不同種子預(yù)處理、培養(yǎng)溫度及基質(zhì)對(duì)兩種沙棘種子萌發(fā)的影響*

馬迎梅，趙子涵，張娜，張碩，韓峰，孫耀文

(1.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué) 沙漠治理學(xué)院，荒漠生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)與修復(fù)國(guó)家林業(yè)局重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010010；2.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué) 草原與資源環(huán)境學(xué)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010010)

沙棘(HippophaerhamnoidesL.)為胡頹子科(Elaeagnaceae)沙棘屬灌木，具有耐寒旱和鹽堿的特點(diǎn)[1]，可在半干旱地區(qū)植被形成、恢復(fù)和演替中作為先鋒樹種[2]。沙棘果實(shí)中含有多種營(yíng)養(yǎng)成分及生物活性物質(zhì)，具有較高的營(yíng)養(yǎng)和藥用價(jià)值[3]。大果沙棘(H.rhamnoidesL.)和中國(guó)沙棘(H.rhamnoidessubsp.sinensisRousi)的枝刺較少，果實(shí)產(chǎn)量高，成熟時(shí)間早，采集時(shí)果實(shí)不易破裂，在適宜生長(zhǎng)區(qū)已有大面積栽培利用[4]。沙棘的繁殖通常以有性繁殖建立母株，再以硬或嫩枝扦插的方式進(jìn)行擴(kuò)繁培育苗木[5]，但扦插后期存在管理困難、生根和成苗率低等問(wèn)題[6]。利用種子建立實(shí)生苗木并進(jìn)行繁殖是提高其成活率的一種途徑。此外，沙棘病蟲害種類發(fā)生嚴(yán)重，除藥劑防治外，利用雜交選育及轉(zhuǎn)基因等育種方法也是有效提高沙棘抗病蟲害能力的重要途徑[5]，然而，沙棘種子對(duì)其萌發(fā)條件極為敏感，若溫度、水分等條件不達(dá)標(biāo)易造成發(fā)芽率低的結(jié)果[7]。究其原因，沙棘種子在儲(chǔ)存4～5 a后會(huì)失去60%的活力[8]。

研究表明，經(jīng)低溫濕潤(rùn)(-5 ℃和4 ℃)貯藏后，寧夏枸杞(LyciumbarbarumL.)、黑果枸杞(LyciumruthenicumMurray)、細(xì)枝山竹子(CorethrodendronscopariumFisch.et Basiner)和泡泡刺(NitrariasphaerocarpaMaxim.)的種子萌發(fā)率也較高、萌發(fā)速度較快，每種植物的最早萌發(fā)時(shí)間平均提前3～4 d，是打破這些植物種子休眠的有效方法之一[9]。當(dāng)采用10～12 ℃的溫度培養(yǎng)沙棘種子時(shí)，其發(fā)芽率僅為13.2%；當(dāng)采用24～26 ℃的溫度培養(yǎng)時(shí)，發(fā)芽率可提高到95%[10]。張鵬等[11]也發(fā)現(xiàn)30 ℃恒溫和30 ℃/20 ℃變溫培養(yǎng)有利于種子萌發(fā)，而15 ℃恒溫培養(yǎng)不利于種子萌發(fā)。這些不同的種子處理方法和培養(yǎng)溫度的設(shè)定對(duì)沙棘在春季室外或溫室內(nèi)播種具有重要的參考價(jià)值。

為了縮短育種周期，培養(yǎng)皿中進(jìn)行種子萌發(fā)再移栽至溫室進(jìn)行加代培育是育種過(guò)程中的一種常見的幼苗培養(yǎng)方式。然而，由于培養(yǎng)皿中采用的濾紙和實(shí)際生產(chǎn)中的土壤對(duì)種子萌發(fā)率影響也存在不同程度的差異。例如，溫度、種子大小和基質(zhì)對(duì)荒漠植物泡泡刺種子萌發(fā)有影響，無(wú)論是濾紙還是沙，溫度對(duì)泡泡刺種子的萌發(fā)率、平均萌發(fā)時(shí)間和萌發(fā)率指數(shù)的影響顯著[12]。弱酸性基質(zhì)的沙土及沙腐土可使江孜沙棘〔H.gyantsensis(Rousi)Y.S.Lian〕種子的發(fā)芽率達(dá)80%，發(fā)芽勢(shì)達(dá)30%以上，具有促進(jìn)其種子萌發(fā)的作用[13]。厚果雞血藤〔Derristaiwaniana(Hayata)Z.Q.Song〕種子的出苗率、生根數(shù)也因不同播種基質(zhì)的不同而不同，在珍珠巖基質(zhì)中的發(fā)芽率最高，可達(dá)85%，在純黃土的基質(zhì)中，平均生根數(shù)量最多，每株平均可達(dá)10根[14]。

