不同處理對毛紅椿種子發芽的影響

王金厚，喬春華，王立超，石 燕，王曉東

（1.黃山學院 生命與環境科學學院 安徽 黃山245041；2.南京森林公安學院 江蘇 南京210023）

生物多樣性保護是全球范圍內廣泛關注的熱點問題，其中如何有效保護瀕危植物一直是研究的重點[1]。一般認為，瀕危植物因種子產量低、種子生活力和發芽率低，從種子到幼苗轉化率較低，導致幼苗稀少，種群更新存在困難。因此，促進和提高瀕危植物種子發芽是保護和開發瀕危植物種質資源的關鍵工作[2]。通過探討瀕危植物種子的生物學特性與其萌發影響因素之間的相互作用和相關性，可以為提高瀕危植物種子的發芽率、發芽勢、發芽指數和活力指數等提供科學理論依據。目前，國內外學者相繼開展了影響瀕危植物種子萌發的研究，如不同基質對種子萌發的影響[3]、外界生態因子（包括溫度、光照等）和化學物質對種子萌發的影響[4-6]等。

毛紅椿[Toona ciliata var.pubescens]為楝科（Meliaceae）香椿屬紅椿的天然變種植物，又名毛紅楝、紅楝子，落葉或近常綠喬木，主要產于我國的四川、貴州、福建、安徽等地，雖然在我國分布不廣，但其生態幅較寬，向北分布可至安徽黃山北緯30°-40°[7,8]。近年來由于自然環境變化、過度砍伐以及其天然更新比較慢等原因，毛紅椿數量和分布區在不斷減少[9]，零星分布于我國安徽、浙江、江西、湖南、云南等省，大多數居群內的植株數量不超過100 株[10]，在1991年已被列為第一批國家二級保護瀕危植物[11]。自20 世紀70年代末，一些學者就開始了毛紅椿天然林群體分布、生物學特性和生長特性以及育苗、引種栽培技術等方面的研究[2，7，12-14]，但對毛紅椿種子萌發能力的影響因素方面的研究報道甚少，張麗等2011年[15]對毛紅椿種子萌發的影響因素進行了初探。結果表明，毛紅椿種子萌發最佳溫度為25-27℃，光照會抑制毛紅椿種子發芽，浸種可以提高毛紅椿種子的發芽勢和發芽率，并且0.3%高錳酸鉀溶液消毒處理能顯著促進毛紅椿種子萌發。而培養基質、激素等因素對毛紅椿種子萌發影響方面未見報道。為此，本試驗以毛紅椿種子為對象，探討其在光照和黑暗環境下的不同播種基質上、不同濃度的赤霉素（GA3）下、酸脅迫下以及不同濃度的毛紅椿果殼浸提液下對毛紅椿種子萌發的影響，以提高毛紅椿種子發芽率，為保護珍稀的毛紅椿種質資源與促進種群更新以及在不同土壤地區播種育苗、引種栽培提供科學理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

毛紅椿種子來源于安徽涇縣，種子采收時間為2013年10月26日，帶回實驗室后，在室內自然晾曬貯藏，待果實開裂獲得純凈種子和果殼。經測定，種子的千粒重為6.18g/千粒，優良度為94%。試驗儀器設備與藥品有培養箱（型號為DHG-9070AS）、人工氣候箱 （型號為RXZ 智能型、PQX 型）、98%濃硫酸（H2SO4）、鹽酸（HCl）、赤霉素（GA3）、培養皿、濾紙。

