光照、温度和土壤水分对非洲凤仙种子萌发的影响

2016-01-17王宝增王韦娜

种子 2016年6期

王宝增，王韦娜，刘颖，孔红

（廊坊师范学院生命科学学院，河北廊坊065000）

非洲凤仙（Impatiens walleriana Hook.f.）属于凤仙花科凤仙花属，又名洋凤仙、苏丹凤仙、沃勒凤仙，为多年生草本植物，原产于非洲东南部热带地区，喜温暖湿润环境，不耐干旱和低温。非洲凤仙株型紧凑，叶片亮绿色，花朵常布满整株，色彩丰富且鲜艳明快，花期长，条件适宜时可以周年开花，常用于居室厅堂装点、室外花坛布景以及花境材料和空地绿化［1］。

种子繁殖是人工繁育的重要手段，研究非洲凤仙种子的萌发特性对引种栽培具有重要意义。目前，对非洲凤仙的研究主要集中在栽培技术［2－3］、细胞悬浮培养［4］以及花粉活力［5］等方面，关于非洲凤仙种子萌发特性的研究尚未见报道。本实验旨在探讨光照、温度和土壤水分对非洲凤仙种子萌发的影响，明确其萌发的适宜条件下，进而为非洲凤仙的引种栽培提供理论依据。

1 材料与方法

供试品种为美国保尔园艺公司生产的狂野系列，花色为深红色，千粒重为0.496g。种子经1%次氯酸钠消毒5min后放进温水里浸泡8h，然后取出种子将其用纱布包裹并进行搓洗，去除表面的粘液。

1.1 不同温度环境的设置

取饱满的非洲凤仙种子，置于铺有2层湿润滤纸的培养皿中，每皿处理种子20粒，重复3次。将培养皿放在设有特定温度的培养箱中培养，连续光照，光照强度为2 000lx，温度分别为18，22，26，30，34℃。每天检查种子的萌发情况，从种子发芽后的第1天开始记录，连续观察9d，记录种子的发芽数。

1.2 光照设置

实验分为连续光照、连续黑暗和16h光照／8h黑暗变换光照处理，光照强度为2 000lx。每处理设3个重复，每个重复20粒种子。种子置于铺有2层湿润滤纸的培养皿中，将培养皿放在22℃恒温环境中，每天定时统计种子的发芽数，连续记录9d。

1.3 土壤水分含量设置

将沙土进行高温灭菌后，分别称取70g沙土分置于培养皿中，培养皿中依次加入10，12.4，14.8，17.5，20.3，23.3mL 蒸馏水，沙土的含水量分别为12.5%、15%、17.5%、20%、22.5%、25% 共 6个处理，每个处理设3个重复。每个重复放入20粒种子，播种深度约为0.1cm。将培养皿置于22℃的恒定温度并且光照良好的环境中培养。每天对实验装置进行称重，然后补充蒸发掉的水分，使之保持恒定含水量。每天定时统计种子萌发的数量，连续记录9d。

1.4 种子萌发的测定指标［6］

发芽率（%）＝种子发芽总数／供试种子数×100%；

发芽势（%）＝发芽达到高峰时所发芽种子数／供试种子数×100%；

发芽指数（GI）＝∑（Gt／Dt），式中：Gt为逐日发芽数，Dt为相应的发芽天数。

1.5 数据处理

采用Excel 2003进行数据分析制图，采用SPSS 13.0进行差异显著性分析。

2 结果与分析

2.1 温度对非洲凤仙种子萌发的影响

随着温度的升高，非洲凤仙种子的发芽率、发芽势、发芽指数呈先升高后降低的趋势，22℃时上述指标均达到最大值，且22℃时出芽最快，第2天就开始萌发。当温度高于22℃时，非洲凤仙种子萌发的各项指标逐渐降低（图1A，图1B，图1C）。

图1 A 温度对非洲凤仙种子发芽率的影响

图1 B 温度对非洲凤仙种子发芽势的影响

图1 C 温度对非洲凤仙种子发芽指数的影响

就发芽率而言，22℃时发芽率比18℃时提高了90%（p＜0.01），超过22℃，发芽率缓慢下降，但仍高于18℃（图1A）。而发芽势和发芽指数变化趋势基本一致，22℃时的发芽势和发芽指数分别比18℃时增加了2.2倍（p＜0.01）和1.9倍（p＜0.01），超过22℃时，发芽势和发芽指数随温度升高下降较为显著（图1B，图1C）。说明非洲凤仙种子萌发的最适温度为22℃。

2.2 光照对非洲凤仙种子萌发的影响

由图2A可知，光照时间不同，非洲凤仙种子萌发率也有差异。连续光照处理与16h光照／8h黑暗处理的非洲凤仙种子发芽率比较接近，均达到90%以上；而连续黑暗处理的非洲凤仙种子的发芽率明显低于连续光照处理与16h光照／8h黑暗处理，分别是二者的16.8%（p＜0.01）和17.6%（p＜0.01）。

