溫度對(duì)田菁與合萌種子萌發(fā)率的影響及二者之間的化感作用

歐陽(yáng)威，陳 琳，楊 媛

（1.華東師范大學(xué)光華書(shū)院，上海 200241；2.華東師范大學(xué)孟憲承書(shū)院，上海 200241）

田菁與合萌是2 種常見(jiàn)的綠肥植物，同屬于豆科蝶形花亞科，形態(tài)相似且常伴生于相同環(huán)境，以水邊濕潤(rùn)地帶居多，田菁有時(shí)也見(jiàn)于較干旱的地方或鹽堿地。田菁適應(yīng)性強(qiáng)，耐鹽、耐澇、抗旱，抵抗病蟲(chóng)能力強(qiáng)，是改良鹽堿地的先鋒作物，合萌清熱解毒，常作藥用。

田菁生長(zhǎng)快，產(chǎn)量高，具有極高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和生態(tài)價(jià)值，一直以來(lái)都是人們研究的熱點(diǎn)。有研究表明，田菁能顯著改善土壤的養(yǎng)分狀況，提高土壤中有機(jī)質(zhì)和氮的含量，且化感作用不會(huì)對(duì)農(nóng)作物的生長(zhǎng)產(chǎn)生阻礙作用［1］；同時(shí)又有研究發(fā)現(xiàn)，旺盛生長(zhǎng)的田菁在提高土壤肥力的同時(shí)，能抑制其他雜草的生長(zhǎng)，甚至導(dǎo)致某些雜草死亡［2-3］。此外，關(guān)于田菁種子萌發(fā)的研究也不在少數(shù)，大量研究表明，溫水浸泡、濃硫酸浸泡、細(xì)沙揉搓等方法可以提高田菁種子的萌發(fā)率［4-6］。近年來(lái)，對(duì)于合萌的相關(guān)研究較少。

一般在春季及初夏都很少看見(jiàn)田菁與合萌，盛夏即7—8 月時(shí)田菁與合萌才大量出現(xiàn)。鑒于這2 種植物親緣關(guān)系較近、生境類似且常常伴生在一起，很可能都對(duì)發(fā)芽的溫度具有較高要求或存在某些相互作用，但又有研究表示這2 種植物的種子萌發(fā)對(duì)溫度要求不高，只是苗期較長(zhǎng)，以至于春天萌發(fā)后到盛夏才被看見(jiàn)［7］。本研究用人工氣候箱對(duì)這2 種植物的種子進(jìn)行培養(yǎng)，探究了溫度對(duì)田菁與合萌種子萌發(fā)率的影響及二者之間的化感作用，旨在為今后田菁與合萌的種植和培育提供科學(xué)理論的指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

本研究所用的種子均為當(dāng)年在野外采集的成熟田菁與合萌種子，采集前確保母株生長(zhǎng)健壯、形態(tài)正常，采集后挑選其中顆粒飽滿、大小均勻的種子備用。使用的培養(yǎng)箱為RXZ-280 人工氣候箱，培養(yǎng)皿為直徑90 mm的一次性塑料圓皿。

1.2 實(shí)驗(yàn)過(guò)程

每次設(shè)置3 個(gè)實(shí)驗(yàn)組，分別為田菁組、合萌組與混合組，田菁組包含田菁種子100 粒，合萌組包含合萌種子100 粒，混合組包含田菁、合萌種子各50 粒。同時(shí)設(shè)置3 個(gè)平行實(shí)驗(yàn)，取其發(fā)芽率的平均值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。

實(shí)驗(yàn)分2個(gè)階段完成，第一階段固定白天溫度為35 ℃，調(diào)節(jié)夜晚溫度分別為15 ℃、20 ℃、25 ℃、30 ℃。第二階段根據(jù)第一階段的綜合發(fā)芽情況，確定夜晚溫度為20 ℃，調(diào)節(jié)白天溫度分別為20 ℃、25 ℃、30 ℃、35 ℃，所有實(shí)驗(yàn)的光周期均設(shè)置為白天14 h，夜晚10 h，光源為白色LED 光源。

實(shí)驗(yàn)前先用40 ℃溫水浸泡種子6 h，同時(shí)將3 層濾紙鋪在培養(yǎng)皿里，用蒸餾水完全潤(rùn)濕，然后把浸泡處理過(guò)的種子均勻鋪在濾紙上，蓋上培養(yǎng)皿蓋子。為方便氣體交換，提前在每個(gè)培養(yǎng)皿的蓋子上鉆3 個(gè)直徑約5 mm的小孔。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

從第2 天開(kāi)始，每天記錄1 次發(fā)芽的種子數(shù)，持續(xù)記錄28 d（由預(yù)實(shí)驗(yàn)確定），發(fā)芽標(biāo)準(zhǔn)為胚根突破種皮。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)先用Excel 進(jìn)行記錄，然后用Spss 和GraphPad進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)及圖表制作。

