不同光质对云杉种子萌发和幼苗生长的影响

赵自恩

甘肃省迭部县益哇林场，甘肃 迭部 747400

0 引言

云杉（Picea asperataMast.）是松科云杉属乔木，是我国宝贵树种，树高可达45 m，胸径可达1 m，多分布于陕西省西南部、甘肃省东部及白龙江流域等地［1］。云杉木材呈黄白色，较轻软，纹理直，结构细，材质优良，可作建筑、舟车、器具、家具及木纤维工业原料等用材。云杉生长快，适应性强，树姿端庄，抗风力强，是较好的景观和造林树种［2］。目前，云杉人工栽培的规模较小，幼苗的成活率较低，且苗木性状不稳定，因此探索创造适宜云杉生长的环境，提高云杉幼苗存活率和幼苗质量对人工培育云杉苗木具有重要意义［3］。

光照是影响植物种子萌发和生长发育的重要环境因子之一［4］。休眠的种子在适宜的环境条件下吸水，开始营养物质的转化，胚乳和种皮破裂，胚根伸出，完成萌发过程。种子萌发过程中，光照作为环境信号，对种子萌发起着重要作用［5］。相关研究认为，植物种子萌发对光环境的敏感性存在差异，有些植物种子在萌发过程中不受光照的影响，而有些植物只能在光照下发芽［6］，也有些植物在光照下不发芽，还有植物种子在不同光照时间和光照强度下，呈现不同的萌发状态［7］。因此，笔者研究不同光质对云杉种子萌发和幼苗生长的影响，以期探索云杉种子对光照的响应机制，为云杉幼苗培育提供参考。

1 试验材料与方法

1.1 试验材料

试验用云杉种子采自天然云杉林，除去空粒和杂质，在室温干燥器中保存备用。

1.2 试验设计

试验于2020 年5 月在甘肃省迭部县益哇林场进行。试验采用完全随机设计，挑选大小均一、色泽光亮、饱满且无病虫害的云杉种子，用0.1%高锰酸钾溶液对种子进行消毒，然后用蒸馏水和无菌水清洗；将准备好的种子放入直径9 cm、铺有双层滤纸的培养皿中，每个培养皿放50 粒种子，加入3 mL 蒸馏水，放入培养箱中。以白光处理为对照（CK），采用可调节LED灯进行不同光质处理，共设置4 种光质，分别为红∶蓝=8∶2（T1）、红∶蓝=7∶3（T2）、红∶蓝=5∶5（T3）、红∶蓝=3∶7（T4）。每一处理10 个重复。培养箱温度设定为24～26 ℃，湿度设定为67%～73%，光强设定为90 mol/（m2·s），光周期设定为12 h光照/12 h黑暗。

1.3 测定指标及方法

1.3.1 云杉种子发芽率、发芽势和发芽指数

开始试验后，每24 h 统计1 次云杉种子萌发情况。种子萌发以胚根突破种皮1 mm 为准，各处理以连续2 d 没有新萌发的种子视为萌发结束，计算种子发芽率、发芽势、发芽指数。计算公式为

式（1）（2）（3）中：M1为试验第7 天正常发芽种子数，M2为全部正常发芽种子数，M为供试种子数，Gt为每日发芽种子数，Dt为发芽日数。

1.3.2 云杉幼苗生长特性

种子萌发14 d 后，每个处理随机选取正常生长的幼苗5 株，测定幼苗下胚轴长、胚根长、胚根直径和下胚轴直径。

1.3.3 云杉幼苗叶片叶绿素质量分数

2020 年6 月中旬，各处理随机选取5 株幼苗，取上部叶片，采用乙醇浸提法，分别测定幼苗叶片叶绿素a和叶绿素b质量分数。

1.4 数据分析

利用SPSS24.0 软件和Excel 软件对试验数据进行处理与分析，并进行方差分析和多重比较。

2 试验结果与分析

2.1 不同光质对云杉种子萌发的影响

由表1 可知，各处理云杉种子发芽率、发芽势、发芽指数均存在显著差异。根据云杉种子发芽率，各处理排序为T2＞T3＞CK＞T4＞T1。处理T2、T3云杉种子发芽率显著大于CK，处理T2、T3云杉种子发芽率存在显著差异；处理T1、T4云杉种子发芽率显著小于CK，处理T1、T4云杉种子发芽率没有显著差异。处理T1云杉种子发芽势和CK 没有显著差异，其他处理云杉种子发芽势均显著大于CK，处理T2云杉种子发芽势最大，其次是处理T3。处理T1云杉种子发芽指数和CK 没有显著差异，其他处理云杉种子发芽指数均显著大于CK，处理T3云杉种子发芽指数最大，其次是处理T4。这说明不同光质对云杉种子的发芽率、发芽势、发芽指数有显著影响。

