濕地松種子耐旱特性研究

賈永正， 胡永清， 喻方圓， 尤巧紅， 張子晗

（1.南京林業(yè)大學(xué)實驗室與基地建設(shè)管理處， 江蘇 南京210037；2.南方現(xiàn)代林業(yè)協(xié)同創(chuàng)新中心，南京林業(yè)大學(xué)林學(xué)院， 江蘇 南京210037）

濕地松（Pinus elliottii）屬松科松屬，是一種常綠大喬木，原產(chǎn)于美國南部溫暖潮濕的600m低海拔地區(qū)，適生于夏雨冬旱的亞熱帶氣候地區(qū)。在我國南方分布較廣，它是一種良好的廣普性造林綠化樹種，它不僅抗旱而且耐澇、耐瘠，有良好的適應(yīng)性和抗逆力，因此在世界上的分布極其廣泛，中國山東以南的大片國土皆適宜栽植；它還是很好的經(jīng)濟樹種，松脂和木材的收益率都很高，一般栽植10后年就可達(dá)到平均年收益2 000元／667m2左右，濕地松蒼勁而速生，適應(yīng)性強，材質(zhì)好，松脂產(chǎn)量高。中國已引種馴化成功達(dá)數(shù)10年，在長江以南的造林和自然風(fēng)景區(qū)中作為重要樹種應(yīng)用，很有發(fā)展前途。

濕地松本身具有一定的耐旱特性，目前有關(guān)濕地松的研究主要集中在生理生態(tài)［1－3］、生長因子［4］、群落調(diào)控［5－7］和菌根應(yīng)用［8－9］等方面，干 旱脅迫 下濕地松 種子的生長研究亦有少量報道［10］，而關(guān)于濕地松種子萌發(fā)對水分的生態(tài)響應(yīng)及萌發(fā)特性還尚未涉及。因此研究水分脅迫對濕地松種子萌發(fā)特性的影響，對了解濕地松種子的耐旱能力，為干旱地區(qū)科學(xué)培育濕地松苗木提供技術(shù)依據(jù)具有重要實踐意義。

通過實驗設(shè)計以及相關(guān)的實驗操作，測定不同程度水分脅迫條件下濕地松種子的發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、幼苗生長量等指標(biāo)，對濕地松種子的耐旱能力作出綜合評價。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

本實驗于2013年3月在南京林業(yè)大學(xué)南方林木種子檢驗中心進行。供試驗的濕地松種子采自江西吉安。采回來的種子晾干，選取大小均勻、飽滿、無病蟲的濕地松種子以封口袋密封，置于生物技術(shù)大樓負(fù)一層冷庫中保存待用。滲透調(diào)節(jié)劑采用PEG－6000（化學(xué)純CP）由國藥集團化學(xué)試劑有限公司生產(chǎn)。

1.2 試驗方法

1.2.1 種子預(yù)處理

將濕地松種子用3%的高錳酸鉀溶液浸泡消毒，去除浮在溶液表面的壞種子和部分雜質(zhì)后浸泡在密閉容器中20min，然后用蒸餾水沖洗干凈后置于陰涼處晾干。

1.2.2 發(fā)芽試驗

配制PEG－6000溶液，濃度分別為50，100，150，200g／L，以蒸餾水作為對照組。將濕地松種子分別進行不同水分脅迫條件下（PEG－6000濃度為0，50，100，150，200g／L）的發(fā)芽試驗。挑選飽滿、完整的種粒，將上述種子放置于鋪有1層脫脂棉的發(fā)芽盒（24.5cm×14cm×5cm）內(nèi)，分別加入100mL不同濃度的PEG溶液，以蒸餾水處理為對照，共5組處理，每組重復(fù)4次，每次重復(fù)100粒，每盒設(shè)置2次重復(fù)，使用2個發(fā)芽盒。放入25℃光照培養(yǎng)箱（型號LRH－300－G）內(nèi)進行24h光照培養(yǎng)。每隔1天稱重補水，以保證水分脅迫條件穩(wěn)定。第21天發(fā)芽結(jié)束后統(tǒng)計發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、測定相應(yīng)幼苗長度、幼根長度、幼苗生物量，計算活力指數(shù)。

1）種子發(fā)芽指標(biāo)測定方法：

發(fā)芽率（%）＝發(fā)芽種子數(shù)／供試種子總數(shù)×100%；

發(fā)芽指數(shù)（GI）＝∑Gt／Dt，（式中：Gt為萌發(fā)實驗21d內(nèi)每天的發(fā)芽數(shù)，Dt為發(fā)芽的天數(shù)）；

活力指數(shù)＝發(fā)芽指數(shù)×幼苗生物。

2）幼苗形態(tài)指標(biāo)的測定方法：

幼苗長度、根長用直尺直接量取，單位為mm，結(jié)果精確到0.1。

3）幼苗生物量的測定方法：

使用鋁盒烘干法——將各組處理下的幼苗放入預(yù)先烘干的對應(yīng)鋁盒內(nèi)，先在70℃的條件下恒溫殺青20min，再在103℃的條件下烘干至恒重。取出鋁盒，迅速蓋上蓋子并放入干燥器內(nèi)冷卻后，用1／1 000電子天平稱重，測得凈重即為幼苗的干重（單位：g；精度：0.001）。