1.2 試驗方法

1.2.1 不同播種基質對毛紅椿種子發芽的影響試驗

選擇4 種不同的基質即紅壤、黃心土、河沙和濾紙進行種子發芽試驗。其中紅壤取自黃山學院實習苗圃，屬于地帶性的紅壤。河沙來源于黃山學院南區建筑工地，使用前用土壤篩出小石子和夾雜物，然后帶回實驗室。黃心土取自黃山學院南區第二教學樓和逸夫綜合樓之間的空地，取土時先清除地表雜草等，挖開表層土壤至心土層，然后用鐵鏟取土，裝入塑料袋，帶回實驗室。將篩選的毛紅椿飽滿種子播種在4 種不同基質（紅壤、黃心土、河沙、濾紙）上，每基質3 個重復，每重復50 粒種子（下同），每基質分別在光照和黑暗2 種環境下培養。具體方法為：將試驗所需的4 種基質和規格相同的全部培養皿放在電熱恒溫鼓風干燥箱中105℃高溫消毒2 小時后取出自然冷卻備用，然后將4 種基質分別放入6 個培養皿中，在每個培養皿中裝入紅壤、黃心土和河沙的量為培養皿高度的2/3 左右，以濾紙為發芽基質的培養皿中放入2 層濾紙，之后在每個培養皿中均勻的撒播毛紅椿種子50 粒，并澆透水，在試驗期間保持基質濕潤且種子周圍不出現水膜。將不同基質的培養皿置于溫度25℃，光照（5000lx）24h/d 人工氣候箱中和溫度25℃電熱恒溫培養箱中培養，即分別為光照培養和黑暗培養。每天觀察和記錄各處理種子的發芽情況，統計發芽數。當胚根與種子等長時，即認為該種子已發芽[16]。發芽終期（第10 天）記錄最終發芽種子數量。

1.2.2 GA3處理對毛紅椿種子發芽的影響試驗

不同濃度的GA3溶液的配制：用分析天平稱取1.0000gGA3于燒杯中加少量95%酒精再加適量蒸餾水攪拌溶解后移至500ml 容量瓶中定容，得濃度為2000mg·L-1的GA3溶液；用量筒量取2000mg·L-1的GA3溶液250ml 于燒杯中，再移至500ml 容量瓶中定容，得濃度為1000mg·L-1的GA3溶液；用量筒量取1000mg·L-1的GA3溶液250ml 于燒杯中，再移至500ml 容量瓶中定容，得濃度為500mg·L-1的GA3溶液；以此類推，分別配置濃度為2000mg·L-1、1000mg·L-1、500mg·L-1、100mg·L-1、50mg·L-1、10mg·L-1的GA3溶液，共計6 個水平。用不同濃度的GA3溶液和蒸餾水培養以濾紙為培養基質的毛紅椿種子，每水平3 個重復。將播種好的毛紅椿種子置于溫度25℃電熱恒溫培養箱中培養。最后觀察和記錄種子的萌發情況，統計發芽數。

1.2.3 酸脅迫對毛紅椿種子發芽的影響試驗

酸溶液的配制：按照n(H2SO4):n(HCL)=1：1 混合硫酸和鹽酸，即硫酸與鹽酸等摩爾比配制成混合溶液，用蒸餾水將混合溶液稀釋至pH=1、pH=4、pH=5的酸溶液，相同方法可以得到pH=4 時不同摩爾比的酸溶液，即n (H2SO4):n (HCL)=1：2 和n(H2SO4):n(HCL)=2：1 的酸溶液。酸溶液稀釋時用精密pH 試紙確定稀釋后溶液的pH 值。將種子均勻撒播在以濾紙為培養基質的培養皿內，用不同摩爾比酸溶液、相同摩爾比不同pH 值的酸溶液和蒸餾水為培養液進行萌發，貼好標簽，每個處理3 個重復。將其置于溫度25℃電熱恒溫培養箱中培養。最后觀察和記錄種子的萌發情況，統計發芽數。

1.2.4 毛紅椿果殼浸提液對毛紅椿種子發芽的影響試驗

不同濃度的果殼浸提液的配制：取已去除種子的毛紅椿果殼80g，將其浸泡于400g 蒸餾水中24 h，獲得果殼與水比例為1：5 的果殼浸提液。取適量浸提液，將其稀釋1 倍，獲得果殼與水比例為1：10的果殼浸提液； 以此類推，可獲得1：5、1：10、1：20和1：50 的4 種比例的果殼浸提液并分別放入各自的廣口瓶中，貼上標簽，放入冰箱中低溫保存備用。用不同濃度的果殼浸提液和蒸餾水培養毛紅椿種子，每種濃度3 個重復，將其置于溫度25℃電熱恒溫培養箱中培養。最后觀察和記錄種子的萌發情況，統計發芽數。

