约书亚树种子萌发及幼苗生长特征1)

2011-05-31刘力宁满秀玲

东北林业大学学报 2011年9期

刘力宁满秀玲李奕

(东北林业大学，哈尔滨，150040)

研究种子萌发与生态因子间的关系，确定种子萌发的适宜条件，是培育优良树种的重要环节。影响种子萌发的外部生态环境因子包括水分、温度、光照、氧气、化学物质、土壤因子、生物因素等方面［1－3］，且不同植物种子萌发特性及对各种环境因子反应存在很大差别［4－8］。因此，了解种子萌发对生态因子的响应特征，有助于确定种子萌发的适宜条件、有效提高苗木培育的成活率，促进沙漠地区的植被恢复重建。本研究中引种树种约书亚树(Yucca brevifolia)属百合科丝兰属植物，原产于美国西南部干旱半干旱地区，耐干旱瘠薄、抗干扰、寿命长，在严酷的沙漠环境中可生存200 a以上，可忍受50℃以上的高温，对水的需求较小，是非常好的固沙植物和优秀的景观植物。如果在我国引种成功，将对我国干旱、半干旱地区的植被建设发挥巨大作用。本文选择引进树种约书亚树为研究对象，研究不同播种深度对种子萌发的影响、种子萌发所需要的最适温度及其幼苗生长特征，以供约书亚树育苗时参考。

1 材料与方法

1.1 研究材料

供试约书亚树种子从美国加利福利亚州、亚利桑那州、犹他州和内华达州等地引进，运送途中密封保存，到达目的地后置－18℃冷冻箱中低温保存。试验于2009年12月至2010年10月在东北林业大学林学院生态学实验室、东北林业大学帽儿山实验林场温室大棚中进行。

1.2 不同温度条件下种子萌发试验

取约书亚树种子用0.5%的高锰酸钾溶液消毒15 min后，用蒸馏水冲净并浸泡24 h，然后将种子分为6组，每组100粒。将种子均匀放入垫有滤纸的培养皿中，再加蒸馏水浸湿滤纸，以保持发芽床湿润。分别将第1、2、3组种子放在恒温培养箱(25℃)、4、5、6组种子置于室温(13～15℃)下培养，观察每组种子的发芽情况，以胚根突破种壳且长于种子的1/2为发芽标准，计算4 d内的发芽率及3 d内的发芽势，公式如下:

式中:D为种子发芽所用的时间;n为观察当天种子正常的发芽粒数。

1.3 播种深度试验

采用 0.5、1、2、3、4 cm 的不同播种深度处理［11］，研究种子在其它培养因子均相同的适宜条件下的发芽情况。种子播种1 d后进行第1次观察统计，其后每次统计时间相隔5 d，记录不同播种深度种子的发芽数。

1.4 幼苗生长状况

于2009年夏季在帽儿山实验林场温室大棚中进行约书亚树树种育苗及苗木培育，培育基质为腐殖质加河沙，2010年5月对其进行生长特征测定。由于苗木地上部分生长差异较大，为更好研究约书亚树苗木的生长，根据其地上部分生长情况将苗木分成三级，即生长健壮苗(记为好苗)、生长中等苗(记为中苗)和生长较差苗(记为差苗)，分别取50株，对其地径、株高、叶长、叶宽、叶片数量、主根长以及一级、二级和三级侧根长进行测定;经过一个夏天生长后，于2010年10月对约书亚树幼苗地上部分进行第2次测定。

