枫杨种子休眠与萌发特性研究

王宝龙，徐君霞，李明月，赵彤彤，张鹏,*

0 引言

枫杨（Pterocarya stenoptera C. DC.）属于胡桃科（Juglandaceae）枫杨属，速生落叶阔叶乔木，长江流域和淮河流域重要的优良乡土改造树种，以种子繁殖为主［1-3］；枫杨耐湿性极强， 根系发达对堤岸具有保护作用［4-8］。枫杨滞灰能力较强，姿态优美，是很好的行道绿化树种［9-10］。枫杨对氟离子和镉的耐受力和积累能力很强，适宜水体氟、镉污染严重区域水体净化和植被的恢复［11-14］。近几年，有研究发现，枫杨属植物的乙醇提取液还具有很强的抗肿瘤活性，对油茶炭疽病有较强抑制作用［15-17］。枫杨叶因含没食子酸、槲皮素等成分而具有杀死钉螺的作用，因此是长江中下游地区江湖滩地兴林灭螺及综合开发的主要造林树种［18］，但20世纪70年代后由于城乡建设枫杨大量被砍伐，使得枫杨数量急剧减少［19］。国外对枫杨的研究很少，国内研究主要集中在种源的分布，抗逆性，灭螺生态系统的应用，枫杨提取物的纯化、成分分析及医疗应用等方面［13-15，18，20-25］，对其休眠原因及解除方法缺乏研究。近几年，随着人们对枫杨的重视，枫杨造林用苗量迅速增加，但因其种子具体休眠性，给播种育苗造成了一定困难。因此，系统研究枫杨种子休眠与萌发特性对其育苗生产实践意义重大。本文以成熟的枫杨种子为材料，研究其种子休眠原因、解除方法及适宜萌发温度条件，为其种子繁殖提供理论和技术依据。

1 研究材料与方法

1.1 试验材料

试验用枫杨种子（翅果）采自东北林业大学校内植物园中的成年母树上。种子在室内阴干后置于冰箱中（3℃）冷藏备用，种子千粒重56.67 g。

1.2 研究方法

1.2.1 种子透水性测定

取10粒种子（去种翅）称重后置于烧杯中用自来水浸泡，每24 h取出种子用滤纸擦干水分后称重，种子鲜重不再增加时结束。绘制种子吸水曲线。

1.2.2 种子浸提物的生物测定

取部分种子（5 g）置于80%甲醇溶液中，用塑料薄膜封瓶口，置于0～4℃条件下避光浸提48 h，经减压蒸馏后定容至5 mL蒸馏水中作为原液（1 g/ml），再将部分原液稀释5倍（0.2 g/ml）和10倍（0.1 g/ml）。用不同浓度种子浸提溶液进行白菜种子的生物测定。白菜种子置于垫有一层滤纸的直径为9 mm塑料培养皿中，每皿滴入3 mL浸提液，以加入3 mL蒸馏水处理为对照，每种处理50粒种子，4次重复。将培养皿置于25℃恒温培养箱中（8 h光照）培养，24 h后计算白菜种子发芽率。

1.2.3 种子解除休眠处理

采种当年11月上旬，取部分种子浸种48 h，然后用0.5%的高锰酸钾溶液消毒30 min，消毒后的种子分别进行以下3种解除休眠处理。处理1：种子置于网袋中，不与任何基质混和，埋藏于室外深度为10 cm的土壤中（以下简称直接埋藏）；处理2：种子与雪混和置于网袋中，埋藏于室外10 cm土壤中催芽（以下简称为混雪后埋藏）；处理3：于室内5℃培养箱中进行混沙层积（低温层积）。所有处理种子于翌年4月下旬取出，于培养箱中25℃黑暗条件下进行发芽试验。

11月上旬，取部分种子，经浸种消毒后与细河沙均匀混和后于室内5℃培养箱中进行低温层积催芽。于种子催芽的30、60、90、120d分别取出部分种子，置于培养箱中25℃黑暗条件下进行发芽试验，观察低温层积处理时间对种子萌发的影响。

1.2.4 种子萌发温度测验

11月上旬，经浸种消毒后的种子于室内5℃培养箱中进行混沙低温层积催芽。种子层积120 d时，取出部分种子于培养箱中黑暗条件下进行发芽试验。共设置4个恒温萌发温度：10、15、20、25℃。

1.2.5 种子发芽测定方法

发芽实验时，各处理种子置于直径为9 cm的塑料培养皿中，其底部垫有一层滤纸和脱脂棉。培养皿放入培养箱中进行萌发试验，每种处理200粒种子，每皿50粒，4次重复，每日观察并记录种子发芽情况，以胚根突破种子并超过2 mm作为种子萌发的标志。发芽指标计算公式如下：

式中：tg为发芽时间，d；ng为与tg相对应的每天发芽种子数。

式中：tg为发芽时间，d，ng为与tg相对应的每天发芽种子数。

1.2.6 数据统计分析方法

试验数据利用SPSS13.0进行数据统计分析，并利用Excel 2003软件绘图。

2 结果与分析

2.1 枫杨种子的透水性

枫杨种子吸水后的鲜重变化（图1）显示，种子浸种后1 d内鲜重迅速增加，比浸种前增加了72.85%，第2～6天种子吸水量迅速减少，基本不再吸收更多的水分。由此可见，枫杨种皮并不能阻碍种子吸水，且种子可以在24 h内吸收足够的水分，种皮透水性不存在问题，不是引起种子休眠的原因。