1.3 數據處理

根據試驗記錄的數據，計算毛紅椿種子的發芽率、發芽勢、發芽指數和平均發芽速度。其中種子發芽指標的計算公式為[17]：

種子發芽率 （GR）=正常發芽種子粒數／供測定種子總數×100%

發芽勢（GP）=發芽種子數達到高峰時正常發芽種子粒數／供檢種子總數×100%

式中：Gt為在第t 天的種子發芽數；Dt為相應種子發芽所用的時間。

采用常用的數據處理軟件Microsoft Excel 2003 進行數據的統計和發芽指標的計算，應用DPS9.50 軟件對不同處理下毛紅椿種子的發芽率、發芽勢、發芽指數、平均發芽速度作方差分析和多重比較，其中發芽率和發芽勢運用反正弦平方根轉換后計算。

2 結果與分析

2.1 光照條件及播種基質對毛紅椿種子發芽的影響

光照條件下不同播種基質對毛紅椿種子萌發的影響及多重比較結果見下表1。可見濾紙的發芽率、發芽勢、發芽指數和平均發芽速度在處理間均是最高的，分別是91.36%、64.07%、44.03 和6.55，比其他處理的平均值分別高出了10.83%、20.32%、28.60%和3.97%； 而以紅壤為播種基質的處理的各項發芽指標最低，其發芽指數與濾紙的發芽指數有顯著差異（p=0.0189＜0.05），平均發芽速度與濾紙的平均發芽速度有極顯著差異（p=0.0032＜0.01）。各處理間的發芽率的大小為濾紙＞河沙＞黃心土＞紅壤；發芽勢的大小為濾紙＞河沙＞紅壤＞黃心土，盡管各處理間的發芽率和發芽勢有差異，但其差異性并沒有達到顯著性水平。綜合分析發芽各指標數值，毛紅椿種子在光照條件下以濾紙和河沙為播種基質其發芽情況較理想。

表1 光對毛紅椿種子發芽率、發芽勢、發芽指數和平均發芽速度的影響

黑暗條件下不同播種基質對毛紅椿種子萌發的影響及多重比較結果見表2。各處理間的發芽率與濾紙相比均有所提高，其中以河沙最高，為92.32%，比濾紙的發芽率提高了5.45%，雖然發芽率均有所提高，但是其差異并不顯著。發芽勢方面，各處理的發芽勢均沒有濾紙的發芽勢數值大，并且以黃心土為播種基質處理的發芽勢最低，只有46.66%，與濾紙的發芽勢85.15%有顯著差異 （p=0.0183＜0.05）。以黃心土、河沙為基質的發芽指數比濾紙的發芽指數27.51 分別提高了40.79%和25.37%，并且其差異極顯著（p=0.0002＜0.01）。各處理間的平均發芽速度較濾紙的平均發芽速度有所提高，且存在極顯著的差異性（p=0.0001＜0.01），其中以黃心土、河沙為播種基質的平均發芽速度比濾紙的平均發芽速度分別提高了7.09%和4.02%。

表2 黑暗對毛紅椿種子發芽率、發芽勢、發芽指數和平均發芽速度的影響

光照和基質對毛紅椿種子發芽指標影響的雙因素方差分析結果見表3。從發芽率來看，不同播種基質間、光照與黑暗環境間以及二者的交互作用對毛紅椿種子發芽率的影響均表現為差異不顯著。不同播種基質間對毛紅椿種子發芽勢的影響有顯著差異（p=0.0282＜0.05）；光照與黑暗環境間對其發芽勢的影響亦表現為顯著差異（p=0.01＜0.05），而不同播種基質間和光照與黑暗環境間的交互作用對其發芽勢的影響表現為差異不顯著（p=0.3717＞0.05）。在發芽指數方面，不同播種基質間對毛紅椿種子發芽指數的影響是有極顯著的差異（p=0.0049＜0.01）；光照與黑暗環境間對其發芽指數的影響是沒有顯著差異的，然而二者的交互作用對其發芽指數又表現為顯著差異 （p=0.0269＜0.05）。對于平均發芽速度，不管是不同播種基質間、光照與黑暗環境間，還是二者的交互作用，均表現對毛紅椿種子平均發芽速度有極顯著的差異性。