2.2 不同光质对云杉幼苗生长的影响

由表2 可知，各处理云杉幼苗下胚轴长、下胚轴直径、胚根长均存在显著差异，各处理云杉幼苗胚根直径无显著差异。根据云杉幼苗下胚轴长，各处理排序为T2＞T3＞CK＞T4＞T1，处理T2、T3云杉幼苗下胚轴长显著大于CK，处理T1、T4云杉幼苗下胚轴长显著小于CK。根据云杉幼苗下胚轴直径，各处理排序为T2＞T3＞CK＞T4＞T1，处理T2、T3云杉幼苗下胚轴直径显著大于CK，处理T1、T4云杉幼苗下胚轴直径显著小于CK。根据云杉幼苗胚根长，各处理排序为T2＞T3＞CK＞T4＞T1，处理T2、T3云杉幼苗胚根长显著大于CK，处理T1、T4云杉幼苗胚根长显著小于CK，处理T1、T4云杉幼苗胚根长没有显著差异。这说明不同光质对云杉幼苗生长具有显著影响。

表2 不同光质处理下云杉幼苗生长情况

2.3 不同光质对云杉幼苗叶片叶绿素质量分数的影响

由表3 可知，各处理云杉幼苗叶片叶绿素a、叶绿素b 质量分数存在显著差异。根据云杉幼苗叶片叶绿素a 质量分数，各处理排序为T2＞T3＞CK＞T1＞T4，处理T2、T3云杉幼苗叶片叶绿素a质量分数显著大于CK，处理T1、T4云杉幼苗叶片叶绿素a 质量分数显著小于CK，处理T2和T3云杉幼苗叶片叶绿素a 质量分数没有显著差异，处理T1和T4云杉幼苗叶片叶绿素a 质量分数均没有显著差异。处理T2、T3云杉幼苗叶片叶绿素b 质量分数显著大于CK，处理T1、T4云杉幼苗叶片叶绿素b 质量分数和CK 没有显著差异。各处理云杉幼苗叶片叶绿素a+b 质量分数和各处理云杉幼苗叶片叶绿素a质量分数变化特征相似。

表3 不同光质处理下云杉幼苗叶片叶绿素质量分数 mg/g

3 结论与讨论

光质是影响植物种子萌发和生长发育的诸多环境因素之一［8］。当光质发生变化时，植物能通过光受体感受光质的变化，这些光受体通过激发信号传递途径来改变植株发育的形态建成［9］，进而调节植物自身的生长发育、光合作用、生理代谢［10］。已有研究表明，植物至少进化出5 种类型的光感受器来感受周围的光信号［11］。此外，相关研究表明，蓝光对幼苗株高生长产生抑制作用［12］，隐花色素作为一种蓝光感受器，对植物的伸长生长、昼夜节律的确立、去黄化和抵抗多种胁迫都有调节作用，向光素、黄素也是感受蓝光的重要色素［13］。光敏色素可通过感知红光，进而调节依赖光照的植物种子萌发和黄化［5］。由于植株对光照的适应性存在差异，从而对光照需求不同，导致它们调节自身生长速度以应对光照的刺激［14-15］，从而引起生长差异。

此次试验结果表明，不同光质处理下云杉种子萌发和幼苗生长情况存在显著差异，其中以光质为红∶蓝=7∶3 处理的云杉种子发芽率和发芽势最高，云杉幼苗下胚轴长、下胚轴直径、胚根长、叶绿素a 质量分数和叶绿素a+b 质量分数均最大，这可能是因为云杉种子和幼苗经过该光质照射后，光受体激活赤霉素和细胞分裂素等一些相关基因的合成，有利于种子萌发和幼苗生长，是较好的光照培养条件。