基质和温度及乙烯利对滇青冈种子发芽的影响

(西南林业大学，云南 昆明 650224)

滇青冈(Cyclobalanopsisglaucoides)是壳斗科(Fagaceae)青冈属常绿乔木，分布于四川、贵州和云南，是分布区常绿阔叶林构成树种之一，垂直分布于海拔1 500～2 500 m之间[1-4]；其树干通直，分枝高，具有萌蘖能力强、耐反复砍伐的特点，是适生区荒山绿化、水土保持的多功能树种[5-6]。成熟于10月的滇青冈种子，属常温下不耐贮藏的类型，其发芽期遇冬季低温，加之种皮含发芽抑制物及鼠兽等危害，种子发芽较为困难或发芽不整齐，即使部分发芽，天然更新幼苗保存较为困难[7]。

基质的物理性质是其养分和水分有效保持的关键因子，直接影响种子发芽和苗木对水分和养分的摄取[8]。丁岳炼等[9]以泥炭土∶椰糠∶珍珠岩为50%∶20%∶30%作为基质进行短序润楠(Machilusbreviflora)种子发芽试验，发芽率及发芽势最高(分别达70.00%和35.56%)；黄桂华等[10]以黄心土∶沙子为25%∶75%作为基质进行柚木(Tectonagrandis)种子发芽试验，每1 kg柚木种子比发芽数最低的处理多出90株苗木，为最低处理的1.69倍。

温度是影响种子发芽的关键因素之一，适宜的温度有益于种子发芽[7]，已有研究指出，19.6 ℃和25 ℃可显著提高云南松(Pinusyunnanensis)和假龙头(Physostegiavirginiana)种子的发芽率[11-12]。乙烯利(Ethrel)在植物体内作为内源激素释放乙烯(Ethylene)，从而调节植物生长发育、维持细胞内环境稳定和正常生理活动，并具有增强抗逆性(降低种子在逆境中被伤害)，促进种实成熟的作用[13-16]。孙亮等[17]和徐小玉等[18]指出，5.0 mmol·L-1和150 mg·L-1乙烯利浸种可显著提高百合(Liliumoriental)小麟茎和美女樱(Verbenahybrida)种子的发芽率。基于文献和已有试验研究，本研究采用L9(34)正交设计开展基质、温度和乙烯利3因素的不同水平及其组合对滇青冈种子发芽影响的试验，了解其对种子发芽性状的影响，丰富该树种种子处理的方法，为滇青冈种子发芽的进一步研究提供参考。

1 试验地概况

试验地位于云南省昆明市西南林业大学林学院苗圃，其地理位置为102°76′24″E、25°06′41″N，海拔1 891 m，土壤为山地红壤，属北亚热带气候类型。年最热月(8月)和最冷月(1月)平均气温分别为15、25 ℃和3 ℃，年平均相对湿度68.2%，年降水量840.3 mm[19]。位于滇中的昆明是滇青冈的中心分布区。

2 材料与方法

滇青冈种子于2017年11月采集于多株西南林业大学校园内20年生母树的混合种子，种子千粒重1 353.3 g；基质采用河沙、锯末(已发酵)和炭渣单用或与森林土混用；乙烯利为分析纯的粉剂；采用上口径×深为21 cm×23 cm的白色塑料花盆开展发芽试验。

试验因素包括不同基质(A)、温度(B)和乙烯利浓度(C)，共3因素，每因素3水平(表1)。根据设定的因素水平，采用L9(34)正交设计进行试验实施(表2)，因素A、B、C分别排列于第1、2和4列，第3列为A和B的交互作用(A×B)。

表1 试验的因素水平表

表2 L9(34)正交试验设计

试验设9个处理组合(相互对照而未设空白对照)，每处理组合150粒种子，3次重复，共计4 050粒。试验前15 d，9个花盆构成1个重复，按试验设计装入基质，编号备用。播种前1 d，挑选大小一致且饱满的滇青冈种子用纱布包裹浸泡于0.5%的高锰酸钾溶液消毒30 min后，清水冲洗干净；之后根据试验设计分别于相应浓度的乙烯利溶液中浸种，浸种的同时置于设定烘箱相应温度中恒温处理3 h，将处理好的种子播入花盆，发芽试验在塑料棚温棚内进行。从播种之日开始，每7 d记录1次种子发芽粒数，进行发芽指标计算。相关指标的计算公式如下：

发芽率(%)=(n/N)×100%；

发芽势(%)=(N0/N)×100%；

平均发芽速度(d)=∑Gt/Dt/n；

发芽指数(粒·d-1)=∑(Gt/Dt)；

发芽过程的发芽率(%)=(N1/N)×100%；

图1 滇青冈种子的发芽过程

表3 滇青冈种子发芽指标

注：大写字母为0.01水平的差异显著，小写字母为0.05水平的差异显著。下同。

千粒重(g)=百粒重×10；

式中，n为测定时间内正常发芽的种子数；N为置床的种子数；N0为日发芽种子数达到最高峰时正常发芽的种子数；N1为7 d内发芽粒数；Gt为第t天正常发芽的种子数；Dt为与Gt相应发芽的天数)[20]。