所测数据应用SPSS 18.0统计软件和Excel 2003进行多重比较并绘图分析。

2 结果与分析

2.1 不同温度条件下种子发芽模式

温度是决定种子萌发的主要因素之一［12］，温度通过影响种子内部物质的代谢和酶活性，进而影响种子的休眠、萌发和成苗［13］。从表1可以看出，温度对约书亚树种子萌发产生了很大的影响。将恒温(25℃)培养与室内(13～15℃)培养结果进行比较发现，恒温培养与室温培养的发芽率存在显著差异(F=198.391，P ＜0.01)。室内培养的种子虽出芽较快，但最终的发芽率很低，只有56%，而在恒温箱中25℃培养的种子平均发芽率高达95%，是室内发芽率的1.7倍;3 d内平均发芽势为85%，是室内发芽势的1.6倍;平均发芽速率为2.97 d，是室内平均发芽速率的1.8倍。该试验结果表明:在室温(较低温)处理下，约书亚树种子的平均发芽率较25℃恒温处理下低;25℃恒温条件更适合约书亚树种子萌发，且萌发率高达95%。此结果在其他植物种子萌发的研究中也得到验证:文献［14］研究结果表明，变温和低温均不利于扁穗雀麦种子的萌发。由此可见，恒定适宜的温度最有利于种子萌发。另外，种子萌发试验中，室内培养较恒温培养箱中发芽快，可能是由于室内通风比恒温培养箱好且室内的阳光充足的原因，这说明种子发芽快慢也受其它因素的影响，但温度对发芽率的影响最大。

表1 不同温度环境约书亚树种子萌发情况

2.2 播种深度对种子出苗的影响

由表2可知，第1次测量时，播种深度为0.5 cm的种子，出苗数最多，其后不同播种深度的种子相继出苗，但播种深度为0.5 cm的种子在每次测量中出苗数都远远高于其它播种深度的种子;随着播种深度的加深，出苗时间后延，且出苗数量减小。播种深度为0.5 cm时，出苗率最高，达66%;播种深度为 1.0、2.0、3.0、4.0 cm 的种子出苗率分别为 36%、36%、32%、24%。播种深度为0.5 cm的出苗率远远高于其它播种深度的出苗率，即:比播种深度为1 cm种子的出苗率高出30%，比播种深度为4 cm的种子出苗率高出42%。不同播种深度间的差异性极显著(F=765.600，P＜0.01)。由此可见，覆土深度对约书亚树种子出苗率影响较大，出苗率随着播种深度的增加呈递减趋势，这一研究结果与法国海岸松的育苗研究中的结论相似［15］。通过比较分析可以得出结论，与更深的覆土方式相比，0.5 cm播种深度最有利于约书亚树种子出苗，可有效提高种子的出苗率。

表2 不同播种深度约书亚树出苗率 %

2.3 约书亚树幼苗生长特征

苗木各部分生长是一个相互促进、相互制约的过程。了解各部分的生长状况，可为合理制定经营措施、培育优质壮苗提供科学依据［16］。从表3中可以看出，好、中、差苗的株高、叶长、叶宽及地径之间差异性极显著(株高:F=134.821，P＜0.01;叶长:F=303.702，P ＜0.01;叶宽:F=9.878，P ＜0.01;地径:F=28.712，P ＜0.01)，而叶片数量及各级根之间的差异性并不显著(P＞0.05)。由此推断，约书亚树幼苗期地上部分的生长状况受地下根系生长状况的影响不大。尽管地上部分生长相差很大，但不同长势幼苗的根系都极其发达，具有多级侧根，根系量大，这也充分说明约书亚树是极具抗旱能力的植物，在它幼苗时期便能迅速生长，形成庞大的根系结构，且在有限的空间内充分吸收土壤里的水分和养分，抵御恶劣的环境条件。地上部分生长的差异可能与种子的大小及品质有关。

表3 帽儿山实验林场温室大棚培育约书亚树幼苗2010年5月的形态特征

由表4可以看出，幼苗10月份的形态特征与5月份相比，好、中、差苗地上部分生长状况的各指标都较好，其中株高、地径及叶数都有明显的增长，而叶宽的变化不大。从数据分析得出:在好、中、差株之间，株高、叶长、地径差异极显著(株高:F=196.917，P ＜0.01;叶长:F=130.820，P ＜0.01;地径:F=5.988，P＜0.01)，叶宽和叶片数量差异不显著(叶宽:F=0.199，P ＞0.05;叶片:F=1.962，P ＞ 0.05)。由此可以看出，约书亚树在苗期生长很快，尤其是株高增长最明显，差苗经过一个生长季，平均株高增加4.75 cm，中苗增加3.44 cm，好苗增加2.65 cm，差苗的高生长要大于好苗;差苗叶长的增加大于好苗，差苗地径增加幅度最大，一个生长季地径增加1.1倍，而中苗和好苗的增长分别为0.56倍和0.40倍;无论好、中、差苗，当叶宽达到一定宽度后就不再增加。由此可以看出，约书亚树幼苗在第二年的生长中，差苗的生长速度要大于好苗的生长速度，但好、中、差苗之间差异较大。