賀蘭山杜松種子萌發(fā)的影響因素研究

劉永輝，馬振華

(國家林業(yè)局 西北林業(yè)調(diào)查規(guī)劃設計院， 陜西 西安 710048)

賀蘭山杜松種子萌發(fā)的影響因素研究

劉永輝，馬振華

(國家林業(yè)局 西北林業(yè)調(diào)查規(guī)劃設計院， 陜西 西安 710048)

[摘要]【目的】 研究不同預處理及環(huán)境因素對賀蘭山杜松種子萌發(fā)的影響，為提高杜松種子的萌發(fā)效率、促進杜松林實生更新及人工栽培奠定基礎?！痉椒ā?在氣候箱內(nèi)模擬林間生境條件，研究不同溫度(5，10，15，20，25，30，35 ℃)、光照時間(0，10，24 h)、土壤含水量(10%，15%，20%，25%，30%，35%，40%，45%)、埋土深度(0，1，2，3，4，5 cm)及超聲波時間(0，5，10，15，20，25，30 min)和不同質(zhì)量分數(shù)(0%，10%，20%，30%)聚乙二醇(PEG)浸種2種預處理方法對賀蘭山杜松種子萌發(fā)的影響?！窘Y(jié)果】 不同溫度下杜松種子萌發(fā)率、萌發(fā)勢和發(fā)芽指數(shù)差異顯著，萌發(fā)的適宜溫度為15～25 ℃；杜松種子在全光照(24 h)條件下的萌發(fā)率高達71%，顯著高于其他非全光照處理；杜松種子萌發(fā)的最適土壤含水量為20%，在此條件下的萌發(fā)率可達75%；埋土深度對杜松種子萌發(fā)有一定影響，以1～2 cm淺層埋土更適宜于種子萌發(fā)；超聲波和PEG預處理均能促進種子萌發(fā)，種子萌發(fā)率隨超聲波時間的延長與PEG溶液質(zhì)量分數(shù)的增大而呈現(xiàn)先升高后降低的變化趨勢，59 kHz、500 W超聲波處理10 min種子的萌發(fā)率最高，但仍低于經(jīng)20%PEG溶液浸泡24 h時的萌發(fā)率?！窘Y(jié)論】 在4種環(huán)境因素與2種預處理方法中，光照時間和PEG預處理是影響杜松種子萌發(fā)的重要因素。用20%的PEG溶液浸泡種子24 h后，在25 ℃、全光照、土壤含水量20%、埋土深度1～2 cm條件下，杜松種子萌發(fā)效果最佳，萌發(fā)率可達75%。

[關鍵詞]杜松；種子萌發(fā)；環(huán)境因素；賀蘭山

杜松(Juniperusrigida)為柏科刺柏屬常綠喬木，是一種耐寒耐旱適應性強的優(yōu)良樹種，在中國主要分布于內(nèi)蒙古、河北北部、山西、陜西及寧夏等省區(qū)[1-2]，是賀蘭山水源涵養(yǎng)林的主要組成群系[3]。杜松除有較高的園林綠化應用價值外，其球果還可入藥，枝、葉可提取芳香油[4]。長期以來，由于人為干擾、生境變化以及自身生長緩慢等原因[5]，其天然群體的分布規(guī)模日益縮小，甚至處于瀕危狀態(tài)[6]。目前，針對杜松的研究主要集中在群落特征[1]、遺傳多樣性[7]、種群結(jié)構(gòu)與生存力[2]、空間分布格局和動態(tài)[8]、表型多樣性[3]及小孢子的發(fā)生與雄配子體的發(fā)育[9]等方面，針對其種子萌發(fā)的研究，僅見曹澤猷[10]、杜文革等[11]和王志軍等[12]采用不同催芽方法對杜松種子萌發(fā)與育苗的影響進行了分析，但有關杜松種子萌發(fā)的影響因素研究尚鮮有報道。

