不同預處理對柴達木盆地高寒濕地小果白刺種子萌發(fā)的影響

胡 娟， 張 潔， 盛 洲， 周宸宇， 拉 本,2,3

(1.青海師范大學生命科學學院， 西寧 810008；2.青海省青藏高原藥用動植物資源重點實驗室， 西寧 810008；3.青海省青藏高原生物多樣性形成機制與綜合利用重點實驗室， 西寧 810008)

種子萌發(fā)過程是植物生活周期的關鍵階段，是植物有性繁殖的基礎，對植物的生存具有重要意義，作為植被更新過程中的瓶頸期，對環(huán)境變化高度敏感[1-2]。柴達木盆地位于青藏高原東北部，四周被阿爾金山、昆侖山和祁連山所圍繞，形成封閉的山間盆地[3-4]，盆地周圍高山海拔4 000～5 000 m，而內部海拔平均為2 800 m[5]。柴達木盆地降雨稀少且蒸發(fā)強烈[6]，氣候冷涼，最冷月(1月)、最熱月(7月)平均氣溫分別在-25～5 ℃、15～20 ℃之間[7]，土壤鹽漬化現象普遍，按荒漠土類可分為石膏荒漠土和鹽化荒漠土[8]。其特殊的地理環(huán)境使生態(tài)系統(tǒng)脆弱、穩(wěn)定性低，土地退化、水土流失、生物多樣性損失、自然災害等生態(tài)環(huán)境問題突出[9-10]，惡劣的環(huán)境使得植物很難生長，在自然狀態(tài)下種子的萌發(fā)率很低。

小果白刺(NitrariasibiricaPall)是蒺藜科(Zygophyllaceae)白刺屬(NitrariaL.)多年生落葉旱生或超旱生典型荒漠灌木[11-12]。具有極強的耐鹽堿能力，是重度鹽堿地改良的先鋒植物，也是鹽堿地改良的優(yōu)勢物種之一[13]，在青藏高原主要分布在柴達木盆地和東部干旱山區(qū)，是柴達木盆地的優(yōu)勢種和建群種[14]。小果白刺可以改善生態(tài)環(huán)境，還可以入藥[15]，具有調經活血、消食健脾的功效，用于身體虛弱、氣血兩虧、脾胃不和、消化不良等癥狀?；诖?，提高小果白刺在青藏高原地區(qū)的萌發(fā)指標具有非常重要的生態(tài)學意義和經濟意義[16]。

在前人[14,17]研究的基礎上，選取對小果白刺影響較大的環(huán)境因子，并進行了雙重處理，探尋可以縮短萌發(fā)周期，提高發(fā)芽率的最佳預處理方案，旨在改善青藏高原柴達木盆地的鹽漬土地，進而達到改善生態(tài)環(huán)境，提高此地區(qū)經濟價值的目的。

1 材料與方法

1.1 材 料

供試小果白刺果實于2020年9月采自青海省海西州柴達木盆地(37°05′58″N～37°10′00″N, 97°31′05″E～97°35′47″E)，在青海師范大學實驗室內，對果實進行搓揉、濾去果皮果汁等處理，取出種子置于涼爽、干燥、通風處。

1.2 方 法

1.2.1實驗設計

對小果白刺種子進行雙重因素預處理，共計6個處理組，分別為機械磨損+冷凍、強堿浸泡+冷凍、機械磨損+冷藏、強堿浸泡+冷藏、機械磨損+常溫、強堿浸泡+常溫。每個處理組間相互對照，3次重復。

1.2.2發(fā)芽試驗

選取籽粒飽滿、生長均勻一致的小果白刺種子，分別對冷凍、冷藏、常溫的種子進行機械磨損處理和強堿浸泡處理。機械磨損處理是剪掉種子的尖端，以可看見胚但又不傷害胚為標準，然后使用75%的酒精消毒15 min，之后蒸餾水沖洗干凈，放入墊有2層濾紙的培養(yǎng)皿內，編號；強堿浸泡處理是將種子分別在0.5 mol/L的NaOH溶液中浸泡24 h，再清水浸泡48 h，取出并使用75%的酒精消毒15 min，之后用蒸餾水沖洗干凈，放入墊有2層濾紙的培養(yǎng)皿內，編號。

將處理好的種子放入人工氣候箱內培養(yǎng)，設置光照12 h，溫度24.5 ℃，濕度55%處理；黑暗12 h，溫度25 ℃，濕度55%。每個處理30粒種子，3次重復。實驗開始后，定期滴入蒸餾水保證種子處于濕潤狀態(tài)，每24 h觀察記錄種子發(fā)芽狀況，以胚根達到種子長度的1/2作為發(fā)芽的標志，當4 d內不再有種子萌發(fā)視為發(fā)芽結束。

