物理、化学处理方法对矮生嵩草和线叶嵩草种子萌发的影响

段春华　张德罡　张靖　徐长林　鱼小军

摘要：采用物理和化学方法处理矮生嵩草和线叶嵩草种子，测定其发芽率。结果表明，NaOH处理对矮生嵩草种子发芽率提高显著（P<0.05），4%NaOH浸泡3 h后种子发芽率最高，为86.7%；线叶嵩草经NaOH处理后，4%NaOH浸泡3 h、5%NaOH浸泡3、4 h后，发芽率均显著提高（P<0.05），5%NaOH浸泡3 h后发芽率最高，为18.0%。不同浓度赤霉素（GA）处理对矮生嵩草和线叶嵩草种子的发芽率促进不显著（P>0.05）。低温（4 ℃）层积30 d显著促进矮生嵩草种子萌发（P<0.05），低温层积60 d、20 ℃温水浸泡（10，15和30 h）、磨破种皮对2种种子发芽率均无显著促进作用。4%和5%NaOH溶液处理3～5 h、低温层积、磨破种皮均提高了矮生嵩草种子发芽指数；4%和5%NaOH溶液处理3～5 h提高了线叶嵩草种子发芽指数。

关键词：矮生嵩草；线叶嵩草；处理方法；发芽率；发芽指数

中图分类号：S 330.3 文献标识码：A 文章编号：10095500（2013）01004005

青藏高原被称为世界“第三极”，其地理条件恶劣，在此环境下形成的生态系统极其脆弱＼[1，2＼]。目前，青藏高原高寒草地退化严重，正危及着高原生态环境及人类的生存，有关青藏高原高寒草甸植被恢复已引起科学工作者的广泛关注＼[3，4＼]。

嵩草属（Kobresia）植物为莎草科苔草亚科多年生草本植物，是青藏高原高寒地区植被的主要组成物种＼[5＼]，其良好生长对维持青藏高原地区的生态平衡具有十分重要的作用＼[6＼]，而青藏高原独特的生态环境对嵩草属的繁殖和生长也有很重要的意义＼[7＼]。嵩草属种子发芽率极低，未经处理的嵩草种子室内和室外萌发率分别只有4%和2%＼[8＼]。矮生嵩草（Kobresia humilis）和线叶嵩草（Kobresia capillifolia）属寒冷中生型多年生草本植物，是高寒草甸植物群落建群种之一＼[9，10＼]，其草质细嫩、营养丰富，为各种家畜喜食，是构成青藏高原的主要生态草种＼[11＼]，对草地的维持及更新具有重要作用。

目前，对该属植物种子打破休眠和提高发芽率的研究已有报道＼[12-17＼]，但主要集中利用化学方法，且处理效果不显著。此次试验分别采用物理方法、化学方法对矮生嵩草、线叶嵩草种子进行处理，探讨提高嵩草属植物种子发芽率的方法，为嵩草属植物有效利用及青藏高原植被恢复提供基础。

1 材料和方法

1.1 样地概况

供试种子采集于甘肃农业大学高山草原试验站的天祝高寒草甸。试验站位于甘肃省天祝县西南乌鞘岭脚下，气候潮湿，空气稀薄、太阳辐射强。年均气温-0.1 ℃，最冷在1月，平均气温-18.3 ℃，最热在7月，平均气温 12.7 ℃，>0 ℃年积温1 380 ℃，7月仍有0 ℃以下低温出现。年降水量416 mm，集中在7，8和9月，年蒸发量为1 592 mm。无四季之分，仅分冷暖两季。

1.2 试验材料

供试种子于2011年8～9月采集，种子采集后于室内风干、筛选后置牛皮纸袋常温贮藏，次年3月开始试验。

1.3 试验方法

1.3.1 处理方法 4%、5%的NaOH分别处理材料3，4和5 h＼[18＼]；用10，20和30 mg/L的GA进行浸泡处理10 h＼[19＼]。

磨破种皮法在砂纸上打磨种子至种子发亮并能看到小孔为止；低温层积在种子4 ℃恒温条件进行湿沙层积30、60 d；温水浸泡：将种子置于20 ℃的温水中浸泡15，20和30 h＼[20＼]。