鑒于此，每種植物都具有打破其休眠程度的方法，為了優(yōu)化和提高沙棘的種子萌發(fā)率而利于實(shí)生苗的建立而開展沙棘育種，本文選取2個(gè)沙棘品種，在培養(yǎng)皿和土壤中分別進(jìn)行種子萌發(fā)實(shí)驗(yàn)，通過(guò)對(duì)它們進(jìn)行不同水溫和稀硫酸濃度浸種預(yù)處理后，在不同溫度的培養(yǎng)箱內(nèi)進(jìn)行培養(yǎng)，測(cè)定每種處理組合下一系列種子萌發(fā)指標(biāo)以篩選出適宜沙棘種子萌發(fā)的預(yù)處理方法和培養(yǎng)條件，以期為探索提高沙棘種子萌發(fā)率的方法提供參考。

1 材料與方法

1.1 供試材料

本文采用2個(gè)沙棘品種(大果沙棘和中國(guó)沙棘)的種子作為實(shí)驗(yàn)材料。種子購(gòu)于遼寧省森源苗木種子經(jīng)銷處，置于4 ℃冰箱中冷藏(30 d)備用。

1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

于2022年7月，挑選顆粒飽滿，大小均勻的沙棘種子，采用0.5%高錳酸鉀溶液浸種30 min消毒，用蒸餾水沖洗干凈后，分別置于盛有土壤的上下口徑為10 cm和高5 cm的花盆和鋪有濾紙的培養(yǎng)皿內(nèi)置床，在恒溫培養(yǎng)箱內(nèi)開展發(fā)芽實(shí)驗(yàn)，每個(gè)處理選擇100粒種子進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)1對(duì)2個(gè)品種的沙棘種子(A)進(jìn)行3種水溫為0 ℃(J0：對(duì)照)、40 ℃(J40)和50 ℃(J50)浸種(C)后，在培養(yǎng)溫度為25 ℃(M25：對(duì)照)和35 ℃(M35)的培養(yǎng)箱(B)內(nèi)進(jìn)行種子萌發(fā)實(shí)驗(yàn)(表1)。

表1 因素與水平Tab.1 The experimental treatments and levels

實(shí)驗(yàn)2對(duì)2個(gè)品種的沙棘種子(A)進(jìn)行了0%(對(duì)照)、1%、3%、5%的稀硫酸浸種處理(D)24 h后，用蒸餾水沖洗3～5次，在培養(yǎng)溫度為25 ℃(M25：對(duì)照)和35 ℃(M35)(B)的培養(yǎng)箱內(nèi)進(jìn)行種子萌發(fā)實(shí)驗(yàn)(表1)。

根據(jù)因素水平表(表1)，兩種發(fā)芽容器間作為裂區(qū)，因素A、B和C采用復(fù)因子完全隨機(jī)設(shè)計(jì)(表2)開展實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)在花盆-土壤和培養(yǎng)皿-濾紙的裂區(qū)下分別構(gòu)成12個(gè)處理組合，兩種容器-基質(zhì)的裂區(qū)共包括24個(gè)處理組合，4次重復(fù)(表2)。

表2 實(shí)驗(yàn)1的復(fù)因子完全隨機(jī)設(shè)計(jì)表Tab.2 The completely randomized experimental design for experiment 1 with multiple treatments and levels

根據(jù)因素水平表(表1)，兩種發(fā)芽容器間作為裂區(qū)，因素A、B和D采用復(fù)因子完全隨機(jī)設(shè)計(jì)(表3)開展實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)在花盆-土壤和培養(yǎng)皿-濾紙的裂區(qū)下分別構(gòu)成16個(gè)處理組合，兩種容器-基質(zhì)的裂區(qū)共包括32個(gè)處理組合，4次重復(fù)(表3)。

表3 實(shí)驗(yàn)2的復(fù)因子完全隨機(jī)設(shè)計(jì)Tab.3 The completely randomized experimental design for experiment 2 with multiple treatments and levels

