程 勇,刘 球,吴际友,陈家法,罗牡蕊,李建良,翁艳荣,潘军球
(1. 湖南省林业科学院,湖南 长沙 410004; 2. 湖南鼎泰园林绿化工程公司,湖南 长沙 410000;3. 汨罗市桃林国有林场,湖南 汨罗 414401; 4. 汨罗市白水苗圃,湖南 汨罗 414404)
金链树种子发芽特性及幼苗生长规律研究
程 勇1,刘 球1,吴际友1,陈家法1,罗牡蕊1,李建良2,翁艳荣3,潘军球4
(1. 湖南省林业科学院,湖南 长沙 410004; 2. 湖南鼎泰园林绿化工程公司,湖南 长沙 410000;3. 汨罗市桃林国有林场,湖南 汨罗 414401; 4. 汨罗市白水苗圃,湖南 汨罗 414404)
对引自欧洲的金链树种子进行种子发芽试验以及苗期生长量观测。结果表明:热水浸种、低温沙藏及浓硫酸处理对金链树种子发芽率差异极显著(P<0.01)。金链树种子热水浸种和沙藏均能促进种子提前发芽,先用 60 ℃ 热水浸泡 24 h,再低温 4 ℃ 沙藏 72 h 的处理发芽率最高,达 77.33%;浓硫酸处理对种子伤害较大,发芽率仅为 14.67%。金链树全年苗高、地径生长进程呈现“慢-快-慢”的生长趋势。高生长以 6 月份最快,增长量达 28.11 cm,占全年高增长的 20.76%;地径生长 5 月份最快,增长 2.36 mm,为全年地径增长的 24.23%。相关分析表明,影响金链树苗期生长的环境因子主要为水分条件。
金链树;发芽特性;生长规律
金链树(Laburnum alpinum)是豆科毒豆属落叶小乔木,原产于欧洲地区,目前在北京、山东、浙江及云南等地区已成功引种。金链树花期 5月,花色亮黄,串串金色花序下垂,犹如金链,是优良的园林观赏植物[1]。其适应性强,喜光,也耐半荫,抗病虫害能力和耐空气污染能力强,在我国南北方园林中均可应用推广[2-7]。金链树种子的种皮具有透水透气性差等问题,导致出苗率低,出苗不整齐,且出苗慢、苗期较长,不利于生产。为降低金链树种子硬实率,提高种子发芽率和发芽整齐度,现以欧洲引进的金链树种子为材料,研究种子萌发特性,进行种子破眠处理,同时调查分析苗木苗期生长规律,了解在湖南的生长特性和适应状况,为金链树良种选育及推广利用提供借鉴。
试验地位于湖南省林业科技示范园内,地理坐标为东经 113°01'30'',北纬 28°06'40'',海拔 60 m。该区气候属亚热带季风性湿润气候,其气候温和,四季分明,年均气温 17.2 ℃,1 月平均气温 4.7 ℃,7月平均气温 29.4 ℃,年日照时数1 717.3 h,年均降水量 1 411.4 mm,≥10 ℃ 的积温为 5 466 ℃,全年无霜期 272 d。土壤为地带性第四纪红壤,pH 值为 4.5~5.5,微酸性,土壤中石砾含量约 15%[8]。
供试材料为欧洲引进的金链树种子,种子卵形,光滑,呈深绿色、棕色或棕黑色,净度98%,千粒重 24.5 g。
2.2.1 种子发芽试验 选择饱满、光滑、无虫害、大小一致的种子,用 0.5% K2MnO4溶液浸泡 10 min 消毒,然后用蒸馏水冲洗干净。种子发芽试验设 5 个处理,即 A:60 ℃ 热水浸泡 24 h,低温 4 ℃ 沙藏 72 h;B:60 ℃ 热水浸泡 24 h,常温沙藏 72 h;C:清水浸泡 24 h,低温 4 ℃ 沙藏 72 h;D:95% 浓硫酸浸泡 10 min 后在流动的清水中冲洗干净,再清水浸种 24 h,低温 4 ℃ 沙藏 72 h;E:清水浸种 24 h,常温沙藏 72 h。以上处理均为 100 粒种子,3 次重复,处理时间是 4 月15 日。处理后的种子置于已杀菌的沙床上,播种深度 1 cm,保持床面湿润,并搭盖 50 cm高的透明塑料拱棚,20 天后统计种子发芽率,以出土见子叶为标准。另随机取 100 粒种子,3 次重复,浸泡于蒸馏水中,放入 25 ℃ 恒温生化培养箱中,48 h 后统计未吸涨种子数,计算种子硬实率。
发芽率 =(n/N)×100%,其中 n 为正常发芽粒数;N 为供试种子数;
硬实率=[未吸涨种子数(48h)/供试种子数]×100%[9]。
2.2.2 苗期生长测定 当苗木停止生长且平均高度达 60 cm,平均地径超过 5 mm 时,选取生长比较一致的 30 株幼苗为观测株,每隔 30 天开展苗高、地径生长调查,连续调查 12 个月。苗高用钢卷尺测量,精确到 0.1 cm;地径用游标卡尺测定,精确到 0.01 mm。
数据采用 Excel 整理,SPSS18.0 软件进行统计分析。
金链树种子外皮光滑有蜡质,硬实度较高,为 47.4%。表 1 结果表明:不同处理间金链树种子发芽率差异极显著。这说明不同处理可能对金链树种子种皮处理效果差异比较显著,利用适当的处理方式提高金链树种子的发芽率是很有可能的。
表1 不同处理间金链树种子发芽率方差分析Tab.1 Variance analysis of seed germination rate of Laburnum alpinum beween different treatments
