任尚福， 呂光輝

（1.新疆大學(xué)資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院， 烏魯木齊830046； 2.喀什大學(xué)生命與地理科學(xué)學(xué)院， 新疆 喀什844008；3.綠洲生態(tài)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 烏魯木齊830046； 4.新疆大學(xué)干旱生態(tài)環(huán)境研究所， 烏魯木齊830046）

全世界的鹽堿地占陸地面積的1／3，全世界有各類鹽堿地約9.5×106km2，中國鹽堿地總面積約為0.36×106km2且逐年上升［1］。土壤鹽漬化嚴(yán)重制約著生產(chǎn)和生態(tài)環(huán)境建設(shè)，因此如何利用改良鹽堿地就成為亟待解決的問題。白刺科（Nitraria）植物作為干旱鹽堿荒漠區(qū)重要的天然屏障，具有不可估量的生態(tài)價(jià)值。大果白刺（Nitraria roborowskii Kom.）是屬于白刺科的一種野生優(yōu)良灌木［2］，其果實(shí)營養(yǎng)豐富，具有改善生態(tài)環(huán)境、防風(fēng)固沙、改良鹽堿土壤的優(yōu)良的生態(tài)特性。當(dāng)前隨著干旱荒漠區(qū)生態(tài)環(huán)境的退化，作為荒漠區(qū)主要建群植物的大果白刺出現(xiàn)了不同程度的退化，自然群落面積正日益減少，生長不良、結(jié)實(shí)率下降甚至大面積死亡，這對(duì)大果白刺的種質(zhì)資源保存以及南疆的生態(tài)穩(wěn)定帶來嚴(yán)峻的考驗(yàn)。大果白刺作為鹽堿荒漠中的優(yōu)勢(shì)種和建群種，以種子繁殖為主。研究表明，荒漠植物在種群動(dòng)態(tài)、植被分布及荒漠生態(tài)系統(tǒng)對(duì)環(huán)境變化響應(yīng)過程中，種子萌發(fā)是關(guān)鍵環(huán)節(jié)［3］。大果白刺種子在自然條件下萌發(fā)比較困難且發(fā)芽率很低，國內(nèi)外學(xué)者開展了不同預(yù)處理方式對(duì)大果白刺種子萌發(fā)的影響研究，對(duì)白刺種子從休眠破除、生態(tài)特性及引種繁殖等方面開展了大量工作，并在生理生態(tài)方面進(jìn)行種子萌發(fā)研究已經(jīng)取得了長足的進(jìn)展。當(dāng)前白刺屬植物的生態(tài)、經(jīng)濟(jì)和藥用價(jià)值日益凸顯，因此受到專家學(xué)者的關(guān)注［4］，郭曄紅研究激素對(duì)白刺種子萌發(fā)的調(diào)控作用［5］，王彥雕等研究指出，西伯利亞白刺和唐古特白刺種子發(fā)芽率高低的主要限制因素是休眠現(xiàn)象，種皮硬實(shí)是次要限制因素［6］；張志良和宋洪元等分別對(duì)西伯利亞白刺種苗繁殖［7－8］和西伯利亞白刺種子萌發(fā)［9］等方面進(jìn)行研究；陳?？芯恐赋?，在自然條件下白刺種子萌發(fā)困難且發(fā)芽率很低［10］。而不同預(yù)處理對(duì)大果白刺種子萌發(fā)的影響研究鮮有報(bào)道。當(dāng)前大果白刺群落面積逐漸減少，極大地影響了南疆鹽堿地治理與生態(tài)環(huán)境的保護(hù)，因此為進(jìn)一步改良鹽堿地保護(hù)荒漠植被，在生產(chǎn)生活中打破大果白刺的休眠提高其萌發(fā)率，必須要加快大果白刺植物的繁育研究工作。

本實(shí)驗(yàn)用2種不同預(yù)處理破除大果白刺種子的休眠，以期提高其發(fā)芽率以及破除休眠的方法，探討大果白刺種子萌發(fā)機(jī)理，以期減少大果白刺種子萌發(fā)時(shí)間，為提高大果白刺種子萌發(fā)率以及為南疆干旱區(qū)大規(guī)模引進(jìn)大果白刺提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

