不同水分处理对野生早熟禾种子萌发特性的影响

2012-05-13王靖婷刘自学白小明贺佳圆吕优伟

草原与草坪 2012年1期

王靖婷，刘自学，白小明，贺佳圆，董沁，吕优伟

（1.甘肃农业大学草业学院/草业生态系统教育部重点实验室/甘肃省草业工程实验室/中－美草地畜牧业可持续发展研究中心，甘肃兰州730070；2.北京克劳沃草业开发中心，北京 100029）

我国近90%的草地处于不同程度的退化，恢复和重建退化草地植被对改善草地生态环境和畜牧业发展具有重要的意义［1］。我国野生草种种质资源丰富，分布广，抗性强、繁殖迅速［2］。早熟禾属（Poa）植物为禾本科多年生或一年生草本植物，广泛分布于温带和寒冷地区，是极具应用价值的草坪草种。据调查，我国约有100种，甘肃省约有28种2个变种，仅祁连山东段至兰州一线，就有9种和1个变种的草地早熟禾分布［3，4］，具有优良草坪草和生态草引种驯化的价值。水分是限制种子萌发最重要的环境因子之一［5］，适宜的土壤含水量是种子萌发［6，7］、出苗［8］和幼苗生长［9］的重要保证。

以8个甘肃境内的野生早熟禾为供试材料，研究了不同的水分梯度对其萌发特性的影响，旨在阐明早熟禾种子萌发的适宜水分梯度，为野生早熟禾的引种驯化和播种建植提供基础数据。

1 材料和方法

1.1 实验材料

实验的8个野生早熟禾材料于2010年8～9月在甘肃境内采集（表1）。

1.2 实验设计

挑选籽粒饱满的早熟禾草种2g，用10%H2O2浸泡消毒20min，过滤后，用蒸馏水反复冲洗2～3遍后用滤纸吸干水分，晾干备用。

在每个铺有40g经消毒烘干处理沙子的培养皿（9cm）内，将消毒的种子均匀地洒在表面，每个培养皿100粒，上面均匀覆沙40g，上下覆沙均为0.5cm。根据土壤含水量的3%、5%、10%、15%、20%和23%分别加入2.4、4.0、8.0、12.0、16.0和18.4mL蒸馏水。每个处理3次重复。将加好种子并处理好的培养皿标记并称重，置于FYZ－智能发芽箱中进行萌发培养。培养温度25℃，光照强度6600lx，光照周期12h/12h。称重法补水，每天称重并向培养皿内加入蒸馏水到原来重量，以保持水分含量不变。所有实验在甘肃农业大学草业学院实验室进行。

表1 供试野生早熟禾材料Table 1 List of tested Poa materials

1.3 测定指标与方法

发芽率（G）＝种子总发芽数/供试种子数×100%［10］

发芽势（PV）＝发芽初期（规定日期内）正常发芽种子数/供试种子总数×100%

实验计算了第14d的发芽势［11］

发芽指数（Gi）＝ΣGt/Dt

式中：Gt为处理后t日的发芽数；Dt为相应的发芽日数［12］，此次实验为28d。

苗长、根长、鲜苗重量：实验21d每个培养皿中随机取15粒发芽的种子，用刻度0.5mm的直尺从胚芽与胚根的分界处分别测定幼苗和幼根绝对长度；然后用滤纸吸干种子表面的水分立即放入精确度0.000 1 g的天平称重，计算单株的平均重量。

1.4 数据处理

所有显著性检验采用DPS v 7.05软件，图表应用Excel 2003制作。

2 结果与分析

2.1 水分梯度对野生早熟禾发芽率的影响

随着基质含水量的逐渐升高，野生早熟禾种子的发芽率均表现出先上升后下降的趋势（图1），其中，肃南草地早熟禾的发芽率在基质含水量为5%时达到最高，为47.33%；其余7种野生早熟禾材料种子发芽率在基质含水量为10%时达到最高，分别为47.67%、62.67%、38.00%、49.33%、79.00%、73.00% 和35.00%，并且显著高于其他水分处理（P＜0.05）。这说明肃南草地早熟禾种子发芽的最适发芽水分为5%，其他7个供试材料为10%，基质含水量过低或者过高都会抑制早熟禾种子的萌发。

图1 不同水分处理下野生早熟禾种子的发芽率Fig.1 Germination rate of wild Poaunder different moistures

2.2 水分梯度对野生早熟禾种子发芽势和发芽指数的影响

水分对发芽势的影响与对发芽率的影响相似（表2），8个早熟禾材料的发芽势随基质含水量的升高呈现先上升后下降的趋势，肃南草地早熟禾的发芽势在5%时最高，为42.67%，显著高于其他处理（P＜0.05）。其他7个材料的发芽势在基质含水量10%时最高，分别为44.00%、58.00%、23.00%、45.33%、77.00%、71.00%和34.00%，且除渭源草地早熟禾10%与5%处理水平间发芽势差异不显著（P＞0.05）外，其余6个材料10%处理的发芽势与其他处理间均差异显著（P＜0.05）。随着基质含水量的持续升高，发芽势开始下降，品种不同，下降的幅度也不同。水分梯度从10%上升到23%时，渭源草地早熟禾的发芽势降幅最大，从58%降到5.67%。水分梯度在10%～15%时，波伐早熟禾的发芽势降速最快，从71%降到32%。