1.3 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)采用 Microsoft Excel 2013和 SPSS 18.0軟件進行圖表處理和統(tǒng)計分析。利用SAS軟件的ANOVA程序進行性狀方差分析，以檢驗不同濃度鹽脅迫處理下種子萌發(fā)特性指標(biāo)的差異顯著性，并采用LSD法進行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 水分脅迫對濕地松種子發(fā)芽率的影響

由圖1可知，濕地松種子在不同程度水分脅迫下，其發(fā)芽均受到不同程度的抑制作用。當(dāng)PEG－6000溶液濃度為50g／L時，濕地松種子發(fā)芽率與對照之間的差異未達(dá)到顯著水平，只下降了5%。當(dāng)PEG－6000溶液濃度為100g／L時，濕地松種子的發(fā)芽率與對照組相比開始顯示出極顯著水平地下降，達(dá)到18%；與PEG－6000溶液濃度為50g／L的處理相比，其發(fā)芽率也發(fā)生顯著變化，下降了13.68%，但未達(dá)到極顯著水平；當(dāng)PEG－6000溶液濃度達(dá)到150g／L時，與對照相比發(fā)芽率降低了42%，下降程度達(dá)極顯著水平；與PEG－6000溶液濃度為50g／L的處理相比，發(fā)芽率下降了38.95%，也達(dá)到了極顯著水平；在PEG－6000溶液濃度為200g／L時，水分脅迫對濕地松種子發(fā)芽的抑制作用達(dá)到了極顯著水平，與對照組相比發(fā)芽率下降53%，與PEG－6000溶液濃度為100g／L時相比也發(fā)生了極顯著變化，發(fā)芽率下降42.68%。

由以上結(jié)果可以看出，隨著水分脅迫程度的加劇，濕地松種子的發(fā)芽率呈現(xiàn)緩慢下降的趨勢。

圖1 水分脅迫對濕地松種子發(fā)芽率的影響

2.2 水分脅迫對濕地松種子發(fā)芽指數(shù)的影響

由圖2可知，隨著PEG－6000溶液濃度的升高，濕地松種子的發(fā)芽指數(shù)逐漸降低。試驗結(jié)果表明，不同程度水分脅迫下，濕地松種子的發(fā)芽指數(shù)間差異均達(dá)到顯著或極顯著水平。與圖1相對比可以看出，當(dāng)PEG－6000溶液濃度（50g／L）較低時，雖然水分脅迫對濕地松種子的發(fā)芽率影響較小，但是其發(fā)芽指數(shù)卻已經(jīng)和對照組間達(dá)到了極顯著差異，下降了28.85%。通過分析圖2還能得出，當(dāng)PEG－6000溶液濃度為100 g／L時，與PEG－6000溶液濃度為50g／L的處理相比，濕地松種子的發(fā)芽指數(shù)的變化極顯著，下降了32.25%。當(dāng)PEG－6000溶液濃度達(dá)到150g／L時，濕地松種子的發(fā)芽指數(shù)與PEG－6000溶液濃度為50g／L的處理相比下降極顯著，達(dá)到75.66%；與PEG－6000溶液濃度為100g／L的處理相比下降了64.07%；當(dāng)PEG－6000溶液濃度達(dá)到200g／L時，濕地松種子的發(fā)芽指數(shù)與對照組相比下降極為顯著，達(dá)到93.25%。

圖2 水分脅迫對濕地松種子發(fā)芽指數(shù)的影響

由以上分析可以得出，隨著PEG－6000溶液濃度的增加，濕地松種子的發(fā)芽指數(shù)迅速下降，快于發(fā)芽率。表明PEG－6000濃度對濕地松種子發(fā)芽指數(shù)的影響比對發(fā)芽率的影響更為顯著。

2.3 水分脅迫對濕地松種子活力指數(shù)的影響

圖3表明，隨著水分脅迫程度的加劇，濕地松種子的活力逐漸降低。試驗結(jié)果顯示，不同程度水分脅迫下，濕地松種子的活力指數(shù)間差異均達(dá)到顯著或極顯著水平。與圖1比較得出，雖然低濃度（50g／L）的PEG－6000溶液對濕地松種子的發(fā)芽率影響未達(dá)到顯著水平，但是其活力指數(shù)卻已經(jīng)比對照下降了30.88%，差異達(dá)到了極顯著水平，說明種子活力的下降先于發(fā)芽率的下降。與圖2比較可以得出，濕地松種子活力指數(shù)的下降快于發(fā)芽指數(shù)，在PEG－6000溶液濃度為50g／L時，與對照相比2個指標(biāo)下降的程度接近，但在PEG－6000溶液濃度為100g／L的條件下，與對照組相比，濕地松種子的發(fā)芽指數(shù)下降了51.8%，而濕地松種子的活力指數(shù)下降了59.55%，大于發(fā)芽指數(shù)，所以濕地松種子活力指數(shù)的下降快于發(fā)芽指數(shù)。當(dāng)PEG－6000溶液濃度達(dá)到150g／L時，與PEG－6000溶液濃度為50g／L的處理相比其種子活力極顯著下降，達(dá)到94.06%；與 PEG－6000溶液濃度為100g／L的處理相比下降了89.85%，也達(dá)到了極顯著水平。從圖3中還可看出，當(dāng)PEG－6000溶液濃度為200g／L時，與PEG－6000溶液濃度為50g／L的處理相比，濕地松種子的活力指數(shù)下降了98.85%，濕地松種子的活力受到極大地抑制。

