不同预处理对杉木种子萌发的影响

庄 正 ，李艳娟 ，于洋洋 ，王俊男 ，卢 晖 ，刘爱琴

（1.福建农林大学 林学院，福建 福州 350002；2.国家林业局杉木工程技术研究中心，福建 福州 350002）

植物更新是维持森林生态系统的重要环节，是组成森林群落动态的重要部分[1]。植物更新大多从种子萌发开始，种子是延续物种、扩大种群生态位空间的生命载体，是高等植物生长发育的起点[2]。种子播前预处理对种子萌发和幼苗生长具有重要影响，因此，在农林业生产上往往会对种子进行不同方式的播前预处理，即种子萌发前的引发，其目的是在于提高种子发芽率、出苗率和增强抗逆性，达到齐苗、壮苗的目的[3-5]。由于树种资源的多样性，不同树种种子具有不同的生理特征，因此林木种子的预处理方法复杂多样[6-8]。

杉木Cunninghamia lanceolata是我国特有的用材树种，栽培历史悠久，广泛分布于我国南方17个省区，具有生长快、材质好、产量高等优点，是主要的造林树种之一，造林面积和蓄积量分别占全国人工林的22.65%和46.98%，在我国人工林中占重要地位[9]。目前，在不同处理对杉木种子萌发及幼苗生长方面的研究较多[9-12]，但是关于不同预处理对杉木种子萌发影响的报道相对较少[13]。本试验采用几种常见的种子预处理方法，探求其对杉木种子活力及萌发的影响，旨在丰富杉木种子预处理方法，提高杉木种子发芽质量，服务于产学研用。

1 材料与方法

1.1 试验材料

杉木种子来源于福建省漳平五一国有林场（25°02′N，117°29′E）的 1.5 代杉木种子园。于2015年12月种子成熟季节，收集颗粒饱满，品质良好的杉木种子，放置在4 ℃的冰箱保存。

1.2 试验方法

挑选颗粒饱满、大小一致的种子，分别设置3种不同浓度和浸种时间的KMnO4、NH4Cl、H2O2溶液处理种子（见图1），然后用蒸馏水清洗干净，分别放置于铺有两层滤纸、直径为9 cm的一次性培养皿内培养，放置人工气候箱中培养，设置光照14 h，温度为25 ℃；黑暗10 h，温度为20 ℃，全天湿度75%。每个处理50粒种子，4次重复，以物理处理（初始温度45 ℃蒸馏水浸种24 h）为对照。

以种子放入人工气候箱的当天为第1天，每天固定时间观察记录种子发芽数，以胚根突破种皮2 mm作为种子发芽的标志，直至种子连续7天没有新的种子发芽为实验结束，即共萌发12 d，继续萌发15 d后测定幼苗根长，按照国家标准计算种子的发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数。

1.3 数据处理

采用统计分析软件SPSS 19.0对数据进行统计分析。采用单因素方差分析（One-way ANOVA）和最小显著差法（LSD）进行差异显著性检验。利用Origin 8.5软件绘图。

2 结果与分析

2.1 KMnO4对杉木种子萌发的影响

各浓度的KMnO4溶液浸种一定时间，对杉木种子的发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数均有不同程度的提升效果（见图1）。随着KMnO4溶液浓度和处理时间的增加，杉木种子各发芽指标变化趋势基本一致，且在低浓度（0.1%）时随着浸种时间的增加而上升，在0.3%和0.5%浓度时则表现为随着处理时间的增加呈现出先上升后下降的趋势。其中0.1% KMnO4溶液浸种3 h的杉木种子发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数最高，分别达到82.0%、29.33%、7.71%和22.43%，比对照分别显著增加29.13%、46.67%、26.54%和83.62%，可见适当浓度和浸种时间的KMnO4溶液可以有效促进杉木种子萌发。

表1 不同处理方法Table 1 Different treatment methods

2.2 NH4Cl对杉木种子萌发的影响

NH4Cl溶液在系列浓度和浸种时间处理下，均可不同程度的提高杉木种子的发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数（见图2）。在不同浓度处理下，各浸种时间对杉木种子萌发的影响有所差异：随着浸种时间的增加，2%NH4Cl溶液可逐渐提高杉木种子的各发芽指标，浸种0.75 h时效果最佳，种子的发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数皆达最大值，分别比对照显著增加22.83%、45.00%、28.62%和131.4%；5%和10%NH4CL溶液处理下，杉木种子发芽率、发芽势和活力指数呈现出随浸种时间增加而下降的趋势，说明在此浓度处理下不适宜长时间浸种。