图2 A 光照对非洲凤仙种子发芽率的影响

光照时间不同，非洲凤仙种子的发芽势也有差异。连续光照处理的非洲凤仙种子的发芽势最高，达到40.4%；16h光照／8h黑暗处理的非洲凤仙种子的发芽势次之，达到36.3%；连续黑暗处理的非洲凤仙种子的发芽势最低，为12.1%（图2B）。

图2 B 光照对非洲凤仙种子发芽势的影响

非洲凤仙种子发芽指数随光照时间的缩短逐渐降低（图2C）。连续光照处理的非洲凤仙种子的发芽指数最高；16h光照／8h黑暗处理的非洲凤仙种子的发芽指数次之，比连续光照降低了22.5%（p＜0.05）；连续黑暗处理的非洲凤仙种子的发芽指数最低，仅为连续光照的7.5%（p＜0.01）。

2.3 土壤水分对非洲凤仙种子萌发的影响

含水量不同的各个处理，非洲凤仙种子均在第4天开始萌发。含水量为12.5%时，非洲凤仙种子的萌发期持续5d；含水量为15%与25%时，非洲凤仙种子的萌发期持续4d；含水量为17.5%、20%与22.5%时，非洲凤仙种子的萌发期持续3d。

图2 C 光照时间对非洲凤仙种子发芽指数的影响

含水量不同，对种子的发芽率、发芽势和发芽指数影响也不同。由图3A可以看出，在含水量12.5%～20%范围内，非洲凤仙种子的发芽率随着沙土含水量的增加而增加，当发芽率达到最大时，随着沙土水分含量的增加，种子萌发受到抑制。非洲凤仙种子在含水量为20%时，其发芽率最高，均显著高于其他处理（p＜0.05）。

图3 B 土壤水分对非洲凤仙种子发芽势的影响

随着沙土含水量增加，非洲凤仙种子的发芽势也逐渐升高，沙土含水量为22.5%时，发芽势最高，达到61.7%，但与含水量为20%的发芽势差异不显著（p＞0.05）。含水量继续增加，发芽势开始下降，但仍高于含水量较低的处理（图3B）。

非洲凤仙种子的发芽指数在不同含水量条件下的变化趋势与发芽率的变化趋势基本一致，当含水量为20%时，发芽指数达到最大值，随着含水量的继续增加，发芽指数又呈现下降趋势（图3C）。

图3 C 土壤水分对非洲凤仙种子发芽指数的影响

3 讨论

种子的萌发，除了种子本身要具有健全的发芽力以及解除休眠期外，还需要一定的环境条件，包括适宜的水分、氧气、温度等［7］。其中，温度是种子萌发所需生态条件中极为重要的一个因素，在种子萌发的整个过程中起着非常重要的作用［8］。种子萌发是在一系列酶的参与下进行的，萌发过程中进行着活跃的代谢反应，而酶的催化与温度有密切关系，所以种子要在一定的温度条件下才能萌发。在一定温度范围内，随温度升高萌发进程加快，但过高的温度会使一些活性物质失活，如酶变性而影响萌发。本研究结果（图1A，图1 B，图1C）也充分证实了这一规律。22℃是非洲凤仙萌发的最适温度，无论是发芽率、发芽势还是发芽指数，均达到最高值。超过22℃，各项指标开始下降。关于萌发随温度变化的生态学意义，林涛等认为，这种萌发机制可以确保大部分种子在合适的季节萌发，进而可以增加幼苗存活的机会［9］。

光照能够影响多种植物种子的萌发，早在19世纪人们就注意到了种子需光萌发的现象［10］。关于光照和种子萌发的关系，多数学者认为是和光敏色素的两种存在形式相关，即红光能够诱导种子内部生理激活型Pfr的产生，而远红光能够逆转这一过程，使得种子内Pfr转化为生理失活型Pr，而足量的Pfr存在是种子能够萌发的基础［11］。此外，光促进或抑制种子萌发与种子内部Pfr、生理失活型敏色素Pr的比值有关，不同种子中Pfr／Pr阈值不同，因此光对不同种子萌发的影响也不同［12］。本研究结果表明，连续光照及16h光照／8h黑暗非洲凤仙种子萌发较好，而黑暗处理发芽率显著降低（图2A），说明非洲凤仙种子萌发的需光特性明显，这与张健［13］的研究结果一致。此外，非洲凤仙种子体积很小，千粒重仅为0.496g，因此，在播种时，覆土不宜太厚，才利于种子萌发。

水分是影响种子萌发的另一个重要因子，充足的水分是种子萌发的必要条件。土壤含水量的高低，调节着种子的萌发速率。而不同物种的种皮透气性及吸水性能差别较大，因此不同植物种子萌发所需最低水分也不同［14］。本研究结果表明，在含水量较高的条件下，非洲凤仙种子萌发较好（图3A），推测这与非洲凤仙喜湿润环境、不耐干旱的特性有关。所以，非洲凤仙种子适合在较高的土壤含水量条件下萌发。