西藏巨柏種子發(fā)芽條件的研究

常馨月1， 萬路生， 趙墾田

(1.西藏大學(xué)理學(xué)院， 西藏 拉薩 850000； 2.西藏農(nóng)牧學(xué)院資源與環(huán)境學(xué)院， 西藏 林芝 860000)

巨柏(Cupressusgigantea)，又名雅魯藏布江柏木，柏科柏木屬常綠喬木，高30～50 m，胸徑1～3 m，少數(shù)可達(dá)6 m，是1974年中國(guó)科學(xué)院青藏高原綜合科學(xué)考察隊(duì)在藏東南發(fā)現(xiàn)的特有植物[1]，于1975年被公布，由鄭萬鈞等確定為一新物種[2]，在1999年被確定為國(guó)家一級(jí)保護(hù)物種[3]。巨柏的分布范圍極其狹窄，僅在西藏林芝市的巴宜區(qū)(原林芝縣)、朗縣、米林縣、波密縣等地的雅魯藏布江邊散生單株分布，或在海拔3 000～3 400 m的陽坡形成疏林[1]。因其種群數(shù)量稀少，在2004年被列入了中國(guó)物種紅色名錄[4]。

目前，對(duì)巨柏的研究主要涉及種群與群落生態(tài)學(xué)、生物學(xué)特性、瀕危機(jī)制與保護(hù)、種子與苗木培育等方面[5]。巨柏種子發(fā)芽實(shí)驗(yàn)主要有濾紙法和沙培法2種。由于目前沒有巨柏發(fā)芽的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，故相關(guān)文獻(xiàn)的發(fā)芽實(shí)驗(yàn)條件各異，常導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果沒有什么可比性，甚至出現(xiàn)矛盾。同樣為培養(yǎng)皿沙培發(fā)芽法，最適發(fā)芽溫度的報(bào)道既有25～30 ℃[6]，也有12.5～17.5 ℃[7]；光照條件對(duì)其發(fā)芽力的影響，有促進(jìn)作用和無顯著性影響2種結(jié)果[6-7]；而發(fā)芽基質(zhì)對(duì)巨柏種子發(fā)芽力的影響，迄今未見報(bào)道。針對(duì)上述問題，本試驗(yàn)開展沙培法種子萌發(fā)條件的研究，旨在規(guī)范巨柏種子的發(fā)芽條件，為巨柏人工繁育和資源保護(hù)奠定理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

供試巨柏種子于2017年6月采自西藏林芝市朗縣洞嘎鎮(zhèn)扎西塘村(28°59′49″N，93°18′0″E)雅魯藏布江右岸的階地巨柏林，海拔3 060 m。球果調(diào)制方法為自然陰干取種。凈種后，貯藏于5 ℃條件下。種子千粒重為4.250 g，含水量為10.71%。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1發(fā)芽床含水量

將烘干的沙子定量裝入直徑為15.00 cm的圓形玻璃培養(yǎng)皿中作為發(fā)芽床，控制其相對(duì)含水量分別為20%、40%、60%、80%和100%。將供試種子50粒均勻擺放在沙床上，輕壓使其與沙面相平[8]，進(jìn)行沙上發(fā)芽。每個(gè)處理試驗(yàn)重復(fù)3次。人工培養(yǎng)箱的發(fā)芽條件為：溫度25 ℃、空氣相對(duì)濕度60%、避光，發(fā)芽時(shí)間15 d[9]。

1.2.2覆 蓋

設(shè)置種子置床后的不覆沙和覆沙0.30 cm 2種處理，分別進(jìn)行沙上發(fā)芽試驗(yàn)和沙中發(fā)芽試驗(yàn)。每個(gè)試驗(yàn)處理50粒，重復(fù)3次。發(fā)芽試驗(yàn)方法和條件同1.2.1。

1.2.3發(fā)芽溫度

先后開展恒溫和變溫發(fā)芽試驗(yàn)。恒溫設(shè)置了5 ℃、10 ℃、15 ℃、20 ℃、25 ℃、30 ℃和35 ℃ 7種處理。在恒溫發(fā)芽試驗(yàn)基礎(chǔ)上，根據(jù)發(fā)芽溫度范圍和適宜恒溫，再設(shè)30 ℃/25 ℃、30 ℃/20 ℃、30 ℃/15 ℃、25 ℃/20 ℃、25 ℃/15 ℃和20 ℃/15 ℃ 6種變溫處理和恒溫25 ℃(對(duì)照)。