供試大果白刺種子采自于甘肅省民勤縣麟權(quán)生態(tài)園，于2015年秋季采集成熟的大果白刺果實(shí)，采回后去除果皮，經(jīng)自然干燥后，將種子放在包裝袋中，保存在實(shí)驗(yàn)室冰箱的冷藏室內(nèi)。實(shí)驗(yàn)于2015年12月在新疆大學(xué)綠洲生態(tài)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。所用硫酸、氫氧化鈉、氯化汞、酒精等均為分析純。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

種子預(yù)處理：首先挑選籽粒飽滿、生長均勻一致的大果白刺種子450粒，實(shí)驗(yàn)前全部實(shí)驗(yàn)材料用0.1%的HgCl2溶液浸泡15min進(jìn)行殺菌處理，然后用清水沖洗3～5次，處理后的種子分成3組，每組150粒，3個(gè)重復(fù)，每個(gè)重復(fù)50粒種子。一組用98%H2SO4浸泡種子30min，然后用蒸餾水沖洗3～5次，置于90%酒精中消毒30min，再用蒸餾水沖洗3～5次，室溫下用蒸餾水浸泡24h后培養(yǎng)；一組用0.5mol／L NaOH 溶液浸泡24h后清水沖洗3～5次，然后在室溫下用蒸餾水浸泡24h后進(jìn)行培養(yǎng)；另一組以蒸餾水浸泡種子24h作為對(duì)照組。

種子萌發(fā)方法：采用培養(yǎng)皿紙上法（TP），在洗凈、烘干的培養(yǎng)皿中鋪2張濾紙，用各處理溶液潤濕，每個(gè)培養(yǎng)皿放置50粒種子。各處理設(shè)置3個(gè)重復(fù)。對(duì)所有實(shí)驗(yàn)種子以相同溫度（25℃）和光照條件（3 500lx）進(jìn)行萌發(fā)測(cè)試，以看到出現(xiàn)白色幼根為標(biāo)準(zhǔn)界定種子萌發(fā)［11］。種子發(fā)芽期間每隔24h統(tǒng)計(jì)發(fā)芽種子數(shù)，參照《1996國際種子檢驗(yàn)規(guī)程》，以種子萌發(fā)總數(shù)達(dá)到最高后連續(xù)3d內(nèi)沒有種子萌發(fā)時(shí)的天數(shù)即為實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)間，培養(yǎng)時(shí)限為10d。

發(fā)芽率（%）＝萌發(fā)種子數(shù)／供試種子總數(shù)×100%；

發(fā)芽勢(shì)（%）＝發(fā)芽高峰期的發(fā)芽數(shù)／供試種子總數(shù)×100%；

發(fā)芽指數(shù)＝∑Gt／Dt（式中，Gt為第t天當(dāng)天種子發(fā)芽數(shù)，Dt為相應(yīng)的種子發(fā)芽天數(shù)）。

平均發(fā)芽時(shí)間＝∑（dn）／∑n（式中：d為從開始試驗(yàn)之日算起的時(shí)間；n為正常發(fā)芽數(shù)量）。

1.3 數(shù)據(jù)處理

所有數(shù)據(jù)采用SPSS 17.0軟件進(jìn)行處理，采用在p＜0.05水平上進(jìn)行單因素方差分析和最小顯著差法（LSD）檢驗(yàn)各平均值間的差異顯著性，并采用Excel 2010進(jìn)行圖表繪制。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同預(yù)處理對(duì)大果白刺種子發(fā)芽率的影響

本試驗(yàn)結(jié)果表明，用98%H2SO4處理30min大果白刺種子比用0.5mol／L的NaOH溶液處理24h更能快速破除種子硬實(shí)現(xiàn)象，種子初始萌發(fā)時(shí)間縮短，并且用98%H2SO4溶液和0.5mol／L NaOH 溶液浸泡24h對(duì)大果白刺種子萌發(fā)率的影響極顯著（圖1），實(shí)驗(yàn)第2天時(shí)，2種預(yù)處理種子發(fā)芽率分別為20.67%和12.67%，直到實(shí)驗(yàn)第5天對(duì)照組才開始萌發(fā)。由圖1可以看出，常溫放置下直接將大果白刺種子用98%H2SO4浸泡30min的預(yù)處理的種子發(fā)芽率最高，為94.67%；用0.5mol／L NaOH 溶液浸種24h預(yù)處理的種子發(fā)芽率次之，為78%；蒸餾水浸泡種子24h對(duì)照組發(fā)芽率最低，為28%。方差結(jié)果表明，用98%H2SO4溶液處理30min、0.5mol／L NaOH 溶液處理24h和對(duì)照組的種子發(fā)芽率差異達(dá)到了極顯著水平（p＜0.01），用98%H2SO4溶液預(yù)處理30min后種子的發(fā)芽率最高。

