不同预处理对柴达木盆地高寒湿地小果白刺种子萌发的影响

胡 娟， 张 洁， 盛 洲， 周宸宇， 拉 本,2,3

(1.青海师范大学生命科学学院， 西宁 810008；2.青海省青藏高原药用动植物资源重点实验室， 西宁 810008；3.青海省青藏高原生物多样性形成机制与综合利用重点实验室， 西宁 810008)

种子萌发过程是植物生活周期的关键阶段，是植物有性繁殖的基础，对植物的生存具有重要意义，作为植被更新过程中的瓶颈期，对环境变化高度敏感[1-2]。柴达木盆地位于青藏高原东北部，四周被阿尔金山、昆仑山和祁连山所围绕，形成封闭的山间盆地[3-4]，盆地周围高山海拔4 000～5 000 m，而内部海拔平均为2 800 m[5]。柴达木盆地降雨稀少且蒸发强烈[6]，气候冷凉，最冷月(1月)、最热月(7月)平均气温分别在-25～5 ℃、15～20 ℃之间[7]，土壤盐渍化现象普遍，按荒漠土类可分为石膏荒漠土和盐化荒漠土[8]。其特殊的地理环境使生态系统脆弱、稳定性低，土地退化、水土流失、生物多样性损失、自然灾害等生态环境问题突出[9-10]，恶劣的环境使得植物很难生长，在自然状态下种子的萌发率很低。

小果白刺(NitrariasibiricaPall)是蒺藜科(Zygophyllaceae)白刺属(NitrariaL.)多年生落叶旱生或超旱生典型荒漠灌木[11-12]。具有极强的耐盐碱能力，是重度盐碱地改良的先锋植物，也是盐碱地改良的优势物种之一[13]，在青藏高原主要分布在柴达木盆地和东部干旱山区，是柴达木盆地的优势种和建群种[14]。小果白刺可以改善生态环境，还可以入药[15]，具有调经活血、消食健脾的功效，用于身体虚弱、气血两亏、脾胃不和、消化不良等症状。基于此，提高小果白刺在青藏高原地区的萌发指标具有非常重要的生态学意义和经济意义[16]。

在前人[14,17]研究的基础上，选取对小果白刺影响较大的环境因子，并进行了双重处理，探寻可以缩短萌发周期，提高发芽率的最佳预处理方案，旨在改善青藏高原柴达木盆地的盐渍土地，进而达到改善生态环境，提高此地区经济价值的目的。

1 材料与方法

1.1 材 料

供试小果白刺果实于2020年9月采自青海省海西州柴达木盆地(37°05′58″N～37°10′00″N, 97°31′05″E～97°35′47″E)，在青海师范大学实验室内，对果实进行搓揉、滤去果皮果汁等处理，取出种子置于凉爽、干燥、通风处。

1.2 方 法

1.2.1实验设计

对小果白刺种子进行双重因素预处理，共计6个处理组，分别为机械磨损+冷冻、强碱浸泡+冷冻、机械磨损+冷藏、强碱浸泡+冷藏、机械磨损+常温、强碱浸泡+常温。每个处理组间相互对照，3次重复。

1.2.2发芽试验

选取籽粒饱满、生长均匀一致的小果白刺种子，分别对冷冻、冷藏、常温的种子进行机械磨损处理和强碱浸泡处理。机械磨损处理是剪掉种子的尖端，以可看见胚但又不伤害胚为标准，然后使用75%的酒精消毒15 min，之后蒸馏水冲洗干净，放入垫有2层滤纸的培养皿内，编号；强碱浸泡处理是将种子分别在0.5 mol/L的NaOH溶液中浸泡24 h，再清水浸泡48 h，取出并使用75%的酒精消毒15 min，之后用蒸馏水冲洗干净，放入垫有2层滤纸的培养皿内，编号。

将处理好的种子放入人工气候箱内培养，设置光照12 h，温度24.5 ℃，湿度55%处理；黑暗12 h，温度25 ℃，湿度55%。每个处理30粒种子，3次重复。实验开始后，定期滴入蒸馏水保证种子处于湿润状态，每24 h观察记录种子发芽状况，以胚根达到种子长度的1/2作为发芽的标志，当4 d内不再有种子萌发视为发芽结束。

