物理、化學處理方法對矮生嵩草和線葉嵩草種子萌發的影響

段春華　張德罡　張靖　徐長林　魚小軍

摘要：采用物理和化學方法處理矮生嵩草和線葉嵩草種子，測定其發芽率。結果表明，NaOH處理對矮生嵩草種子發芽率提高顯著（P<0.05），4%NaOH浸泡3 h后種子發芽率最高，為86.7%；線葉嵩草經NaOH處理后，4%NaOH浸泡3 h、5%NaOH浸泡3、4 h后，發芽率均顯著提高（P<0.05），5%NaOH浸泡3 h后發芽率最高，為18.0%。不同濃度赤霉素（GA）處理對矮生嵩草和線葉嵩草種子的發芽率促進不顯著（P>0.05）。低溫（4 ℃）層積30 d顯著促進矮生嵩草種子萌發（P<0.05），低溫層積60 d、20 ℃溫水浸泡（10，15和30 h）、磨破種皮對2種種子發芽率均無顯著促進作用。4%和5%NaOH溶液處理3～5 h、低溫層積、磨破種皮均提高了矮生嵩草種子發芽指數；4%和5%NaOH溶液處理3～5 h提高了線葉嵩草種子發芽指數。

關鍵詞：矮生嵩草；線葉嵩草；處理方法；發芽率；發芽指數

中圖分類號：S 330.3 文獻標識碼：A 文章編號：10095500（2013）01004005

青藏高原被稱為世界“第三極”，其地理條件惡劣，在此環境下形成的生態系統極其脆弱＼[1，2＼]。目前，青藏高原高寒草地退化嚴重，正危及著高原生態環境及人類的生存，有關青藏高原高寒草甸植被恢復已引起科學工作者的廣泛關注＼[3，4＼]。

嵩草屬（Kobresia）植物為莎草科苔草亞科多年生草本植物，是青藏高原高寒地區植被的主要組成物種＼[5＼]，其良好生長對維持青藏高原地區的生態平衡具有十分重要的作用＼[6＼]，而青藏高原獨特的生態環境對嵩草屬的繁殖和生長也有很重要的意義＼[7＼]。嵩草屬種子發芽率極低，未經處理的嵩草種子室內和室外萌發率分別只有4%和2%＼[8＼]。矮生嵩草（Kobresia humilis）和線葉嵩草（Kobresia capillifolia）屬寒冷中生型多年生草本植物，是高寒草甸植物群落建群種之一＼[9，10＼]，其草質細嫩、營養豐富，為各種家畜喜食，是構成青藏高原的主要生態草種＼[11＼]，對草地的維持及更新具有重要作用。

目前，對該屬植物種子打破休眠和提高發芽率的研究已有報道＼[12-17＼]，但主要集中利用化學方法，且處理效果不顯著。此次試驗分別采用物理方法、化學方法對矮生嵩草、線葉嵩草種子進行處理，探討提高嵩草屬植物種子發芽率的方法，為嵩草屬植物有效利用及青藏高原植被恢復提供基礎。

1 材料和方法

1.1 樣地概況

供試種子采集于甘肅農業大學高山草原試驗站的天祝高寒草甸。試驗站位于甘肅省天?？h西南烏鞘嶺腳下，氣候潮濕，空氣稀薄、太陽輻射強。年均氣溫-0.1 ℃，最冷在1月，平均氣溫-18.3 ℃，最熱在7月，平均氣溫 12.7 ℃，>0 ℃年積溫1 380 ℃，7月仍有0 ℃以下低溫出現。年降水量416 mm，集中在7，8和9月，年蒸發量為1 592 mm。無四季之分，僅分冷暖兩季。

1.2 試驗材料

供試種子于2011年8～9月采集，種子采集后于室內風干、篩選后置牛皮紙袋常溫貯藏，次年3月開始試驗。

1.3 試驗方法

1.3.1 處理方法 4%、5%的NaOH分別處理材料3，4和5 h＼[18＼]；用10，20和30 mg/L的GA進行浸泡處理10 h＼[19＼]。

磨破種皮法在砂紙上打磨種子至種子發亮并能看到小孔為止；低溫層積在種子4 ℃恒溫條件進行濕沙層積30、60 d；溫水浸泡：將種子置于20 ℃的溫水中浸泡15，20和30 h＼[20＼]。

