劉 瑩，李 媛，劉 彬，普布次仁，王玉婷，楊桂娟，王軍輝，麻文俊*

(1.中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院 林業(yè)研究所，國(guó)家林業(yè)局林木培育重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100091；2.西北農(nóng)林科技大學(xué) 林學(xué)院，陜西 楊陵 712100；3.中南林業(yè)科技大學(xué) 林學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410004；4.西藏自治區(qū)林木科學(xué)研究院，西藏 拉薩 850000)

砂生槐(Sophoramoorcroftiana)又名“西藏狼牙刺”，為豆科槐屬多年生矮灌木[1]，生長(zhǎng)于海拔2 800～4 400 m的山坡和河漫灘砂質(zhì)地，在雅魯藏布江河谷的砂地及沖、洪積扇地，常大片分布[2]。是西藏特有種，也是半固定沙地上的先鋒灌叢植物[3]。由于受生長(zhǎng)條件的影響，砂生槐的根系發(fā)達(dá)，具有極強(qiáng)的抗旱、耐瘠薄、抗風(fēng)沙等生態(tài)適應(yīng)性和很好的防風(fēng)固沙、保持水土的功能[4]，在維護(hù)高原生態(tài)方面起著重要的作用。不僅如此，砂生槐還具有較高的飼用和藥用價(jià)值[5-6]。砂生槐有種子繁殖和根蘗繁殖兩種繁殖方式，在沒(méi)有根的流沙上主要靠種子繁殖固定沙面。但在自然條件下，砂生槐種子發(fā)芽率低，僅為10%左右，嚴(yán)重地制約了砂生槐植株的繁殖[7]。而且近年來(lái)流域內(nèi)沙地逐漸擴(kuò)大，植被退化嚴(yán)重[8]。研究表明[9-10]人類的粗放經(jīng)營(yíng)、管理不善及掠奪式利用，是引起植被退化的主導(dǎo)因素。郭其強(qiáng)[11]等提出在未來(lái)研究中,重點(diǎn)應(yīng)該是在對(duì)現(xiàn)有資源的保護(hù)下,加強(qiáng)對(duì)砂生槐人工種群的擴(kuò)繁和栽植面積的擴(kuò)大。目前，對(duì)砂生槐種子萌發(fā)特性和幼苗生長(zhǎng)的研究并不深入和完整。辛福梅[12]等研究發(fā)現(xiàn)砂生槐硬實(shí)率可達(dá)95%，作為典型的硬實(shí)種子，切破種皮和酸堿處理均能在很大程度上提高砂生槐種子的發(fā)芽率，但發(fā)芽率較其他豆科植物種子依舊較低，并且指出切破種皮往往會(huì)傷害種胚，強(qiáng)酸處理完種子之后的殘留均在很大程度上限制其廣泛使用。索朗德吉[13]等測(cè)定了砂生槐種子的硬實(shí)率，研究了發(fā)芽床，沸煮處理和消煮浸種處理等對(duì)砂生槐種子萌發(fā)的影響。目前為止，處理因素對(duì)種子萌發(fā)后幼苗生長(zhǎng)的具體影響研究缺乏。選用了砂生槐3個(gè)群體的種子，調(diào)查測(cè)定了不同濃度梯度6-BA、GA3、H2SO4和不同溫度蒸餾水處理下的萌發(fā)和生長(zhǎng)指標(biāo)，分析了4種處理對(duì)砂生槐種子萌發(fā)和幼苗胚芽、胚根生長(zhǎng)的影響，旨在獲得更適宜的砂生槐種子處理?xiàng)l件以提高其萌發(fā)率和生活力，并揭示處理對(duì)幼苗生長(zhǎng)的影響，為植被重建和利用以及后續(xù)研究提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

砂生槐種子于2015年采自西藏自治區(qū)，共3個(gè)群體，采集點(diǎn)信息見(jiàn)表1。

表1 供試砂生槐3個(gè)群體來(lái)源信息Table 1 Source information of the three Sophora moorcroftiana population for the experiment

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

以6-BA、H2SO4、GA3、蒸餾水的濃度或溫度為處理因素，每種處理4次重復(fù)，每重復(fù)50粒種子。具體處理濃度和溫度條件見(jiàn)表2。

表2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)Table 2 Experimental design