采用Excel软件和SPSS 22.0软件进行数据整理和分析，为满足方差分析的齐性要求，如果有数据≤30%或≥70%，先进行反正弦变换后再进行方差分析。处理组合和因素水平间呈现显著或极显著的差异，采用邓肯氏(Duncan’s)法进行多重比较[21]。

3 结果与分析

3.1 发芽过程

滇青冈种子播种后，处理组合发芽最早的出现在第55天，第153天发芽结束，发芽延续期长达98 d，但111 d后发芽率急剧下降；除处理组合3、4、5和6以外的其它处理组合在播种后的第97～104天出现一次发芽小高峰，此期间发芽率为12%～16%，处理组合4、5和6则低于8%(图1)，表明不同处理组合对滇青冈种子发芽过程具有不同的影响，同时1月份播种与试验区域的年最低气温相遇，是否发芽延续期较长，除因种子的生物学特性(种皮含发芽抑制物种)外，还受低温影响有关，有待进一步试验研究。图1也显示滇青冈种子发芽不但延续期较长，而且具有参差不齐的现象，也许是低温和滇青冈种子具有休眠现象共同引起的。

3.2 发芽率和发芽势分析

试验9个处理组合的平均发芽率和发芽势分别为48.7%～76.2%和4.9%～16.4%，处理组合间，此2指标差异达极显著水平(p发芽率=0.003<0.01和p发芽势=0.002<0.01)，处理组合7、8和9的平均发芽率和发芽势极显著地高于其余处理组合的(表3)，表明通过试验因素的水平组合可极显著提高滇青冈种子发芽率和发芽势。

表4显示，影响滇青冈种子发芽率和发芽势的主导因子是A(基质)，其水平间，此2指标差异达极显著水平(p≈0.000<0.01)，其中，A3(森林土∶炭渣为60%∶40%)的发芽率(72.2%)和发芽势(15.3%)极显著地高于A1(57.4%和9.8%)和A2(50.7%和5.5%)的，A3配方的森林土具有良好保水能力的同时，增加炭渣提高基质的透气性，其保水和透气性优于沙子和锯末，因此发芽率和发芽势极显著高于后2种基质，表明良好的基质透气性和保水能力相结合有益于滇青冈种子发芽；发芽率和发芽势均随B(温度)和C(乙烯利溶液浓度)水平的提高呈现略为降低现象，但水平间发芽率和发芽势无显著差异(p=0.253～0.892>0.05，表4)，结合此2因子为非主导因子，且试验水平范围内其未对以上2指标产生显著差异影响的结果，有待开展更低温度和乙烯利浓度对滇青冈种子发芽影响试验。

表4 因素水平间发芽性状的极差分析

发芽率和发芽势理论优水平组合为1.2%的乙烯利浸种置于25 ℃烘箱恒温处理3 h，播种于森林土∶炭渣为60%∶40%的基质(A3B1C2)，其中，发芽率与实际最高的处理组合7除乙烯利浓度不同外，其余2因素的水平完全一致，发芽势则与实际试验中最高的处理组合9除温度不同外，其余2因素的水平完全一致(表3和表4)；一方面证实试验的可靠性，另一方面，乙烯利浓度和温度不一致也许是因素水平间的交互作用影响或正交设计不完全试验造成的。

3.3 发芽指数和平均发芽速度分析

处理组合的发芽指数和平均发芽速度分别为2.1～3.7粒·d-1和92～105 d，处理组合间，此2指标具有显著和极显著的差异影响(p发芽指数=0.012<0.05和p平均发芽速度=0.001<0.01)，处理组合8和9的发芽指数和平均发芽速度极显著地高和快于其余处理组合的(表3)，表明试验因素水平组合可极显著地提高滇青冈种子发芽指数和显著地加速其发芽，可通过试验研究此3因素的最佳水平组合，达到加速促进种子发芽的目的。

与发芽率和发芽势相同，影响发芽指数和平均发芽速度的主导因子依然是A因素，其水平间，此2指标均呈现极显著的差异影响(p≈0.000<0.01)，表明基质对滇青冈发芽的重要性；其中，A3的发芽指数(3.44粒·d-1)和平均发芽速度(94 d)极显著地高和快于A1(2.6粒·d-1、98 d)和A2(2.3粒·d-1、103 d)的；因素B对平均发芽速度具有显著的差异影响(p=0.026<0.05)，B3(35 ℃)的发芽速度(96 d)显著地快于B1(25 ℃)的(101 d)；随着温度的升高，平均发芽速度加快(表4)，这也许与高温有益于打破种子休眠并加快发芽速度有关，结合温度对发芽率和发芽势的影响，随温度升高，此2指标略为降低，故有益于滇青冈种子发芽所有指标或发芽关键指标的温度有待进一步研究；与发芽率和发芽势类似，B和C因素的不同水平间发芽指数无显著差异(pB发芽指数=0.344>0.05和pC指数=0.931>0.05)，且其水平间也无明显的变化规律(表4)，也许此2因素的水平间隔不足以对发芽性状产生显著差异影响。