圖3 水分脅迫對濕地松種子活力指數(shù)的影響

由以上分析可以得出，PEG－6000濃度越高，對濕地松種子活力的抑制越大，且不同PEG－6000濃度下濕地松種子的活力差異極顯著，說明水分脅迫對濕地松種子活力的抑制非常顯著。

2.4 水分脅迫對濕地松幼苗不同器官的影響

圖4表明，隨著水分脅迫程度的加劇，濕地松幼苗的生長受到的抑制作用越明顯。試驗結(jié)果顯示，不同程度水分脅迫下，濕地松幼苗的莖長和根長間差異顯著，高濃度PEG－6000溶液對濕地松幼苗的生長抑制作用更顯著。由圖4可知，PEG－6000溶液濃度為50g／L時，濕地松幼苗的莖長和根長的平均值分別為62，31mm，與對照組相比并未出現(xiàn)顯著變化；當(dāng)PEG－6000溶液濃度升高為100g／L時，與50g／L相比對濕地松幼苗莖的抑制已經(jīng)達(dá)到顯著水平，對其根的抑制作用仍不顯著。當(dāng)PEG－6000溶液濃度升高為150g／L時，與PEG－6000溶液濃度為50g／L的處理相比，濕地松幼苗莖長的下降極顯著，達(dá)到了49.39%；濕地松幼苗根長的變化也很顯著，下降了52.94%；當(dāng)PEG－6000溶液濃度為200g／L時，與對照組相比，濕地松幼苗莖長和根長的變化都達(dá)到顯著水平，分別下降了58.58%和60%。但是與PEG－6000溶液濃度為150g／L時相比，均沒有顯著差異，說明PEG－6000濃度從150g／L上升到200g／L時對其生長的影響并不顯著。

圖4 水分脅迫對濕地松幼苗不同器官的影響

從圖4可知，隨著水分脅迫程度的加劇，幼苗根莖生長均受到不同程度的抑制，濕地松幼苗在PEG－6000溶液濃度（50g／L）較低時，對其莖長的影響不顯著，但當(dāng)PEG－6000溶液濃度繼續(xù)升高時，對莖長的抑制作用就逐漸高于根的生長，表明濕地松幼苗莖比根對水分脅迫更加敏感。

3 結(jié)論與討論

本研究結(jié)果表明，水分脅迫（PEG－6000溶液濃度為50g／L）對濕地松種子發(fā)芽抑制程度不明顯。隨著PEG－6000溶液濃度的增大，其發(fā)芽受抑制程度表現(xiàn)為緩慢降低，當(dāng)PEG－6000濃度達(dá)到150g／L時，其發(fā)芽被嚴(yán)重抑制。同時，對濕地松種子的發(fā)芽指數(shù)的測定結(jié)果表示，水分脅迫對濕地松種子發(fā)芽指數(shù)的影響將更為顯著，隨著PEG－6000溶液濃度的增加，濕地松種子發(fā)芽指數(shù)的變化均達(dá)到顯著水平。濕地松種子在高PEG－6000溶液濃度下的活力也顯著下降，且水分脅迫對濕地松種子活力指數(shù)的影響先于對發(fā)芽率的影響，在PEG－6000溶液濃度為50g／L時，濕地松種子的發(fā)芽指數(shù)與對照組相比就已經(jīng)出現(xiàn)顯著差異，而濕地松種子的發(fā)芽率與對照組相比差異并不顯著。發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)是評價種子發(fā)芽常用的指標(biāo)，反映了種子發(fā)芽速度，發(fā)芽整齊度和幼苗健壯的潛勢。發(fā)芽指數(shù)低將導(dǎo)致種子發(fā)芽速度偏慢，而活力指數(shù)低，會使幼苗健壯度低。綜合各項分析，在PEG－6000溶液濃度為50g／L時，濕地松種子的活力指數(shù)和發(fā)芽指數(shù)與對照組相比已經(jīng)顯著下降，但濕地松種子的發(fā)芽率并未顯著下降，且隨著PEG－6000溶液濃度的增加，活力指數(shù)的下降比發(fā)芽指數(shù)更顯著，可以推測，不同PEG－6000溶液濃度在水分脅迫下，以上各項指標(biāo)受抑制的強度依次為：活力指數(shù)＞發(fā)芽指數(shù)＞發(fā)芽率。同時濕地松幼苗高度和根長會隨著水分脅迫的加重而下降，但是幼苗的根系在輕中度水分脅迫下生長較為穩(wěn)定，從而提高水分的吸收和利用效率，表現(xiàn)出對干旱的適應(yīng)。

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