不同處理方式對青岡種子萌發的影響

陳興彬，劉子榮，婁永峰，肖以華，胡正良，王俊泊，肖復明

(1.江西省林業科學院/江西省植物生物技術重點實驗室，南昌 330032；2.安福縣武功山林場，江西 吉安 343200；3.中國林業科學研究院熱帶林業研究所，廣東 廣州 510520)

種子萌發是植物生命周期中的重要階段，也是植物實現自身繁衍的重要前提[1]。種子萌發除受到土壤含水量、光照、溫度、種子成熟度、種子含水量等因素影響外，還受種皮硬實性、貯藏時間及激素水平的影響[2-3]。不同植物因種皮(或果皮)細胞層次和排列及角質、蠟質、半纖維素等不透性物質的差異，導致其種皮機械強度和透氣性不同，即硬實性不同[4]。植物自身的遺傳特性、生長環境、種子成熟度等都會影響種子的硬實度[5]。赤霉素生理活性強，是調節植物種子萌發的重要生長激素，能促進種子萌發，不同植物種子對外源赤霉素的敏感性不同[6]。另外，貯藏時間會對種子活力和萌發力產生影響，進而影響植物的繁衍能力[7-8]。因此，研究種皮、赤霉素處理和貯藏時間對種子萌發的影響具有重要的實踐意義。

青岡(Cyclobalanopsisglauca(Thunberg) Oersted)是殼斗科青岡屬下的一種常綠喬木，別名青岡櫟、鐵椆，是在我國分布最廣的樹種之一，南至海南島，北至河南、山西及甘肅南部皆有分布，是江西、湖南、福建等亞熱帶地區優良的鄉土闊葉珍貴用材樹種和常綠闊葉林的主要優勢樹種[9-10]。其材質堅韌，強度大，是家具、建筑及裝飾品的優良材料[11]。同時，青岡耐貧瘠，酸性至堿性基巖均可生長，是石山綠化和植被恢復的先鋒樹種[12]。因此，青岡具有良好經濟價值和生態功能。因上世紀人為砍伐嚴重，目前大面積分布的青岡闊葉林極少，因此大力培育青岡壯苗對于亞熱帶地區常綠闊葉林植被的恢復具有重要的現實意義[10]。種子繁殖是青岡種群繁殖的基本方式，但青岡種子果皮堅硬，透水透氣性差，萌發持續時間長，在自然條件下發芽率最高只有1.11%[13]。對青岡種子的研究主要有溫度、土壤含水量、光照、儲藏方式等對其萌發的影響，以及不同貯藏方式和種子萌發過程中生理指標的變化[14-19]。但不同果皮處理方式、果皮厚度、貯藏時間及激素處理對青岡種子萌發影響的報道較少。為此，本研究通過探討果皮割傷和去除、果皮厚薄程度、赤霉素濃度和不同貯藏時間等對青岡種子萌發的影響，為縮短青岡種子育苗時間和提高種子萌發率提供指導。

1 材料與方法

1.1 材 料

青岡種子于2019年11月和2020年11月采集于江西景德鎮市興田鄉龍源村(117°28′E，29°31′N)，因單株間果皮厚度差異顯著，分單株進行采種。采集的種子經水浮法去除水面及懸浮在水中的種子后，挑選出生長均勻一致、飽滿的種子，用2 g/L甲基托布津和4.5%的高效氯氰菊酯500倍液浸種5 h。自然干燥一天后裝入塑料封口袋中，儲藏于4 ℃的冰箱備用。

1.2 室內發芽率試驗

2021年3月，取出冰箱冷藏的青岡種子進行果皮處理、赤霉素處理和不同貯藏時間的萌發試驗。每種處理選取40粒種子，5次重復，將不同處理種子放入墊有紗布和雙層濾紙的培養皿中，用少量水浸濕濾紙，置于25 ℃，光照8 h的培養箱進行發芽試驗。判斷種子萌發標準為胚根長度5 mm，每天固定時間統計一次萌發的種子數，根據情況補充水分，觀察時長為120 d。發芽結束后，統計不同處理的發芽率、發芽勢、發芽指數和平均發芽速度[20]。

1.2.1不同果皮厚度劃分

依據單株間果皮厚度的不同，將種子分為厚果皮、薄果皮兩類。隨機抽取100粒種子，用電子天平(精度0.01 g)測百粒重，重復3次；隨機抽取35粒種子，用刀剝開果皮，用數顯游標卡尺(精度0.01 mm)測定果皮厚度，重復3次。

1.2.2不同果皮處理

對于厚果皮青岡種子和薄果皮青岡種子分別用刀片剝去種子果皮或只切除萌發孔一端的果皮，對照(ck)為保留完好果皮的種子。

1.2.3不同質量濃度赤霉素處理

等量混合果皮完好的厚果皮和薄果皮青岡種子，分別用100 g/L、300 g/L、500 g/L、800 g/L和1 000 g/L的赤霉素溶液進行浸泡，24 h后取出，用蒸餾水反復清洗3次后，再進行萌發試驗。以蒸餾水浸種24 h的種子為對照處理。

