黃 迎 曹 哲 羅小燕 李欣勇③ 劉國道③

(1 南京農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)學(xué)院 江蘇南京210095;2 中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院熱帶作物品種資源研究所 海南儋州571737)

豬屎豆屬（Crotalariaspp.）約550 種，主要分布在熱帶亞熱帶地區(qū)的非洲、亞洲、大洋洲及美洲。中國產(chǎn)40 種3 變種，主要分布于秦嶺以南的19 個(gè)省區(qū)，其中特有種有10 種［1-3］。豬屎豆屬植物具有耐瘠薄，耐酸、耐旱性強(qiáng)、耐鹽堿等特性，施用少量基肥或磷肥即能良好生長(zhǎng)。豬屎豆屬是豆科植物的一個(gè)分類，根部含有根瘤菌，具有較強(qiáng)固氮作用，不僅可提高土壤中的氮素，隨著植物生長(zhǎng)，不斷有細(xì)根、根瘤和落葉死亡脫落，這些有機(jī)物質(zhì)腐敗分解后，還可以提高土壤有機(jī)質(zhì)含量［4］。因此對(duì)培肥土壤，控制雜草生長(zhǎng)有明顯的效果，是紅壤改良的先鋒綠肥植物［1，5］。

本試驗(yàn)主要通過溫度、光照條件下對(duì)豬屎豆屬6個(gè)種的種子的萌發(fā)特性進(jìn)行研究，旨在更好地促進(jìn)豬屎豆屬綠肥作物的開發(fā)利用，為生產(chǎn)育苗提供科學(xué)依據(jù)，并加快推廣豬屎豆屬綠肥作物在改良海南紅壤土中的利用［3，6］。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗(yàn)所用材料毛果豬屎豆（Crotalaria bracteataRoxb. ex DC.）、光萼豬屎豆（Crotalaria zanzibaricaBenth.）、大豬屎豆（Crotalaria assamicaBenth.）、豬屎 豆（Crotalaria pallidaAit.）、野百合（Crotalaria sessilifloraL.）、吊裙草（Crotalaria retusaLinn.）由中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院熱帶作物品種資源研究所的種質(zhì)資源庫提供，種子樣品信息詳見表1。

表1 供試種基本信息

1.2 方法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

溫度設(shè)置11 個(gè)處理（6 個(gè)恒溫，5 個(gè)變溫）：恒溫10、15、20、25、30、35℃，變溫（℃）15/25，15/30，20/30，20/35，25/35；其中變溫為H/L 16/8 h。光照設(shè)置2個(gè)處理：全光照和全黑暗。黑暗處理是將培養(yǎng)皿用兩層錫紙包裹起來以達(dá)到避光的目的，放在與光照相同的條件下。每種處理3個(gè)重復(fù)，每個(gè)重復(fù)50粒種子［6-8］。

發(fā)芽試驗(yàn)采用的是紙上發(fā)芽法，在試驗(yàn)期間保持濾紙濕潤(rùn)。每天調(diào)整一下培養(yǎng)皿在培養(yǎng)箱中的位置來確保所有種子處于同樣的環(huán)境，每天記錄光照條件下的發(fā)芽數(shù)（胚根突出種皮1 mm 視為發(fā)芽）［9］，試驗(yàn)結(jié)束后計(jì)算各種子的硬實(shí)率、萌發(fā)率及萌發(fā)速率。不需每天記錄黑暗條件下的發(fā)芽數(shù)，以防止光照對(duì)發(fā)芽產(chǎn)生影響。種子連續(xù)3 d 不發(fā)芽即視為發(fā)芽結(jié)束，同時(shí)結(jié)束黑暗條件下的發(fā)芽，每盤隨機(jī)選取10株植株測(cè)其根長(zhǎng)和苗長(zhǎng)。

發(fā)芽率＝種子最終的發(fā)芽數(shù)/（供試種子數(shù)－硬實(shí)數(shù)）×100%；

發(fā)芽速率＝1/T50，其中T50為種子萌發(fā)率達(dá)到最終萌發(fā)率50%所需的時(shí)間。

1.2.2 數(shù)據(jù)處理

用Microsoft Excel 2010 錄入所有數(shù)據(jù)并作圖。顯著性用SPSS 18.0 統(tǒng)計(jì)分析軟件分析，用F檢驗(yàn)法分析溫度、光照及二者的互作對(duì)種子發(fā)芽率的影響。由于沒有記錄黑暗條件下每天的發(fā)芽數(shù)，所以無法計(jì)算黑暗條件下的發(fā)芽速率，因此沒有對(duì)光照和黑暗條件下的發(fā)芽速率進(jìn)行顯著性差異分析，所有數(shù)值均以（平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤差）［（Mean±SE）］來表示［10］。