1.3.2 种子萌发和测定项目 采用纸上法（TP）25/15 ℃（16 h高温、8 h低温）自然光照条件培养。每培养皿50粒种子，3次重复，未经处理的完整种子作为对照。每天浇水并记录数据，试验期间有发霉种子，冲洗后放回；并以胚根突破种皮，即“露白”作为种子萌发的标准。萌发试验周期为40 d＼[21，22＼]。

发芽率（GP）=GN/SN×100%

式中：GN为总的种子发芽数，SN为供试种子总数。

发芽指数（GI）=∑（Gt / Dt）

式中：Gt为在t日的发芽数，Dt为相应的发芽天数＼[22＼]。

1.4 数据分析

用SPSS（16.0）软件对发芽率、发芽指数利用AVOA进行显著性检验，数值均以“平均值±标准误差”表示。

2 结果与分析

2.1 不同处理对矮生嵩草和线叶嵩草种子发芽率的影响

2.1.1 NaOH处理对种子萌发的影响 矮生嵩草、线叶嵩草种子发芽率与NaOH浸泡的浓度、时间有关。矮生嵩草经4%和5%NaOH溶液浸泡3～5 h，发芽率与对照相比均显著提高（P<0.05），其中，4%NaOH处理，以浸泡3 h后种子发芽率最高，为86.7%，其次是5%NaOH浸泡3 h，为81.3%。对于线叶嵩草种子，4%NaOH浸泡3 h、5%NaOH浸泡3、4 h后，发芽率均显著提高，其中，5%NaOH浸泡3 h后发芽率最高，为18.0%，其次，同浓度下浸泡4 h，为16.0%；其他NaOH处理下种子发芽率虽均较对照高，但差异不显著。4%和5%NaOH处理3～5 h，溶液随着处理时间的延长，矮生嵩草和线叶嵩草种子发芽率均降低，但均高于对照（表1）。

2.1.2 GA溶液对种子萌发的影响 经GA溶液浸泡后，线叶嵩草种子均未萌发，发芽率为0，不受GA影响。矮生嵩草经GA溶液处理后，不同浓度处理对种子发芽率影响不同；10 mg/L GA溶液处理后，种子发芽率最高为26%，显著高于30 mg/L溶液处理，与20 mg/L溶液发芽率差异不显著（P<0.05）。与对照相比，低浓度处理（10～20 mg/L）种子发芽率低于对照但差异不显著；随着处理浓度的升高，种子发芽率降低，当处理浓度达到30 mg/L时，种子发芽率显著低于对照（表2）。

2.1.3 不同物理处理方法对种子萌发的影响 低温层积、温水浸泡和磨破种皮处理对线叶嵩草种子发芽无影响，种子发芽率均为0。层积1月矮生嵩草种子发芽率显著高于对照（P<0.05），为44.7%；层积2月种子发芽率虽高于对照，但差异不显著。温水浸泡10，15和30 h后，矮生嵩草种子发芽率降低，但差异不显著；处理10，15和30 h种子发芽率变化不大。磨破种皮后矮生嵩草种子发芽率略有提高，差异不显著（表3）。

2.2.2 GA对发芽指数的影响 经不同浓度GA处理后，矮生嵩草发芽指数均有提高，但差异不显著；10 mg/L溶液处理下，矮生嵩草发芽指数最高，随着GA浓度的升高，发芽指数减小，30 mg/L浓度下发芽指数最低，这与发芽率变化趋势一致（表5）。GA处理对线叶嵩草种子发芽指数无影响。

2.2.3 低温层积、磨破种皮、温水浸种对发芽指数的影响 经低温层积、磨破种皮不同物理方法处理后，矮生嵩草发芽指数均显著提高（P<0.05）；经温水浸种后，矮生嵩草种子发芽指数也有所提高，但差异不显著；随着浸泡时间的延长，发芽指数提高，但处理时间差异不显著。层积、温水浸种和磨破种皮对线叶嵩草发芽指数无影响。经低温层积30 d后，矮生嵩草种子发芽指数最高，与层积60 d、磨破种皮处理差异不显著，但均显著高于对照，发芽速度相对加快，发芽相对集中（表6）。

