不同处理方式对青冈种子萌发的影响

陈兴彬，刘子荣，娄永峰，肖以华，胡正良，王俊泊，肖复明

(1.江西省林业科学院/江西省植物生物技术重点实验室，南昌 330032；2.安福县武功山林场，江西 吉安 343200；3.中国林业科学研究院热带林业研究所，广东 广州 510520)

种子萌发是植物生命周期中的重要阶段，也是植物实现自身繁衍的重要前提[1]。种子萌发除受到土壤含水量、光照、温度、种子成熟度、种子含水量等因素影响外，还受种皮硬实性、贮藏时间及激素水平的影响[2-3]。不同植物因种皮(或果皮)细胞层次和排列及角质、蜡质、半纤维素等不透性物质的差异，导致其种皮机械强度和透气性不同，即硬实性不同[4]。植物自身的遗传特性、生长环境、种子成熟度等都会影响种子的硬实度[5]。赤霉素生理活性强，是调节植物种子萌发的重要生长激素，能促进种子萌发，不同植物种子对外源赤霉素的敏感性不同[6]。另外，贮藏时间会对种子活力和萌发力产生影响，进而影响植物的繁衍能力[7-8]。因此，研究种皮、赤霉素处理和贮藏时间对种子萌发的影响具有重要的实践意义。

青冈(Cyclobalanopsisglauca(Thunberg) Oersted)是壳斗科青冈属下的一种常绿乔木，别名青冈栎、铁椆，是在我国分布最广的树种之一，南至海南岛，北至河南、山西及甘肃南部皆有分布，是江西、湖南、福建等亚热带地区优良的乡土阔叶珍贵用材树种和常绿阔叶林的主要优势树种[9-10]。其材质坚韧，强度大，是家具、建筑及装饰品的优良材料[11]。同时，青冈耐贫瘠，酸性至碱性基岩均可生长，是石山绿化和植被恢复的先锋树种[12]。因此，青冈具有良好经济价值和生态功能。因上世纪人为砍伐严重，目前大面积分布的青冈阔叶林极少，因此大力培育青冈壮苗对于亚热带地区常绿阔叶林植被的恢复具有重要的现实意义[10]。种子繁殖是青冈种群繁殖的基本方式，但青冈种子果皮坚硬，透水透气性差，萌发持续时间长，在自然条件下发芽率最高只有1.11%[13]。对青冈种子的研究主要有温度、土壤含水量、光照、储藏方式等对其萌发的影响，以及不同贮藏方式和种子萌发过程中生理指标的变化[14-19]。但不同果皮处理方式、果皮厚度、贮藏时间及激素处理对青冈种子萌发影响的报道较少。为此，本研究通过探讨果皮割伤和去除、果皮厚薄程度、赤霉素浓度和不同贮藏时间等对青冈种子萌发的影响，为缩短青冈种子育苗时间和提高种子萌发率提供指导。

1 材料与方法

1.1 材 料

青冈种子于2019年11月和2020年11月采集于江西景德镇市兴田乡龙源村(117°28′E，29°31′N)，因单株间果皮厚度差异显著，分单株进行采种。采集的种子经水浮法去除水面及悬浮在水中的种子后，挑选出生长均匀一致、饱满的种子，用2 g/L甲基托布津和4.5%的高效氯氰菊酯500倍液浸种5 h。自然干燥一天后装入塑料封口袋中，储藏于4 ℃的冰箱备用。

1.2 室内发芽率试验

2021年3月，取出冰箱冷藏的青冈种子进行果皮处理、赤霉素处理和不同贮藏时间的萌发试验。每种处理选取40粒种子，5次重复，将不同处理种子放入垫有纱布和双层滤纸的培养皿中，用少量水浸湿滤纸，置于25 ℃，光照8 h的培养箱进行发芽试验。判断种子萌发标准为胚根长度5 mm，每天固定时间统计一次萌发的种子数，根据情况补充水分，观察时长为120 d。发芽结束后，统计不同处理的发芽率、发芽势、发芽指数和平均发芽速度[20]。

1.2.1不同果皮厚度划分

依据单株间果皮厚度的不同，将种子分为厚果皮、薄果皮两类。随机抽取100粒种子，用电子天平(精度0.01 g)测百粒重，重复3次；随机抽取35粒种子，用刀剥开果皮，用数显游标卡尺(精度0.01 mm)测定果皮厚度，重复3次。

1.2.2不同果皮处理

对于厚果皮青冈种子和薄果皮青冈种子分别用刀片剥去种子果皮或只切除萌发孔一端的果皮，对照(ck)为保留完好果皮的种子。

1.2.3不同质量浓度赤霉素处理

等量混合果皮完好的厚果皮和薄果皮青冈种子，分别用100 g/L、300 g/L、500 g/L、800 g/L和1 000 g/L的赤霉素溶液进行浸泡，24 h后取出，用蒸馏水反复清洗3次后，再进行萌发试验。以蒸馏水浸种24 h的种子为对照处理。