種子萌發(fā)是植物生活史中的一個關鍵環(huán)節(jié)[13]。植物更新是森林群落動態(tài)的重要組成部分，而大多數(shù)植物的更新從種子萌發(fā)開始以完成其生活史，因此植物種群的規(guī)模和遺傳穩(wěn)定性取決于實生苗的數(shù)量和成活率[14]。種子萌發(fā)對實生更新起到了至關重要的作用，除種子的生活力、貯藏壽命等特征外，外部環(huán)境條件如溫度、水分、土壤等自然條件及人工處理等[15-16]都會影響種子的萌發(fā)。杜松種皮致密而堅硬，表面有大量油脂，種皮透水透氣性差，萌發(fā)困難，這極大影響了杜松種群的自然更新及引種栽培工作[17]。賀蘭山林區(qū)的杜松通常以萌蘗更新為主，但其弊端在于萌生多代后會引起杜松生活力的衰退，使其向灌叢方向演化或淪為荒草坡。因此，研究賀蘭山杜松種子的萌發(fā)特性對該區(qū)杜松林的天然更新及人工培育具有十分重要的意義。本試驗采用光照培養(yǎng)箱模擬賀蘭山林間環(huán)境，研究了溫度、光照、土壤含水量、埋藏深度等環(huán)境條件及超聲波和聚乙二醇(PEG)溶液浸泡預處理等因素對杜松種子萌發(fā)的影響，以期提高賀蘭山杜松林種子的萌發(fā)效率，為杜松林的實生更新以及人工栽培奠定基礎。

1材料與方法

1.1試驗材料的搜集及種子萌發(fā)前的準備工作

杜松種子采自于賀蘭山蘇峪口國家森林公園杜松天然群落。于2013年9月底在每株選定的母樹個體上、中、下部的四周采收完整成熟的杜松種子。種子千粒質(zhì)量22.34 g，含水量43.6%。采收后陰干封裝并于4 ℃保存?zhèn)溆谩２墒辗N子的同時按要求采取試驗用土樣。

杜松種子萌發(fā)前需去除表面油脂，設置15和25 ℃ 2個溫度進行變溫催芽。將處理后的種子置于50 ℃、10 g/L的碳酸氫鈉溶液中浸泡1 d，自然冷卻，清水洗凈后再浸泡3 d，用體積分數(shù)5%的福爾馬林溶液消毒25 min，洗凈后于20～25 ℃的室內(nèi)沙藏60 d，然后于4 ℃下貯存40 d備用。

1.2室內(nèi)萌發(fā)試驗

根據(jù)試驗設計，在查閱前人相關研究結(jié)果[15-16,18-21]的基礎上，依次進行了溫度、光照、土壤含水量、埋土深度4種環(huán)境因素及超聲波處理、聚乙二醇溶液浸泡2種預處理方法的單因素試驗。各項試驗均在人工氣候箱中進行，每處理每個培養(yǎng)皿中放20粒杜松種子，重復3次，并從第2 天開始每天觀察記錄杜松種子的發(fā)芽情況，連續(xù)3 d無種子萌發(fā)時結(jié)束試驗，用1%四唑染色法檢測未萌發(fā)杜松種子的活力。

1.2.1溫度與種子萌發(fā)的關系試驗設置5，10，15，20，25，30和35 ℃ 7個溫度梯度處理。將備用的杜松種子放入人工氣候箱內(nèi)，并將其溫度分別設定為以上7個溫度。模擬的光照條件為光強3 000 lx連續(xù)光照10 h后再進行14 h的黑暗處理，其他因素為土壤含水量20%、埋土深度1 cm。同時，設置15 ℃/25 ℃與15 ℃/30 ℃ 2個變溫處理，其他處理條件同上。

1.2.2光照與種子萌發(fā)的關系通過杜松種子萌發(fā)的溫度試驗可以得出適宜的種子萌發(fā)溫度，在該溫度下對杜松種子進行24 h全光照、10 h半光照和24 h全黑暗(0 h光照)3種光照處理試驗。其他因素為土壤含水量20%、埋土深度1 cm。

