即分布区不同的种子千粒重可能差别较大;二是检测方法可能不同,本试验中检测的是经过水选的大果榉种子,均为饱满种子,而金晓玲所取种子可能是未经筛选的种子。后一个原因可能是导致千粒重差别极大的主要原因。

许多种植物的种子对层积处理敏感,层积催芽可以将种子的生理差异缩小到最低限度,进而缩短出芽期[9]。本试验中沙藏层积处理使大果榉种子出芽率提高3倍多,而且大大提高了发芽整齐度(图3),说明大果榉种子育苗中采用层积催芽是必要的。

有关榉属植物幼苗的分杈现象已有报道[5],本试验中显示大果榉幼苗的分杈不仅极普遍,而且分杈高度低,分杈开始时间早。这种特征对于作为园林绿化树种有优劣二方面影响,作为绿化孤植,分杈早可以促进树冠扩展,提前形成孤植树景观;但作为绿化行道树,分杈早无疑有负面影响,需要加大修枝工作量。当然如果作为用材造林树种,分杈早更是劣势,会影响材质。所以对大果榉育苗需深入研究,可以通过适当密植、苗木选育甚至基因工程培育出符合不同造林绿化要求的苗木。