与发芽率和发芽势不同，发芽指数的理论优水平组合为1.4%的乙烯利浸种置于30 ℃烘箱恒温处理3 h，播种于森林土∶炭渣为60%∶40%(A3B2C3，表4)，与实际发芽指数最高的处理组合8除乙烯利浓度不一致外，其余2因素的水平完全一致(表3)，平均发芽速度的理论优水平组合为1.2%的乙烯利浸种置于35 ℃烘箱恒温处理3 h，播种于森林土∶炭渣为60%∶40%(A3B3C2)，与其它发芽指标也不一致(表4)，但与实际发芽速度最快的处理组合9(表3)结果一致，一方面证实试验的可靠性；发芽所有指标的理论优水平组合和实际最优处理组合中，森林土∶炭渣为60%∶40%极显著由于其余2水平的(表3和表4)，表明良好的保水透气基质是滇青冈种子发芽的必要条件。

4 结论与讨论

4.1 结 论

采用L9(34)正交设计开展基质、温度和乙烯利浓度的不同水平及其处理组合进行种子发芽试验。不同处理组合的平均发芽率、发芽势、发芽指数及发芽速度分别为48.7%～76.2%、4.9%～16.4%、2.1～3.7粒·d-1和92～105 d，处理组合间此4指标均呈现显著和极显著的差异(p<0.05或p<0.01)，基质是影响以上4个指标的主导因子，基质的水平间此4指标具有极显著的差异(p≈0.000<0.01)，其中森林土∶炭渣为60%∶40%的基质极显著地提高滇青冈种子发芽性状，35 ℃温度处理显著提高滇青冈种子的发芽速度；发芽率的优水平组合为1.2%的乙烯利浸种置于25 ℃烘箱处理3 h，播种于森林土∶炭渣为60%∶40%的组合(A3B1C2)，其余指标除基质的水平相一致外，温度和乙烯利的水平不一致。

4.2 讨 论

滇青冈种子发芽延续期为98 d，相较于凌莉芳等[20]的210 d明显缩短，即通过基质、温度和乙烯利组合处理，可极大地缩短滇青冈种子发芽延续期。试验中，9个处理组合的平均发芽率为48.7%～76.2%，均大于鲍雪纤等[16]相同试验条件下空白对照的48.5%，即试验因素水平组合可同时提高其种子发芽率。25 ℃的种子发芽率略高于其余2种温度处理的，与邓东周等[23]、何先元等[24]和高玉尧等[25]的研究一致，即25 ℃为金露梅(Potentillafruticosa)、川党参(Salviamiltiorrhiza)和橡胶草(Taraxacumkok-saghyz)的最适发芽温度，是否此温度有益于提高植物种子发芽率共性有待更多的试验研究加以证实；森林土∶炭渣为60%∶40%提高滇青冈种子的发芽率，与丁岳炼等[9]、黄桂华等[10]和欧亚等[26]的研究相一致，即黄心土∶沙子为25%∶75%、泥炭土∶椰糠∶珍珠岩为50%∶20%∶30%和森林土∶碳渣∶珍珠岩为6∶3∶1可提高短序润楠和柚木种子的发芽率以及加快云南松苗木生长，证明保水透气的基质可提高种子发芽和苗木生长；试验中随着乙烯利浓度的升高发芽率先上升后下降，这与邱长玉等[27]乙烯利处理桑树(Morusalba)在适当浓度可提高其种子发芽率相一致。

试验中30 ℃温水处理滇青冈种子，其发芽率较25 ℃的降低，与周元[13]40 ℃温水处理有效促进滇青冈种子发芽的结果有悖，也许是与处理的时间长短差异有关；乙烯利作为一种外源激素进入植物体内释放乙烯，作用于相应的器官，从而起到调节作用[28]，本试验中1.2%的乙烯利有利于滇青冈种子发芽，是否此为最佳有待更多的试验研究充分证实。适宜的基质是保持养分和水分有效的关键，可为种子发芽提供良好的条件[9]。本研究基质是影响滇青冈种子发芽的关键因子，其中，森林土∶炭渣为60%∶40%有利于种子发芽，但此比例是否为滇青冈种子最佳发芽配比需进一步试验研究；本研究中35 ℃可加快滇青冈种子的发芽速度，这是否与种子在秋冬季不易发芽，而高温提高种子的活性加快发芽速度有关，尚需继续试验研究。本试验中，温度和乙烯利水平间隔较小，故其对多数发芽指标影响不显著，有待进一步对水平进行设计开展试验研究。