1.3 種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數的測定

種子發(fā)芽試驗持續(xù)12 d，其中發(fā)芽勢測定為第5天，發(fā)芽率測定為第12天。

發(fā)芽率(%)= (萌發(fā)種子數/供試種子總數)×100%；

發(fā)芽勢(%)=(發(fā)芽高峰期的發(fā)芽數/供試種子總數)×100%；

發(fā)芽指數=∑Gt/Dt，式中，Gt為第t天當天種子發(fā)芽數，Dt為相應的種子發(fā)芽天數。

1.4 數據處理

數據采用Microsoft Excel 2010軟件處理，采用SPSS 21軟件進行方差分析以及差異顯著性分析，采用Origin 2019 b軟件進行圖表繪制。

2 試驗結果

2.1 不同預處理對小果白刺發(fā)芽率的影響

如圖1所示，機械磨損+冷凍處理時，種子的發(fā)芽率最高，達到了92.22%；其次是強堿浸泡+冷凍處理，種子萌發(fā)率達76.67%；機械磨損+冷藏處理發(fā)芽率最低，為36.67%。機械磨損與冷凍、冷藏、常溫3個因素分別組合處理時，種子的發(fā)芽率表現為冷凍>常溫>冷藏，分別為92.22%、73.33%、36.67%；強堿浸泡與冷凍、冷藏、常溫3個因素分別組合處理時，種子的發(fā)芽率表現為冷凍>冷藏>常溫，分別為76.67%、72.22%、43.33%。機械磨損與冷凍、常溫2個因素組合處理時，發(fā)芽率均高于強堿浸泡處理組；與冷藏組合處理時，發(fā)芽率低于強堿浸泡處理組。

圖1 不同預處理對小果白刺發(fā)芽率的影響Fig.1 Effects of different pretreatments on germination rate of N. tangutorum

2.2 不同預處理對小果白刺發(fā)芽勢的影響

如圖2所示，機械磨損+冷凍處理時，小果白刺種子的發(fā)芽勢最高，達78.89%；其次是機械磨損+常溫處理，發(fā)芽勢達56.67%；機械磨損+冷藏處理時，發(fā)芽勢最低，為13.33%。機械磨損與冷凍、冷藏、常溫3個因素分別組合處理時，種子的發(fā)芽勢表現為冷凍>常溫>冷藏，分別為78.89%、56.67%、13.33%；強堿浸泡與冷凍、冷藏、常溫3個因素分別組合處理時，種子的發(fā)芽勢表現為冷凍>冷藏>常溫，分別為53.33%、47.56%、30.00%。機械磨損與冷凍、常溫組合處理時，發(fā)芽勢均高于強堿浸泡處理；與冷藏組合處理時，發(fā)芽勢低于強堿浸泡處理。

圖2 不同預處理對小果白刺發(fā)芽勢的影響Fig.2 Effects of different pretreatment on germination potential of Nitraria nigrum

2.3 不同預處理對小果白刺發(fā)芽指數的影響

如圖3所示，機械磨損+冷凍處理時，種子的發(fā)芽指數最高，達37.36；其次是機械磨損+常溫處理，達26.72；機械磨損+冷藏處理，發(fā)芽指數最低，為10.58；機械磨損+常溫、強堿浸泡+冷凍、強堿浸泡+冷藏3組處理的發(fā)芽指數接近，分別為26.72、26.26、26.01。機械磨損與冷凍、冷藏、常溫3個因素分別組合處理時，種子的發(fā)芽指數表現為冷凍>常溫>冷藏，分別為37.36、26.72、10.58；強堿浸泡與冷凍、冷藏、常溫3個因素分別組合處理時，種子的發(fā)芽指數表現為冷凍>冷藏>常溫，分別為26.26、26.01、13.30。機械磨損與冷凍、常溫2個因素組合處理時，發(fā)芽指數均高于強堿浸泡處理組；與冷藏組合處理時，發(fā)芽指數低于強堿浸泡處理組。

圖3 不同預處理對小果白刺發(fā)芽指數的影響Fig.3 Effects of different pretreatments on germination index of N. tangutorum

2.4 不同預處理對小果白刺萌發(fā)周期的影響

如表1所示，6個處理組中，強堿浸泡+常溫處理，小果白刺種子在第4天開始萌發(fā)，其余處理組均在第3天開始萌發(fā)。6個處理組萌發(fā)結束的時間均在第9天到第12天之間，其中機械磨損+冷凍、機械磨損+常溫兩組在第9天結束，強堿浸泡+冷藏處理組在第10天結束，強堿浸泡+冷凍、機械磨損+冷藏、強堿浸泡+常溫處理在第12天萌發(fā)結束。以機械磨損+冷凍處理組為例，小果白刺開始萌發(fā)(第3天)、萌發(fā)高峰期(第5天)、萌發(fā)結束(第9天)3個階段的萌發(fā)狀態(tài)見圖4。