1.2.3土壤含水量與種子萌發(fā)的關系將130 ℃高溫消毒8 h后的土樣加水調(diào)配成含水量為10%～45%、梯度為5%的土壤，然后覆蓋于裝有20粒杜松種子的培養(yǎng)皿內(nèi)，埋土深度約1 cm，溫度和光照條件根據(jù)前文試驗結(jié)果設定。每天稱質(zhì)量，以便及時補充蒸發(fā)而流失的水分，確保土壤濕度的穩(wěn)定性。

1.2.4埋土深度與種子萌發(fā)的關系埋土深度試驗在上述試驗得到的適宜溫度、光照和土壤含水量條件下進行。埋土深度設置0，1，2，3，4和5 cm共6個處理。每個培養(yǎng)皿中放入20粒種子后稱質(zhì)量覆膜，每24 h給培養(yǎng)皿補水1次。

1.2.5超聲波處理與種子萌發(fā)的關系超聲波預處理試驗選用SK 8200HP超聲波清洗儀(59 kHz，500 W)處理杜松種子，處理介質(zhì)為自來水，處理時間設置0，5，10，15，20，25和30 min 7個等級[18]。然后在前述試驗所得最佳溫度、光照、水分及埋深條件下進行種子萌發(fā)試驗。

1.2.6聚乙二醇(PEG)溶液浸泡處理與種子萌發(fā)的關系PEG質(zhì)量分數(shù)設置0%，10%，20%和30%共4個梯度[19-20]，每個梯度下浸種時間均為24 h，然后在前述試驗所得的最佳溫度、光照、水分及埋深條件下進行種子萌發(fā)試驗。

1.3種子萌發(fā)指標的測定及計算方法

種子萌發(fā)指標的測定及計算參照付菁等[16]對遼東櫟種子萌發(fā)影響因子的試驗研究方法進行。種子萌發(fā)率指萌發(fā)種子數(shù)占參試種子總數(shù)的比例，可以表示群體種子形成幼苗的潛勢。其計算公式可表示為：

(1)

萌發(fā)勢指種子發(fā)芽達到高峰時的萌發(fā)率，其計算公式可表示為：

(2)

發(fā)芽指數(shù)是反映種子發(fā)芽整齊度的指標，其計算公式可表示為：

(3)

式中：Gt為第t日的種子萌發(fā)率，Dt為相應的發(fā)芽日數(shù)。

1.4數(shù)據(jù)處理

所有數(shù)據(jù)均采用“平均值±標準差”表示，運用SPSS 12.0軟件進行方差分析與多重比較。

2結(jié)果與分析

2.1溫度對杜松種子萌發(fā)的影響

2.1.1恒溫杜松種子的萌發(fā)與溫度有密切關系。圖1和圖2結(jié)果顯示，杜松種子萌發(fā)率、萌發(fā)勢、發(fā)芽指數(shù)在一些溫度下表現(xiàn)出顯著差異(P<0.05)。在5～35 ℃下，杜松種子均有萌發(fā)，但種子的萌發(fā)率隨著溫度的升高而呈現(xiàn)出先增加后降低的趨勢。如圖1可知，5 ℃條件下杜松種子的萌發(fā)率僅為5%，25 ℃條件下則達到65%，是5 ℃條件下的13倍。圖2表明，適宜的溫度處理可使杜松種子于5～10 d后萌發(fā)，而集中的萌發(fā)期為試驗的20～30 d。綜上可知，在25 ℃條件下，杜松種子的萌發(fā)率、萌發(fā)勢、發(fā)芽指數(shù)均高于其他6個溫度梯度，且差異顯著。因此杜松種子的最適宜萌發(fā)溫度為25 ℃。

圖 1不同溫度處理下杜松種子的萌發(fā)情況

同一指標標不同小寫字母表示不同處理間

差異顯著 (P<0.05)。下同

Fig.1Germination ofJuniperusrigidaseeds

with different temperatures

Different lowercase letters indicate significant

difference (P<0.05).The same below

2.1.2變溫由圖3可知，15 ℃/25 ℃變溫條件下杜松種子萌發(fā)率、萌發(fā)勢和發(fā)芽指數(shù)高于15 ℃/30 ℃變溫條件。結(jié)合圖1可以看出，當溫度低于15 ℃或者高于25 ℃時，杜松種子萌發(fā)率明顯下降，表明15～25 ℃是杜松種子萌發(fā)的適宜土壤溫度。