圖1 不同預(yù)處理對(duì)大果白刺種子發(fā)芽率的影響

2.2 不同預(yù)處理對(duì)大果白刺種子發(fā)芽勢(shì)的影響

發(fā)芽勢(shì)是指在發(fā)芽過程中日發(fā)芽種子數(shù)達(dá)到最高峰時(shí)，發(fā)芽的種子數(shù)占供測(cè)樣品種子數(shù)的百分率。不同預(yù)處理對(duì)大果白刺種子的發(fā)芽勢(shì)影響不同。研究結(jié)果（圖2）表明：經(jīng)過98%H2SO4浸泡30min處理的大果白刺種子的發(fā)芽勢(shì)最高達(dá)61.3%，經(jīng)過0.5mol／L NaOH溶液浸泡24h處理的大果白刺種子的發(fā)芽勢(shì)為55.3%，對(duì)照組發(fā)芽勢(shì)最低，為28%，方差結(jié)果表明，3種處理方式下的大果白刺種子發(fā)芽勢(shì)差異達(dá)到極顯著水平（p＜0.01）。在2種預(yù)處理下，大果白刺種子達(dá)到發(fā)芽高峰期的時(shí)間不相同，時(shí)間越短，種子發(fā)芽勢(shì)就越高。與對(duì)照組相比，2種預(yù)處理方式均使達(dá)到發(fā)芽高峰期的時(shí)間提前。其中用98%H2SO4浸泡30 min的預(yù)處理的大果白刺種子在第4天達(dá)到發(fā)芽高峰期，比對(duì)照組提前3d；用0.5mol／L NaOH 溶液處理24h在第5天達(dá)到發(fā)芽高峰期，比對(duì)照提前2d，對(duì)照組在第7天達(dá)到發(fā)芽高峰。由此可知，用0.5mol／L NaOH溶液處理24h和98%H2SO4浸泡30min的預(yù)處理均可提高大果白刺種子的發(fā)芽勢(shì)，并縮短了達(dá)到發(fā)芽高峰期的時(shí)間。

2.3 不同預(yù)處理對(duì)大果白刺種子發(fā)芽指數(shù)的影響

發(fā)芽指數(shù)既包含發(fā)芽的種子數(shù)，也強(qiáng)調(diào)發(fā)芽速率和整齊度，它與種子活力呈正相關(guān)，其值越大，種子活力越高。由圖3可知，2種不同預(yù)處理方式均能提高大果白刺種子的發(fā)芽指數(shù)，經(jīng)過98%H2SO4浸泡30min的預(yù)處理大果白刺種子的發(fā)芽指數(shù)最高，為13.644，用0.5mol／L的 NaOH 溶液浸種24h的預(yù)處理大果白刺種子的發(fā)芽指數(shù)稍微次之，為9.333，對(duì)照組的發(fā)芽指數(shù)最低為2.118。方差結(jié)果表明，2種預(yù)處理方式下的大果白刺種子發(fā)芽指數(shù)與對(duì)照組相比均達(dá)到了差異極顯著水平（p＜0.01）。

圖2 不同預(yù)處理對(duì)大果白刺種子發(fā)芽勢(shì)的影響

圖3 不同預(yù)處理對(duì)大果白刺種子發(fā)芽指數(shù)的影響

圖4 不同預(yù)處理對(duì)大果白刺平均發(fā)芽時(shí)間的影響

2.4 不同預(yù)處理對(duì)大果白刺種子平均發(fā)芽時(shí)間的影響

種子平均發(fā)芽時(shí)間是指從實(shí)驗(yàn)開始到種子開始萌發(fā)的時(shí)間，以天（d）計(jì)，是反映種子快慢的指標(biāo)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果（圖4）表明，經(jīng)過98%H2SO4浸泡30min和用0.5mol／L NaOH溶液處理24h后均能影響大果白刺種子的發(fā)芽起始時(shí)間，經(jīng)2種不同預(yù)處理后第2天就開始萌發(fā)，而對(duì)照組在第4天才開始萌發(fā)。不同預(yù)處理對(duì)大果白刺種子平均發(fā)芽時(shí)間影響不同，經(jīng)過98%H2SO4浸泡30min處理后種子平均發(fā)芽時(shí)間為4.057d，經(jīng)過0.5mol／L NaOH 溶液處理24h后平均發(fā)芽時(shí)間為4.607d，這2種預(yù)處理都遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于對(duì)照組的平均發(fā)芽時(shí)間（6.667d）。方差結(jié)果表明，2種預(yù)處理下的大果白刺種子平均發(fā)芽時(shí)間與對(duì)照相比達(dá)到差異極顯著水平（p＜0.01）。