1.2.4不同贮藏时间

对4 ℃贮藏4个月和4 ℃贮藏16个月的青冈种子(厚果皮和薄果皮种子等量混合)去除果皮，研究不同贮藏时间对青冈种子萌发的影响。

1.3 发芽率、发芽势、发芽指数和平均发芽速度公式

发芽率(%)=(发芽种子总数/供试种子数)×100%

发芽势(%)=(日平均发芽数最大值/供试种子数)×100%

式中：Gt为在第t天的种子发芽数；Dt为处理种子发芽所用时间。

1.4 数据分析

方差分析在SPSS 13.0软件上进行，作图在Miscrosoft Excel 2010软件中完成。

2 结果和分析

2.1 不同果皮处理对青冈种子萌发的影响

通过测量发现，薄果皮青冈种子百粒重(113.0±1.62)g、果皮厚(0.45±0.07)mm，厚果皮青冈种子百粒重(151.9±1.68)g、果皮厚(1.08±0.09)mm，厚果皮青冈种子百粒重和果皮厚分别是薄果皮青冈种子的1.34倍和2.40倍，厚果皮种子与薄果皮种子的果皮厚差异极显著。

果皮未处理的薄果皮青冈和厚果皮青冈分别于第13天和第20天开始萌发，培养80 d后基本没有种子再萌发，第120天试验结束时的萌发率分别为23.33%和24.00%(图1)。去果皮和割伤果皮均能加快青冈种子萌发，去除果皮后，薄果皮青冈和厚果皮青冈种子均在第4天萌发，分别比对照提前9 d和16 d，萌发时长分别是10 d和18 d；割伤果皮后，薄果皮青冈和厚果皮青冈种子分别在第8天和第13天开始萌发，分别比对照提前5 d和7 d，萌发时长分别是37 d和76 d。

图1 不同果皮处理方式对青冈种子萌发率的影响

不同果皮处理对青冈种子萌发力影响的方差分析及多重比较(表1、表2)表明，对于薄果皮青冈种子，不同果皮处理间的发芽率、发芽势和平均发芽速度达到极显著水平，发芽指数达到显著水平；去除果皮的萌发效果最好，其发芽率、发芽势、发芽指数和平均发芽时间分别为96.00%，57.00%，2.61和7.83 d；去除果皮与割伤果皮，去除果皮与对照，割伤果皮与对照间的发芽率、发芽势和发芽指数分别存在显著差异；去除果皮与割伤果皮，去除果皮与对照间的平均发芽速度存在显著差异，割伤果皮与对照的平均发芽速度差异不显著。

表1 果皮处理对薄果皮青冈种子萌发的影响

表2 果皮处理对厚果皮青冈种子萌发的影响

厚果皮青冈种子的不同果皮处理间的发芽率、发芽势、发芽指数和平均发芽速度均达到极显著水平；去除果皮的萌发效果也是最好，其发芽率、发芽势、发芽指数和平均发芽时间分别为100%、66.00%、2.89和7.81 d；去除果皮与割伤果皮，去除果皮与对照，割伤果皮与对照间的发芽率、发芽势分别存在显著差异；去除果皮与割伤果皮，去除果皮与对照间的发芽指数、平均发芽速度存在显著差异；割伤果皮与对照的发芽指数和平均发芽速度差异不显著。因此，去除果皮和割伤果皮均能有效改善种子水分与气体交换，加速种子萌发，薄果皮青冈种子割伤果皮比厚果皮青冈种子割伤果皮对萌发更有效。

2.2 不同浓度赤霉素对青冈种子萌发的影响

表3为不同质量浓度赤霉素对青冈种子萌发影响及多重比较的结果，与对照相比，随着赤霉素质量浓度的不断提高，青冈种子发芽率呈先上升后下降的趋势。当赤霉素质量浓度为500 mg/L时，发芽率达到最大值(33.33%)，发芽势和发芽指数同样呈先升后降趋势；质量浓度为800 mg/L时，发芽势达到最大值(23.30%)；质量浓度为500 mg/L时，发芽指数达到最大值(0.28)；质量浓度为800 mg/L时，青冈种子平均发芽时间最长(44.14 d)；质量浓度为1 000 mg/L时，平均发芽时间最短(29.6 d)。1 000 mg/L处理的发芽率、发芽势和发芽指数均小于对照。结果表明，低浓度赤霉素处理可以促进青冈种子萌发，而高浓度赤霉素会抑制青冈种子的萌发。

表3 不同浓度的赤霉素对青冈种子萌发的影响

2.3 低温贮藏时间不同对青冈种子萌芽的影响

表4为不同贮藏时间对去皮青冈种子发芽的影响，结果表明，4 ℃贮藏4个月的青冈种子与4 ℃贮藏16个月的青冈种子的发芽率、发芽势、发芽指数和平均发芽速度均差异不显著，说明低温贮藏1年不会对青冈种子萌发率产生影响。