1.3 種子萌發(fā)指標(biāo)測(cè)定

待種子全部處理結(jié)束后(2022年8月)，每日定時(shí)記錄種子萌發(fā)數(shù)并測(cè)量胚根、胚芽長(zhǎng)度。種子萌發(fā)以胚根長(zhǎng)度達(dá)種子長(zhǎng)軸的1/2視為發(fā)芽標(biāo)志并計(jì)算下列指標(biāo)[15]。

發(fā)芽率G=(n/N)×100%

①

式中：n為萌發(fā)種子數(shù)，N為供試種子數(shù)。

發(fā)芽指數(shù)Gi=∑(Gt/Dt)

②

式中：Gt為t日萌發(fā)數(shù)，Dt為相應(yīng)的萌發(fā)天數(shù)。

活力指數(shù)Iv=S×Gi

③

式中：S為胚根長(zhǎng)度加胚軸長(zhǎng)(cm)。

平均發(fā)芽速率∑(Gt·Dt)/∑Dt

④

1.4 數(shù)據(jù)分析

用Microsoft Excel 2021進(jìn)行數(shù)據(jù)的錄入及整理。將2種培養(yǎng)基質(zhì)和品種視為固定因子，用SPSS Statistics 20.0對(duì)不同沙棘品種和基質(zhì)下不同水溫和稀硫酸濃度的處理的雙因素作為主要處理和水平進(jìn)行了雙因素方差顯著性分析，采用 LSD 法進(jìn)行多重比較和顯著性檢驗(yàn)。繪圖時(shí)，將不同基質(zhì)和品種視為固定因子，對(duì)不同的浸種方法所產(chǎn)生的差異進(jìn)行分析，采用Origin 2018進(jìn)行數(shù)據(jù)結(jié)果的繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同浸種和培養(yǎng)溫度對(duì)沙棘種子萌發(fā)的影響

2.1.1 浸種溫度和培養(yǎng)溫度對(duì)沙棘種子發(fā)芽率的影響

2個(gè)沙棘品種的種子在培養(yǎng)皿中(圖1A)的發(fā)芽率顯著低于在土壤中的發(fā)芽率(圖1B)。在培養(yǎng)皿中，不同浸種溫度對(duì)大果沙棘種子的發(fā)芽率無(wú)顯著影響，3個(gè)浸種溫度處理后的2種沙棘種子發(fā)芽率均較低。隨浸種溫度的升高，中國(guó)沙棘發(fā)芽率呈逐漸下降的趨勢(shì)，浸種溫度為50 ℃時(shí)降為0(圖1A)。經(jīng)高溫浸種催芽后，35 ℃的培養(yǎng)溫度使2種沙棘種子的發(fā)芽率接近為0(圖1A)。

圖1 在培養(yǎng)皿(A和土壤(B)中不同水溫浸種和培養(yǎng)溫度對(duì)2種沙棘種子發(fā)芽率的影響

在土壤中，無(wú)論采用25 ℃或35 ℃培養(yǎng)時(shí)，浸種溫度為50 ℃時(shí)，大果沙棘的種子萌發(fā)率顯著下降，其余2種浸種溫度都使大果沙棘發(fā)芽率隨浸種溫度的升高而顯著增加(P<0.05)，中國(guó)沙棘則顯著降低(P<0.05)。當(dāng)浸種溫度為50 ℃、培養(yǎng)溫度為25 ℃(J50M25)時(shí)，大果沙棘的發(fā)芽率(45%)比對(duì)照(J0M25)高72.2%(圖1 B)；當(dāng)浸種溫度為50 ℃、培養(yǎng)溫度為25 ℃(J50M25)時(shí)，中國(guó)沙棘的發(fā)芽率降為0(圖1B)。

2.1.2 浸種溫度和培養(yǎng)溫度對(duì)沙棘種子發(fā)芽指數(shù)的影響

培養(yǎng)皿(圖2A)中的2種沙棘種子的發(fā)芽指數(shù)高于土壤中(圖2B)。在培養(yǎng)皿中，當(dāng)培養(yǎng)溫度為25 ℃或35 ℃時(shí)，隨浸種溫度的升高，大果沙棘種子的發(fā)芽指數(shù)呈逐漸上升趨勢(shì)，當(dāng)浸種溫度為50 ℃時(shí)達(dá)到最高；中國(guó)沙棘種子的發(fā)芽指數(shù)則呈逐漸下降趨勢(shì)，從7.15(對(duì)照)下降至0.06(J50M25)。2種沙棘種子的發(fā)芽指數(shù)在培養(yǎng)溫度為35 ℃時(shí)顯著低于25 ℃(圖2A)。