2 結(jié)果與分析

2.1 溫度、光照對(duì)豬屎豆屬6 種植物種子萌發(fā)的影響

由表2可知，毛果豬屎豆在光照條件下發(fā)芽率最高的溫度是30℃，發(fā)芽率最低的溫度是20/35℃，所有溫度下的發(fā)芽率都不存在顯著差異，發(fā)芽速率最高的溫度是15/25℃，大于30℃時(shí)的發(fā)芽速率但不存在顯著差異，而且變溫下的發(fā)芽速率普遍高于恒溫下的發(fā)芽速率，所以變溫可以促進(jìn)植物更快的萌發(fā)；黑暗條件下發(fā)芽率最高的是15/30℃，顯著高于20/35℃時(shí)的發(fā)芽率，其它溫度條件下的發(fā)芽率不存在顯著差異；只有在20/30℃下光照和黑暗條件下的發(fā)芽率存在顯著差異，其余溫度下不存在顯著差異。由表2還可知，溫度可以解釋毛果豬屎豆發(fā)芽率46.4%的差異，光照僅解釋其4.8%的變異，溫度、光照互作可以解釋其18.1 %的變異?？梢姡?5/25℃的變溫及30℃的恒溫是毛果豬屎豆最適宜的發(fā)芽溫度，有光無光對(duì)其發(fā)芽率影響不大。

表2 光照和溫度對(duì)豬屎豆屬6種植物種子萌發(fā)的影響

續(xù)表2 光照和溫度對(duì)豬屎豆屬6種植物種子萌發(fā)的影響

光萼豬屎豆在恒溫光照條件下發(fā)芽率隨溫度的升高呈先上升后下降的趨勢(shì)，在20℃時(shí)的發(fā)芽率最高，發(fā)芽率最低的溫度是10℃，20℃時(shí)的發(fā)芽率顯著高于10℃的發(fā)芽率；黑暗條件下在20℃時(shí)發(fā)芽率最大，20/35℃時(shí)發(fā)芽率最低，且顯著低于20℃的發(fā)芽率；光照條件下的發(fā)芽率均高于黑暗條件下的發(fā)芽率，且在10℃、35℃及20/35℃下光照條件下的發(fā)芽率顯著高于黑暗條件下的發(fā)芽率，其余溫度下的發(fā)芽率不存在顯著差異（表2）。溫度可以解釋光萼豬屎豆發(fā)芽率88%的差異，光照僅解釋發(fā)芽率2.3%的變異，溫度、光照互作可以解釋其3.6%的變異（表3）。可見，20 ℃的光照條件是光萼豬屎豆最適宜的發(fā)芽環(huán)境。

大豬屎豆在光照條件下發(fā)芽率最高的溫度是25 與35℃，兩者之間不存在顯著差異；35℃下的發(fā)芽速率較25℃時(shí)的高，但不存在顯著性差異；黑暗條件下，發(fā)芽率最高的溫度是35℃，顯著高于15/25、20/35及25/35℃時(shí)的發(fā)芽率；光照與黑暗條件下的發(fā)芽率不存在顯著差異（表2）。溫度可以解釋大豬屎豆發(fā)芽率80.9%的差異，光照僅解釋發(fā)芽率0.1%的變異，溫度、光照互作可以解釋其8.3%的變異（表3）。可見，35℃是大豬屎豆最適宜的發(fā)芽溫度，光照對(duì)其發(fā)芽率影響不大。

野百合在恒溫光照條件下發(fā)芽率隨溫度的升高呈先上升后下降的趨勢(shì)。在所有溫度條件下25℃時(shí)發(fā)芽率最高，顯著高于35℃時(shí)的發(fā)芽率，與其它溫度之間不存在顯著差異，但30℃時(shí)的發(fā)芽速率顯著高于25℃時(shí)的發(fā)芽速率；黑暗條件下在20/30℃時(shí)的發(fā)芽率最高，顯著大于10℃時(shí)的發(fā)芽率，與其它溫度之間不存在顯著性差異；只有10℃時(shí)光照條件下的發(fā)芽率顯著高于黑暗條件下的發(fā)芽率，其它溫度條件下不存在顯著差異（表2）。溫度可以解釋野百合發(fā)芽率58.3%的差異，光照僅解釋發(fā)芽率4.2%的變異，溫度、光照互作可以解釋其23.5 %的變異（表3）?？梢姡?0℃是野百合最適宜的發(fā)芽溫度，光照對(duì)其發(fā)芽率影響不大。