1.3 試驗(yàn)方法

每個(gè)群體隨機(jī)抽取3 200粒種子，分成64份，每份50粒，然后分別包入醫(yī)用紗布，并標(biāo)記。首先，用0.4%的高錳酸鉀浸泡消毒30 min，然后用蒸餾水沖洗5次。沖洗干凈后吸干水分備用。6-BA處理：用不同濃度的6-BA溶液浸泡砂生槐種子24 h；H2SO4處理：用不同濃度的H2SO4浸泡砂生槐種子60 min；GA3處理：用不同濃度的GA3浸泡砂生槐種子24 h；蒸餾水處理：用不同始溫的蒸餾水水浸泡砂生槐種子24 h，12 h換1次水。各處理后用蒸餾水沖洗5次。

將處理過(guò)的砂生槐種子播于培養(yǎng)皿中，每個(gè)培養(yǎng)皿底部放濾紙2張，添加10 mL蒸餾水，浸濕濾紙，每天10:00補(bǔ)充水分，并觀察記錄不同處理下種子每天的發(fā)芽數(shù)量。當(dāng)連續(xù)2 d沒(méi)有新增發(fā)芽時(shí)結(jié)束實(shí)驗(yàn)，最終用直尺測(cè)量胚芽胚根長(zhǎng)度和胚芽長(zhǎng)度，并計(jì)算以下指標(biāo)：

發(fā)芽率= 種子發(fā)芽數(shù)/供試種子數(shù)×100%

相對(duì)發(fā)芽率= 種子發(fā)芽率/對(duì)照發(fā)芽率×100%

發(fā)芽勢(shì)= 發(fā)芽達(dá)到高峰期的種子發(fā)芽數(shù)/供試種子數(shù)×100%

發(fā)芽指數(shù)GI=∑(Gt/Dt)

式中，Gt為第t天發(fā)芽數(shù)，Dt為發(fā)芽的天數(shù)(t)。

活力指數(shù)VI=GI×L

式中，L為幼苗長(zhǎng)度(cm)。

1.4 數(shù)據(jù)分析

運(yùn)用Excel 2007和SPSS22.0進(jìn)行數(shù)據(jù)整理與分析，并用Duncan法進(jìn)行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同外源物質(zhì)處理對(duì)發(fā)芽特性的影響

2.1.1 發(fā)芽率 方差分析結(jié)果表明，4種外源物質(zhì)處理之間，H2SO4處理對(duì)發(fā)芽率的提高效果最好，與GA3、6-BA、溫度處理下的發(fā)芽率差異極顯著(F=25.275，P<0.01)，GA3、6-BA、溫度處理之間的發(fā)芽率無(wú)顯著差異，且對(duì)發(fā)芽率的影響無(wú)明顯規(guī)律性(圖1)。3個(gè)群體之間，群體5的發(fā)芽率顯著高于群體1和群體3(F=6.750，P<0.05)，群體1和3無(wú)顯著差異，在對(duì)照處理下群體1、群體3、群體5的發(fā)芽率分別為2%、2%、8%。不同濃度H2SO4處理下，除對(duì)照和60%的處理無(wú)顯著差異外，其他濃度處理之間差異均極顯著，3個(gè)群體的發(fā)芽率隨著處理濃度的升高而增大，在處理濃度為98%時(shí)均達(dá)到最大值，群體1、群體3、群體5的發(fā)芽率分別為58%、39.33%、50.67%。在GA3處理下(圖1B)，群體1和5的發(fā)芽率均在處理濃度為600 mg/L時(shí)最大，為3.33%和12%，群體3的發(fā)芽率在濃度為200 mg/L時(shí)最大，為4%。6-BA處理下(圖1C)，群體1和群體3的發(fā)芽率在濃度為100 mg/L時(shí)最大，為2.67%和5.33%，群體5在對(duì)照(0 mg/L)處理下發(fā)芽率最高。在不同水溫浸種處理下(圖1D)，群體1和群體3的發(fā)芽率隨著溫度的升高而提升，分別在80℃和100℃時(shí)達(dá)最大值，為6%和10%，群體5則在對(duì)照(25℃)處理下發(fā)芽率最高。

2.1.2 發(fā)芽始期 不同處理下種子發(fā)芽始期如圖2所示，群體1、群體3、群體5在對(duì)照處理下發(fā)芽始期分別為4、6、3 d。4種外源物質(zhì)適當(dāng)?shù)臐舛染墒拱l(fā)芽始期提前，但不同處理和群體間差異較大。

