樟树、阴香种子特性及贮藏研究

2021-05-06 10:56董斌张晖黄永芳李荣喜刘文汤慧敏黄敏张祥会
江苏农业科学 2021年4期
关键词:贮藏樟树种子

董斌 张晖 黄永芳 李荣喜 刘文 汤慧敏 黄敏 张祥会

摘要:樟树和阴香是兼具观赏价值和经济价值的优良树种,现实生产中以播种繁殖为主。为进一步提高樟树和阴香种子的利用效率,对其基本特性和贮藏规律进行系统研究,结果表明:(1)樟树种子千粒质量为(143.96±2.22)g,阴香种子千粒质量为(177.49±3.18)g,均属于小粒种子;(2)樟树和阴香种子浸种后快速吸水并进行离子交换,结合吸水增量曲线和电解质渗透增量曲线,樟树、阴香的最佳浸种时间为24~48h;(3)樟树和阴香种子脂肪含量分别达(40.70±1.38)%和(52.42±0.60)%,这类脂类种子在贮藏过程中须低温低氧遮光,防止油脂酸败影响种子活力;(4)不同贮藏方式对樟树和阴香种子活力维持时间的影响有差异,从长至短依次为低温干藏、常温湿藏、常温干藏。因此,遮光、密封、4℃低温、7%~10%含水量的贮藏条件有利于樟树和阴香种子的贮藏。

关键词:樟树;阴香;种子;浸种;贮藏

中图分类号:S792.230.1文献标志码:A

文章编号:1002-1302(2021)04-0110-06

作者简介:董斌(1982—),男,广东广州人,博士,副教授,研究方向为园林学、作物学。E-mail:bbeenn@163.com。

通信作者:张晖,博士,讲师,研究方向为经济林及森林培育。E-mail:jetaime830115@sohu.com。

樟树(Cinnamomumcamphora)、阴香(Cinnamomumburmannii)为樟科樟属常绿大乔木,在我国南方地区作为大众喜爱的园林树种被广泛种植。樟树和阴香木材结构细致,色泽明亮且纹理交错,防蛀耐腐,不易变形开裂,广泛用于家具、装饰和雕刻,尤其樟木自古以来就是名贵木料。樟树和阴香可以提炼天然香料、食品添加剂、润滑剂、药剂药材等,已生产出冰片、广桂油、樟油等特色产品[1-3]。樟树和阴香种子提取物也是天然杀虫杀菌剂和防腐剂,对昆虫、细菌和病毒具有广谱抑制作用;两者叶片挥发油香气怡人,并能杀死空气中的细菌从而净化空气[4]。因此,樟树和阴香被我国列为优质树种并大力推广,苗木需求巨大,市场上多以种子繁殖为主。

但是,这2种树种需生长8~10年才开始结实,20年后才进入正常结实期,天然林每年结实较少[5]。此外,樟树、阴香种子不易贮藏,华南地区常随采随播。当前,针对樟树和阴香种子开展的研究不多。樟树种子研究范围主要集中在不同种源差异[6-8]、耐脱水及贮藏特性[9]、种子休眠和贮藏机制[10-11]、催芽方式[12-13]等方面。针对阴香种子的[LL]研究较少,仅有周纪刚等简要提及种子贮藏及繁育等技术[14-15],缺乏数据支撑。因此,针对樟树种子和阴香种子基本特性及贮藏方式开展系统研究,对于深入了解其种子特性,保护种质资源,提高种子利用率均具有积极意义。

1材料与方法

1.1试验材料

从广西壮族自治区调入樟树种子和阴香种子各1批,调入前经过调制和混样,可直接进行后续试验。所有试验在华南农业大学经济林研究中心实验室进行。

1.2试验方法

1.2.1种子品质检测

参照国家质量技术监督局GB2772—1999《林木种子检验规程》,测定樟树种子和阴香种子的大小、千粒质量、吸水性、电导率变化等指标。

1.2.1.1种子大小的测定采用游标卡尺随机测定50粒×3组种子的纵轴长和横轴长,用电子分析天平随机称取100粒×8组种子的质量,计算其平均值。

1.2.1.2种子含水量的测定采用高恒温烘箱干燥法。随机抽取50粒×3组樟树、阴香种子置于小铝盒中,放置于130℃的恒温干燥箱中干燥4h,在室温条件下用电子天平称取烘干前与烘干后的种子质量。

种子的含水量Δm=m0-mT。

式中:m0为烘干前的质量,mT为烘干后的质量。

1.2.1.3吸水曲线测定随机抽取30粒种子于常温水中浸泡,每隔2h取出种子,用滤纸吸干表面水分后称质量,直到吸水量不再增加。樟树种子和阴香种子各3次重复。

种子吸水率=种子的吸水量/种子质量×100%。

1.2.1.4电解质渗漏量的测定

隨机抽取30粒种子分别置于50mL锥形瓶,倒入50mL去离子水,每隔2h用DDS-11AGA型电导率仪测定电导率数值。樟树种子和阴香种子各3次重复。

1.2.2种子营养成分的测定

可溶性糖的测定采用蒽酮比色法;淀粉含量的测定采用蒽酮法;粗脂肪含量的测定采用索氏抽提法;蛋白质含量的测定通过提取蛋白质上清液后,用ND-1000分光光度计测定。

1.2.3种子活力的测定

采用TTC染色法。以50℃温水浸泡48h后,纵向切开,用0.5%的TTC溶液,在30℃的恒温箱内黑暗条件下染色18h,检查胚的染色情况,以胚和胚乳全部染色判断为有活力的种子。