2.2光照對杜松種子萌發(fā)的影響

依據(jù)上述試驗得出的結(jié)果，光照對杜松種子萌發(fā)的影響試驗選擇在25 ℃下進行。圖4顯示，在24 h全光照、10 h半光照與24 h全黑暗處理條件下，杜松種子萌發(fā)率和萌發(fā)勢存在顯著差異(P<0.05)，但是不同光照條件下發(fā)芽指數(shù)差異不顯著，這說明光照時間對杜松種子的萌發(fā)率和萌發(fā)勢有較大影響，但對發(fā)芽指數(shù)影響甚微。此外，根據(jù)圖 5可知，24 h全光照條件下杜松種子的萌發(fā)率、萌發(fā)勢均高于10 h半光照和24 h全黑暗處理，可見光照條件也是影響杜松種子萌發(fā)的重要因素之一。

圖 2不同溫度(恒溫)下杜松種子的萌發(fā)進程

Fig.2Germination process ofJuniperusrigida

seeds with different temperatures

圖 3不同變溫處理下杜松種子的萌發(fā)情況

Fig.3Germination ofJuniperusrigidaseeds with

different changing temperatures

2.3土壤含水量對杜松種子萌發(fā)的影響

由圖6可以看出，在土壤含水量為20%時杜松種子萌發(fā)率達到最高值，為75%，同時萌發(fā)勢和發(fā)芽指數(shù)也均達到最高值，且與其他含水量處理存在顯著差異。杜松種子萌發(fā)時間大致相同，多集中于7～15 d，具有一定的整齊度(圖7)。杜松種子的萌發(fā)率在土壤含水量為45%時最低，可能是由于土壤含水量較高時土壤透氣性變差所致。

圖 4　不同光照處理下杜松種子的萌發(fā)情況

圖 6不同土壤含水量處理下杜松種子的萌發(fā)情況

Fig.6Germination ofJuniperusrigidaseeds with

different soil moistures

圖 7不同土壤含水量條件下杜松種子的萌發(fā)進程

Fig.7Germination process ofJuniperusrigida

seeds with different soil moistures

2.4埋土深度對杜松種子萌發(fā)的影響

由圖8可以看出，不同埋土深度處理下杜松種子的萌發(fā)率均表現(xiàn)出一定的差異。在觀察期(0～45 d)內(nèi)，杜松種子萌發(fā)率、萌發(fā)勢和發(fā)芽指數(shù)隨埋土深度的增加均呈先增加后下降趨勢。從圖9可以看出，在萌發(fā)的前5 d，埋土深度為5 cm的種子萌發(fā)率最低，埋土深度為0 cm的萌發(fā)率次之；前15 d內(nèi)，埋土深度為1和2 cm的杜松種子萌發(fā)迅速，且以2 cm深度下的萌發(fā)率最高，25 d時萌發(fā)率達到最大；埋土深度為3，4和5 cm的杜松種子在前15 d內(nèi)可萌發(fā)，但與埋藏深度1和2 cm相比，這3個埋土深度限制了杜松種子的萌發(fā);與埋深0 cm相比，埋土深度為1～4 cm處理的萌發(fā)率均有所提高。結(jié)合圖8和圖9可以看出，埋土深度1和2 cm的種子萌發(fā)率較高，埋土深度3 cm的萌發(fā)率次之。

圖 8不同埋土深度下杜松種子的萌發(fā)情況

Fig.8Germination ofJuniperusrigidaseeds with different soil burial depths

圖 9不同埋土深度下杜松種子的萌發(fā)進程

Fig.9Germination process ofJuniperusrigidaseeds with different soil burial depths