表1 不同預處理對小果白刺萌發(fā)周期的影響Table 1 Effects of different pretreatment on the germination cycle of N. tangutorum

圖4 不同時期小果白刺種子萌發(fā)狀態(tài)(以機械磨損+冷凍組為例)Fig.4 Comparison of seed germination status of N. tangutorum at different stages (Taking the group of mechanical wear with freezing as an example)

2.5 不同預處理后小果白刺種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢以及發(fā)芽指數變化情況

如表2所示，機械磨損+冷凍處理組的發(fā)芽率、發(fā)芽勢和發(fā)芽指數均高于其他組，并與其他組差異顯著。

表2 不同預處理后小果白刺種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢以及發(fā)芽指數Table 2 Comparasion of germination rate, germination potential and germination index of N. tangutorum seeds after different pretreatments

強堿浸泡+冷凍、強堿浸泡+冷藏、機械磨損+常溫3組的發(fā)芽率、發(fā)芽勢和發(fā)芽指數未有明顯差異，并與其他三組差異顯著。機械磨損+冷藏、強堿浸泡+常溫兩組的發(fā)芽率和發(fā)芽指數無顯著差異、發(fā)芽指數差異顯著。表3顯示，三組重復試驗的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數的統(tǒng)計數據，如標準差、標準誤、極大值、極小值等數值均在預期范圍之內，本次實驗結果具有參考價值。

表3 不同處理因素對小果白刺萌發(fā)的影響Table 3 Effects of different treatment factors on germination of N. tangutorum

3 討 論

小果白刺抗逆性強、耐鹽堿，可以改善土壤，提高生態(tài)環(huán)境質量[18-19]，是青藏高原柴達木盆地的先鋒種與建群種[20]。小果白刺也是傳統(tǒng)的民族植物藥來源，炮制中藥可健脾胃、滋補強壯，調經活血等[21]。目前，由于柴達木盆地生態(tài)環(huán)境的逐漸惡化[22]，小果白刺的萌發(fā)率也在逐年下降。本試驗在前人研究的基礎上，綜合了對小果白刺有較高影響的環(huán)境因子，對小果白刺進行了雙重因素的預處理，旨在找到更好地提高小果白刺萌發(fā)率并縮短萌發(fā)周期的預處理方案。

本研究中，機械磨損+冷凍處理組在發(fā)芽指標以及萌發(fā)周期兩方面均優(yōu)于其他組，且差異顯著，是本試驗的最佳處理組合。若只考慮單一因素的處理，冷凍組的小果白刺種子在萌發(fā)指標方面優(yōu)于冷藏組和常溫組，萌發(fā)周期大體一致；機械磨損組與強堿浸泡組的小果白刺在萌發(fā)特性與萌發(fā)周期方面差異不大。

孫海群和田新靚[14]在2013年對小果白刺進行沙藏、溫水浸泡、濃硫酸處理，發(fā)現這3種處理均可提高小果白刺的萌發(fā)特性，并且沙藏處理7 d效果最佳，發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數分別為70.4%、69.2%、44.41，萌發(fā)周期為30 d。本試驗對小果白刺進行的各組預處理中，機械磨損+冷凍處理效果最佳，發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數分別為92.22%、78.89%、37.36，萌發(fā)周期為9 d，且很大程度地縮短了萌發(fā)周期，達到了預期的實驗效果，對青藏高原柴達木盆地鹽漬土地的改良有重要意義。

小果白刺是多年生的低矮灌木[23]，除了種子繁殖外，硬枝扦插也是常用的繁殖方法。王霞等[24]在2020年對小果白刺進行了硬枝扦插實驗，發(fā)現不同濃度的生長調節(jié)劑對小果白刺硬枝扦插成活率有顯著影響，對小果白刺產業(yè)化生產有很大意義。但其成活率小于本試驗種子，且硬枝扦插過程較繁瑣，需要大量的人力物力。綜合考慮認為，機械磨損+冷凍處理是小果白刺在柴達木大面積生長的種子最佳預處理組合。

4 結 論

機械磨損+冷凍處理可以在很大程度上提高小果白刺種子萌發(fā)指標，發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數分別為92.22%、78.89%、37.36，且萌發(fā)周期較短(9 d)，是最佳方案。強堿浸泡+冷凍、強堿浸泡+冷藏、機械磨損+常溫3組處理的發(fā)芽指標處于中上等水平，萌發(fā)周期與機械磨損+冷凍處理組無顯著差異，若最佳處理方案的條件達不到時，可以對小果白刺種子進行這3組處理。