热水浸种对文冠果种子发芽及幼苗生长的影响

吴玉霞，王海峰，姜继元，苏强兵

（1.甘肃农业大学 园艺学院，甘肃 兰州 730070；2.新疆农垦科学院 林园研究所，新疆 石河子 832000）

文冠果Xanthoceras sorbifoliaBunge.属于无患子科Sapindaceae 文冠果属Xanthoceras落叶小乔木或灌木，是中国特有的木本油料植物和水土保持树种，对气候的适应能力强，主要分布于我国干旱、半干旱的农牧交错带和黄土高原[1-2]。文冠果在我国主要以野生分布为主，人工繁育种植所占比重仍较少。近年来，文冠果因其特有的生态价值、较高的医药保健价值及能源工业价值而日益受到专家和学者的关注[3-5]，有关文冠果的研究也越来越深入，研究领域涉及栽培繁殖[6-7]、开花坐果[8-9]、遗传变异与选育[10-11]、化学成分与开发利用[12]、逆境胁迫等方面[13-15]。人工大规模种植和开发文冠果的势头正在不断加大。目前，文冠果育苗仍以播种繁殖为主[16]，但种子发芽困难，催芽效果差，出苗率低；由于缺乏良种，株间性状分化明显，苗木质量良莠不齐。这些繁殖中出现的问题给育苗工作带来了一定的困难，阻碍了文冠果的扩大栽培和推广应用，各地文冠果生产多处于相对低效的状态。因此，要实现规模化开发利用文冠果的目的，必须首先解决种苗繁殖中的实际问题。

文冠果种子存在一定的休眠特性，种子自然萌芽率极低。引起种子休眠的原因主要有种皮机械阻碍、萌发抑制物质的影响、种胚后熟未完成以及外界环境条件限制等[17]。有关研究者认为，文冠果种子种皮厚、结构致密、透水性差是引起种子休眠的主要原因[18-19]。打破种子休眠的方法有低温冷冻、热水浸种、沙藏处理、低频电流、辐射处理、化学药剂处理等[20-23]，这些方法或耗时较长，或诱导发芽效果不佳，或对设备及人员的要求较高，或投资成本太大，或过程复杂且难以操作，或对环境有污染等，实际生产中还是以沙藏和浸种催芽为主，但萌芽率均不高，出苗不整齐，造成了大量种子的浪费。为给文冠果苗木培育提供技术参考，本试验在前人研究的基础上，探究了生产中简单有效的文冠果种子催芽方法，以降低催芽成本，提高萌芽率。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试种子于2015年11月采自新疆北疆地区野生文冠果，在无暖气的仓库内自然贮藏过冬以备用。

1.2 处理方法

2016年3月初，将文冠果种子进行简单清洗，筛除杂质，选择饱满的种子样本进行试验处理。试验设9 个处理，详如表1所示。每处理30 粒，重复3 次。

先将种子平分为两组：一组种子对种皮进行机械破坏处理，即用小刀在种胚处划开种皮（不伤及种胚）；另一组种子不进行机械破坏处理。之后将两组种子分别置于60、70、80、90 ℃的热水中恒温浸种5 min，自然冷却后在常温水中浸种5 d，期间每天换水和搅拌。对照为常温自来水浸泡的种子。

表1 试验处理Table 1 The experimental treatments

1.3 播 种

2016年3月6日将不同处理的种子播种在高22 cm、直径20 cm 的塑料花盆中，每个花盆播种3 粒。每处理30 盆，共播种子90 粒。播种基质为蛭石，播种前浇水沉实，晾放1 d，次日播种，播种深度为5 cm。播种后，将花盆置于甘肃农业大学智能温室内统一管理，定期观察种子发芽情况。

1.4 测定指标及测定方法

从观察到第1 粒种子发芽开始，每隔3 d 统计1 次发芽数，测量芽的高度。播种后第47 天，计算种子发芽率、发芽势、发芽指数；播种后第50 天，测定植株高度和基径粗度。