1.3.2 種子萌發和測定項目 采用紙上法（TP）25/15 ℃（16 h高溫、8 h低溫）自然光照條件培養。每培養皿50粒種子，3次重復，未經處理的完整種子作為對照。每天澆水并記錄數據，試驗期間有發霉種子，沖洗后放回；并以胚根突破種皮，即“露白”作為種子萌發的標準。萌發試驗周期為40 d＼[21，22＼]。

發芽率（GP）=GN/SN×100%

式中：GN為總的種子發芽數，SN為供試種子總數。

發芽指數（GI）=∑（Gt / Dt）

式中：Gt為在t日的發芽數，Dt為相應的發芽天數＼[22＼]。

1.4 數據分析

用SPSS（16.0）軟件對發芽率、發芽指數利用AVOA進行顯著性檢驗，數值均以“平均值±標準誤差”表示。

2 結果與分析

2.1 不同處理對矮生嵩草和線葉嵩草種子發芽率的影響

2.1.1 NaOH處理對種子萌發的影響 矮生嵩草、線葉嵩草種子發芽率與NaOH浸泡的濃度、時間有關。矮生嵩草經4%和5%NaOH溶液浸泡3～5 h，發芽率與對照相比均顯著提高（P<0.05），其中，4%NaOH處理，以浸泡3 h后種子發芽率最高，為86.7%，其次是5%NaOH浸泡3 h，為81.3%。對于線葉嵩草種子，4%NaOH浸泡3 h、5%NaOH浸泡3、4 h后，發芽率均顯著提高，其中，5%NaOH浸泡3 h后發芽率最高，為18.0%，其次，同濃度下浸泡4 h，為16.0%；其他NaOH處理下種子發芽率雖均較對照高，但差異不顯著。4%和5%NaOH處理3～5 h，溶液隨著處理時間的延長，矮生嵩草和線葉嵩草種子發芽率均降低，但均高于對照（表1）。

2.1.2 GA溶液對種子萌發的影響 經GA溶液浸泡后，線葉嵩草種子均未萌發，發芽率為0，不受GA影響。矮生嵩草經GA溶液處理后，不同濃度處理對種子發芽率影響不同；10 mg/L GA溶液處理后，種子發芽率最高為26%，顯著高于30 mg/L溶液處理，與20 mg/L溶液發芽率差異不顯著（P<0.05）。與對照相比，低濃度處理（10～20 mg/L）種子發芽率低于對照但差異不顯著；隨著處理濃度的升高，種子發芽率降低，當處理濃度達到30 mg/L時，種子發芽率顯著低于對照（表2）。

2.1.3 不同物理處理方法對種子萌發的影響 低溫層積、溫水浸泡和磨破種皮處理對線葉嵩草種子發芽無影響，種子發芽率均為0。層積1月矮生嵩草種子發芽率顯著高于對照（P<0.05），為44.7%；層積2月種子發芽率雖高于對照，但差異不顯著。溫水浸泡10，15和30 h后，矮生嵩草種子發芽率降低，但差異不顯著；處理10，15和30 h種子發芽率變化不大。磨破種皮后矮生嵩草種子發芽率略有提高，差異不顯著（表3）。

2.2.2 GA對發芽指數的影響 經不同濃度GA處理后，矮生嵩草發芽指數均有提高，但差異不顯著；10 mg/L溶液處理下，矮生嵩草發芽指數最高，隨著GA濃度的升高，發芽指數減小，30 mg/L濃度下發芽指數最低，這與發芽率變化趨勢一致（表5）。GA處理對線葉嵩草種子發芽指數無影響。

2.2.3 低溫層積、磨破種皮、溫水浸種對發芽指數的影響 經低溫層積、磨破種皮不同物理方法處理后，矮生嵩草發芽指數均顯著提高（P<0.05）；經溫水浸種后，矮生嵩草種子發芽指數也有所提高，但差異不顯著；隨著浸泡時間的延長，發芽指數提高，但處理時間差異不顯著。層積、溫水浸種和磨破種皮對線葉嵩草發芽指數無影響。經低溫層積30 d后，矮生嵩草種子發芽指數最高，與層積60 d、磨破種皮處理差異不顯著，但均顯著高于對照，發芽速度相對加快，發芽相對集中（表6）。