2.5超聲波處理對杜松種子萌發(fā)的影響

以頻率59 kHz、功率500 W的超聲波對杜松種子進行不同時間(0，5，10，15，20，25和30 min)的預處理，各處理下杜松種子萌發(fā)特性如圖10所示。圖10顯示，與不進行超聲預處理相比，除超聲30 min處理外，超聲5～25 min處理均可有效提高杜松種子的萌發(fā)率，但程度不同且存在一定差異，其中超聲波處理10 min的杜松種子萌發(fā)率、萌發(fā)勢和發(fā)芽指數(shù)均達到最高，其中萌發(fā)率高達73%；繼續(xù)增加超聲時間至15，25和30 min時，杜松種子的萌發(fā)率等指標與超聲處理10 min相比均有所下降，其中超聲30 min處理的萌發(fā)率較對照降低9%。

圖 10不同超聲波處理時間下杜松種子的萌發(fā)特性

Fig.10Germination characteristics ofJuniperusrigidaseeds with different ultrasonic wave times

圖 11不同質(zhì)量分數(shù)PEG處理對杜松種子萌發(fā)的影響

Fig.11Effect of different PEG concentrations on germination ofJuniperusrigidaseeds

2.6不同質(zhì)量分數(shù)PEG溶液浸泡對杜松種子萌發(fā)的影響

由圖11可知，與對照相比，杜松種子可通過PEG溶液浸泡處理顯著提高其萌發(fā)率、萌發(fā)勢和發(fā)芽指數(shù)(40%PEG處理除外)，且隨著PEG質(zhì)量分數(shù)增大均呈先升高后下降趨勢，其中以20%PEG溶液浸泡處理24 h的效果最佳，萌發(fā)率、萌發(fā)勢和發(fā)芽指數(shù)均達到最大，其中萌發(fā)率高達75%；當PEG溶液質(zhì)量分數(shù)高于20%后，種子萌發(fā)率、萌發(fā)勢和發(fā)芽指數(shù)均有所下降，但與未經(jīng)PEG處理(對照)的種子相比仍有明顯提高(40% PEG處理的發(fā)芽指數(shù)除外)，以30%PEG溶液為例，其處理種子的萌發(fā)率、萌發(fā)勢和發(fā)芽指數(shù)分別較對照提高11%，15.46%和2.45%，說明用一定質(zhì)量分數(shù)的PEG溶液處理杜松種子，能顯著提高其萌發(fā)率，其中用20%PEG溶液處理最為適宜。

3結(jié)論與討論

3.1種子萌發(fā)的適宜溫度

種子的萌發(fā)過程受到多種內(nèi)、外因素的影響[20]。溫度作為影響種子萌發(fā)的關鍵因素而被廣泛研究，適宜的溫度能夠加強種子萌發(fā)過程中的酶促反應和呼吸作用，使種子本身貯藏的養(yǎng)分更容易被有效利用。不同種子萌發(fā)的最適溫度存在差異，這與植物原產(chǎn)地的溫度條件有密切關系。通常來講，溫帶植物種子的最適萌發(fā)溫度為15～25 ℃[21]。付菁等[16]進行了恒溫與變溫對子午嶺遼東櫟種子萌發(fā)的影響試驗，發(fā)現(xiàn)在25 ℃條件下遼東櫟種子的萌發(fā)率與5，10，30，35 ℃相比差異顯著，萌發(fā)勢、發(fā)芽指數(shù)與5，10，15，20，30，35 ℃條件下相比差異極顯著，這說明25 ℃是遼東櫟種子的最適宜萌發(fā)溫度；同時在15 ℃/25 ℃與15 ℃/30 ℃ 2組變溫條件下的試驗結(jié)果表明，15 ℃/25 ℃變溫條件下遼東櫟種子的萌發(fā)率明顯高于15 ℃/30 ℃變溫條件，說明遼東櫟種子萌發(fā)時的土壤適宜溫度為15～25 ℃。本試驗得到了與此相似的結(jié)論，即25 ℃條件下杜松種子的萌發(fā)特性優(yōu)于其他溫度處理，在15 ℃/25 ℃變溫條件下杜松種子的萌發(fā)率表現(xiàn)更好，表明15～25 ℃是杜松種子萌發(fā)的適宜土壤溫度。