1.3 种子发芽率、发芽势、发芽指数的测定

种子发芽试验持续12 d，其中发芽势测定为第5天，发芽率测定为第12天。

发芽率(%)= (萌发种子数/供试种子总数)×100%；

发芽势(%)=(发芽高峰期的发芽数/供试种子总数)×100%；

发芽指数=∑Gt/Dt，式中，Gt为第t天当天种子发芽数，Dt为相应的种子发芽天数。

1.4 数据处理

数据采用Microsoft Excel 2010软件处理，采用SPSS 21软件进行方差分析以及差异显著性分析，采用Origin 2019 b软件进行图表绘制。

2 试验结果

2.1 不同预处理对小果白刺发芽率的影响

如图1所示，机械磨损+冷冻处理时，种子的发芽率最高，达到了92.22%；其次是强碱浸泡+冷冻处理，种子萌发率达76.67%；机械磨损+冷藏处理发芽率最低，为36.67%。机械磨损与冷冻、冷藏、常温3个因素分别组合处理时，种子的发芽率表现为冷冻>常温>冷藏，分别为92.22%、73.33%、36.67%；强碱浸泡与冷冻、冷藏、常温3个因素分别组合处理时，种子的发芽率表现为冷冻>冷藏>常温，分别为76.67%、72.22%、43.33%。机械磨损与冷冻、常温2个因素组合处理时，发芽率均高于强碱浸泡处理组；与冷藏组合处理时，发芽率低于强碱浸泡处理组。

图1 不同预处理对小果白刺发芽率的影响Fig.1 Effects of different pretreatments on germination rate of N. tangutorum

2.2 不同预处理对小果白刺发芽势的影响

如图2所示，机械磨损+冷冻处理时，小果白刺种子的发芽势最高，达78.89%；其次是机械磨损+常温处理，发芽势达56.67%；机械磨损+冷藏处理时，发芽势最低，为13.33%。机械磨损与冷冻、冷藏、常温3个因素分别组合处理时，种子的发芽势表现为冷冻>常温>冷藏，分别为78.89%、56.67%、13.33%；强碱浸泡与冷冻、冷藏、常温3个因素分别组合处理时，种子的发芽势表现为冷冻>冷藏>常温，分别为53.33%、47.56%、30.00%。机械磨损与冷冻、常温组合处理时，发芽势均高于强碱浸泡处理；与冷藏组合处理时，发芽势低于强碱浸泡处理。

图2 不同预处理对小果白刺发芽势的影响Fig.2 Effects of different pretreatment on germination potential of Nitraria nigrum

2.3 不同预处理对小果白刺发芽指数的影响

如图3所示，机械磨损+冷冻处理时，种子的发芽指数最高，达37.36；其次是机械磨损+常温处理，达26.72；机械磨损+冷藏处理，发芽指数最低，为10.58；机械磨损+常温、强碱浸泡+冷冻、强碱浸泡+冷藏3组处理的发芽指数接近，分别为26.72、26.26、26.01。机械磨损与冷冻、冷藏、常温3个因素分别组合处理时，种子的发芽指数表现为冷冻>常温>冷藏，分别为37.36、26.72、10.58；强碱浸泡与冷冻、冷藏、常温3个因素分别组合处理时，种子的发芽指数表现为冷冻>冷藏>常温，分别为26.26、26.01、13.30。机械磨损与冷冻、常温2个因素组合处理时，发芽指数均高于强碱浸泡处理组；与冷藏组合处理时，发芽指数低于强碱浸泡处理组。

图3 不同预处理对小果白刺发芽指数的影响Fig.3 Effects of different pretreatments on germination index of N. tangutorum

2.4 不同预处理对小果白刺萌发周期的影响

如表1所示，6个处理组中，强碱浸泡+常温处理，小果白刺种子在第4天开始萌发，其余处理组均在第3天开始萌发。6个处理组萌发结束的时间均在第9天到第12天之间，其中机械磨损+冷冻、机械磨损+常温两组在第9天结束，强碱浸泡+冷藏处理组在第10天结束，强碱浸泡+冷冻、机械磨损+冷藏、强碱浸泡+常温处理在第12天萌发结束。以机械磨损+冷冻处理组为例，小果白刺开始萌发(第3天)、萌发高峰期(第5天)、萌发结束(第9天)3个阶段的萌发状态见图4。