2.3 H2O2对杉木种子萌发的影响

随着H2O2溶液浓度的增加，杉木种子发芽率、发芽势、发芽指标和活力指数均呈现先上升后下降的趋势，具有显著的浓度效应（见图3）。在5% H2O2溶液处理下，浸种时间的增加有益于提高杉木种子质量和发芽质量，各发芽指标在3 h时达到峰值，且分别比对照显著增加24.93%、57.50%、33.57和80.40%。10%和20%H2O2溶液对杉木种子的各发芽指标随浸种时间增加而逐渐降低，且浸种时间大于2 h时，会对杉木种子活力和萌发产生一定的抑制作用。

图1 KMnO4溶液在不同浓度和浸种时间处理下对杉木种子发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数的影响Fig.1 Effects of KMnO4 solution on germination rate, germination potential, germination index and activity index of Cunninghamia lanceolata seed at different concentrations and seed soaking time

图2 NH4Cl溶液在不同浓度和浸种时间处理下对杉木种子发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数的影响Fig.2 Effects of NH4Cl solution on germination rate, germination potential, germination index and activity index of Cunninghamia lanceolata seed at different concentrations and seed soaking time

图3 H2O2溶液在不同浓度和浸种时间处理下对杉木种子发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数的影响Fig.3 Effects of H2O2 solution on germination rate, germination potential, germination index and activity index of Cunninghamia lanceolata seed at different concentrations and seed soaking time

3 讨 论

高锰酸钾作为强氧化剂，在遇到有机物时即可释放出新生态氧和二氧化锰，其中新生态氧具有极强的杀菌能力，故高锰酸钾是种子消毒常用的消毒剂之一[14]。在本试验中，各浓度的KMnO4溶液在一定时间的浸种处理下皆有益于提高杉木种子活力，促进种子萌发，这既可能是由于KMnO4溶液具有良好的消毒能力，也可能是因为其在浸种过程中促进了种子包膜的氧化，使种子中的淀粉和蛋白质等有机物质充分吸收水分，从而有益于种子萌发[15]。彭建等[16]在对非洲狗尾草种子的预处理试验中发现，KMnO4溶液可显著降低种子的霉变率，提高种子发芽率；宋杰等[17]在北美红杉种子萌发特性研究中发现，KMnO4溶液对种子各发芽指标具有良好的促进效果，并认为0.1%浓度的KMnO4溶液处理效果最佳，与本文研究结果相同。研究发现，当KMnO4溶液浓度上升时，对种子萌发和活力反而会产生一定的抑制作用，由此可见，KMnO4的强氧化性对种子具有一定的伤害，所以在使用中应该控制其浓度和浸种时间。

氯化铵是联碱法生产纯碱的副产品，对作物具有增产效果[18]。本试验以NH4Cl溶液为处理剂对杉木种子进行预处理，结果表明各浓度NH4Cl溶液浸种通过适当时间的浸种处理后可提高种子活力并促进种子萌发，但对种子萌发的促进效果不及KMnO4溶液和H2O2溶液处理，可能是因为NH4Cl不是氧化剂，所以其对种子的消毒作用不及KMnO4和H2O2。NH4Cl溶液对杉木种子萌发的促进作用虽然相对较低，但是对种子活力的提升却优于另外两种溶液处理，这可能是由于NH4Cl在溶液中分解产生NH4+和Cl-，为杉木种子和幼苗提供了养分，有利于幼苗根的生长，从而提高了活力指数，但具体作用机理有待进一步研究。

过氧化氢作为一种强氧化剂，具有较强的消毒杀菌能力，因此也是种子常用的消毒剂之一。本研究发现，H2O2溶液在合理的浓度和浸种时间条件下会提高杉木种子活力并促进种子萌发，这与彭建[16]、谭玲玲[19]等的研究结果相符，杨传杰等[15]认为其作用原理与高锰酸钾相似，即H2O2对种子包膜的氧化作用促进了有机物质充分吸水，在短暂时间内满足了种子萌发所需的必要条件。此外，Wahid等[20]还发现用H2O2预处理小麦种子可以提高小麦幼苗的耐盐性，减轻幼苗的氧化损伤。但随着浓度和浸种时间的上升，H2O2溶液对杉木种子萌发的促进效果开始下降，并且在20%浓度下随着浸种时间的增加逐渐变为抑制作用，甚至显著的降低了种子活力，所以在用H2O2溶液对杉木种子进行消毒时要选择合适的处理方式，避免高浓度和长时间的浸种对种子造成伤害。

4 结 论

通过单因素方差分析可知，杉木种子萌发特性在不同化学试剂及不同浸种时间处理下有所差异。适当浓度的KMnO4、NH4Cl、H2O2溶液浸种一定时间均可提高杉木种子质量和发芽质量，达到齐苗、壮苗的目的，其中0.1%浓度的KMnO4溶液浸种3 h、2%浓度的NH4Cl溶液浸种0.75 h和5%浓度的H2O2溶液浸种3 h处理效果最佳。

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