注：不同小寫(xiě)字母a、b、c、e表示同種化學(xué)處理下平均值顯著差異(P<0.05)；不同的大寫(xiě)字母A、B、C、D為圖片順序標(biāo)注。

圖2 不同外源物質(zhì)處理對(duì)發(fā)芽初始時(shí)間的影響Fig.2 Effects of different treatments on the germinationinitial time

在GA3處理下，3個(gè)群體的發(fā)芽始期均出現(xiàn)了不同程度提前，群體1和群體3發(fā)芽始期分別在處理濃度為600 mg/L和200 mg/L最早，較對(duì)照提前了1.5 d和4 d，群體5在GA3濃度為400 mg/L和600 mg/L時(shí)發(fā)芽最早，較對(duì)照提前了0.76 d。在不同水溫浸種處理下，群體1和群體3發(fā)芽始期均不同程度提前，在100℃時(shí)達(dá)最早，分別較對(duì)照提前了1.33 d和3 d，群體5發(fā)芽始期基本不變。在6-BA處理下，群體1的發(fā)芽始期推后或不變；群體3的發(fā)芽始期不同程度提前，在濃度為50 mg/L時(shí)最早發(fā)芽，較對(duì)照提前了2.5 d，群體5在濃度為200 mg/L時(shí)發(fā)芽始期最早，較對(duì)照提前了0.5 d。在不同濃度H2SO4處理下，群體1發(fā)的芽始期在濃度為80%和98%時(shí)最早，較對(duì)照均提前了1 d；群體3的發(fā)芽始期隨著濃度的增大而不斷提前，當(dāng)H2SO4的濃度為98%時(shí)最早發(fā)芽，較對(duì)照提前了3 d；群體5的始發(fā)芽始期在不同濃度下無(wú)明顯變化。

2.1.3 發(fā)芽勢(shì)、GI、VI 本文通過(guò)發(fā)芽勢(shì)、GI、VI等來(lái)評(píng)估不同外源物質(zhì)處理對(duì)砂生槐種子萌發(fā)整齊程度、萌發(fā)能力和芽苗生長(zhǎng)的整齊健壯程度的影響。由表3可知，對(duì)比所有處理，群體1和群體3在濃度為98%的H2SO4處理下3項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)最大值，分別為51.3%、28.73、994.95和35.3%、19.12、658.93，較對(duì)照提高了33.4～73.3倍和21.5～50.4倍；群體5在濃度為80%的H2SO4處理下指標(biāo)最大，發(fā)芽勢(shì)、GI、VI分別為44.7%、26.31、902.1，較對(duì)照提高了8.3～9.5倍。除H2SO4外，其他外源物質(zhì)處理隨著濃度提高或溫度升高3項(xiàng)指標(biāo)無(wú)明顯的規(guī)律性變化。不同濃度GA3處理對(duì)3個(gè)群體的發(fā)芽勢(shì)、GI、VI均有一定程度的提高，群體1、群體3、群體5的3項(xiàng)指標(biāo)分別在GA3濃度為400、200、600 mg/L達(dá)最大值，群體1較對(duì)照提高3.5～5.7倍，群體3較對(duì)照可提升5.6～8.5倍，群體5較對(duì)照提升2倍左右。不同水溫浸種處理對(duì)群體1和群體3的3項(xiàng)指標(biāo)均有所提升，分別在80℃和100℃時(shí)達(dá)指標(biāo)最大值，群體1較對(duì)照提高3～5倍，群體3較對(duì)照可提升6.7～13.3倍，群體5的指標(biāo)值只在處理溫度為80℃時(shí)得到了提升，VI值較對(duì)照提升了2.4倍，其他指標(biāo)提升幅度不明顯。群體1、群體3、群體5分別在6-BA濃度為100、200、200 mg/L時(shí)3項(xiàng)指標(biāo)達(dá)最大值，群體1、群體3和群體5的3項(xiàng)指標(biāo)提升幅度分別為1.6～2.8、2.2～5.7倍和1.03～1.48倍，群體5的提升幅度最小。