多重比较结果表明(见表 2),除处理 D 和处理 E 之间种子发芽率呈显著差异外,其他各处理间均达到极显著差异。其中,以 A 处理效果最好,发芽率达 77.33%,B 处理效果次之,发芽率也达到 60.67%;E 处理的效果较差,发芽率仅为 22.33%,而 D 处理效果最差,种子在浓硫酸酸蚀下种皮变黑,种胚受伤,种子发芽率仅为 14.67%,为 A 处理的 19.0%,也仅为 B 处理的24.2%。C 处理的效果一般,发芽率为 41.33%。从表 2 还可以看出,发芽效果较好的处理 A、B,其变异系数较小,分别为 5.38% 和 5.04%,而发芽效果较差的处理 D、E,其变异系数则明显增大,均超过了 10%,分别为 17.16% 和 13.68%。
表2 金链树种子不同处理间发芽率多重比较Tab.2 Multiple comparison of seed germination rate of Laburnum alpinum beween different treatments
3.2.1 苗高生长规律 金链树为出土型萌芽,当年生苗高可达 60 cm 以上,第二年平均苗高199.53 cm。由图 1 看出, 金链树在 1 月因气温偏低,苗木逐步落叶,生长停滞;随着 2 月底温度的逐步增高,到翌年 3 月初苗木才开始萌芽展叶;4-6 月份苗高生长旺盛,单月苗高增长量均超过 24 cm;其中 6 月份增长 28.11 cm,达到最高,占全年高增长的 20.76%,比 7 月份增长量高 165.4%;7 月中旬以后,苗木生长速度随着气温的增高以及降水减少而迅速下降。
图1 金链树苗高生长量记录(cm)Fig.1 Seedling height growth condition of Laburnum alpinum
3.2.2 地径生长规律 由图 2 可看出幼苗地径生长的变化规律,金链树经过近 2 个月的休眠期后到 3 月份开始生长,4-5 月份地径生长迅速,单月地径增长量均超过 2.2 mm;其中 5 月份地径增长最快,为 2.36 mm,占全年地径增长的 24.23%,比 6 月份增长量高 25.67%;随后快速降低,到 8月份地径生长为 0.28 mm,仅为全年地径增长的2.87%。幼苗当年平均地径 5.81 mm,第二年平均地径为 15.55 mm。
图2 金链树地径生长量记录(cm)Fig.2 Seedling ground diameter growth condition of Laburnum alpinum
3.2.3 金链树幼苗生长指标与环境因子的相关性分析 参考长沙市 2016 年全年月平均温度及月平均降水量(图 3),对金链树幼苗生长指标与环境因子开展相关性分析(表 3)得出:金链树的苗高月增长量、地径月增长量与月平均降雨量呈显著正相关,与月平均温度呈中度正相关。这表明水分条件是影响金链树幼苗生长的重要因子,同时温度也对金链树生长有显著影响。
图3 长沙市2016年全年月平均温度及月平均降水量Fig.3 Mean monthly temperature and mean monthly rainfall in 2016 in Changsha
表3 金链树月各项生长指标与月平均温度、月平均降雨量的相关性分析Tab.3 Correlation analysis beween growth indicators,mean monthly temperature and mean monthly rainfall
(1)张鹏等[10]对胡枝子,罗旭辉等[11-12]对羽叶决明和圆叶决明开展热水浸种处理得出,不同温度的热水均对种子萌发有促进作用,处理后种子硬实率降低,发芽率提高。李淑芹[13]、申文惠等[14]将花楸种子经变温沙藏处理,能打破种子固有的生活规律,种子发芽时间提前,同时也提高了种子的发芽率。徐本美等[15]总结了近 30 年来对硬实种子的研究概况,认为短暂的湿高温后自然冷却, 能达到快速处理种皮而不伤及种胚的目的。对金链树种子开展不同处理催芽试验表明,各处理间发芽率呈极显著差异,60 ℃ 热水浸泡 24 h,低温 4 ℃ 沙藏 72 h(A)处理发芽率最高,为 77.33%,明显高于清水浸种 72 h(E)处理的 22.33%,为 E 处理的 346.3%;95% 浓硫酸浸泡 10 min(D)效果最差,为 14.67%,是 E 处理的 65.7%。热水浸种及低温沙藏两种措施均能提高金链树种子的发芽率,进行热水浸种处理和低温沙藏处理的种子发芽率均比对照提高 271.7%和 185.1%。
苑兆和等[16]和张健等[17]对金链树种子分别开展了 95%~98% 浓硫酸处理 20 min 及变温、沸水、浓硫酸、砂纸摩擦 4 种处理方法对比试验,认为浓硫酸处理均比对照要好。酸浊处理虽然能有效解除坚硬致密的外皮对种胚的束缚,使得种胚吸水萌发,但在对硬实种子破眠处理的同时,对非硬实种子也会造成一定的损伤,导致发芽后成活率不高[18]。本试验所用金链树种子种皮色泽呈深绿色、棕色或棕黑色,其中种皮色泽深绿色的种子硬实度最低,种皮吸水膨胀较快,种皮棕色的种子硬实率较高,种皮吸水率次之,种皮棕黑色的种子硬实度最高,在热水及低温沙藏处理中很难改善种皮的通透性。参考以上处理方法,就安全性和操作简便性而言,建议对金链树种子进行 60 ℃ 水浸种 24 h,对未吸胀的种子再进行 2次热水浸种处理,然后低温 4 ℃ 沙藏 72 h,这样既能能防止种子因处理不当而导致损失,又能最大限度提高种子发芽率。