表4 不同贮藏时间对青冈种子萌发的影响

3 讨 论

3.1 不同果皮厚度对青冈种子萌发的影响

本研究发现，不同青冈单株间种子果皮厚度差异显著，厚果皮青冈种子果皮坚硬，较难割破。遗传因素、母株生长的土壤营养和水分供应状况，种子成熟度等因素都会影响种子的硬实度[5]。其他树种不同单株间种子的果(种)皮厚度也可能存在显著差异。发芽实验时，也易分开进行处理。虽然厚皮青冈和薄皮青冈种子的萌发率差异不显著，但平均萌发速度差异显著。Daws等[21]和Atta等[22]也发现种子萌发时间与种皮厚度呈正相关，种皮越厚，所用的萌发时间越长。青冈种子致密的果皮结构不会对种子的透水性产生影响，但会抑制种子的透气性，不利于氧气进入种子，阻碍了种子萌发[18]。胚萌发之前，为了细胞伸长，必须充分吸胀，薄皮种子比厚皮种子吸水更快，更有利于氧气进入；同时，薄皮种子的果皮束缚力更小，因此萌发时间更快[23]。去果皮后，厚果皮和薄果皮青冈种子间的发芽指数、平均发芽速度差异不显著，说明果皮厚薄程度是影响青冈种子萌发速度的因素之一。

3.2 去除果皮和割伤果皮对青冈种子萌发的影响

去掉果皮后，青冈种子萌发率显著提高，萌发时间显著缩短，相似的，白栎去皮处理的种子根的平均萌发时间比对照缩短39 d，出根率提高57.8%[24]。辽东栎去皮处理，也得出类似的结论[25]。去果皮能显著缩短种子萌发时间和增加萌发率主要是因为去除果皮后直接解除了果皮对种子的机械束缚力，胚根较易萌发，同时有利于种子吸水和进行气体交换[26]。与果皮完好的种子相比，割伤果皮显著提高了青冈种子的发芽率，这与燕山红栗[27]去除顶端部分种皮的研究结果相一致。割伤果皮缩短了薄果皮种子的平均发芽时间，但延长了厚果皮青冈种子的平均萌发时间。主要是因为虽然割伤果皮在一定程度上减少了果皮对种子萌发的束缚，有利于种子的气体和水分交换，促进了种子萌发，但剩余的果皮对种子仍有较大的机械限制。由于剩余果皮对厚果皮种子萌发的机械限制作用要高于其对薄果皮种子萌发的限制作用，因此延长了厚果皮种子萌发时间。

3.3 赤霉素对青冈种子萌发的影响

赤霉素可诱导α-淀粉酶、蛋白酶等合成，提高内源IAA的水平，促进种子内部物质的转化[28]。适量的赤霉素浓度浸种后可以提高种子活力，促进种子萌发，而过高的赤霉素浓度浸种会抑制种子萌发[29]。本研究结果表明，500 mg/L赤霉素处理24 h的青冈种子萌发效果好于对照和其他赤霉素处理。为促进种子萌发，不同木本植物所需赤霉素的浓度并不相同，景美清等[30]发现，600 mg/L浓度赤霉素处理的赤皮青冈(Cyclobalanopsisgilva)萌发率效果较佳，300 mg/L赤霉素浸种24 h处理对紫丹牡丹种子生根效果最好[31]，100 mg/L赤霉素浸种6 h的枫香种子萌发率和萌发指数最高[32]，这可能与物种特性、种皮(或果皮)结构以及种子休眠方式有关。

3.4 贮藏时间对青冈种子萌发的影响

种子的贮藏条件如温度、贮藏时间、空气湿度等均会影响种子活力[33]。本研究发现，低温保存1年不会对青冈种子萌发产生影响。野生大豆硬实种子保存4年的发芽率仍在90%以上，而非硬实种子在2年左右就会失去活力[34]。一般认为，坚硬的种皮能有效隔离种子内部与外界环境中气体、水分的交换，以及阻止微生物、蛀虫等的入侵，有利于种子在很长时间内保持较强的活力[5]。因此，青冈种子坚硬的果皮有助于其长期保存生活力，对于物种生存和传播具有重要意义。随着储藏年限的延长，会对薄果皮青冈种子和厚果皮青冈种子萌发产生哪些不同影响，有待进一步的研究。

4 结 论

青冈单株间果皮厚度差异显著，自然状态下萌发时间有很大差异，为提高苗木整齐性，在育苗实践中，果皮厚薄程度不同的青冈种子易分开进行处理。使用适量浓度的赤霉素可以提高青冈种子的萌发率，青冈种子耐贮藏，低温贮藏1年不会影响青冈种子发芽率。去除果皮和割伤果皮可以迅速解除青冈种子的种皮限制，增加种子透性，显著提高种子的发芽率和缩短萌发时间，是最好的处理青冈种子的方法，但此方法费力、费时，不适宜大量处理种子。今后需加大对硬实种子去皮处理方法的研究，以提高其发芽率和萌发整齐性。