表1 不同發(fā)芽床濕度和覆蓋對(duì)巨柏種子萌發(fā)的影響

發(fā)芽指標(biāo) 沙上發(fā)芽(不覆沙) 沙中發(fā)芽(覆沙0.30cm) 20%40%60%80%100%20%40%60%80%100%始發(fā)芽天數(shù)/d444555445-發(fā)芽勢(shì)/%32.67a32.00ab32.00ab25.33b12.67c31.33ab32.67a34.67a8.67cd0e發(fā)芽率/%46.00bc 54.00ab55.33ab40.67c43.33c45.33bc54.00ab60.67a16.67d0e

試驗(yàn)采用沙上發(fā)芽法(即不覆沙)，每個(gè)處理50粒種子，重復(fù)3次。發(fā)芽基質(zhì)含水量為60%，恒溫處理8 h光照+16 h黑暗，變溫處理則高溫8 h光照+低溫16 h黑暗，其它發(fā)芽條件同1.2.1。

1.2.4光 照

恒溫25 ℃下設(shè)24 h光照、24 h黑暗和12 h光照+12 h光照3種處理。黑暗處理以錫箔紙完全包裹培養(yǎng)盒，再置于黑暗培養(yǎng)箱中。本試驗(yàn)使用沙上法進(jìn)行發(fā)芽，基質(zhì)相對(duì)濕度為60%，每組處理均取用50粒種子，重復(fù)3次，人工培養(yǎng)箱的相對(duì)濕度為60%。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

根據(jù)《國(guó)家種子檢驗(yàn)規(guī)程》，胚根長(zhǎng)度達(dá)到種子1/2時(shí)即為發(fā)芽。即選定種子胚根突出種皮長(zhǎng)度達(dá)到2 mm作為萌發(fā)標(biāo)準(zhǔn)，統(tǒng)計(jì)發(fā)芽數(shù)量，計(jì)算發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽率。

發(fā)芽勢(shì)(%)=(供試種子發(fā)芽粒數(shù)達(dá)到高峰時(shí)的發(fā)芽數(shù)/供試種子總數(shù))×100%；

發(fā)芽率(%)=(供試種子發(fā)芽數(shù)/供試種子總數(shù))×100%。

用Excel 2003軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和處理，用SPSS 22.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，用Origin 9軟件和Excel 2003軟件進(jìn)行作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 發(fā)芽床濕度和覆蓋對(duì)巨柏種子萌發(fā)的影響

不同發(fā)芽床濕度和覆蓋對(duì)巨柏種子萌發(fā)的影響見表1。表明，雖然不同發(fā)芽基質(zhì)濕度和覆沙處理?xiàng)l件下，巨柏種子的始發(fā)芽天數(shù)基本相同，均為4～5 d，但巨柏種子萌發(fā)存在顯著性差異。

沙上發(fā)芽法，相對(duì)濕度為20%～100%，巨柏種子萌發(fā)不存在顯著性差異，發(fā)芽勢(shì)為25.33%～32.67%，發(fā)芽率為40.67%～55.33%，且以相對(duì)濕度為60%最高，發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽率分別為32.00%和55.33%；相對(duì)濕度為100%時(shí)，巨柏種子發(fā)芽勢(shì)受到抑制，僅為12.67%，但發(fā)芽率無顯著差異，為43.33%。

沙中發(fā)芽法，相對(duì)濕度為20%～60%，巨柏種子萌發(fā)不存在顯著性差異，發(fā)芽勢(shì)為31.33%～34.67%，發(fā)芽率為45.33%～60.67%，且相對(duì)濕度為60%，巨柏種子萌發(fā)最好，發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽率分別為34.67%和60.67%；相對(duì)濕度為20%和40%，發(fā)芽基質(zhì)水分不足，對(duì)巨柏種子的萌發(fā)有影響，但影響不顯著；相對(duì)濕度≥80%，巨柏種子萌發(fā)受到明顯抑制，相對(duì)濕度為80%，巨柏種子的發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽率分別為8.67%和16.67%，相對(duì)濕度為100%，巨柏種子不發(fā)芽，說明當(dāng)空氣極度下降時(shí)，巨柏種子不能發(fā)芽。