每次重复选用50粒种子,3次重复。

1.2.4种子贮藏对樟树种子和阴香种子分别采用以下3种方式贮藏,根据贮藏方式设置相应测量时间,直至相应处理的种批活力低于50%为止。

(1)低温干藏:给予0~4℃低温干燥贮藏,每1个月测1次种子活力;

(2)常温湿藏:常温条件下,以1层种子和1层净湿沙的方式堆叠贮藏,湿沙含水量控制在饱和含水量的60%左右,每15d测1次种子活力;

(3)常温干藏:常温条件下,在室内通风阴凉处进行干藏,每1周测1次种子活力。

1.3数据分析

采用MicrosoftExcel17.0、SPSS19.0统计软件进行数据分析。

2验结果与分析

2.1种子的形态指标

樟树种子呈褐色,球形至扁球形,外表硬革质、有光泽,平滑。阴香种子棕褐色至黑褐色,纺锤形,两端钝尖,外表肉质,微具纹路。

对樟树种子和阴香种子形态指标进行测定,由表1可见,樟树种子平均横径为(6.22±0.57)mm,最大横径为8.01mm,最小横径为4.97mm;平均纵径为(6.59±0.63)mm,最大纵径为8.28mm,最小纵径为5.24mm。阴香种子平均横径为(4.83±0.54)mm,最大横径为6.45mm,最小横径为3.61mm;平均纵径为(7.97±0.95)mm,最大纵径为10.17mm,最小纵径为6.02mm。

2.2种子的物理特性

由表2可见,樟树种子为6828~7160粒/kg,单粒平均鲜质量为0.14g,平均干质量为0.13g,(气干)千粒质量为(143.96±2.22)g,绝对千粒质量为(127.45±2.00)g,相对含水量为(10.09±0.17)%,绝对含水量为(127.69±0.19)%。

阴香种子为5512~5764粒/kg,单粒平均鲜质量为0.18g,平均干质量为0.16g,(气干)千粒质量为(177.49±3.18)g,绝对千粒质量为(160.38±2.87)g,相对含水量为(9.64±0.16)%,种子绝对含水量为(140.11±0.19)%。

2.3种子的吸水曲线和吸水增质量曲线

由图1、图2可见,樟树、阴香的种子通过自然吸水增质量,截至浸种96h,樟树种子由原质量(7.09±0.19)g,增质量至充分吸水后的(9.05±0.36)g,增质量27.64%;阴香种子由原质量(4.95±0.19)g,充分吸水后质量达(6.93±0.32)g,增质量40.00%。

由图3可见,樟树、阴香种子在初始浸水前4h迅速增质量,随后吸水量逐步降低,吸水曲线线形出现明显单峰。随后2种种子继续缓慢吸水,樟树、阴香种子24h吸水量分别为饱和吸水量的82.14%、88.89%;48h吸水量分别为饱和吸水量的95.92%、98.99%,达水饱和状态。

2.4种子的电解质渗漏变化曲线

对电解质渗漏量进行跟踪测量,由图4可见,浸种导致樟树种子和阴香种子浸种液电解质渗漏量不断增加,至24h,樟树种子电解质渗漏量增至(248.33±52.54)μS/(cm·g·h),陰香种子增至(179.00±20.89)μS/(cm·g·h)。对应电解质渗漏增量曲线(图5)可见,樟树、阴香种子电解质渗漏增量浸种前[KG*8]2[KG*3]h[KG*8]出现明显峰值,分别为74.67、52.00μS/(cm·g·h)。随后增幅波动下降,8h后电解质渗漏增量较小。

2.5种子的主要营养物质测定

由表3可见,樟树种子蛋白质和脂肪百分含量较高,属高蛋白高油脂种子,其中蛋白质含量为(44.07±5.40)g/100g,脂肪含量为(40.70±1.38)g/100g,而糖含量为(3.30±0.33)g/100g,淀粉含量更低,仅为(0.17±0.02)g/100g。阴香种子脂肪含量较高,属于油脂类种子,脂肪含量为(52.42±0.60)g/100g,而糖含量为(4.25±0.72)g/100g,蛋白质含量为(12.49±1.22)g/100g,淀粉含量最低,仅为(0.47±0.07)g/100g。