3.2種子萌發(fā)的適宜光照條件

光作為一種刺激信號，可以打破種子休眠，因此其對種子萌發(fā)有重要影響[20]?；糁俜糩21]對花棒種子萌發(fā)進行了詳細研究，試驗設置了3個溫度條件(20，25，30 ℃)，在同一溫度下，分別對種子進行全光照和無光照處理，結(jié)果表明全光照條件下種子萌發(fā)率顯著高于無光照條件。本研究中，杜松種子在全光照處理下萌發(fā)率最好，與此研究結(jié)論一致。付菁等[16]也進行了光因素對遼東櫟種子萌發(fā)的影響研究，其研究結(jié)論也與本研究一致。此外，光的作用常與環(huán)境溫度變化密切相關，因此在研究種子萌發(fā)過程中，除了需要考慮溫度、水分等要素外，還得考慮光的影響作用。

3.3種子萌發(fā)的適宜土壤含水量

水分影響種子萌發(fā)的原因是種子經(jīng)過成熟期后極度脫水，當土壤含水量適宜時種子經(jīng)過充分吸脹才能啟動萌發(fā)進程，也就是說吸水是種子萌發(fā)的開始，因此土壤水分含量的高低對種子的萌發(fā)速率和萌發(fā)率均有十分重要的影響?；糁俜糩21]的研究表明，不同含水量(15%～30%)條件下花棒種子的萌發(fā)率差異顯著，以土壤含水量20%時的萌發(fā)率最高。本研究也表明，土壤含水量為20%時杜松種子萌發(fā)率、萌發(fā)勢、發(fā)芽指數(shù)均達最高值，土壤含水量過低或過高都會抑制杜松種子的萌發(fā)。因為土壤含水量過低會阻礙種子吸水，使萌發(fā)過程受阻；土壤含水量過高則會導致土壤通氣性差、缺氧，致使種子萌發(fā)減緩；另外，土壤水分含量過多也會使土壤溫度上升減慢，導致萌發(fā)環(huán)境溫度不適宜，從而使種子萌發(fā)率降低甚至不能萌發(fā)。本研究結(jié)合野外實際調(diào)查比較了8個不同梯度土壤含水量對杜松種子萌發(fā)的影響，結(jié)果顯示杜松種子萌發(fā)的最適宜土壤含水量為20%。賀小秀等[15]也開展了水分對檸條種子萌發(fā)的影響試驗，結(jié)果顯示土壤含水量為14%時萌發(fā)效果最佳。這可能是由于檸條獨特的生境條件導致其種子的生理特性與杜松種子有所差異，另外還可能與種子資源及基因特性有關。