2.2 溫度對(duì)巨柏種子萌發(fā)的影響

不同發(fā)芽溫度對(duì)巨柏種子萌發(fā)的影響見表2和圖1。

圖1 不同變溫處理對(duì)巨柏種子萌發(fā)的影響

表2 不同恒溫處理對(duì)巨柏種子萌發(fā)的影響

指標(biāo)處理5℃10℃15℃20℃25℃30℃35℃始發(fā)芽天數(shù)/d--76456發(fā)芽勢(shì)/%0d0d3.33d16.00b26.67a9.33c1.33d發(fā)芽率/%0c0c48.67a47.33a50.00a30.00b4.00c

由表2 可知，恒溫條件下，不同溫度對(duì)巨柏種子的萌發(fā)有顯著影響。

巨柏種子的發(fā)芽溫度為15～30 ℃，25 ℃恒溫條件下，巨柏種子的發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽率均最高，分別為26.67%和50.00%。15 d內(nèi)，15～25 ℃巨柏種子發(fā)芽率沒有顯著差異，但發(fā)芽過程存在明顯區(qū)別。發(fā)芽溫度為15 ℃時(shí)，巨柏種子萌發(fā)出現(xiàn)延遲，始發(fā)芽天數(shù)由4～5 d推遲至7 d，發(fā)芽勢(shì)顯著下降；30 ℃對(duì)巨柏種子萌發(fā)有一定的抑制作用。本實(shí)驗(yàn)證明，巨柏種子的最適發(fā)芽溫度為25 ℃，該結(jié)果與李永霞[6]的研究結(jié)果相同。

發(fā)芽溫度為5～10 ℃和35 ℃時(shí)，巨柏種子幾乎不能發(fā)芽，將這3種處理?xiàng)l件下的巨柏種子重新置于25 ℃條件下繼續(xù)進(jìn)行發(fā)芽，其發(fā)芽率均可達(dá)到42%～44%，說明此3種溫度處理對(duì)巨柏種子萌發(fā)僅具有抑制作用，而不具有不可逆的破壞作用。

圖1可知，不同變溫處理對(duì)巨柏種子的萌發(fā)具有顯著影響。發(fā)芽溫度涉及到15 ℃時(shí)，巨柏種子的發(fā)芽均出現(xiàn)延遲，始發(fā)芽天數(shù)由4～5 d推遲至7 d，發(fā)芽勢(shì)顯著下降，但其發(fā)芽率無明顯變化，說明在適宜溫度范圍內(nèi)，低溫決定巨柏種子的始發(fā)芽天數(shù)和發(fā)芽勢(shì)，而發(fā)芽率是由種子質(zhì)量決定的。不同變溫條件下，巨柏種子的發(fā)芽率沒有顯著性差異，但30 ℃/15 ℃變溫條件下，巨柏種子的發(fā)芽率最高，為51.33%，這可能是由于變溫處理補(bǔ)償了持續(xù)高溫對(duì)巨柏種子萌發(fā)造成的負(fù)面影響，但其發(fā)芽勢(shì)顯著降低，不利于巨柏種子萌發(fā)。綜合比較下，ck(25 ℃)條件下最佳。

2.3 光照對(duì)巨柏種子萌發(fā)的影響

不同光照處理對(duì)巨柏種子萌發(fā)的影響見圖2。從圖2可見，光照影響巨柏種子的萌發(fā)。

圖2 不同光照處理對(duì)巨柏種子萌發(fā)的影響

光照和黑暗條件下，巨柏種子的始發(fā)芽天數(shù)相同，發(fā)芽勢(shì)也不存在顯著性差異，但對(duì)發(fā)芽率有顯著影響。

巨柏種子發(fā)芽率在全光照條件下最高,為54.00%，在12 h光照+12 h黑暗條件下居中，為50.00%，而在黑暗條件下最低，為41.33%，且巨柏種子在光照和黑暗條件下發(fā)芽率差異達(dá)到顯著程度，該結(jié)果與辛福梅等[7]得出的結(jié)果相同。顯然，光照可以促進(jìn)巨柏種子萌發(fā)，而且這種促進(jìn)作用，似乎與光照時(shí)數(shù)存在一定關(guān)系，其原因需要進(jìn)一步研究。巨柏種子在黑暗條件下可以萌發(fā)，而且發(fā)芽率不低，在本實(shí)驗(yàn)條件下達(dá)41.33%。說明，黑暗不會(huì)完全限制巨柏種子的萌發(fā)。