1.2.4不同貯藏時間

對4 ℃貯藏4個月和4 ℃貯藏16個月的青岡種子(厚果皮和薄果皮種子等量混合)去除果皮，研究不同貯藏時間對青岡種子萌發的影響。

1.3 發芽率、發芽勢、發芽指數和平均發芽速度公式

發芽率(%)=(發芽種子總數/供試種子數)×100%

發芽勢(%)=(日平均發芽數最大值/供試種子數)×100%

式中：Gt為在第t天的種子發芽數；Dt為處理種子發芽所用時間。

1.4 數據分析

方差分析在SPSS 13.0軟件上進行，作圖在Miscrosoft Excel 2010軟件中完成。

2 結果和分析

2.1 不同果皮處理對青岡種子萌發的影響

通過測量發現，薄果皮青岡種子百粒重(113.0±1.62)g、果皮厚(0.45±0.07)mm，厚果皮青岡種子百粒重(151.9±1.68)g、果皮厚(1.08±0.09)mm，厚果皮青岡種子百粒重和果皮厚分別是薄果皮青岡種子的1.34倍和2.40倍，厚果皮種子與薄果皮種子的果皮厚差異極顯著。

果皮未處理的薄果皮青岡和厚果皮青岡分別于第13天和第20天開始萌發，培養80 d后基本沒有種子再萌發，第120天試驗結束時的萌發率分別為23.33%和24.00%(圖1)。去果皮和割傷果皮均能加快青岡種子萌發，去除果皮后，薄果皮青岡和厚果皮青岡種子均在第4天萌發，分別比對照提前9 d和16 d，萌發時長分別是10 d和18 d；割傷果皮后，薄果皮青岡和厚果皮青岡種子分別在第8天和第13天開始萌發，分別比對照提前5 d和7 d，萌發時長分別是37 d和76 d。

圖1 不同果皮處理方式對青岡種子萌發率的影響

不同果皮處理對青岡種子萌發力影響的方差分析及多重比較(表1、表2)表明，對于薄果皮青岡種子，不同果皮處理間的發芽率、發芽勢和平均發芽速度達到極顯著水平，發芽指數達到顯著水平；去除果皮的萌發效果最好，其發芽率、發芽勢、發芽指數和平均發芽時間分別為96.00%，57.00%，2.61和7.83 d；去除果皮與割傷果皮，去除果皮與對照，割傷果皮與對照間的發芽率、發芽勢和發芽指數分別存在顯著差異；去除果皮與割傷果皮，去除果皮與對照間的平均發芽速度存在顯著差異，割傷果皮與對照的平均發芽速度差異不顯著。

表1 果皮處理對薄果皮青岡種子萌發的影響

表2 果皮處理對厚果皮青岡種子萌發的影響

厚果皮青岡種子的不同果皮處理間的發芽率、發芽勢、發芽指數和平均發芽速度均達到極顯著水平；去除果皮的萌發效果也是最好，其發芽率、發芽勢、發芽指數和平均發芽時間分別為100%、66.00%、2.89和7.81 d；去除果皮與割傷果皮，去除果皮與對照，割傷果皮與對照間的發芽率、發芽勢分別存在顯著差異；去除果皮與割傷果皮，去除果皮與對照間的發芽指數、平均發芽速度存在顯著差異；割傷果皮與對照的發芽指數和平均發芽速度差異不顯著。因此，去除果皮和割傷果皮均能有效改善種子水分與氣體交換，加速種子萌發，薄果皮青岡種子割傷果皮比厚果皮青岡種子割傷果皮對萌發更有效。

2.2 不同濃度赤霉素對青岡種子萌發的影響

表3為不同質量濃度赤霉素對青岡種子萌發影響及多重比較的結果，與對照相比，隨著赤霉素質量濃度的不斷提高，青岡種子發芽率呈先上升后下降的趨勢。當赤霉素質量濃度為500 mg/L時，發芽率達到最大值(33.33%)，發芽勢和發芽指數同樣呈先升后降趨勢；質量濃度為800 mg/L時，發芽勢達到最大值(23.30%)；質量濃度為500 mg/L時，發芽指數達到最大值(0.28)；質量濃度為800 mg/L時，青岡種子平均發芽時間最長(44.14 d)；質量濃度為1 000 mg/L時，平均發芽時間最短(29.6 d)。1 000 mg/L處理的發芽率、發芽勢和發芽指數均小于對照。結果表明，低濃度赤霉素處理可以促進青岡種子萌發，而高濃度赤霉素會抑制青岡種子的萌發。

表3 不同濃度的赤霉素對青岡種子萌發的影響

2.3 低溫貯藏時間不同對青岡種子萌芽的影響

表4為不同貯藏時間對去皮青岡種子發芽的影響，結果表明，4 ℃貯藏4個月的青岡種子與4 ℃貯藏16個月的青岡種子的發芽率、發芽勢、發芽指數和平均發芽速度均差異不顯著，說明低溫貯藏1年不會對青岡種子萌發率產生影響。