表2 不同水分处理下野生早熟禾的发芽势Table 2 Germination potential of wild Poaunder different moistures

8个野生早熟禾种子的发芽指数（表3），随基质含水量的升高，发芽指数呈现先上升后下降的趋势。肃南草地早熟禾在基质含水量5%时的发芽指数最高，为5.52，显著高于其他处理（P＜0.05）。其他7个早熟禾材料的发芽指数在基质含水量10%时最高，分别为5.40、7.02、3.08、5.32、10.03、10.16和4.64，且除渭源草地早熟禾10%与5%处理水平间差异不显著（P＞0.05）外，其余6个材料10%处理水平与其他处理水平间均差异显著（P＜0.05）。

表3 不同水分处理下野生早熟禾的发芽指数Table 3 Germination index of wild Poaunder different moistures

2.3 水分梯度对野生早熟禾胚芽长、胚根长的影响

不同水分处理对野生早熟禾材料胚芽长的影响（图2）。随着水分梯度的增加，8个材料的胚芽长呈先增加后下降的趋势。小药早熟禾和硬质早熟禾在基质含水量10%时胚芽长最长，分别为30.55mm和26.97 mm，但小药早熟禾3%、5%、10%、15%和20%处理间差异不显著（P＞0.05），硬质早熟禾10%与15%处理间差异不显著（P＞0.05）；其他6个早熟禾材料在基质含水量为15%时胚芽长最长，其中，兴隆草地早熟禾、肃南草地早熟禾、渭源草地早熟禾和天祝草地早熟禾4个材料15%处理的胚芽长与其他处理间均存在显著差异（P＜0.05），但是波伐早熟禾15%和20%处理间、甘南草地早熟禾10%、15%和20%处理间差异不显著（P＞0.05）。

图2 不同水分处理下野生早熟禾的胚芽长Fig.2 Seedling height of wild Poaunder different moistures

由图3看出，胚根长随着水分梯度的升高表现出先升高后下降的趋势，在基质含水量5%时所有材料的胚根长均达最大，其中，渭源草地早熟禾、小药早熟禾和波伐早熟禾3%与5%处理间差异显著（P＜0.05），兴隆山草地早熟禾5%、10%和15%处理间、肃南草地早熟禾与硬质早熟禾3%和5%处理间、天祝草地早熟禾3%、5%和10%处理间、甘南草地早熟禾3%、5%、10%和15%处理间差异不显著（P＞0.05）。

图3 不同水分梯度处理下野生早熟禾的根长Fig.3 Root length of wild Poaunder different moistures

2.4 水分梯度对野生早熟禾的鲜苗重的影响

由表4可知，8个野生早熟禾材料的鲜苗重随基质含水量的增加先增大后减小，10%时最大，其中，兴隆山草地早熟禾、硬质早熟禾和甘南草地早熟禾10%处理水平的鲜苗重显著大于其他处理水平（P＜0.05），但肃南草地早熟禾、小药早熟禾10%和15%处理水平间、硬质早熟禾和天祝草地早熟禾5%、10%和15%处理水平间、波伐早熟禾5%、10%、15%和20%处理水平间差异不显著（P＞0.05）。

表4 不同水分梯度下野生早熟禾的苗鲜重Table 4 Fresh weight of wild Poaunder different moistures

3 讨论与结论

水分条件是影响种子萌发的两个关键生态因子之一［13］，不同的植物种子萌发的适宜土壤含水量往往不同［14］。不同水分条件8个野生早熟禾种子萌发结果表明：水分梯度5%时，肃南草地早熟禾种子的发芽率、发芽势和发芽指数最大，说明肃南草地早熟禾种子萌发的最佳土壤含水量为5%；兴隆山草地早熟禾、渭源草地早熟禾、天祝草地早熟禾、甘南小药早熟禾、渭源硬质早熟禾、甘南波伐早熟禾和甘南草地早熟禾种子的发芽率、发芽势和发芽指数最大是在水分梯度10%，说明这几个供试材料种子萌发的最佳水分梯度是10%。

水分梯度过高或者过低都不利于野生早熟禾种子的萌发，水分梯度过低，由于沙土过于干旱，不能给野生早熟禾种子提供萌发所必须的水分，从而限制了种子的萌发；水分梯度过高，由于透气性不好，沙土中缺少氧气，早熟禾种子进行无氧呼吸所产生的CO2和酒精，对种子有一定的毒害作用，一定程度上抑制了种子的正常萌发［15，16］。小药早熟禾和渭源硬质早熟禾在10%时的幼苗最长，其他6个供试材料在15%时幼苗最长；在5%时，几个早熟禾材料的幼根均达最大。在水分梯度为3%时，野生早熟禾的苗长根长相对比较短，因为水分不足严重影响到幼苗和幼根的生长；但是轻度的干旱胁迫能够促进根的生长［17］。水分梯度从20%上升到30%，几个供试草种的幼苗长均下降，表明过高的水分梯度会抑制早熟禾种子的生长，但是轻度的水分梯度偏高，早熟禾在短期内由于水分供应充分仍然能够很好的生长［18］。

水分含量稍高对野生早熟禾的鲜苗重的抑制作用不明显，而水分梯度过高或过低都会明显抑制早熟禾的鲜苗重。

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