3 讨论与结论

研究结果表明，不同方法处理对不同嵩草种子萌发影响不同；其中，NaOH处理对种子发芽率促进作用最显著。对于矮生嵩草，4%NaOH溶液浸泡3 h处理效果最佳，种子发芽率达到86.6%；而线叶嵩草则在5%NaOH处理3 h后效果最佳。此外，线叶嵩草只在NaOH处理下有萌发，且在5%NaOH处理4、5 h后，有大部分种子坏死，其原因是由于溶液浓度大，浸泡时间久，从而导致种子坏死不能萌发。不同种子对NaOH浸泡浓度响应不同，矮生嵩草对低浓度处理敏感，而线叶嵩草则对高浓度敏感，这可能与种子果皮、种皮结构及内源激素有关。黄锦华等＼[23＼]研究表明，高含量内源脱落酸直接抑制嵩草种子的萌发，且嵩草种子果皮厚、外表致密、保护组织极厚＼[24，25＼]，使得果皮和种皮透气性和透水性差，胚根和胚芽无法穿破保护组织＼[26＼]，因而嵩草种子野外萌发率极低。另外，有研究发现，嵩草属植物种类居群间存在着大量的染色体数目及倍性变化，且着丝点离散，因此，嵩草属植物种间可能发生了杂交或多倍化，从而影响种子的可育性，这也是种子萌发率低的原因之一＼[27＼]。

GA处理、温水浸泡、磨破种皮、低温层积处理，除了低温层积30 d矮生嵩草种子发芽率显著高于对照外，其余均无显著促进作用；对线叶嵩草种子萌发无影响。线叶嵩草种子萌发率极低甚至不萌发，除NaOH处理后有显著提高外，其余化学或物理方法均对其无影响。温水浸泡处理10，15和30 h后，种子发芽率变化不大，且与对照差异不显著，说明浸泡时间对种子发芽率无影响，这与侯志兵等＼[28＼]研究浸种时间对胡枝子种子发芽率影响不相一致。嵩草种子发芽率与储藏条件、海拔等外在环境条件也有关系。王得贤＼[29＼]研究表明，久治嵩草（K.jiuzhiensis）、线叶嵩草种子在室温储藏后，种子生活力较低温储藏下降的快，劣变进程加快；而随着储藏时间的延长，嵩草种子发芽率提高，结合化学药剂处理，发芽率提高显著＼[12，13，30＼]，说明低温储藏条件下适当延长储藏时间，可一定程度上打破种子休眠从而提高嵩草种子发芽率。

对于发芽指数，NaOH处理后嵩草种子发芽指数与发芽率变化一致，说明NaOH处理在提高种子发芽率的同时，还加快了种子的萌发进程；GA处理后虽然提高了矮生嵩草种子发芽指数，但差异不显著，说明在种子发芽过程中GA对打破休眠内源机理无关，这与王得贤＼[31＼]报道GA对嵩草属种子的影响可能更多的是药理性作用的研究结论一致；随着GA浓度的升高，种子发芽指数降低，这与刘开业等＼[32＼]的研究结果相一致。而磨破种皮、温水浸泡、层积等物理方法均显著提高了矮生嵩草的发芽指数，说明物理方法在一定程度上加快了种子的发芽进程，使其萌发集中，缩短了萌发期，利于出苗整齐。

试验说明，NaOH处理对种子萌发促进作用最明显，其他处理对不同种子发芽率影响不同。湿沙层积30 d后显著提高矮生嵩草种子发芽率，层积60 d、温水浸泡、磨破种皮均对矮生嵩草发芽率无显著促进作用，但层积、磨破种皮提高了矮生嵩草种子发芽指数；层积、温水浸泡、磨破种皮对线叶嵩草种子发芽率、发芽指数无影响。

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