不同预处理对大果白刺种子萌发的影响

任尚福， 吕光辉

（1.新疆大学资源与环境科学学院， 乌鲁木齐830046； 2.喀什大学生命与地理科学学院， 新疆 喀什844008；3.绿洲生态教育部重点实验室， 乌鲁木齐830046； 4.新疆大学干旱生态环境研究所， 乌鲁木齐830046）

全世界的盐碱地占陆地面积的1／3，全世界有各类盐碱地约9.5×106km2，中国盐碱地总面积约为0.36×106km2且逐年上升［1］。土壤盐渍化严重制约着生产和生态环境建设，因此如何利用改良盐碱地就成为亟待解决的问题。白刺科（Nitraria）植物作为干旱盐碱荒漠区重要的天然屏障，具有不可估量的生态价值。大果白刺（Nitraria roborowskii Kom.）是属于白刺科的一种野生优良灌木［2］，其果实营养丰富，具有改善生态环境、防风固沙、改良盐碱土壤的优良的生态特性。当前随着干旱荒漠区生态环境的退化，作为荒漠区主要建群植物的大果白刺出现了不同程度的退化，自然群落面积正日益减少，生长不良、结实率下降甚至大面积死亡，这对大果白刺的种质资源保存以及南疆的生态稳定带来严峻的考验。大果白刺作为盐碱荒漠中的优势种和建群种，以种子繁殖为主。研究表明，荒漠植物在种群动态、植被分布及荒漠生态系统对环境变化响应过程中，种子萌发是关键环节［3］。大果白刺种子在自然条件下萌发比较困难且发芽率很低，国内外学者开展了不同预处理方式对大果白刺种子萌发的影响研究，对白刺种子从休眠破除、生态特性及引种繁殖等方面开展了大量工作，并在生理生态方面进行种子萌发研究已经取得了长足的进展。当前白刺属植物的生态、经济和药用价值日益凸显，因此受到专家学者的关注［4］，郭晔红研究激素对白刺种子萌发的调控作用［5］，王彦雕等研究指出，西伯利亚白刺和唐古特白刺种子发芽率高低的主要限制因素是休眠现象，种皮硬实是次要限制因素［6］；张志良和宋洪元等分别对西伯利亚白刺种苗繁殖［7－8］和西伯利亚白刺种子萌发［9］等方面进行研究；陈海魁研究指出，在自然条件下白刺种子萌发困难且发芽率很低［10］。而不同预处理对大果白刺种子萌发的影响研究鲜有报道。当前大果白刺群落面积逐渐减少，极大地影响了南疆盐碱地治理与生态环境的保护，因此为进一步改良盐碱地保护荒漠植被，在生产生活中打破大果白刺的休眠提高其萌发率，必须要加快大果白刺植物的繁育研究工作。

本实验用2种不同预处理破除大果白刺种子的休眠，以期提高其发芽率以及破除休眠的方法，探讨大果白刺种子萌发机理，以期减少大果白刺种子萌发时间，为提高大果白刺种子萌发率以及为南疆干旱区大规模引进大果白刺提供依据。

1 材料与方法

1.1 实验材料

供试大果白刺种子采自于甘肃省民勤县麟权生态园，于2015年秋季采集成熟的大果白刺果实，采回后去除果皮，经自然干燥后，将种子放在包装袋中，保存在实验室冰箱的冷藏室内。实验于2015年12月在新疆大学绿洲生态教育部重点实验室进行。所用硫酸、氢氧化钠、氯化汞、酒精等均为分析纯。

1.2 实验方法

种子预处理：首先挑选籽粒饱满、生长均匀一致的大果白刺种子450粒，实验前全部实验材料用0.1%的HgCl2溶液浸泡15min进行杀菌处理，然后用清水冲洗3～5次，处理后的种子分成3组，每组150粒，3个重复，每个重复50粒种子。一组用98%H2SO4浸泡种子30min，然后用蒸馏水冲洗3～5次，置于90%酒精中消毒30min，再用蒸馏水冲洗3～5次，室温下用蒸馏水浸泡24h后培养；一组用0.5mol／L NaOH 溶液浸泡24h后清水冲洗3～5次，然后在室温下用蒸馏水浸泡24h后进行培养；另一组以蒸馏水浸泡种子24h作为对照组。