表3 光照和基質對毛紅椿種子發芽指標影響雙因素方差分析

從表3 中還可以看出，以紅壤、黃心土和河沙為播種基質時的發芽率均表現為黑暗環境下處理高于光照環境下處理的發芽率，且紅壤的2 種環境下差異最大，相差了19.33%，而以濾紙為播種基質時，光照下的發芽率略高于黑暗環境。除黃心土基質2 種環境下發芽勢差別不大外，其他基質在2 種光照條件環境下發芽勢均表現為黑暗環境下高于光照環境下，且均高出20.00%。紅壤基質和黃心土基質的發芽指數在黑暗環境下高于光照環境下；而河沙基質和濾紙基質的發芽指數表現為光照環境下高于黑暗環境下。除黃心土基質的平均發芽速度在2 種光照環境下相近外，其他基質的平均發芽速度均表現為黑暗環境下高于光照環境下，且濾紙基質相差最大，為0.7 天。說明光照不僅會降低毛紅椿種子的發芽率[14]，而且也會抑制其種子發芽勢、發芽指數和平均發芽速度。

2.2 GA3 溶液濃度對毛紅椿種子發芽的影響

不同濃度GA3溶液處理對毛紅椿種子萌發的影響及多重比較結果見表4。綜合不同濃度GA3溶液對毛紅椿種子發芽的影響結果表明，通過不同濃度的GA3溶液培養毛紅椿種子對提高其發芽率、發芽指數和平均發芽速度均有一定的促進作用，但對發芽勢的促進作用不明顯甚至會有抑制作用。其中，以不同濃度GA3培養的種子的發芽率均高于蒸餾水處理水平，且發芽率均高于90%，但差異不顯著（p=0.15＞0.05），只有經濃度為1000mg·L-1的GA3溶液培養的種子的發芽率與蒸餾水處理水平的發芽率有顯著差異(p=0.0112＜0.05)；經GA3溶液培養后種子的發芽指數也均高于蒸餾水處理水平，其各值均大于34，其平均值比蒸餾水處理水平高35.73%，并且二者差異極顯著（p=0.0001＜0.01）；經GA3溶液處理后的種子的平均發芽速度相對于蒸餾水處理水平也有明顯的提高，并且與蒸餾水處理水平的多重比較結果為差異極顯著（p=0.0001＜0.01）。經過不同濃度的GA3溶液處理后，毛紅椿種子萌發總體表現為發芽率、發芽勢、發芽指數隨GA3濃度的升高呈先增大后減小的趨勢； 平均發芽速度隨GA3濃度的升高呈先加快后減慢的趨勢。并且以GA3濃度為1000mg·L-1處理后的種子其發芽率、發芽勢、發芽指數和平均發芽速度分別為97.38%、86.16%、40.10、6.79，均高于其他濃度處理的結果，相對于蒸餾水處理水平比較，其發芽率、發芽勢、發芽指數和平均發芽速度分別提高了11.23%、1.19%、45.77%和6.77%，說明該濃度的GA3溶液對毛紅椿種子萌發有明顯的促進作用。

表4 不同赤霉素濃度對毛紅椿種子發芽率、發芽勢、發芽指數和平均發芽速度的影響

2.3 酸脅迫對毛紅椿種子發芽的影響

酸脅迫對毛紅椿種子發芽的影響及多重比較結果見表5。相同摩爾比，pH=1 時，其種子的發芽率、發芽勢、發芽指數和平均發芽速度均為0，與蒸餾水和其他酸脅迫水平間差異極顯著 （p 值分別為0.0000、0.0002、0.0000、0.0000＜0.01），表明強酸會使毛紅椿種子失活而不能發芽。其他處理水平下的發芽率、發芽指數和平均發芽速度較蒸餾水各值均有所提高，平均分別提高了8.02%、46.99%和7.45%，且發芽指數和平均發芽速度指標的差異為極顯著水平（p 值均為0.0000＜0.01）。相同摩爾比時，pH=5的發芽率、發芽指數和平均發芽速度最高，分別為96.00%、41.67、6.73，較蒸餾水處理的發芽率、發芽指數和平均發芽速度分別提高了9.65%、51.47%和7.73%，且發芽率的差異顯著，不同pH 值對毛紅椿種子發芽指標影響總體表現為“弱促強抑”的趨勢。相同pH（pH=4），不同摩爾比的酸脅迫處理，其種子發芽率大小順序為1:2＞2:1＞1:1；發芽勢和發芽指數大小順序均為2:1＞1:1＞1:2；平均發芽速度的大小順序為1:1＞2:1＞1:2，但各處理間的差異不顯著。綜合各處理的發芽指標數值，當n(H2SO4):n(HCL)=1:1，pH=5 時，各發芽指標較為理想。