2.2 不同外源物質(zhì)處理對(duì)幼苗生長(zhǎng)的影響

由表4可知，在對(duì)照處理下，群體所有外源物質(zhì)處理下群體1和群體3的胚芽和胚根長(zhǎng)度均低于對(duì)照。在GA3處理下，群體1的胚芽和胚根長(zhǎng)度在處理濃度為200 mg/L時(shí)最低，分別為對(duì)照的54.8%和35.9%，群體3的長(zhǎng)度在處理濃度為400 mg/L時(shí)最低，為對(duì)照的62.1%和25.6%。在不同水溫處理下，群體1和群體3的胚芽和胚根長(zhǎng)度均在處理溫度為100℃時(shí)最低，群體1為對(duì)照的52.9%和32.2%，群體3為對(duì)照的78.8%和59.6%。在6-BA處理下，群體1和群體3的胚芽和胚根長(zhǎng)度均在處理濃度為200 mg/L時(shí)最低，群體1為對(duì)照的32.3%和19.6%，群體3為對(duì)照的68.5%和34%。在H2SO4處理下，群體1的胚芽和胚根長(zhǎng)度在處理濃度為98%時(shí)最低，為對(duì)照的55.6%和32.2%，群體3在處理濃度為80%時(shí)達(dá)到最低值，為對(duì)照長(zhǎng)度的72.4%和42.1%。群體5在GA3處理下的胚芽和胚根長(zhǎng)度均高于對(duì)照，在處理濃度為400 mg/L時(shí)最長(zhǎng)(43.7 mm，26.4 mm)，為對(duì)照的1.28倍和1.54倍。群體5在不同水溫處理下，胚芽和胚根長(zhǎng)度在80℃浸種處理下達(dá)最大值(69.5 mm，18.7 mm)，為對(duì)照的2.03倍和1.09倍，但在100℃時(shí)長(zhǎng)度值達(dá)溫度處理最低值，為對(duì)照長(zhǎng)度的84.8%和67.2%。群體5在6-BA處理下的胚芽和胚根長(zhǎng)度均低于對(duì)照，在處理濃度為200 mg/L時(shí)最低，為對(duì)照長(zhǎng)度的90.3%和62.6%。群體5在H2SO4處理下的胚芽和胚根長(zhǎng)度在處理濃度為60%時(shí)最長(zhǎng)(34.3 mm，18.7 mm)，在處理濃度為98%時(shí)最低，為對(duì)照的96.8%和88.9%。

表3 不同外源物質(zhì)處理下砂生槐不同群體的發(fā)芽特性Table 3 Germination characteristics of different populations of S.moorcroftiana under different treatments

注：不同小寫(xiě)字母a、b、c、e表示同種化學(xué)處理下平均值顯著差異(P<0.05)。表4同。

表4 不同外源物質(zhì)處理對(duì)砂生槐胚芽和胚根長(zhǎng)度的影響Table 4 Effects of Different Treatments on S.moorcroftiana germ and radicle length

2.3 最佳促萌條件的選擇

在種子萌發(fā)率和出苗能力上來(lái)看，H2SO4處理明顯優(yōu)于其他3種處理，是最有效的處理方法。對(duì)發(fā)芽率、發(fā)芽始期、發(fā)芽勢(shì)、GI、VI等指標(biāo)的最優(yōu)處理濃度進(jìn)行綜合分析，群體1和群體3最佳促萌處理為濃度為98%的H2SO4浸種60 min，群體5的最佳處理為濃度為80%的H2SO4浸種60 min。其他3種外源物質(zhì)處理也均對(duì)種子萌發(fā)有所裨益，在GA3處理下，群體1、群體3、群體5的最優(yōu)處理分別為600、200、600 mg/L濃度的GA3浸種24 h。在6-BA處理下，群體1和群體3的最優(yōu)處理皆為100 mg/L浸種24 h。在不同水溫浸種處理下，群體1和群體3的最優(yōu)處理分別為用80℃和100℃初始水溫浸種24 h(12 h換1次水)。6-BA和溫度處理會(huì)使群體5的發(fā)芽率低于對(duì)照，此2種外源物質(zhì)處理不適用于群體5。