1.5 数据处理

用Excel 2013 进行基础数据整理和制作图表，用SPSS 19.0 软件进行差异显著性测验。

2 结果与分析

2.1 不同处理文冠果种子的发芽动态

不同处理文冠果种子的平均发芽数如图1所示。由图1可知，不同温度的热水浸种处理后，文冠果种子始萌芽天数的差别不大，最早观察到萌芽的时间是播种后第23 天，此后陆续萌芽出苗。播种后第26 至35 天是集中萌芽时期，除M5、M7、CK 外，其他处理的种子萌芽数急剧增长，播种35 d 后，萌芽数明显下降，并逐渐趋于稳定；播种47 d 后停止增长。观察发现，浸种温度较高的M6 和M8 处理种子萌芽高峰均出现较早，说明较高温度的热水浸种会起到软化果皮的作用，有利于萌芽，但相同温度的热水浸泡处理下种皮经机械破坏处理的种子其萌芽较少，过高的水温对种胚可能产生伤害。

图1 不同处理文冠果种子的平均发芽数Fig.1 Average germination number of X.sorbifolia seeds in different treatments

2.2 热水浸种对文冠果种子发芽的影响

2.2.1 热水浸种对文冠果种子发芽率的影响

播种后第47 天各处理种子的平均发芽率如图2所示。文冠果种皮致密，不作任何处理的文冠果种子其萌芽率仅为4.44%，除M5、M7 处理外，其余经热水浸种处理的种子其发芽率均高于CK。M2 处理的发芽率最高，达47.78%，是CK 的10 倍；其次是M4 和M6 处理，其发芽率分别为45.56%和40.0%，二者无显著差异。M1、M3、M8 处理的发芽率较低，均在30%左右，其差异不显著。相同温度的热水浸泡下，种皮未被机械破坏的种子其发芽率更高。这说明热水浸种可促进文冠果种子的萌发，但水温过高时，虽然软化果皮的效果更好，但对其萌芽不利。

图2 不同处理文冠果种子的平均发芽率Fig.2 Average germination rates of X.sorbifolia seeds in different treatments

2.2.2 热水浸种对文冠果种子发芽势的影响

发芽势主要用来反映种子发芽的速度与整齐程度。不同处理文冠果种子的发芽势如图3所示。由图3可知，相同温度的热水浸泡下，未刺破种皮的种子其发芽势均显著优于刺破种皮的种子，处理温度越高，二者差异越大，M2 是M1 的1.46 倍，M4是M3 的1.27 倍；而当水温超过70 ℃时，M6 是M5 的6.40 倍，M8 是M7 的11.51 倍。与CK 相比，M5、M7 与CK 间均无显著差异，其他处理均显著高于CK，M2、M4、M6 处理的发芽势最好，三者无显著差异。可见，文冠果种子在未刺破种皮的条件下，采用60、70、80 ℃的热水浸泡，发芽势最高。

图3 不同处理文冠果种子的发芽势Fig.3 Germination potentials of X.sorbifolia seeds in different treatments

2.2.3 热水浸种对文冠果种子发芽指数的影响

发芽指数是种子活力的评价指标。不同处理文冠果种子的发芽指数如图4所示。由图4可知，在相同水温下，种皮被机械破坏后的种子其活力均有所下降。在60 和70 ℃的水温条件下，机械破皮和不破皮的文冠果种子其发芽指数（介于0.97 至1.37 之间）的差异不显著；而当水温进一步升高时，机械破皮的种子其活力迅速下降；当浸种水温分别为80 和90 ℃时，种子发芽指数降至0.15 左右，与相同温度下完整种子的活力呈显著差异。高水温浸种处理后，经机械破皮处理和CK 的种子都表现出较低的发芽指数。

图4 不同处理文冠果种子的发芽指数Fig.4 Germination indexes of X.sorbifolia seeds in different treatments

