筛草种子休眠与萌发方法的研究

安连任 ，夏 阳 ，燕丽萍 ，庞彩红 ， 李双云

（1.蒙阴县林业局，山东 蒙阴 276200；2.山东省林业科学研究院；3.山东省林木遗传改良重点实验室）

筛草(Carex kobomugi，又名砂钻苔草)，莎草科苔草属多年生草本植物，海岸防风固沙植物。它不仅抗海风海雾及其夹杂的盐分，抗旱耐瘠薄，还能适应短期海浸[1][2]。山东海岸的沙生种类组成贫乏，常见的植被类型有4～5个。在砂质海岸沿海滩涂植物群落中，筛草作为“先锋植物”最先出现在沙滩内缘。近年来随着沿海地方工程的建设、旅游业、海水养殖业的飞速发展，许多地方筛草群落已经遭到严重破坏，有的地方甚至完全毁灭。通过良种选育来进行利用性保护是最经济有效的途径。有关筛草良种选育的研究报道在国内外基本上还属于空白，本文旨在通过对筛草种子休眠与萌发方法的研究，探究筛草种子的休眠类型、休眠机制，找到种子发芽的条件，以期为筛草的良种选育提供参考。

目前已有100多种苔草种子的发芽试验研究报道[3]。研究发现，苔草种子休眠性强，萌发率低。在储藏过程中，形状大小变化很小[4]，但胚乳中的淀粉和油脂数量随储藏时间不同而变化，从而影响种子的休眠程度。

1 材料和方法

1.1 研究材料

2008年夏季于日照海边采集的筛草种子经风选去除杂质后放在室内自然风干，装入塑料袋中室温贮藏。

1.2 研究方法

1.2.1 化学药剂处理

1.2.1.1 H2SO4(浓)处理

将 H2SO4(浓)分别配置成 10%、20%、30%、40%、50% 不同浓度的4个处理，每个处理分别浸泡筛草种子 10min 、20 min、30 min、40 min。 种子浸泡时间结束，用漏勺将种子捞出，用蒸馏水冲洗5～6次，播种在育苗盘中。全部播种完成后，放置于温度25℃，相对湿度为80%的人工气候箱中，定期统计发芽粒数，计算发芽率。每个处理设置3次重复，每个重复播种100粒种子。

1.2.1.2 0.2%KNO3处理

用0.2%KNO3溶液分别浸泡筛草种子1 h、2 h、3 h、4 h、5h，试验方法同上。

1.2.1.3 NaOH处理

将NaOH分别设置成5%、10%、15%、20%、25%不同浓度的4个处理，每个处理分别浸泡筛草种子1 h、2 h、3 h、4 h、5h，方法同上。

1.2.2 水浸处理

1.2.2.1 温水处理

将筛草种子分别浸泡在 20℃、30℃、50℃、70℃、90℃5个处理的水浴锅中，保持水温30 min不变，将种子捞出，然后放入温度25℃，相对湿度为80%的人工气候箱中，保持温度不变。每个处理分别浸种1 d、3 d、5 d、7 d、9 d、11d，每日换水 2 次，播种于育苗盘中，放置于温度25℃，相对湿度为80%的人工气候箱中，定期统计发芽粒数，计算发芽率。

1.2.2.2 海水处理

将从日照取回的海水，分别配制成0、10‰、20‰、30‰ 4个处理进行浸种，在25℃的水温条件下，浸种48 h，每日换水2次，播种于育苗盘中，放置于温度25℃，相对湿度为80%的人工气候箱中，定期统计发芽粒数，计算发芽率。

1.2.3 去除种皮处理

将筛草种子分成两组，一组去除种皮，另一组不去除种皮。两组种子分别在20℃、30℃、40℃的水温条件下，浸种 3 d、5 d、7 d、9 d、11d，每日换水 2 次，播种于育苗盘中，放置于温度25℃，相对湿度为80%的人工气候箱中，定期统计发芽粒数，计算发芽率。

1.2.4 层积处理

将筛草种子埋于湿沙中，种子：沙=1：3，设3个方案：①先4℃低温层积3个月，然后20℃层积3个月。② 常温20～25℃层积6个月。③ 4℃低温层积6 个月。 在层积处理 1、2、3、4、5、6 个月时分别取样，播种于育苗盘中，放置于温度25℃，相对湿度为80%的人工气候箱中，定期统计发芽粒数，计算发芽率。