种子萌发方法：采用培养皿纸上法（TP），在洗净、烘干的培养皿中铺2张滤纸，用各处理溶液润湿，每个培养皿放置50粒种子。各处理设置3个重复。对所有实验种子以相同温度（25℃）和光照条件（3 500lx）进行萌发测试，以看到出现白色幼根为标准界定种子萌发［11］。种子发芽期间每隔24h统计发芽种子数，参照《1996国际种子检验规程》，以种子萌发总数达到最高后连续3d内没有种子萌发时的天数即为实验结束时间，培养时限为10d。

发芽率（%）＝萌发种子数／供试种子总数×100%；

发芽势（%）＝发芽高峰期的发芽数／供试种子总数×100%；

发芽指数＝∑Gt／Dt（式中，Gt为第t天当天种子发芽数，Dt为相应的种子发芽天数）。

平均发芽时间＝∑（dn）／∑n（式中：d为从开始试验之日算起的时间；n为正常发芽数量）。

1.3 数据处理

所有数据采用SPSS 17.0软件进行处理，采用在p＜0.05水平上进行单因素方差分析和最小显著差法（LSD）检验各平均值间的差异显著性，并采用Excel 2010进行图表绘制。

2 结果与分析

2.1 不同预处理对大果白刺种子发芽率的影响

本试验结果表明，用98%H2SO4处理30min大果白刺种子比用0.5mol／L的NaOH溶液处理24h更能快速破除种子硬实现象，种子初始萌发时间缩短，并且用98%H2SO4溶液和0.5mol／L NaOH 溶液浸泡24h对大果白刺种子萌发率的影响极显著（图1），实验第2天时，2种预处理种子发芽率分别为20.67%和12.67%，直到实验第5天对照组才开始萌发。由图1可以看出，常温放置下直接将大果白刺种子用98%H2SO4浸泡30min的预处理的种子发芽率最高，为94.67%；用0.5mol／L NaOH 溶液浸种24h预处理的种子发芽率次之，为78%；蒸馏水浸泡种子24h对照组发芽率最低，为28%。方差结果表明，用98%H2SO4溶液处理30min、0.5mol／L NaOH 溶液处理24h和对照组的种子发芽率差异达到了极显著水平（p＜0.01），用98%H2SO4溶液预处理30min后种子的发芽率最高。

图1 不同预处理对大果白刺种子发芽率的影响

2.2 不同预处理对大果白刺种子发芽势的影响

发芽势是指在发芽过程中日发芽种子数达到最高峰时，发芽的种子数占供测样品种子数的百分率。不同预处理对大果白刺种子的发芽势影响不同。研究结果（图2）表明：经过98%H2SO4浸泡30min处理的大果白刺种子的发芽势最高达61.3%，经过0.5mol／L NaOH溶液浸泡24h处理的大果白刺种子的发芽势为55.3%，对照组发芽势最低，为28%，方差结果表明，3种处理方式下的大果白刺种子发芽势差异达到极显著水平（p＜0.01）。在2种预处理下，大果白刺种子达到发芽高峰期的时间不相同，时间越短，种子发芽势就越高。与对照组相比，2种预处理方式均使达到发芽高峰期的时间提前。其中用98%H2SO4浸泡30 min的预处理的大果白刺种子在第4天达到发芽高峰期，比对照组提前3d；用0.5mol／L NaOH 溶液处理24h在第5天达到发芽高峰期，比对照提前2d，对照组在第7天达到发芽高峰。由此可知，用0.5mol／L NaOH溶液处理24h和98%H2SO4浸泡30min的预处理均可提高大果白刺种子的发芽势，并缩短了达到发芽高峰期的时间。

2.3 不同预处理对大果白刺种子发芽指数的影响

发芽指数既包含发芽的种子数，也强调发芽速率和整齐度，它与种子活力呈正相关，其值越大，种子活力越高。由图3可知，2种不同预处理方式均能提高大果白刺种子的发芽指数，经过98%H2SO4浸泡30min的预处理大果白刺种子的发芽指数最高，为13.644，用0.5mol／L的 NaOH 溶液浸种24h的预处理大果白刺种子的发芽指数稍微次之，为9.333，对照组的发芽指数最低为2.118。方差结果表明，2种预处理方式下的大果白刺种子发芽指数与对照组相比均达到了差异极显著水平（p＜0.01）。