3.4種子萌發(fā)的適宜覆土深度

覆土深度對種子萌發(fā)率有較大影響，不同土層中種子萌發(fā)率有很大差異。賀小秀等[15]的研究表明，土壤表層檸條種子萌發(fā)率為10%，在1和2 cm土層中萌發(fā)率可以提高到77.8%和70%，人工播種檸條時種子的覆土厚度以1～2 cm為宜，覆土太厚(3 cm以上)或不覆土對檸條種子的發(fā)芽都有不利影響；當檸條種子被埋到5 cm以下土層時其萌發(fā)率僅為4.0%。本研究表明，在一定埋土深度范圍內(nèi)，杜松種子的萌發(fā)率隨埋土深度的增加而先提高后降低，不同覆土厚度下杜松種子的萌發(fā)率存在一定差異，其中5 cm埋土深度處理的杜松種子萌發(fā)率最低，為35%，移除上層土壤后發(fā)現(xiàn)大部分種子已經(jīng)霉變，只有少許種子萌發(fā)，這說明埋藏過深、覆土過多會導致土壤透氣性差、缺氧，致使無氧呼吸產(chǎn)生的CO和酒精對種子產(chǎn)生毒害作用，最終導致種子腐爛[22]；另一方面，杜松是喜光樹種，種子埋藏過深致使土壤內(nèi)部光照減弱，種子萌發(fā)時不能感受到光刺激，萌發(fā)過程也會受到抑制[15]。此外，種子萌發(fā)后出土時間的長短也會受到埋藏深度的影響。由于杜松種子屬球果類型，外表被堅硬外殼覆蓋，種子萌發(fā)需要先破殼后破土，所以種子埋藏越深，萌發(fā)時間越長。自然狀態(tài)條件下，當杜松種子成熟后，很難落到土層3 cm以下，大部分種子都散落到土壤的表層，有的種子在經(jīng)過風吹或水流沖刷后上面可以覆蓋薄薄的一層土，在這樣的條件下可以順利萌發(fā)，且有利于幼苗的形成。但是另一方面，由于表土層太薄，不利于種子吸收土壤中的水分、養(yǎng)分，使根系不能順利扎入土層而形成壯苗，將導致大量的幼苗在冬天死亡，這一點也解釋了杜松種群繁殖率較低乃至處于瀕危地位的原因。

3.5超聲波預處理與杜松種子萌發(fā)

超聲波預處理是通過物理作用促進種子萌發(fā)的一種常用方法，超聲波的空化熱效應、機械效應以及消毒效應可以加速種子萌發(fā)，提高種子萌發(fā)率和發(fā)芽速度[23]。時維靜等[24]采用超聲波處理白頭翁種子、李剛等[25]采用超聲波處理當歸種子以及劉麗莉等[26]采用超聲波處理美洲商陸種子的萌發(fā)研究均得到了相同的結(jié)論。

超聲波對種子萌發(fā)特性的作用效果受到各種因素的影響，如超聲波功率、頻率、處理時間以及種子生物學特性等，因此處理條件呈現(xiàn)多樣化。如柴胡種子經(jīng)超聲波(50 W，40 kHz)處理25 min，種子發(fā)芽指標達到最優(yōu)[27]；蘇鐵種子經(jīng)超聲波(1.45 MHz，25 W)處理20 min效果最好[28]；冬瓜種子經(jīng)超聲波(80 W，40 kHz)處理5 min，種子萌發(fā)率、萌發(fā)勢、發(fā)芽指數(shù)和發(fā)芽速率均有所提高[29]。本研究表明，59 kHz、500 W超聲波處理10 min時杜松種子的萌發(fā)效果最好，萌發(fā)率、萌發(fā)勢和發(fā)芽指數(shù)分別較未經(jīng)超聲波處理的對照增加20%，15.32%和2.53%；但處理時間超過10 min時，超聲波處理則會抑制種子萌發(fā)，推測其原因可能是過長的超聲波處理時間破壞了包括細胞膜在內(nèi)的細胞組織器官，導致種子活力下降。本研究結(jié)論可以供生產(chǎn)中借鑒，但由于本研究僅采用59 kHz、500 W超聲波處理杜松種子，對其他頻率、功率的超聲波處理試驗還有待深入研究。

3.6PEG溶液浸種處理與松種子萌發(fā)

本研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過PEG溶液浸泡處理后，杜松種子的萌發(fā)率、萌發(fā)勢和發(fā)芽指數(shù)均有所提高，這與孫建華等[30]、丁永樂等[31]和Mc Donaldm[32]得出的結(jié)論相符。在本試驗中，隨著PEG溶液質(zhì)量分數(shù)的增大，杜松種子萌發(fā)率先升高后降低，其中20%PEG溶液浸泡處理可以顯著提高種子的萌發(fā)率、萌發(fā)勢和發(fā)芽指數(shù)，這與洪法水等[33]、陳源等[34]和劉杰等[35]的研究結(jié)論相一致。PEG溶液處理促進種子萌發(fā)的原因在于PEG是一種高分子滲透保護劑，其可以通過溶液滲透勢調(diào)節(jié)種子吸水速度，修復細胞膜，增強種子活力[30]；此外，相關研究顯示PEG還可以啟動與種子萌發(fā)相關的代謝過程[33-35]。本試驗在同一時間處理梯度下設置了4組PEG質(zhì)量分數(shù)梯度，試驗得出的規(guī)律相對有限，因此在今后的研究中還應當增加質(zhì)量分數(shù)和時間梯度的設置，從而使試驗結(jié)果更加可靠。