1.3 播种与管理

1.3.1 育苗盘的选用

育苗盘规格为 495 mm×275mm，内有上底25mm,，下底20mm，高35mm的播种穴100个。

1.3.2 海沙及育苗盘消毒

从海边取回的细沙用5%的多菌灵溶液搅拌，搅拌至手握成团，松手沙散的程度既可。填装在用5%的多菌灵溶液消毒过的育苗盘中，边填边压，紧实填满。

1.3.3 播种

将经各种处理的筛草种子播种在育苗盘的小穴中，每穴2粒。播种时每个处理100粒播50穴。将未做任何处理的筛草种子按同样方法播50穴，做为对照。

1.3.4 覆沙

种子全部播完之后，覆盖一层5 mm厚的细沙。

1.3.5 播后管理

播种后浇1次透水，以后根据沙墒情及时浇水。将育苗盘放在光照充足、温度25℃、相对湿度70%～80%的恒温箱中培养。每日观察及记录种子发芽数，统计发芽率。

2 结果与分析

2.1 化学药剂处理

2.1.1 H2SO4(浓)对筛草种子发芽率的影响

一般说来，用H2SO4(浓)浸种能抑制种子发芽物质、软化种皮，提高种子的发芽率。在H2SO4(浓)浓度为10%～40%的范围内，H2SO4(浓)浓度越大，软化种皮的作用越明显。在本试验中，从图1可以看出，筛草种子用40%的H2SO4(浓)浸种时发芽率最大，用H2SO4(浓)处理30 min后发芽率达到峰值50%，比用其它浓度的H2SO4(浓)浸种后的发芽率明显提高。50%的H2SO4(浓)浸种或浸种时间超过30 min，种子的发芽率反而降低。试验说明短时间的H2SO4(浓)处理确实能软化种壳，增加其透性，提高发芽率；H2SO4(浓)处理时间过长反而会伤其种胚而降低发芽率。

图1 H2SO4(浓)处理筛草种子发芽率

表1 不同药剂处理对筛草种子的发芽率

2.1.2 不同药剂处理对筛草种子发芽率的影响

用0.2%KNO3处理过的筛草种子和未做处理的对照组种子一样，均未发芽。说明KNO3对打破筛草种子的休眠不起作用。 10%NaOH浸种3h时的发芽率达到最大值11%。而5%NaOH处理对筛草种子萌发不起作用，其它几个处理可能因时间或浓度原因对种子萌发影响很小。说明NaOH对打破筛草种子的休眠作用较小。

2.2 水浸处理对筛草发芽率的影响

水分对种子发芽具有至关重要的作用。温水能够加速种皮软化，促进种子的萌发。一般情况下，用温水浸种可以打破大多数种子的休眠，获得较高的发芽率。但是对筛草来说，30℃温水处理9d才可达到最高发芽率23%，远远不能满足生产需要；而海水处理则完全不能打破筛草种子的休眠。这也从另一个方面说明机械休眠不是引起筛草种子休眠的主要因素。

图2 温水处理筛草种子的发芽率

表2 海水处理筛草种子的发芽率

2.3 去除种皮对筛草种子发芽率的影响

图3 去除种皮对筛草种子发芽率的影响

由于筛草种子的包覆组织紧密，密封性好，水分和氧气较难进入。30℃温水处理9d才可达到最高发芽率23%，去除外种皮后，在30℃温水处理9d达到最大发芽率40%。这说明种子的休眠与种皮的不透性有一定关系，但不是引起休眠的关键因素。

2.4 层积处理对筛草种子发芽率的影响

层积处理是在日常的农业生产中最常用的解除胚生理后熟性休眠的方法。由图5可以看出，方案①的发芽率随层积时间的延长而逐渐增大，在层积5个月时发芽率达到最高值88%。方案②在层积处理1个月后发芽率就开始明显提高，以后也表现为发芽率随层积时间的延长而增大，层积5个月后，萌发率提高到了67%。方案①的发芽率明显高于方案②，说明利用适当的低温处理能够克服种皮的不透性，增进种子内部的新陈代谢，从而促进种子的萌发。方案①的发芽率明显高于方案③，说明20℃是筛草种子的适宜发芽温度。

图4 层积处理筛草种子的发芽率

3 讨论

3.1 化学药剂和水浸处理对筛草种子萌发的影响

筛草种子种皮表面光亮、质地坚硬、结构紧实，密封性好。在苔草属乃至整个莎草科中，其营养体表皮和果实表面普遍具有硅细胞(silica cells)和硅细胞内含有硅质体(silica body)的特性。韩振芹[5]对涝浴苔草采用H2SO4(浓)，HCl和NaOH处理，结果表明H2SO4(浓)的作用最明显，处理后发芽率可达69%～74%。房丽宁[6]等用10%或20%的NAOH浸种，发现异穗苔草发芽率超过90%；异穗苔草和砾苔草的种子在用98%浓硫酸浸种20～30min，发芽率都达到了88%。本实验中40%的H2SO4(浓)浸种30 min，将筛草种子的发芽率提高到50%，10%NaOH浸种3h时的发芽率提高到11%，30℃温水处理9d才可达到最高发芽率23%。而0.2%KNO3和海水浸种处理对打破筛草种子的休眠毫无作用。由此可见，浓硫酸浸种在适合的浓度和时间范围内对筛草种子的萌发具有明显的促进作用，NAOH和温水处理对筛草种子的萌发作用较小。