图2 不同预处理对大果白刺种子发芽势的影响

图3 不同预处理对大果白刺种子发芽指数的影响

图4 不同预处理对大果白刺平均发芽时间的影响

2.4 不同预处理对大果白刺种子平均发芽时间的影响

种子平均发芽时间是指从实验开始到种子开始萌发的时间，以天（d）计，是反映种子快慢的指标。实验结果（图4）表明，经过98%H2SO4浸泡30min和用0.5mol／L NaOH溶液处理24h后均能影响大果白刺种子的发芽起始时间，经2种不同预处理后第2天就开始萌发，而对照组在第4天才开始萌发。不同预处理对大果白刺种子平均发芽时间影响不同，经过98%H2SO4浸泡30min处理后种子平均发芽时间为4.057d，经过0.5mol／L NaOH 溶液处理24h后平均发芽时间为4.607d，这2种预处理都远远低于对照组的平均发芽时间（6.667d）。方差结果表明，2种预处理下的大果白刺种子平均发芽时间与对照相比达到差异极显著水平（p＜0.01）。

3 结论与讨论

种子萌发期是植物生活史中最为关键的发育阶段，决定着植物能否成功定居［12］。大果白刺在自然条件下萌发困难且发芽率比较低的重要原因之一是种子休眠，种子成熟后，由于外界环境不适宜而使生长发育处于暂时停顿状态［13］；大果白刺种子萌发困难还因为其具有硬实现象，即大果白刺种子外面被一层骨质且较厚的种皮紧紧包裹［14］。种子休眠现象对种子是否萌发有着决定性的影响，这与曾彦军的研究结论相一致［15］。岳利军研究表明，浓硫酸预处理提高了其发芽率，缩短了发芽时间［14］。本试验采用98%H2SO4浸泡30min和用0.5mol／L NaOH 溶液浸种24h预处理大果白刺种子，结果表明，两者都能显著促进大果白刺种子萌发，发芽率最高达94.67%。王彦雕等研究发现，用0.5mol／L NaOH溶液处理唐古特白刺和西伯利亚白刺种子比用70%H2SO4处理12h种子萌发效果好［6］；王红明［16］研究得出与此相符的结果。

发芽率、发芽势、发芽指数和平均发芽时间是评价种子发芽常用的指标，反映种子发芽速度、发芽整齐度和幼苗生长潜势。大果白刺种子种皮坚硬，不透气，不透水，具有硬实现象，在实际操作中破除种子硬实的方法很多，最常用的就是擦破种皮或果皮、浓硫酸浸泡、强碱溶液浸泡等。罗广军等研究发现，甘草种子自然发芽率仅为10%～20%，用浓硫酸浸种60min，发芽率可提高到82.1%，用1%的NaOH溶液浸泡甘草种24h可以使甘草种子的发芽率高达80.2%，浓硫酸处理促进种子生理生化变化，使得种子迅速由休眠状态转向萌发状态，从而加快萌发进程［17］。季蒙等研究发现，经过浓硫酸处理后的种子，在发芽率上有明显的差异［18］。采用98%H2SO4浸泡30min和0.5mol／L的NaOH溶液处理24h后可能降低了大果白刺种皮的厚度与萌发抑制物质。

大果白刺种子萌发是一个复杂的过程，后熟现象比较明显，使大果白刺种子具有休眠特性，这也造成了在自然条件下其种子萌发率极低，并且初始萌发时间比较长。所以影响大果白刺种子发芽率的关键因素是种子休眠。本实验将大果白刺种子用98%H2SO4浸泡30min和0.5mol／L的NaOH溶液处理24h后，既可以打破大果白刺种子的休眠，也有利于破除其硬实现象，可以大大提高大果白刺的萌发率，解决了大果白刺萌发难的问题。其中以98%H2SO4浸泡30min效果最好。这2种预处理方法均可以打破大果白刺种子休眠，提高大果白刺种子萌发率，并且缩短了种子的初始萌发时间，这既可以在生产生活中指导大果白刺种子萌发及育苗，也为恢复荒漠植被改良盐碱地提供科学依据。

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