圖2 在培養(yǎng)皿(A)和土壤(B)中不同浸種溫度和培養(yǎng)溫度對(duì)2種沙棘種子發(fā)芽指數(shù)的影響Fig.2 Effect of different soaking and culturing temperature on seed germination index of two seabuckthorn species in petri dish(A)and soil(B)，respectively

在土壤中，當(dāng)培養(yǎng)溫度為25℃時(shí)，隨浸種溫度的升高，大果沙棘的發(fā)芽指數(shù)呈現(xiàn)升高的趨勢(shì)，處理J40M25和J50M25的發(fā)芽指數(shù)分別是對(duì)照的4.28和4.51倍；中國(guó)沙棘則呈相反趨勢(shì)，處理J50M25的發(fā)芽指數(shù)為0(圖2B)。當(dāng)培養(yǎng)溫度為35 ℃時(shí)，中國(guó)沙棘種子的發(fā)芽指數(shù)隨浸種溫度的提高而呈現(xiàn)下降趨勢(shì)(P<0.05)。大果沙棘發(fā)芽指數(shù)在處理J0M35時(shí)達(dá)到最高(0.70)，比對(duì)照高0.57，隨后逐漸降低；中國(guó)沙棘在40 ℃浸種溫度下的發(fā)芽指數(shù)比對(duì)照(0 ℃)降低了48.96%(圖2B)。

2.1.3 浸種溫度和培養(yǎng)溫度對(duì)沙棘種子活力指數(shù)的影響

2種沙棘種子在培養(yǎng)皿(圖3A)中的活力指數(shù)顯著高于在土壤中(圖3B)。在培養(yǎng)皿中，當(dāng)培養(yǎng)溫度為25 ℃時(shí)，隨浸種溫度的升高，大果沙棘種子的活力指數(shù)呈現(xiàn)逐漸升高的趨勢(shì)，而中國(guó)沙棘種子的活力指數(shù)則下降。浸種溫度為40 ℃時(shí)，大果沙棘的活力指數(shù)達(dá)到最高，較對(duì)照增加了31.43%；浸種溫度為40 ℃時(shí)，中國(guó)沙棘活力指數(shù)僅為對(duì)照的21%；浸種溫度為50 ℃時(shí)，其值降為0。培養(yǎng)溫度為35 ℃時(shí)，2種沙棘種子的活力指數(shù)均接近為0(圖3A)。

圖3 在培養(yǎng)皿(A)和土壤(B)中不同浸種溫度和培養(yǎng)溫度對(duì)2種沙棘種子活力指數(shù)的影響Fig.3 Effect of different soaking and culturing temperature on seed seeds viability of two seabuckthorn species in petri dish(A)and soil(B)，respectively

在土壤中，當(dāng)培養(yǎng)溫度為25 ℃時(shí)，隨浸種溫度的升高，大果沙棘種子的活力指數(shù)明顯升高，中國(guó)沙棘則明顯降低。在處理J50M25下的中國(guó)沙棘種子的活力指數(shù)為0。當(dāng)培養(yǎng)溫度為35 ℃時(shí)，2種沙棘種子的活力指數(shù)逐漸下降，浸種溫度對(duì)兩種沙棘種子的活力指數(shù)無(wú)顯著影響(P>0.05；圖3B)。

2.1.4 浸種溫度和培養(yǎng)溫度對(duì)沙棘初始發(fā)芽時(shí)間的影響

2種沙棘種子在培養(yǎng)皿(圖4A)中的初始發(fā)芽時(shí)間顯著低于在土壤中(圖4B)。在培養(yǎng)皿中，當(dāng)培養(yǎng)溫度為25 ℃或35 ℃時(shí)，隨浸種溫度的增加，2種沙棘種子的初始發(fā)芽時(shí)間顯著降低。在J0M35和J50M25處理下，大果沙棘種子的初始發(fā)芽時(shí)間顯著降低(P<0.05)，分別低于對(duì)照4和5 d；J40M25和J50M35處理下，大果沙棘種子的發(fā)芽時(shí)間也較短，但無(wú)顯著差異。對(duì)中國(guó)沙棘，除J40M25處理外，其他處理均可減少其初始發(fā)芽時(shí)間，其中處理J40M35和J50M35下的沙棘發(fā)芽時(shí)間顯著低于對(duì)照(P<0.05；圖4A)。