PEG處理條件的選擇對種子萌發(fā)效果至關重要。PEG滲調(diào)條件的選擇應歸根于種子[30]，種子的吸水特性以及影響吸水速度的所有因子都會對種子萌發(fā)效果產(chǎn)生影響。李敏[36]曾提出，PEG滲調(diào)處理應注意滲調(diào)潛勢、滲調(diào)溫度、滲調(diào)時間，除此外還應注意微生物侵染、氧氣與光照的調(diào)控等；喻方圓等[37]還提出，在PEG滲調(diào)處理的同時添加適量H2O2，可起到消毒和補充氧氣的作用?？傊N子PEG滲調(diào)條件的選擇應以種子為出發(fā)點，圍繞種子吸水過程，結(jié)合PEG溶液所能營造的滲調(diào)氛圍進行合理的選擇[19]。

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Influencing factors on seed germination ofJuniperusrigidafrom Helan Mountain

LIU Yong-hui,MA Zhen-hua

(NorthwestInstituteofForestInventory,PlanningandDesign,StateForestryAdministration,Xi’an,Shaanxi710048,China)

Abstract:【Objective】 This study investigated the effect of different pretreatment methods and environmental factors on seed germination of Juniperus rigida in Helan Mountain to improve its germination efficiency,forest regeneration,and artificial cultivation.【Method】 The effects of different temperatures (5,10,15,20,25,30,and 35 ℃),light times (0,10,and 24 h),soil moistures (10%,15%,20%,25%,30%,35%,40%,and 45%),soil burial depths (0,1,2,3,4,and 5 cm),as well as two pretreatment methods with ultrasonic wave with different times (0,5,10,15,20,25,and 30 min) and polyethylene glycol (PEG) with different concentrations (0%,10%,20%,and 30%) on germination of J.rigida seeds were studied under the simulated environment in artificial climate box.【Result】 The germination rate,germination potential and germination index were all significantly different under different temperatures and optimum germination temperature was 15-25 ℃.With full-light (24 h),germination rate of J.rigida seeds was 71%,higher than all other treatments.The germination rate reached 75% when the soil moisture was 20%.Burial depth had great impacts on the germination rate and shallow underground burial (1-2 cm) was more appropriate for germination.Both ultrasonic wave and PEG methods promoted the seed germination.With the extension of ultrasonic pretreatment time and the increase of PEG solution concentration,the seed germination rate showed a parabolic trend,increasing first and then decreasing.The highest seed germination rate with 59 kHz and 500 W ultrasonic wave for 10 min was lower than that soaked in 20% PEG solution for 24 h.【Conclusion】 Sun light time and PEG pretreatment were the important factors influencing J.rigida seeds germination rate and the optimal rate of 75% was obtained with 25 ℃,soil moisture content 20%,1-2 cm of buried depth,and 20% PEG solution for 24 h.

Key words:Juniperus rigida;seed germination;environmental factors;Helan Mountain

DOI：網(wǎng)絡出版時間:2016-05-0314:0510.13207/j.cnki.jnwafu.2016.06.010

[收稿日期]2014-10-31

[基金項目]國家自然科學基金項目(30972352)

[作者簡介]劉永輝(1979-)，男，陜西西安人，工程師，主要從事林業(yè)資源調(diào)查規(guī)劃及新技術(shù)開發(fā)利用研究。

[中圖分類號]S791.450.5

[文獻標志碼]A

[文章編號]1671-9387(2016)06-0062-09

網(wǎng)絡出版地址:http://www.cnki.net/kcms/detail/61.1390.S.20160503.1405.020.html