表3 光照，溫度及二者互作對(duì)豬屎豆屬6種植物種子萌發(fā)的影響

吊裙草在光照條件下發(fā)芽率最高的溫度是15℃，顯著高于15/30℃時(shí)的發(fā)芽率，與其它溫度間不存在顯著差異；黑暗條件下15℃時(shí)的發(fā)芽率顯著高于15/30 ℃和25/35℃，與其它溫度之間不存在顯著差異；只有在15/25℃時(shí)光照條件下的發(fā)芽率顯著高于黑暗條件下的發(fā)芽率，其它溫度條件下無顯著差異（表2）。溫度可以解釋吊裙草發(fā)芽率78.1%的差異，光照僅解釋發(fā)芽率2.4%的變異，溫度、光照互作可以解釋其10.8%的變異（表3）?？梢姡?5℃是吊裙草最適宜的發(fā)芽溫度，光照對(duì)其發(fā)芽率影響不大。

對(duì)于豬屎豆來說，光照條件下發(fā)芽率最高的溫度是20/30℃，且顯著高于15、35、15/25、20/35、25/35℃下的發(fā)芽率；黑暗條件下發(fā)芽率最高的溫度是20/30℃，顯著高于15、35、15/25、15/30、20/35、25/35℃溫度下的發(fā)芽率；在任一溫度下光照與黑暗條件下的發(fā)芽率都不存在顯著差異（表2）。溫度可以解釋豬屎豆發(fā)芽率94.1%的差異，光照僅解釋發(fā)芽率0.1%的變異，溫度、光照互作可以解釋其1.1%的變異（表3）?？梢姡?0/30℃是豬屎豆最適宜的發(fā)芽溫度，光照對(duì)其發(fā)芽率影響不大。

2.2 溫度、光照對(duì)豬屎豆屬6種植物幼苗生長(zhǎng)的影響

由圖1可知，毛果豬屎豆在光照的恒溫條件下的根長(zhǎng)隨溫度的升高呈先上升后下降的趨勢(shì)。在所有溫度條件下，30℃時(shí)根長(zhǎng)最長(zhǎng)，且顯著大于除25、20/30℃和20/35℃外溫度下的根長(zhǎng)，10℃時(shí)的根長(zhǎng)最短，30℃時(shí)的根長(zhǎng)是10℃的7.15 倍；苗長(zhǎng)最長(zhǎng)時(shí)的溫度是20℃，顯著高于10、15、15/25及25/35℃時(shí)的苗長(zhǎng)，是10℃時(shí)苗長(zhǎng)的6.87 倍，與其它溫度條件下的苗長(zhǎng)不存在顯著差異。

光萼豬屎豆光照條件下25/35℃時(shí)的根長(zhǎng)最長(zhǎng)，顯著高于10、15、35℃時(shí)的根長(zhǎng)，與其它溫度條件下的根長(zhǎng)無顯著差異，且是10℃時(shí)根長(zhǎng)的10 倍；苗長(zhǎng)最長(zhǎng)時(shí)的溫度是20℃，顯著高于10℃時(shí)的苗長(zhǎng)，是10℃苗長(zhǎng)的4.23 倍，與其它溫度條件下的苗長(zhǎng)無顯著差異。

大豬屎豆在光照條件下15 ℃時(shí)的根長(zhǎng)最長(zhǎng)，顯著高于10、30、35、20/35、25/35℃時(shí)的根長(zhǎng)，是10℃時(shí)根長(zhǎng)的5.18 倍，與其它溫度條件下的根長(zhǎng)不存在顯著差異；苗長(zhǎng)最長(zhǎng)時(shí)的溫度是15 ℃，顯著高于其它溫度條件下的苗長(zhǎng)。

野百合光照條件下30℃時(shí)的根長(zhǎng)最長(zhǎng)，顯著高于10、15、25、15/25℃時(shí)的根長(zhǎng)，與其它溫度下的根長(zhǎng)不存在顯著差異；15℃時(shí)的苗長(zhǎng)最長(zhǎng)，顯著高于其它溫度下的苗長(zhǎng)。