綜上所述，光照影響巨柏種子發(fā)芽率，雖然巨柏種子可以在黑暗條件下萌發(fā)，但光照可以促進(jìn)其萌發(fā)。

2.4 發(fā)芽實(shí)驗(yàn)條件討論

種子發(fā)芽率是指純凈種子在最適宜發(fā)芽條件下，規(guī)定時(shí)間內(nèi)正常發(fā)芽種子數(shù)量占供試種子總數(shù)的百分比。探索種子發(fā)芽適宜條件，是制定種子發(fā)芽率測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)。光照、溫度、水分和持續(xù)發(fā)芽時(shí)間對(duì)種子發(fā)芽率測(cè)定有直接影響，而且浸種方法也會(huì)對(duì)種子發(fā)芽實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生一定影響。

雖然巨柏種子可以在黑暗條件下萌發(fā)，但光照可以促進(jìn)其萌發(fā)。這表明，光照條件可以在不同程度上影響種子的發(fā)芽率，在進(jìn)行巨柏種子發(fā)芽率測(cè)定時(shí)，規(guī)定與告知光照條件十分必要。從方便實(shí)際操作考慮，在發(fā)芽過程中創(chuàng)造光照發(fā)芽條件比較容易，而保持完全黑暗條件多有困難，故建議在全光條件下測(cè)定巨柏種子的發(fā)芽率。鑒于光照并不是巨柏種子發(fā)芽的必需條件，如果發(fā)芽基質(zhì)水分控制困難，則可優(yōu)先考慮保障水分。

溫度對(duì)種子萌發(fā)具有十分重要的影響。本實(shí)驗(yàn)條件下，巨柏種子在15～30 ℃恒溫條件下可以萌發(fā)，且恒溫25 ℃最為適宜。巨柏種子在變溫條件下的發(fā)芽率略優(yōu)于恒溫，但與恒溫差異并不顯著，從方便溫度控制的角度來看，在恒溫條件下測(cè)定種子發(fā)芽率能夠更加便捷、減少溫度控制不當(dāng)造成的誤差，故建議在25 ℃恒溫條件下測(cè)定巨柏種子發(fā)芽率。

巨柏種子的發(fā)芽過程中，空氣和水分均表現(xiàn)出十分重要的作用，二者缺一不可，水分過多或過少都會(huì)顯著影響種子發(fā)芽率。以河沙作為發(fā)芽床來測(cè)定巨柏種子發(fā)芽率的沙培法，是為了克服濾紙法保水不強(qiáng)而提出的。尤其是種子置床后再覆沙，其保水性能更好，可提高巨柏種子的發(fā)芽率。

沙上法便于觀察種子萌發(fā)過程，且能保證發(fā)芽過程中的水分供應(yīng)，但種子發(fā)芽率略低于沙中發(fā)芽法；沙中法發(fā)芽率較高，但不便于觀察，且覆沙均勻有一定難度?？偟膩砜矗薨匕l(fā)芽以沙床為優(yōu)，且以相對(duì)濕度為60%最好。

此外，確定統(tǒng)一的持續(xù)發(fā)芽時(shí)間和浸種條件，對(duì)制定種子發(fā)芽標(biāo)準(zhǔn)非常重要。根據(jù)前期工作得出，測(cè)定巨柏種子發(fā)芽實(shí)驗(yàn)的持續(xù)時(shí)間以15 d為宜[9]。巨柏種子屬于被迫休眠類型，進(jìn)行種子發(fā)芽試驗(yàn)前一般只需清水浸種，但水溫會(huì)影響種子吸水膨脹的時(shí)間。例如，20 ℃清水浸種，種子44 h才能吸脹，而50 ℃溫水浸種只需要36.5 h[9]。浸種時(shí)種子的吸水狀態(tài)不同，自然會(huì)影響種子的萌發(fā)過程。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，推薦巨柏種子在50 ℃溫水中浸種36.5 h最為合適。

3 結(jié) 論

1) 沙床法巨柏萌發(fā)最適基質(zhì)相對(duì)濕度為60%。

2) 巨柏種子在15～30 ℃恒溫條件下可以萌發(fā)，最適發(fā)芽溫度為25 ℃。在變溫條件下的發(fā)芽率與對(duì)照組差異不顯著。

3) 巨柏種子可以在黑暗條件下萌發(fā)，但光照對(duì)其萌發(fā)有促進(jìn)作用。

4) 沙培法進(jìn)行巨柏種子發(fā)芽率測(cè)定的條件為25 ℃恒溫，相對(duì)濕度60%，持續(xù)發(fā)芽時(shí)間15 d。如果水分條件可以得到保障，采用沙上法以控制光照，如果水分條件保障困難，則采用沙中法優(yōu)先保障水分。