圖4 在培養(yǎng)皿(A)和土壤(B)中不同浸種溫度和培養(yǎng)溫度對(duì)2種沙棘種子初始發(fā)芽天數(shù)的影響Fig.4 Effect of different soaking and culturing temperature on initial seed germination days of two seabuckthorn species in petri dish(A)and soil(B)，respectively

在土壤中，當(dāng)培養(yǎng)溫度為25 ℃或35 ℃時(shí)，大果沙棘的初始發(fā)芽時(shí)間隨浸種溫度的升高而降低，經(jīng)J0M35、J40M35、J50M25、J50M35處理后的初始發(fā)芽時(shí)間顯著比對(duì)照低6 d(P<0.05)。高溫浸種催芽和不同的培養(yǎng)溫度對(duì)中國(guó)沙棘的初始發(fā)芽時(shí)間無(wú)顯著影響(P>0.05；圖4B)。

2.2 不同濃度硫酸浸種和培養(yǎng)溫度對(duì)沙棘種子萌發(fā)的影響

2.2.1 不同濃度硫酸浸種和培養(yǎng)溫度對(duì)沙棘種子發(fā)芽率的影響

經(jīng)不同濃度硫酸處理后的大果沙棘在培養(yǎng)皿中(圖5A)的發(fā)芽率高于在土壤中(圖5B)，而中國(guó)沙棘在兩種培養(yǎng)基質(zhì)中的發(fā)芽率呈現(xiàn)出相反的趨勢(shì)(圖5)。在培養(yǎng)皿中，當(dāng)培養(yǎng)溫度為25 ℃時(shí)，3種硫酸濃度1%、3%、5%處理下的大果沙棘發(fā)芽率顯著升高趨勢(shì)(P<0.05)。處理1%M25、3%M25、5%M25的發(fā)芽率均在50%以上，顯著高于對(duì)照。當(dāng)處理為1%M25時(shí)，大果沙棘發(fā)芽率最高(62.5%)。當(dāng)培養(yǎng)溫度為35 ℃時(shí)，大果沙棘發(fā)芽率均降低至1%，但與對(duì)照無(wú)顯著差異(P>0.05)。中國(guó)沙棘發(fā)芽率隨硫酸濃度的升高呈先下降后上升的趨勢(shì)。當(dāng)培養(yǎng)溫度為35 ℃時(shí)，中國(guó)沙棘發(fā)芽率降至10%并與對(duì)照無(wú)顯著差異(P>0.05；圖5A)。

圖5 在培養(yǎng)皿(A)和土壤(B)中不同濃度硫酸浸種和培養(yǎng)溫度對(duì)2種沙棘種子發(fā)芽率的影響Fig.5 Effect of different sulfuric acid soaking concentration and culturing temperature on seed germination rate of two seabuckthorn species in petri dish(A)and soil(B)， respectively

在土壤中，當(dāng)培養(yǎng)溫度為25 ℃或35 ℃時(shí)，不同濃度硫酸浸種后的大果沙棘種子發(fā)芽率顯著低于對(duì)照(P>0.05)，其發(fā)芽率隨硫酸濃度的增加呈逐漸降低的趨勢(shì)，處理5%M25的為5%，較對(duì)照降低了13.05%。中國(guó)沙棘經(jīng)不同濃度的硫酸處理后，發(fā)芽率顯著低于對(duì)照(P<0.05)。隨培養(yǎng)溫度的升高，中國(guó)沙棘的發(fā)芽率均下降，但經(jīng)5%硫酸浸種后發(fā)芽率反而上升，處理5%M35較5%M25增加了5.55%(圖5B)。