吊裙草光照條件下15℃時(shí)的根長(zhǎng)最長(zhǎng)，顯著高于10、15/30℃時(shí)的根長(zhǎng)，是15/30℃時(shí)根長(zhǎng)的11 倍，與其它溫度下的根長(zhǎng)不存在顯著差異；20 ℃時(shí)的苗長(zhǎng)最長(zhǎng)，顯著高于除25、30、35 ℃外溫度下的苗長(zhǎng)，且是15/30℃時(shí)苗長(zhǎng)的21.39倍。

圖1 光照條件下不同溫度對(duì)豬屎豆屬6種植物幼苗生長(zhǎng)的影響

豬屎豆光照條件下20/30℃時(shí)的根長(zhǎng)最長(zhǎng)，顯著高于10℃時(shí)的根長(zhǎng)，與其它溫度下的根長(zhǎng)不存在顯著差異；20℃時(shí)的苗長(zhǎng)最長(zhǎng)，顯著高于其它溫度下的苗長(zhǎng)，是10℃時(shí)苗長(zhǎng)的4.39倍。

由圖2可知，毛果豬屎豆在黑暗條件下20/30℃時(shí)的根長(zhǎng)最長(zhǎng)，顯著高于10、30和35℃時(shí)的根長(zhǎng)，與其它溫度下的根長(zhǎng)不存在顯著差異；苗長(zhǎng)最長(zhǎng)時(shí)的溫度是15℃，顯著高于10℃時(shí)的苗長(zhǎng)，與其它溫度下的苗長(zhǎng)不存在顯著差異。

光萼豬屎豆在黑暗條件下根長(zhǎng)最長(zhǎng)的溫度是25/35℃，顯著高于10、35℃時(shí)的根長(zhǎng)，是10℃時(shí)根長(zhǎng)的13.07倍；苗長(zhǎng)最長(zhǎng)時(shí)的溫度是30℃，顯著高于10、15℃時(shí)的溫度，與其它溫度下的苗長(zhǎng)不存在顯著差異。

大豬屎豆黑暗條件下15/25℃時(shí)的根長(zhǎng)最長(zhǎng)，顯著高于除15、15/30℃外溫度下的根長(zhǎng)；在15℃時(shí)的苗長(zhǎng)最長(zhǎng)，顯著高于10、20/35、25/35℃時(shí)的苗長(zhǎng)，是10℃時(shí)苗長(zhǎng)的6.55 倍，與其它溫度下的苗長(zhǎng)沒有顯著差異。

野百合黑暗條件下25/35℃時(shí)的根長(zhǎng)最長(zhǎng)，顯著高于除25、30、20/30、20/35、25/35℃外的根長(zhǎng)；15/25℃時(shí)的苗長(zhǎng)最長(zhǎng)，顯著高于10、15、20、20/35、25/35℃時(shí)的苗長(zhǎng)。

吊裙草黑暗條件下20℃時(shí)的根長(zhǎng)最長(zhǎng)，顯著高于35℃、15/30、20/25℃時(shí)的根長(zhǎng)，是15/30℃時(shí)根長(zhǎng)的5.3倍，與其它溫度下的根長(zhǎng)不存在顯著差異；20/30℃時(shí)的苗長(zhǎng)最長(zhǎng)，顯著高于15/30℃時(shí)的苗長(zhǎng)，是15/30℃時(shí)苗長(zhǎng)的6.56倍，與其它溫度下的苗長(zhǎng)不存在顯著差異。

豬屎豆黑暗條件下20℃時(shí)的根長(zhǎng)最長(zhǎng)，與其它溫度下的根長(zhǎng)都不存在顯著差異；15/30℃的苗長(zhǎng)最長(zhǎng)，與其它溫度下的苗長(zhǎng)不存在顯著差異。

圖2 黑暗條件下不同溫度對(duì)豬屎豆屬6種植物幼苗生長(zhǎng)的影響

3 討論與結(jié)論

種子萌發(fā)需要適宜的水、氧氣、溫度或光照等環(huán)境因子，不同種子萌發(fā)所需環(huán)境條件不同。溫度、光照對(duì)豬屎豆屬的6 種植物有各自的作用，但是又緊密相連，共同作用于種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)這兩個(gè)環(huán)節(jié)［9，11-12］。而種子和幼苗是植物一生最脆弱而又最關(guān)鍵的階段，它們面臨著較高的死亡風(fēng)險(xiǎn)、暴露于不可預(yù)測(cè)和多變的環(huán)境［13-14］，所以對(duì)種子適宜環(huán)境條件的研究顯得尤為重要。