2 結(jié)果與分析

2.1 影響田菁種子萌發(fā)率的因素

結(jié)果（圖1）表明，在一定的溫度范圍內(nèi)，隨著白天溫度的升高，田菁種子的萌發(fā)率先下降后上升，隨著夜間溫度的升高，田菁種子的萌發(fā)率先上升后下降。通過(guò)T檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，夜間溫度固定在20 ℃時(shí)，田菁的萌發(fā)率在白天溫度為35 ℃處理與白天溫度為25 ℃處理具有顯著性差異，在不同的夜間溫度下各處理沒(méi)有顯著差異。當(dāng)白天溫度為35 ℃時(shí)，混合組中的田菁萌發(fā)率顯著高于田菁組中的田菁萌發(fā)率。這說(shuō)明田菁種子的萌發(fā)率主要受白天溫度的影響，夜間溫度對(duì)其影響不大，適當(dāng)升高白天溫度有利于田菁種子的萌發(fā)。同時(shí)，合萌對(duì)田菁種子的萌發(fā)影響不大，僅當(dāng)白天溫度較高（35 ℃）時(shí)具有一定的促進(jìn)作用。

圖1 田菁種子萌發(fā)率

2.2 影響合萌種子萌發(fā)率的因素

實(shí)驗(yàn)結(jié)果（圖2）表明，在一定溫度范圍內(nèi)，隨著白天溫度的升高，合萌種子的萌發(fā)率先上升后下降，隨著夜間溫度的升高，合萌種子的萌發(fā)率先下降后上升。通過(guò)T檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，夜間溫度固定在20 ℃時(shí)，合萌的萌發(fā)率在白天溫度為25 ℃和30 ℃時(shí)與其他2 組具有極顯著差異；固定白天溫度為35 ℃，夜間溫度為25 ℃處理和30 ℃處理有顯著差異。當(dāng)晝夜溫度均為20 ℃時(shí)，混合組中的合萌萌發(fā)率顯著高于合萌組中的合萌萌發(fā)率。這說(shuō)明合萌種子的萌發(fā)率同樣受白天溫度的影響較大，受夜間溫度的影響較小，但是萌發(fā)率隨溫度的變化趨勢(shì)與田菁完全相反。夜間溫度對(duì)合萌種子的萌發(fā)有一定影響，但不如白天溫度的影響明顯。同時(shí)，田菁對(duì)合萌種子的萌發(fā)影響不大，僅當(dāng)白天溫度較低（20 ℃）時(shí)具有一定的促進(jìn)作用。

圖2 合萌種子萌發(fā)率

3 結(jié)論與討論

田菁與合萌以其優(yōu)越的生理特性，在改良土壤、治理鹽堿地以及用作牲畜飼料等領(lǐng)域發(fā)揮了巨大作用，已成為人們關(guān)注和培育的對(duì)象。因此，深入了解其生長(zhǎng)發(fā)育特點(diǎn)和其與其他植物之間的相互作用非常必要。

通過(guò)本項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，雖然田菁與合萌的形態(tài)相似，生境相似，但是它們的生態(tài)位并不完全相同，相比之下，田菁種子的最佳萌發(fā)溫度高于合萌種子。在培育田菁時(shí)，控制萌發(fā)溫度為夜間20～25 ℃，白天35 ℃或更高，有望提高種子發(fā)芽率。在培育合萌時(shí)，控制萌發(fā)溫度為夜間15～20 ℃、白天25～30 ℃，有望提高種子的發(fā)芽率。

推測(cè)田菁與合萌很可能具有相互促進(jìn)的作用，以至于經(jīng)常一起出現(xiàn)，但這種相互作用并非在任何時(shí)候都能表現(xiàn)出來(lái)。而且根據(jù)現(xiàn)有研究，沒(méi)有證據(jù)證明田菁與合萌會(huì)通過(guò)化感作用抑制其他植物的生長(zhǎng)（有研究表明田菁的化感作用對(duì)后茬作物幼苗的生長(zhǎng)具有促進(jìn)作用，但旺盛生長(zhǎng)時(shí)會(huì)通過(guò)庇蔭作用抑制雜草的生長(zhǎng)［1-2］）。鑒于田菁與合萌的固氮能力強(qiáng)，還能增加土壤中的有機(jī)質(zhì)含量［3］，認(rèn)為田菁與合萌是可以放心使用的優(yōu)質(zhì)綠肥。

在整個(gè)實(shí)驗(yàn)中，種子萌發(fā)率普遍偏低（不超過(guò)50%），猜測(cè)很可能是因?yàn)楫?dāng)年采集的種子含有較高濃度的促休眠激素（如脫落酸等），所以建議培育時(shí)選用往年的種子或延長(zhǎng)浸種時(shí)間并勤換水。此外，由于時(shí)間關(guān)系，本項(xiàng)研究?jī)H初步探究了溫度對(duì)田菁與合萌種子萌發(fā)率的影響及二者之間的化感作用，并沒(méi)有確定田菁與合萌種子萌發(fā)的最適溫度，因此將在下步研究中繼續(xù)探索，爭(zhēng)取為田菁與合萌的種植和培育提供更多有價(jià)值的指導(dǎo)。