3 結(jié)論與討論

種子萌發(fā)期是植物生活史中最為關(guān)鍵的發(fā)育階段，決定著植物能否成功定居［12］。大果白刺在自然條件下萌發(fā)困難且發(fā)芽率比較低的重要原因之一是種子休眠，種子成熟后，由于外界環(huán)境不適宜而使生長發(fā)育處于暫時(shí)停頓狀態(tài)［13］；大果白刺種子萌發(fā)困難還因?yàn)槠渚哂杏矊?shí)現(xiàn)象，即大果白刺種子外面被一層骨質(zhì)且較厚的種皮緊緊包裹［14］。種子休眠現(xiàn)象對(duì)種子是否萌發(fā)有著決定性的影響，這與曾彥軍的研究結(jié)論相一致［15］。岳利軍研究表明，濃硫酸預(yù)處理提高了其發(fā)芽率，縮短了發(fā)芽時(shí)間［14］。本試驗(yàn)采用98%H2SO4浸泡30min和用0.5mol／L NaOH 溶液浸種24h預(yù)處理大果白刺種子，結(jié)果表明，兩者都能顯著促進(jìn)大果白刺種子萌發(fā)，發(fā)芽率最高達(dá)94.67%。王彥雕等研究發(fā)現(xiàn)，用0.5mol／L NaOH溶液處理唐古特白刺和西伯利亞白刺種子比用70%H2SO4處理12h種子萌發(fā)效果好［6］；王紅明［16］研究得出與此相符的結(jié)果。

發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)和平均發(fā)芽時(shí)間是評(píng)價(jià)種子發(fā)芽常用的指標(biāo)，反映種子發(fā)芽速度、發(fā)芽整齊度和幼苗生長潛勢(shì)。大果白刺種子種皮堅(jiān)硬，不透氣，不透水，具有硬實(shí)現(xiàn)象，在實(shí)際操作中破除種子硬實(shí)的方法很多，最常用的就是擦破種皮或果皮、濃硫酸浸泡、強(qiáng)堿溶液浸泡等。羅廣軍等研究發(fā)現(xiàn)，甘草種子自然發(fā)芽率僅為10%～20%，用濃硫酸浸種60min，發(fā)芽率可提高到82.1%，用1%的NaOH溶液浸泡甘草種24h可以使甘草種子的發(fā)芽率高達(dá)80.2%，濃硫酸處理促進(jìn)種子生理生化變化，使得種子迅速由休眠狀態(tài)轉(zhuǎn)向萌發(fā)狀態(tài)，從而加快萌發(fā)進(jìn)程［17］。季蒙等研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過濃硫酸處理后的種子，在發(fā)芽率上有明顯的差異［18］。采用98%H2SO4浸泡30min和0.5mol／L的NaOH溶液處理24h后可能降低了大果白刺種皮的厚度與萌發(fā)抑制物質(zhì)。

大果白刺種子萌發(fā)是一個(gè)復(fù)雜的過程，后熟現(xiàn)象比較明顯，使大果白刺種子具有休眠特性，這也造成了在自然條件下其種子萌發(fā)率極低，并且初始萌發(fā)時(shí)間比較長。所以影響大果白刺種子發(fā)芽率的關(guān)鍵因素是種子休眠。本實(shí)驗(yàn)將大果白刺種子用98%H2SO4浸泡30min和0.5mol／L的NaOH溶液處理24h后，既可以打破大果白刺種子的休眠，也有利于破除其硬實(shí)現(xiàn)象，可以大大提高大果白刺的萌發(fā)率，解決了大果白刺萌發(fā)難的問題。其中以98%H2SO4浸泡30min效果最好。這2種預(yù)處理方法均可以打破大果白刺種子休眠，提高大果白刺種子萌發(fā)率，并且縮短了種子的初始萌發(fā)時(shí)間，這既可以在生產(chǎn)生活中指導(dǎo)大果白刺種子萌發(fā)及育苗，也為恢復(fù)荒漠植被改良鹽堿地提供科學(xué)依據(jù)。

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