3.2 去除种皮对筛草种子萌发的影响

房丽宁[6]研究发现，破除异穗苔草和砾苔草种子的种皮，对种子萌发几乎没有作用。说明机械处理对打破苔草种子的休眠没有效果。本实验中，筛草种子去除种皮后发芽率可提高到40%，远远高于对照。说明机械处理对打破筛草种子的休眠有效果，但不是引起种子休眠的根本性原因。另外在试验的过程中发现去除种皮的种子被40℃温水浸泡后，由于水解和氧化分解，种胚变成浆糊状胶体而失去发芽力，说明种皮对胚具有保护作用，能抵御外界不利的环境条件。

3.3 层积处理对筛草种子萌发的影响

层积处理能降低种子内抑制发芽物质的浓度，软化种皮，促进种子萌发。特别是对于发芽困难的种子，层积处理是比较安全有效的方法。这已被许多学者研究证实，并在生产中推广应用。韩振芹[5]对涝峪苔草(C.giraldiana)种子进行层积处理70 d时，发芽率可达88%以上。房丽宁[6]研究发现苔草种子低温层积6个月以上，对促进种子萌发有显著作用，且萌发温度需20℃以上。Wolfgang[7]发现在变温和光照条件下，32种苔草种子在冷湿层积后，萌发率都显著高于层积前。本实验中，筛草种子先4℃低温层积3个月，然后20℃层积3个月后，发芽率大幅提高到88%，而且发芽迅速整齐。

2008-2013年，在山东日照、海阳两个砂质海岸试验基地，课题组通过连续六年的观察，发现野生筛草种子成熟后，穗稍上的部分种子脱落后被埋进沙中，在沙中度过冬季。到春季气温回升后，那些埋藏在潮湿环境中的种子就可萌发生长，而在沙土表层未接触到水分的种子却仍然处于休眠状态。这与房丽宁[6]对异穗苔草和砾苔草的研究结果是一致的。另外，本课题组连续四年在滨海沙滩播种筛草，也表现出这一特性。即当年采收、当年播种的筛草种子待到第二年春天才发芽，且发芽整齐，出芽率较高。而在种子采收后，先在实验室干燥保存一年，到来年春天播种，也不会在播种当年发芽，也必须在播种后的下一年春天才会发芽，且出芽整齐，出芽率高于采收后直接播种于沙中的种子。充分说明筛草种子具有较强的生理休眠，这种生理休眠是导致筛草种子休眠的主要原因，极可能是生理后熟引起的。

3.4 筛草种子的多态性

苔草属种子的萌发具有多态性[7][8]，即同一批种子在不同的时间生理后熟。另外，据观察，筛草的种子在种穗上滞留的时间很长（尤其是种穗下部的种子），穗稍上部的种子完全成熟后，若有触碰，会很快脱落，但在野外环境，较少有人及动物经过，也有部分上部种子及种穗下部的种子可在种穗上停留至第二年的夏天乃至冬季。因此，虽然是同一时间采收的种子，但是不一定是同一年份成熟。鉴于以上情况，在破除种子休眠的试验中，用浓硫酸和机械处理来增加种皮的透性，只能使已经生理后熟的种子迅速萌发，而对于那些尚未完成生理后熟的种子则不起作用，因此用浓硫酸处理种子不能达到较为理想的结果。变温层积处理通过湿润状态软化种皮，破除种皮的机械阻力，同时通过层积处理，使种子生理状态发生改变，即由生理不成熟逐渐变为生理成熟状态，遇到适宜的条件就能迅速发芽，从而获得理想的发芽率[9]。

4 小结

4.1 筛草种子休眠类型属机械休眠与生理性休眠共存，且生理休眠占主导地位的综合休眠。筛草种子机械休眠是由种皮的强烈束缚所致；而生理休眠则可能是因种子未完成生理后熟造成的。

4.2 浓硫酸处理可增加种皮透性，打破休眠，但浓度和时间不易掌握；去除种皮可解除对种子的机械阻力，打破休眠，但发芽率不高，不适宜生产应用。变温层积处理是打破筛草种子休眠最安全、有效、经济的一种方法。

参考文献：

［1］乔勇进.沙质海岸的先锋植物——砂钻苔草［J］.植物杂志，2003，(4).

［2］闫茂华.资源植物——筛草开发利用的研究进展［J］.连云港师范高等专科学校学报，2009，（2）.

［3］吉文丽.苔草植物分类、利用及物质循环研究进展［J］.草业科学，2006，23(2):15-21.

［4］Schütz W.Ecology of seed dormancy and germination insedges (Carex) ［J］.Perspectives in Plant Ecology,Evolution and Systematics，2003，(1):67-89.

［5］韩振芹.涝峪苔草种子快速催芽方法的研究［J］.华北农学报，2008，23(增刊):66-70.

［6］房丽宁.打破苔草种子休眠方法的研究［J］.草业科学，1998，15(5):39-43.

［7］WOLFGANG SCHUTZ，GERHARD RAVE.The effectofcold stratification and lighton the seed germination of temperate sedges (Carex)from various habitats and implications for regenerative strategies［J］.Plant Ecology，1999，10(144):215-230.

［8］房丽宁.苔草种子的生理特性研究 ［D］.呼和浩特 ：内蒙古农牧学院，1994.

［9］杨学军.青绿苔草种子萌发特性研究.湖北农业科 学，2010，49（1）.