3 討論與結論

研究結果表明，不同方法處理對不同嵩草種子萌發影響不同；其中，NaOH處理對種子發芽率促進作用最顯著。對于矮生嵩草，4%NaOH溶液浸泡3 h處理效果最佳，種子發芽率達到86.6%；而線葉嵩草則在5%NaOH處理3 h后效果最佳。此外，線葉嵩草只在NaOH處理下有萌發，且在5%NaOH處理4、5 h后，有大部分種子壞死，其原因是由于溶液濃度大，浸泡時間久，從而導致種子壞死不能萌發。不同種子對NaOH浸泡濃度響應不同，矮生嵩草對低濃度處理敏感，而線葉嵩草則對高濃度敏感，這可能與種子果皮、種皮結構及內源激素有關。黃錦華等＼[23＼]研究表明，高含量內源脫落酸直接抑制嵩草種子的萌發，且嵩草種子果皮厚、外表致密、保護組織極厚＼[24，25＼]，使得果皮和種皮透氣性和透水性差，胚根和胚芽無法穿破保護組織＼[26＼]，因而嵩草種子野外萌發率極低。另外，有研究發現，嵩草屬植物種類居群間存在著大量的染色體數目及倍性變化，且著絲點離散，因此，嵩草屬植物種間可能發生了雜交或多倍化，從而影響種子的可育性，這也是種子萌發率低的原因之一＼[27＼]。

GA處理、溫水浸泡、磨破種皮、低溫層積處理，除了低溫層積30 d矮生嵩草種子發芽率顯著高于對照外，其余均無顯著促進作用；對線葉嵩草種子萌發無影響。線葉嵩草種子萌發率極低甚至不萌發，除NaOH處理后有顯著提高外，其余化學或物理方法均對其無影響。溫水浸泡處理10，15和30 h后，種子發芽率變化不大，且與對照差異不顯著，說明浸泡時間對種子發芽率無影響，這與侯志兵等＼[28＼]研究浸種時間對胡枝子種子發芽率影響不相一致。嵩草種子發芽率與儲藏條件、海拔等外在環境條件也有關系。王得賢＼[29＼]研究表明，久治嵩草（K.jiuzhiensis）、線葉嵩草種子在室溫儲藏后，種子生活力較低溫儲藏下降的快，劣變進程加快；而隨著儲藏時間的延長，嵩草種子發芽率提高，結合化學藥劑處理，發芽率提高顯著＼[12，13，30＼]，說明低溫儲藏條件下適當延長儲藏時間，可一定程度上打破種子休眠從而提高嵩草種子發芽率。

對于發芽指數，NaOH處理后嵩草種子發芽指數與發芽率變化一致，說明NaOH處理在提高種子發芽率的同時，還加快了種子的萌發進程；GA處理后雖然提高了矮生嵩草種子發芽指數，但差異不顯著，說明在種子發芽過程中GA對打破休眠內源機理無關，這與王得賢＼[31＼]報道GA對嵩草屬種子的影響可能更多的是藥理性作用的研究結論一致；隨著GA濃度的升高，種子發芽指數降低，這與劉開業等＼[32＼]的研究結果相一致。而磨破種皮、溫水浸泡、層積等物理方法均顯著提高了矮生嵩草的發芽指數，說明物理方法在一定程度上加快了種子的發芽進程，使其萌發集中，縮短了萌發期，利于出苗整齊。

試驗說明，NaOH處理對種子萌發促進作用最明顯，其他處理對不同種子發芽率影響不同。濕沙層積30 d后顯著提高矮生嵩草種子發芽率，層積60 d、溫水浸泡、磨破種皮均對矮生嵩草發芽率無顯著促進作用，但層積、磨破種皮提高了矮生嵩草種子發芽指數；層積、溫水浸泡、磨破種皮對線葉嵩草種子發芽率、發芽指數無影響。

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