图1 枫杨种子吸水后鲜重变化Fig.1 Fresh weight changes of Pterocarya stenoptera seeds after water absorption

2.2 枫杨种子浸提液的抑制物质活性

白菜种子在不同浓度枫杨种子浸提液中的发芽率差异极显著（p＜0.01）。多重比较结果（图2）显示，白菜种子在枫杨种子不同浓度浸提液中的发芽率随着浸提液浓度的降低而升高，但都显著低于对照。这表明枫杨种子浸提液中存在发芽抑制物质，抑制物质可能是造成种子不能直接萌发的主要原因。

2.3 不同催芽方法对枫杨种子萌发的影响

2.3.1 不同催芽方法对枫杨种子萌发的影响

不同催芽方法处理的种子发芽率差异极显著（p＜0.01）。多重比较结果（图3）显示，低温层积催芽处理种子发芽率最高为84%，显著高于直接埋藏（34%）和混雪后埋藏（13%），混雪后埋藏处理种子的发芽率显著低于其它处理。

图2 白菜种子在不同浓度枫杨种子浸提液中的发芽率Fig.2 Germination rate of cabbage seeds in different concentration extracts of Pterocarya stenoptera seed

不同催芽方法处理种子的发芽指数差异极显著（p＜0.01）。多重比较结果（图3）显示，室内低温层积催芽处理种子发芽指数最高为6.50，显著高于直接埋藏处理（1.20）和混雪后埋藏处理（0.35），混雪后埋藏处理种子的发芽指数显著低于其它处理。

不同催芽方法处理种子的发芽时间差异极显著（p＜0.01）。多重比较结果（图3）显示，室内低温层积催芽处理种子发芽时间最短为3.82 d，显著短于直接埋藏处理（7.49 d）和混雪后埋藏处理（9.96 d），混雪后埋藏处理种子的发芽时间显著长于室内低温层积和直接埋藏处理。

2.3.2 不同低温层积时间对枫杨种子萌芽的影响

图3 不同催芽方法处理枫杨种子的发芽率、发芽指数和发芽时间Fig.3 The germination rate, germination index and germination time of Pterocarya stenoptera seeds under different pretreatment method

图4 枫杨种子经不同低温层积时间处理的发芽率、发芽指数和发芽时间Fig.4 The germination rate, germination index and germination time of Pterocarya stenoptera seeds after different time of stratification

图5 不同萌发温度下枫杨种子的发芽率、发芽指数和发芽时间Fig.5 The germination rate, germination index and germination time of Pterocarya stenoptera seeds germinated in different temperatures

不同低温层积时间处理种子的发芽率差异极显著（p＜0.01）。多重比较结果（图4）显示，低温层积催芽120 d时种子发芽率最高为89%，显著高于低温层积30 d（0）、60 d（0）和90 d（26%）的催芽处理。低温层积催芽30 d和60 d时，种子仍然处于休眠状态，没有种子萌发，低温层积90 d时只有少部分种子解除了休眠。

不同低温层积时间处理种子的发芽指数差异极显著（p＜0.01）。多重比较结果（图4）显示，低温层积催芽120 d时种子发芽指数最高为7.34，显著高于低温层积30 d（0）、60 d（0）和 90 d（0.75）的催芽处理。

由于低温层积催芽30 d和60 d时，种子仍然处于休眠状态，没有种子萌发，所以无法用公式计算其平均发芽时间，因此只计算比较了低温层积催芽90 d和120 d时的平均发芽时间。不同低温层积时间下枫杨种子发芽时间的方差分析结果表明，低温层积催芽90 d和120 d时种子的发芽时间差异极显著（p＜0.01）。图4显示，低温层积120 d时种子发芽时间最短为3.15 d，显著短于低温层积90 d时的发芽时间9.20 d。

2.4 不同温度对枫杨种子萌发的影响

不同萌发温度下枫杨种子的发芽率差异极显著（p＜0.01）。多重比较结果（图5）显示，恒温20℃条件下种子发芽率最高为93%，其次是20℃条件下种子发芽率较高为89%，两者差异不显著，但都显著高于15℃（77%）和10℃（25%）条件下种子的发芽率。10℃条件下种子的发芽率最低，显著低于其它温度处理。

不同萌发温度下枫杨种子的发芽指数差异极显著（p＜0.01）。多重比较结果（图5）显示，各温度条件下种子发芽指数差异均显著，恒温25℃条件下种子发芽指数最高为7.34，显著高于其它温度处理。20℃和15℃条件下种子发芽指数分别为3.96和2.28。10℃条件下种子的发芽指数最低为0.30，显著低于其它温度处理。

不同萌发温度下枫杨种子的发芽时间差异极显著（p＜0.01）。多重比较结果（图5）显示，各温度条件下种子发芽时间差异均显著，恒温25℃条件下种子发芽时间最短为3.55 d，显著短于其它温度处理。20℃和15℃条件下种子发芽时间分别为6.29 d和8.96 d。10℃条件下种子的发芽时间最长为21.73d，显著长于其它温度处理。

3 结论

枫杨种子透水性良好，不存在物理休眠；枫杨种子中存在发芽抑制物质，抑制物质的存在可能是造成种子休眠的主要原因；混沙低温层积（120d）解除枫杨种子休眠效果比直接埋藏和混雪后埋藏催芽好，种子经层积处理后发芽率可达到89%；温度显著影响枫杨种子的萌发，25℃的恒温条件下种子萌发效果好。

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