(2)金链树全年苗高、地径生长进程呈现“慢—快—慢”的生长趋势。1 月份进入苗木落叶期,苗高和地径生长停滞,2 月底金链树叶芽开始膨大,随着 3 月份新叶展叶,苗木高和地径恢复生长。至 6 月份高增长最为迅速,为 28.11 cm,是全年高增长的 20.76%,比 7 月份增长量高 165.4%;地径增长 5 月份最快,为 2.36 mm,是全年地径增长的 24.23%,比 6 月份增长量高 25.67%。7 月下旬到 8 月上旬长沙出现连续 35 ℃ 以上高温,降水减少,苗木生长速度迅速下降。金链树的苗高月增长量、地径月增长量与月平均降雨量呈显著正相关,与月平均温度呈中度正相关。从长沙的生长表现情况来看,金链树幼苗当年苗高 64.12 cm,地径 5.81 mm;第二年苗高 199.53 cm,地径达 15.55 mm。由于金链树第二年春夏高生长较快,树干较软,苗木出现倒伏现象,需采取竹竿绑缚固定。在生长盛期苗木应保持水肥供应,以培育合格壮苗,同时进入 9 月后施入一定量钾肥,让植株尽早封顶,促进地径增粗。
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Seed germination characteristics and seedling growth rhythm of Laburnum alpinum
CHENG Yong1,LIU Qiu1,WU Jiyou1,CHEN Jiafa1,LUO Murui1,LI Jianliang2,WENG Yanrong3,PAN Junqiu4
(1. Hunan Academy of Forestry,Changsha 410004,China;2. Hunan Dingtai Landscaping Engineering Company,Changsha 410000,China;3. Taolin State-owned Forest Farm of Miluo City,Miluo 414401,China;4. Baishui Nursery of Miluo City,Miluo 414404,China)
Seeds of Laburnum alpinum introduced from the European was used to carry out germination experiment and the seedling growth was observed periodically.The results showed as follows:There was a extremely significant difference in seed germination rate between seed soaking treatment with hot water,cold sand storage treatment and concentrated sulfuric acid treatment(P<0.01). Both treatment of seed soaking with hot water and cold sand storage could promote seed germination in advance.The process of 60 ℃ hot water soaking for 24 hours followed with 4 ℃ cold sand storage for 72 hours could promote the seed germination rate best,with 77.33%.Concentrated sulfuric acid treatment could result in big damage to seeds,with the low germination rate of 14.67%.The annual growth trend of seedling height and ground diameter of Laburnum alpinum showed as“slow- fast-slow”.The biggest seedling height growth happed in June,with the increment of 28.11 cm,20.76% of the annual increment.The biggest seedling ground diameter growth occurred in May,with the increment of 2.36 mm,24.23% of the annual increment.The correlation analysis demonstrated that the main influence environmental factor to seedling growth of Laburnu malpinum was moisture condition.
Laburnum alpinum;germination characteristics;growth rhythm
S 685.99
A
1003-5710(2017)05-0061 -04
10.3969 / j.issn. 1003-5710.2017.05.013
2017-07-19
湖南省林业科技计划项目(XLK201615)
程 勇(1975-),男,湖南省长沙市人,工程师,主要从事森林培育研究
(文字编校:龚玉子)