3 結(jié)論與討論

研究指出在固定沙地邊緣砂生槐主要靠種子繁殖固定沙面，穩(wěn)定沙地中砂生槐的繁殖主要靠根蘗繁殖，即在沙地上，砂生槐是發(fā)生于種子繁殖，發(fā)展于根蘗繁殖[8]。為使其能更好地發(fā)揮價(jià)值，進(jìn)行植被重建，對(duì)其種子萌發(fā)特性的研究是很有必要的。試驗(yàn)結(jié)果表明，同一群體在同一外源物質(zhì)不同濃度或溫度處理下，其發(fā)芽率、發(fā)芽始期、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)和胚芽、胚根長(zhǎng)度等指標(biāo)的變化趨勢(shì)并不完全一致的。如群體5在濃度為98%的H2SO4處理下發(fā)芽率略高于在80%的H2SO4處理，但其發(fā)芽勢(shì)、GI、VI及胚芽、胚根長(zhǎng)度均較低。試驗(yàn)中存在高發(fā)芽率的處理下出現(xiàn)長(zhǎng)勢(shì)不齊、長(zhǎng)勢(shì)弱等情況，而有的處理發(fā)芽率并不是最高的，但種子發(fā)芽的整齊程度、活力及幼苗生長(zhǎng)情況卻是最佳的。找尋更優(yōu)的砂生槐促萌技術(shù)就是為優(yōu)質(zhì)苗木的培育提供技術(shù)和理論支撐，王文娟[14]等研究了不同沙埋深度下砂生槐種子萌發(fā)率和出苗率，以生物量來(lái)表示幼苗的生長(zhǎng)情況，杜坤[15]等對(duì)砂生槐不同種源的種子、幼苗性狀進(jìn)行了系統(tǒng)分析。本文從萌發(fā)能力、生長(zhǎng)狀況方面進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，獲得的最佳促萌處理為高濃度H2SO4處理，群體1和群體3最佳促萌處理為98%的H2SO4，可使發(fā)芽率從2%提升至50%左右，發(fā)芽勢(shì)、GI、VI提高22～73倍，發(fā)芽時(shí)間提前；群體5的最佳處理為80%的H2SO4，可使發(fā)芽率從8%提升至48%，可使發(fā)芽勢(shì)、GI、VI提高8～9.5倍。適宜的溫度和激素處理對(duì)種子的萌發(fā)也有一定的作用，總體上對(duì)砂生槐的萌發(fā)和生長(zhǎng)的促進(jìn)作用較弱。關(guān)于濃H2SO4的顯著效果，林少敏[7]提出砂生槐種子的休眠由種皮障礙所致，而強(qiáng)酸強(qiáng)堿可銷蝕種皮，使種皮厚度變小，從而提高萌發(fā)能力。

結(jié)果表明，群體5的萌發(fā)性狀整體上要優(yōu)于群體1和群體3。在對(duì)照條件下，群體5的發(fā)芽始期要早于群體1和群體3，且發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、GI、VI均大于群體1和群體3，各指標(biāo)可達(dá)群體1和群體3的3.5～6.7倍，但在外源物質(zhì)的處理下，各項(xiàng)指標(biāo)按提升幅度排序?yàn)槿后w1>群體3>群體5，在98%的硫酸處理下群體1 的各項(xiàng)指標(biāo)超過(guò)群體5達(dá)到最大。不同處理下群體5的胚芽、胚根長(zhǎng)度亦有別于群體1和群體3，由表4的分析發(fā)現(xiàn)胚芽和胚根長(zhǎng)度縮短程度按大小順序?yàn)槿后w1>群體3>群體5。即群體5對(duì)高溫和激素以及酸處理的耐受能力大于群體1和3，而群體1對(duì)外源物質(zhì)有更大的敏感性，各項(xiàng)指標(biāo)提升幅度最大。這種差異是來(lái)自于遺傳變異還是海拔等環(huán)境的影響，有待于進(jìn)一步研究。但總體而言，對(duì)種子進(jìn)行過(guò)高濃度的激素、酸處理和高溫度水處理會(huì)對(duì)發(fā)芽后幼苗的生長(zhǎng)產(chǎn)生負(fù)面影響，這與張勝提出的濃硫酸處理的缺陷一致[16]，因此，不能盲目追求發(fā)芽率的提高，要依據(jù)需求合理選擇適宜的促萌技術(shù)，以期達(dá)到最優(yōu)效果。

砂生槐有防風(fēng)固沙、保持水土等重要的生態(tài)作用，并且具有較高的飼用和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。由于不同群體的萌發(fā)能力具有顯著差異，所以探究提高砂生槐種子萌發(fā)和芽苗生長(zhǎng)能力的方法具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。而本研究所設(shè)置的濃度或溫度梯度具有較大跨度，因此，還需進(jìn)一步探索不同處理?xiàng)l件的交互效應(yīng)，從而切實(shí)提高促萌技術(shù)的實(shí)用性。