表5 酸脅迫對毛紅椿種子發芽率、發芽勢、發芽指數和平均發芽速度的影響

2.4 不同濃度果殼浸提液對毛紅椿種子發芽的影響

以不同濃度的毛紅椿果殼浸提液培養毛紅椿種子，對其萌發的影響及多重比較結果見表6。不同濃度的果殼浸提液對毛紅椿種子發芽的總的趨勢呈低濃度促進高濃度抑制，其中1:20 是其種子發芽率最高，為95.55%，相比于蒸餾水其發芽率提高了9.14%，1:10 時其種子發芽率也達到了95.38%，其他濃度處理的發芽率也均高于蒸餾水，但是水平間差異不顯著（p=0.1664＞0.05）。發芽勢方面，只有1:10時其種子發芽勢高于蒸餾水為89.35%，其他濃度處理均低于蒸餾水；1:20 時的種子發芽勢最低，為52.00%，且它與1:10 濃度處理和蒸餾水的發芽勢的差異顯著（p=0.0106＜0.05）。發芽指數和平均發芽速度方面，表現為低濃度促進、高濃度抑制的趨勢。1:50-1:10 濃度處理的發芽指數分別為42.20、42.42和40.38，比蒸餾水的發芽指數分別提高了53.40%、54.20%和46.78%； 平均發芽速度分別為6.64、6.67和6.75，比蒸餾水的平均發芽速度分別提高了9.19%、8.70%和7.41%，且二者與蒸餾水和濃度為1:5 處理間的對應值均表現為差異極顯著（p 值均為0.0000＜0.01），而濃度為1:5 的果殼浸提液處理較1:50-1:10 濃度處理，其發芽指數和平均發芽速度表現出“低促高抑”的趨勢。就分析結果總體而言，果殼浸提液濃度為1：20 時的各項發芽指標較理想。

表6 果殼浸提液濃度對毛紅椿種子發芽率、發芽勢、發芽指數和平均發芽速度的影響

3 結論與討論

1.黑暗條件有利于毛紅椿種子發芽，在光照條件下不同播種基質對毛紅椿種子萌發影響是有差異的。而且提高毛紅椿種子的發芽指標，需要有通氣透水性強的播種基質。

2.從本試驗結果中可以看出，不同濃度的GA3溶液對毛紅椿種子的萌發有一定的影響，影響結果總體表現為發芽率、發芽勢和發芽指數均隨GA3溶液濃度的升高呈先增大后減小的趨勢；平均發芽速度隨GA3濃度的升高呈先加快后減慢的趨勢，且當GA3濃度為1000mg·L-1時，毛紅椿種子的各項發芽指標較好，低于該濃度時促進不明顯，高于該濃度時有抑制的現象。

3.在pH=4 時，不管硫酸與鹽酸的摩爾比如何，其對毛紅椿種子萌發均有促進作用，但是不同摩爾比比例的混合酸溶液對毛紅椿種子發芽率的影響有一定的差異，其促進作用大小順序為：1:2＞2:1＞1:1，可能與不同摩爾硫酸根離子和氯離子對毛紅椿種子萌發影響不同有關。

4.本試驗結果表明，不同濃度的果殼浸提液對毛紅椿種子萌發影響總的趨勢呈低濃度促進高濃度抑制。在果殼浸提液濃度為1：20 時，毛紅椿種子的發芽率最高，為95.55%，而高于1：20 時，其發芽率開始下降，當果殼浸提液濃度為1：5 時，與蒸餾水處理相比，毛紅椿種子發芽率和發芽勢均低于蒸餾水處理，表明毛紅椿果殼中含有對自身種子起抑制作用的水溶性化感物質，說明了毛紅椿是具有自毒作用的樹種。因此，在以后的毛紅椿人工林的經營管理和果殼肥料開發及運用方面應有適當的措施，以克服或減輕毛紅椿的自毒作用。以本試驗結果為依據，可以在日后對毛紅椿葉片和枝條里所含物質的種類、作用以及對自身自毒作用和對其他植物的他感作用方面做進一步的研究。

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