通過以上研究可知，光照對(duì)于豬屎豆屬這6種植物的種子萌發(fā)影響并不是很大，有無光照都能萌發(fā)，除個(gè)別種在某個(gè)溫度條件下有顯著差異外，其余條件下光照與黑暗下的發(fā)芽率沒有顯著差異，說明光照不是豬屎豆屬這6種植物種子萌發(fā)所必需的條件。這與薛焱等［15］對(duì)長(zhǎng)葉紅沙（Reaumuriatrigyna）、黃振英等［16］對(duì)梭梭（Haloxylon ammodendron）、孫衛(wèi)邦等［17］對(duì)皺葉醉魚草（Buddleja crispa） 和劉雪 松［18］對(duì) 醉馬草（Achnatherum inebrians）的研究結(jié)果相似。

種子萌發(fā)及幼苗生長(zhǎng)與溫度息息相關(guān)，所以與光照相比，溫度是影響這6種植物種子萌發(fā)的重要因子。種子萌發(fā)所需的溫度條件與其起源地的生態(tài)條件和現(xiàn)處生存環(huán)境有關(guān)，不適宜的溫度條件均會(huì)影響種子活力，造成發(fā)芽和出苗不良［19］。豬屎豆屬的6 種植物在所有溫度條件下都能萌發(fā)，說明豬屎豆屬種子萌發(fā)對(duì)溫度變化具有較寬適應(yīng)性，這就解釋了為什么豬屎豆屬植物分布范圍很廣。豬屎豆屬的6 種植物在高溫35℃條件下都有20%以上的發(fā)芽率，說明這6 種植物種子對(duì)高溫都有一定的耐受能力。

海南島年均溫22.4～25.5℃，高于20℃的月均溫在9個(gè)月以上，20～35℃的萌發(fā)溫度范圍保證了豬屎豆屬種子在海南可萌發(fā)生長(zhǎng)9 個(gè)月以上［19］。有研究表明，海南島未來的年均溫呈增大的趨勢(shì)［20］，在炎熱干旱條件下，土壤溫度會(huì)隨評(píng)價(jià)氣溫的增加而大幅增加［21］，種子萌發(fā)有較強(qiáng)的耐高溫能力才能有效提高豬屎豆屬植物在高溫環(huán)境下的成苗機(jī)會(huì)［22］，因此，種子萌發(fā)時(shí)的耐高溫能力是保證豬屎豆屬植物在熱帶地區(qū)生長(zhǎng)繁殖的重要特性。光萼豬屎豆、大豬屎豆及野百合在各個(gè)溫度下都有較高的發(fā)芽率，可以推動(dòng)其在熱帶地區(qū)的種植，從而為控制雜草、保持水土、改良紅壤土、培肥土壤提供良好的基礎(chǔ)。而毛果豬屎豆、吊裙草及豬屎豆各個(gè)溫度下的發(fā)芽率均不是很高，可能是種子存在休眠，在之后的試驗(yàn)中我們會(huì)采取措施來打破種子休眠，提高種子的發(fā)芽率。

通過對(duì)豬屎豆屬6種植物在光照、黑暗的各個(gè)溫度下根長(zhǎng)、苗長(zhǎng)的研究可知：光照和溫度共同作用于植物幼苗的生長(zhǎng)。光照條件下光萼豬屎豆、吊裙草和豬屎豆的根長(zhǎng)和苗長(zhǎng)在大多數(shù)溫度下苗長(zhǎng)顯著高于根長(zhǎng)，其余植物在大多數(shù)溫度條件下根長(zhǎng)和苗長(zhǎng)不存在顯著差異，而黑暗條件下各植物的苗長(zhǎng)顯著高于根長(zhǎng)，由此可知，黑暗條件可促進(jìn)其地上部?jī)?yōu)先生長(zhǎng)，這與李雪楓等［19］在飛揚(yáng)草上的研究一致。

綜上所述，毛果豬屎豆的最適發(fā)芽溫度是15/25℃及30℃，光萼豬屎豆的最適發(fā)芽溫度是20℃，大豬屎豆的最適發(fā)芽溫度是35℃，野百合的最適發(fā)芽溫度是30℃，吊裙草的最適發(fā)芽溫度是15℃，豬屎豆的最適發(fā)芽溫度是20/30℃。光照不是這6種植物種子萌發(fā)所必需的環(huán)境條件。