表1 不同预处理对小果白刺萌发周期的影响Table 1 Effects of different pretreatment on the germination cycle of N. tangutorum

图4 不同时期小果白刺种子萌发状态(以机械磨损+冷冻组为例)Fig.4 Comparison of seed germination status of N. tangutorum at different stages (Taking the group of mechanical wear with freezing as an example)

2.5 不同预处理后小果白刺种子的发芽率、发芽势以及发芽指数变化情况

如表2所示，机械磨损+冷冻处理组的发芽率、发芽势和发芽指数均高于其他组，并与其他组差异显著。

表2 不同预处理后小果白刺种子的发芽率、发芽势以及发芽指数Table 2 Comparasion of germination rate, germination potential and germination index of N. tangutorum seeds after different pretreatments

强碱浸泡+冷冻、强碱浸泡+冷藏、机械磨损+常温3组的发芽率、发芽势和发芽指数未有明显差异，并与其他三组差异显著。机械磨损+冷藏、强碱浸泡+常温两组的发芽率和发芽指数无显著差异、发芽指数差异显著。表3显示，三组重复试验的发芽率、发芽势、发芽指数的统计数据，如标准差、标准误、极大值、极小值等数值均在预期范围之内，本次实验结果具有参考价值。

表3 不同处理因素对小果白刺萌发的影响Table 3 Effects of different treatment factors on germination of N. tangutorum

3 讨 论

小果白刺抗逆性强、耐盐碱，可以改善土壤，提高生态环境质量[18-19]，是青藏高原柴达木盆地的先锋种与建群种[20]。小果白刺也是传统的民族植物药来源，炮制中药可健脾胃、滋补强壮，调经活血等[21]。目前，由于柴达木盆地生态环境的逐渐恶化[22]，小果白刺的萌发率也在逐年下降。本试验在前人研究的基础上，综合了对小果白刺有较高影响的环境因子，对小果白刺进行了双重因素的预处理，旨在找到更好地提高小果白刺萌发率并缩短萌发周期的预处理方案。

本研究中，机械磨损+冷冻处理组在发芽指标以及萌发周期两方面均优于其他组，且差异显著，是本试验的最佳处理组合。若只考虑单一因素的处理，冷冻组的小果白刺种子在萌发指标方面优于冷藏组和常温组，萌发周期大体一致；机械磨损组与强碱浸泡组的小果白刺在萌发特性与萌发周期方面差异不大。

孙海群和田新靓[14]在2013年对小果白刺进行沙藏、温水浸泡、浓硫酸处理，发现这3种处理均可提高小果白刺的萌发特性，并且沙藏处理7 d效果最佳，发芽率、发芽势、发芽指数分别为70.4%、69.2%、44.41，萌发周期为30 d。本试验对小果白刺进行的各组预处理中，机械磨损+冷冻处理效果最佳，发芽率、发芽势、发芽指数分别为92.22%、78.89%、37.36，萌发周期为9 d，且很大程度地缩短了萌发周期，达到了预期的实验效果，对青藏高原柴达木盆地盐渍土地的改良有重要意义。

小果白刺是多年生的低矮灌木[23]，除了种子繁殖外，硬枝扦插也是常用的繁殖方法。王霞等[24]在2020年对小果白刺进行了硬枝扦插实验，发现不同浓度的生长调节剂对小果白刺硬枝扦插成活率有显著影响，对小果白刺产业化生产有很大意义。但其成活率小于本试验种子，且硬枝扦插过程较繁琐，需要大量的人力物力。综合考虑认为，机械磨损+冷冻处理是小果白刺在柴达木大面积生长的种子最佳预处理组合。

4 结 论

机械磨损+冷冻处理可以在很大程度上提高小果白刺种子萌发指标，发芽率、发芽势、发芽指数分别为92.22%、78.89%、37.36，且萌发周期较短(9 d)，是最佳方案。强碱浸泡+冷冻、强碱浸泡+冷藏、机械磨损+常温3组处理的发芽指标处于中上等水平，萌发周期与机械磨损+冷冻处理组无显著差异，若最佳处理方案的条件达不到时，可以对小果白刺种子进行这3组处理。