表4 不同貯藏時間對青岡種子萌發的影響

3 討 論

3.1 不同果皮厚度對青岡種子萌發的影響

本研究發現，不同青岡單株間種子果皮厚度差異顯著，厚果皮青岡種子果皮堅硬，較難割破。遺傳因素、母株生長的土壤營養和水分供應狀況，種子成熟度等因素都會影響種子的硬實度[5]。其他樹種不同單株間種子的果(種)皮厚度也可能存在顯著差異。發芽實驗時，也易分開進行處理。雖然厚皮青岡和薄皮青岡種子的萌發率差異不顯著，但平均萌發速度差異顯著。Daws等[21]和Atta等[22]也發現種子萌發時間與種皮厚度呈正相關，種皮越厚，所用的萌發時間越長。青岡種子致密的果皮結構不會對種子的透水性產生影響，但會抑制種子的透氣性，不利于氧氣進入種子，阻礙了種子萌發[18]。胚萌發之前，為了細胞伸長，必須充分吸脹，薄皮種子比厚皮種子吸水更快，更有利于氧氣進入；同時，薄皮種子的果皮束縛力更小，因此萌發時間更快[23]。去果皮后，厚果皮和薄果皮青岡種子間的發芽指數、平均發芽速度差異不顯著，說明果皮厚薄程度是影響青岡種子萌發速度的因素之一。

3.2 去除果皮和割傷果皮對青岡種子萌發的影響

去掉果皮后，青岡種子萌發率顯著提高，萌發時間顯著縮短，相似的，白櫟去皮處理的種子根的平均萌發時間比對照縮短39 d，出根率提高57.8%[24]。遼東櫟去皮處理，也得出類似的結論[25]。去果皮能顯著縮短種子萌發時間和增加萌發率主要是因為去除果皮后直接解除了果皮對種子的機械束縛力，胚根較易萌發，同時有利于種子吸水和進行氣體交換[26]。與果皮完好的種子相比，割傷果皮顯著提高了青岡種子的發芽率，這與燕山紅栗[27]去除頂端部分種皮的研究結果相一致。割傷果皮縮短了薄果皮種子的平均發芽時間，但延長了厚果皮青岡種子的平均萌發時間。主要是因為雖然割傷果皮在一定程度上減少了果皮對種子萌發的束縛，有利于種子的氣體和水分交換，促進了種子萌發，但剩余的果皮對種子仍有較大的機械限制。由于剩余果皮對厚果皮種子萌發的機械限制作用要高于其對薄果皮種子萌發的限制作用，因此延長了厚果皮種子萌發時間。

3.3 赤霉素對青岡種子萌發的影響

赤霉素可誘導α-淀粉酶、蛋白酶等合成，提高內源IAA的水平，促進種子內部物質的轉化[28]。適量的赤霉素濃度浸種后可以提高種子活力，促進種子萌發，而過高的赤霉素濃度浸種會抑制種子萌發[29]。本研究結果表明，500 mg/L赤霉素處理24 h的青岡種子萌發效果好于對照和其他赤霉素處理。為促進種子萌發，不同木本植物所需赤霉素的濃度并不相同，景美清等[30]發現，600 mg/L濃度赤霉素處理的赤皮青岡(Cyclobalanopsisgilva)萌發率效果較佳，300 mg/L赤霉素浸種24 h處理對紫丹牡丹種子生根效果最好[31]，100 mg/L赤霉素浸種6 h的楓香種子萌發率和萌發指數最高[32]，這可能與物種特性、種皮(或果皮)結構以及種子休眠方式有關。

3.4 貯藏時間對青岡種子萌發的影響

種子的貯藏條件如溫度、貯藏時間、空氣濕度等均會影響種子活力[33]。本研究發現，低溫保存1年不會對青岡種子萌發產生影響。野生大豆硬實種子保存4年的發芽率仍在90%以上，而非硬實種子在2年左右就會失去活力[34]。一般認為，堅硬的種皮能有效隔離種子內部與外界環境中氣體、水分的交換，以及阻止微生物、蛀蟲等的入侵，有利于種子在很長時間內保持較強的活力[5]。因此，青岡種子堅硬的果皮有助于其長期保存生活力，對于物種生存和傳播具有重要意義。隨著儲藏年限的延長，會對薄果皮青岡種子和厚果皮青岡種子萌發產生哪些不同影響，有待進一步的研究。

4 結 論

青岡單株間果皮厚度差異顯著，自然狀態下萌發時間有很大差異，為提高苗木整齊性，在育苗實踐中，果皮厚薄程度不同的青岡種子易分開進行處理。使用適量濃度的赤霉素可以提高青岡種子的萌發率，青岡種子耐貯藏，低溫貯藏1年不會影響青岡種子發芽率。去除果皮和割傷果皮可以迅速解除青岡種子的種皮限制，增加種子透性，顯著提高種子的發芽率和縮短萌發時間，是最好的處理青岡種子的方法，但此方法費力、費時，不適宜大量處理種子。今后需加大對硬實種子去皮處理方法的研究，以提高其發芽率和萌發整齊性。