2.3 热水浸种对文冠果幼苗生长的影响

2.3.1 热水浸种对文冠果幼苗株高的影响

播种第50 天统计的文冠果幼苗株高如图5所示。观察发现，各处理间种子发芽时间的差别不大，但发芽后幼苗生长的差异却较大。由图5可知，M1 和M2 处理的幼苗长势最好，其平均株高均在11 cm 以上，生长较为整齐；其次为M4 处理，其平均株高为10.40 cm；M5、M6、M7、M8 处理的幼苗其株高为6～7 cm，且其生长很不整齐，长势均较差，与CK 的差异均不显著。浸种水温越高，种子发芽后幼苗的长势越差。

图5 不同处理文冠果幼苗的株高Fig.5 Plant heights of X.sorbifolia seedlings in different treatments

2.3.2 热水浸种对文冠果幼苗基径的影响

播种第50 天统计的文冠果幼苗基径如图6所示。由图6可知，M1、M2、M3、M4 处理的幼苗基径分别为2.40、2.47、2.33、2.53 mm，其基径均较大，各处理间无显著差异；M5、M7、M8 处理和CK 的幼苗基径均无显著差异，且其基径均较小（均不足2.00 mm），均显著低于M1、M2、M3、M4 处理的，M6 处理的基径粗度介于中间。

图6 不同处理文冠果幼苗的基径Fig.6 Base diameters of X.sorbifolia seedlings in different treatments

3 结论与讨论

文冠果种子的外种皮有一层蜡状物，水分不易浸透，不利于内含物的转化，自然发芽率仅有6%[24]，故人为催芽处理对于打破种子休眠、促进种子发芽极其重要。浸种处理是农业栽培中常用的催芽方法，可以使种皮膨胀软化，促使种子较早萌发。汪智军等人[21]认为，浸种温度是决定文冠果种子发芽势的主要因素；赵丹等[20]系统研究了文冠果种子解除休眠的方法，他们认为，采用80 ℃的水浴加热10 min 的处理方法可显著提高种子发芽率。本研究结果表明，分别以60、70、80 ℃的热水浸泡种子，均能显著提高文冠果种子的发芽率，使其发芽率保持在40%以上，其发芽势和发芽指数均显著高于常温的对照组，种子发芽后幼苗长势更好。但是，当水温超过80 ℃后，发芽率迅速降低；当水温高至90 ℃时，发芽率降至30%左右。60～80 ℃的水温是文冠果浸种的适宜水温，以60～80 ℃的热水浸泡种子，能有效打破种子休眠，提高种子的发芽率和发芽势。

许多研究者认为，用机械破坏种皮的方法可以使硬实种子的种皮产生裂纹，能使水分进入种子内部，从而打破因种皮硬实而引起的休眠，提高发芽率[25-26]。文冠果种皮致密，浸种时可配合机械破皮的方式以增加种皮的透水性。本研究结果表明，采用机械破坏种皮的方法配合较低水温的浸种处理，对种子萌芽具有显著的促进作用，但作用不及于完整种子；当浸种水温达到80 ℃时，种子发芽率、发芽势、发芽指数均迅速降低，降至对照水平。其原因可能是，浸种水温过高，热水经机械破损的伤口浸入种子内部，导致种胚烫伤甚至烫死，因而极大地降低了种子发芽率。另外，机械破坏种皮时也有可能误伤了种胚。

植物种子的内源激素和种子萌发环境共同调控种子的休眠及萌发[27]。文冠果致密的种皮是影响其萌芽的主要因素之一，种皮透水、透气性差，无法满足种子萌发所需要的水气环境，同时，坚硬的种皮也限制了种胚的生长，导致种子自然萌芽率极低。如何突破种皮的限制，这是打破文冠果种子休眠要解决的首要问题。热水浸种可以起到软化果皮的作用，浸种水温越高，软化效果越好，但水温过高会影响种胚的活力。采用机械破坏种皮的方法对促进萌芽有一定作用，但浸种水温不宜过高；另外，机械破坏种皮的操作复杂，且容易伤及种胚，生产上应尽量避免使用。本研究中采用机械破坏种皮配合热水浸种的处理方法，可突破种皮障碍，达到了促使种子萌发的效果，但种子整体发芽率仍不高，需要进一步研究。