2.6樟树、阴香种子贮藏试验

分别对樟树、阴香种子采取常温干藏、常温湿藏和低温干藏,比较不同贮藏方式对于2种种子贮藏期的影响。由表4可见,常温湿藏含水量最高,其中樟树种子为11.25%~14.67%,阴香种子为11.38%~12.61%;低温干藏含水量次之,樟树种子为7.47%~10.09%,阴香种子为7.73%~9.71%;常温干藏含水量最低,樟树种子为6.70%~8.69%,阴香种子为4.19%~5.52%。

由图6可见,不同贮藏方式对樟树种子贮藏期长短影响较大。以活力低于50%为临界点,樟树种子常温湿藏仅能贮藏2个月,常温干藏可达3个月,而低温干藏则可达6个月。樟树种子活力降低由快至慢依次为常温湿藏>常温干藏>低温干藏。

阴香种子贮藏时间较樟树种子短(图7),仍以种子活力低于50%为临界点,阴香种子常温湿藏仅可贮藏2个月,常温干藏可贮藏2.5个月,而低温干藏则可贮藏4个月,阴香种子活力降低由快至慢依次为常温湿藏>常温干藏>低温干藏。

3结论与讨论

试验结果显示,樟树种子约为(6828~7160)粒/kg,千粒质量约为143.96g;阴香种子约为(5512~5764)粒/kg,千粒质量约为177.49g。2种种子的横纵径均在8mm以内,综合判断樟树种子和阴香的种子均属于小粒种子。一般来说,中、小粒种子适宜贮藏的含水量为7%~10%[16]。结合含水量测定数据显示,本批种子的含水量控制在适宜贮藏范围。

樟树和阴香种皮透水性好,两者在初始浸水4h内即快速吸水。阴香种子吸水较樟树种子快,主要原因是阴香种皮较薄,膜质,有利于吸水;而樟树种皮较厚,壳质,影响了吸水。樟树、阴香种子吸水量24h分别为饱和吸水量的82.14%、88.89%;48h吸水量分别为饱和吸水量的95.92%、98.99%,已达水饱和状态。浸种造成樟树、阴香种子电解质渗漏含量增加,在浸种2h达到峰值,较吸水量峰值的4h早了2h。种子细胞膜系统在脱水状态及吸涨初期存在损伤不完整,会导致种子内的溶质在浸种初期通过细胞膜从细胞内渗漏出去[17]。伴随吸水过程,细胞膜磷酯由胶状向水合液晶状转变并恢复半透膜特性[18],选择性允许某种分子或离子扩散进出,所以电解质渗漏速率逐渐下降。

浸种过短会导致种子未吸涨水影响萌发,而浸种过长也会导致种子内部物质流失,影响发芽率[19]。结合吸水增量曲线和电解质渗透增量曲线,樟树种子和阴香种子的最佳浸种时间为24~48h。此外,在浸种过程中发现2种种子浸种液均容易浑浊。相关研究显示,樟树种子浸提液对高羊茅(Festucaarundinacea)、白三叶(Trifoliumrepens)和狗牙根(Cynodondactylon)这3种草坪种子的萌发和幼苗生长有抑制作用[20]。因此,应及时更换浑浊的浸种液,尤其前期更须频繁更换。

种子有4大类主要营养物质,分别是糖类、脂质、蛋白质、淀粉。糖类和脂肪为呼吸作用基质,蛋白质主要用于合成原生质和细胞核。在糖类或者脂肪缺乏时,蛋白质也可以通过转化作用成为呼吸基质,供后续生长萌发。樟树和阴香种子的粗脂肪含量分别为(40.70±1.38)g/100g和(52.42±0.60)g/100g,均属于高油脂类型。此外,樟树种子的蛋白质含量也较高,蛋白含量能为代谢和发育提供氮素来源[21],油脂降解能为萌发提供必需的碳源和能量[22]。值得关注的是,种子成分影响贮藏,其中脂肪较糖类、蛋白质更易水解和氧化,油脂酸败会产生丙二醛和游离脂肪酸等有毒物质,严重影响种子活力[23]。如花生(Arachishypogaea)种子,其脂肪含量高达46%以上,蛋白质含量达26%~36%[24],相对于其他谷物类种子难贮藏,容易受霉菌等微生物危害,适合在低温干燥环境中贮藏[25-26]。

结合贮藏试验发现,樟树种子和阴香种子采取低温干藏方式贮藏最久,樟树种子可贮6个月,阴香种子可贮4个月,而采用常温干藏、常温湿藏均不理想。不同贮藏方式对2种种子贮藏时间由长至短依次为低温干藏、常温干藏、常温湿藏,该结果与其高脂肪含量吻合。相关研究表明,高温会加速种子内部脂质氧化和变质,促进蛋白质变性和胶体凝固,影响种子的贮藏期[27];种子温度越高呼吸作用越强,有机物质消耗越快,贮藏时间越短;呼吸作用产生水,种子中自由水的出现会使酶活化,使各种生理活动尤其是物质的分解过程加速进行并产生一系列有害代谢产物,降低种子活力[28]。这点也在试验结果中得到证实,控制在4℃低温,7%~10%含水量,遮光,密封的冰箱低温贮藏方式最有利于樟树种子和阴香种子的贮藏。

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