2.2.2 不同濃度硫酸浸種和培養(yǎng)溫度對(duì)沙棘種子發(fā)芽指數(shù)的影響

培養(yǎng)皿中(圖6A)2種沙棘種子的發(fā)芽指數(shù)顯著高于在土壤中(圖6B)。在培養(yǎng)皿中，當(dāng)培養(yǎng)溫度為25 ℃時(shí)的2種沙棘種子的發(fā)芽指數(shù)高于35℃的培養(yǎng)溫度。當(dāng)培養(yǎng)溫度為25 ℃時(shí)，經(jīng)1%的硫酸處理后，大果沙棘種子的發(fā)芽指數(shù)顯著升高(P<0.05)，其他濃度處理與對(duì)照無(wú)顯著差異(P>0.05)。中國(guó)沙棘種子的發(fā)芽指數(shù)隨硫酸濃度的升高呈先下降后上升的趨勢(shì)且均顯著低于對(duì)照(P<0.05)。當(dāng)處理為5%M25時(shí)，發(fā)芽指數(shù)達(dá)到最高(3.99)，但較對(duì)照降低了44.11%。當(dāng)培養(yǎng)溫度為35 ℃時(shí)，2種沙棘發(fā)芽指數(shù)均顯著降低(圖6A)。

在土壤中，當(dāng)培養(yǎng)溫度為25 ℃時(shí)，不同濃度硫酸浸種下的大果沙棘種子發(fā)芽指數(shù)與對(duì)照無(wú)顯著差異(P>0.05)，中國(guó)沙棘顯著低于對(duì)照(圖6B)。當(dāng)培養(yǎng)溫度為35 ℃時(shí)，不同濃度硫酸浸種下的2種沙棘種子發(fā)芽指數(shù)均顯著低于對(duì)照(圖6 B)。

2.2.3 不同濃度硫酸浸種和培養(yǎng)溫度對(duì)沙棘種子活力指數(shù)的影響

培養(yǎng)皿中(圖7A)2種沙棘種子的種子活力指數(shù)顯著高于土壤中(圖7B)。在培養(yǎng)皿中(圖7A)，當(dāng)培養(yǎng)溫度為25 ℃時(shí)，1%和3%硫酸浸種后大果沙棘種子的活力指數(shù)顯著高于對(duì)照，中國(guó)沙棘的種子活力指數(shù)顯著低于對(duì)照(P<0.05)。當(dāng)處理為1%M25時(shí)，大果沙棘的種子活力指數(shù)達(dá)到最高，是對(duì)照的1.68倍。培養(yǎng)溫度為35 ℃時(shí)，不同濃度的硫酸浸種處理后2種沙棘種子的活力指數(shù)均接近為0，且無(wú)顯著差異。

圖7 在培養(yǎng)皿(A)和土壤(B)中不同濃度硫酸浸種和培養(yǎng)溫度對(duì)2種沙棘種子活力指數(shù)的影響Fig.7 Effect of different sulfuric acid soaking concentration and culturing temperature on seed viability of two seabuckthorn species in petri dish(A)and soil(B)，respectively

在土壤中，當(dāng)培養(yǎng)溫度為25 ℃或35 ℃時(shí)，經(jīng)不同濃度硫酸浸種處理后，大果沙棘種子活力指數(shù)無(wú)顯著差異(P>0.05)；經(jīng)不同濃度硫酸處理后的中國(guó)沙棘種子活力指數(shù)顯著低于對(duì)照(圖7B)。

2.2.4 不同濃度硫酸浸種和培養(yǎng)溫度對(duì)沙棘種子初始發(fā)芽時(shí)間的影響

2種沙棘種子在培養(yǎng)皿中(圖8A)的初始發(fā)芽時(shí)間顯著低于在土壤中(圖8B)。在培養(yǎng)皿中，當(dāng)培養(yǎng)溫度為25 ℃或35 ℃時(shí)，經(jīng)由0%M35、1%M25、3%M35處理后的大果沙棘的初始發(fā)芽時(shí)間顯著低于對(duì)照3.75、2.0、6.5 d。中國(guó)沙棘的初始發(fā)芽天數(shù)與對(duì)照之間無(wú)顯著差異(P>0.05)(圖8A)。在土壤中，除了0%M35處理外，不同濃度的硫酸浸種和培養(yǎng)溫度處理對(duì)2種沙棘種子的初始發(fā)芽天數(shù)無(wú)顯著影響(P>0.05；圖8B)。

圖8 在培養(yǎng)皿(A)和土壤(B)中不同濃度硫酸浸種和培養(yǎng)溫度對(duì)2種沙棘種子初始發(fā)芽時(shí)間的影響Fig.8 Effect of different sulfuric acid soaking concentration and culturing temperature on initial seed germination days of two seabuckthorn species in petri dish(A)and soil(B)， respectively

3 討論與結(jié)論

3.1 討論

3.1.1 浸種和培養(yǎng)溫度及不同培養(yǎng)基質(zhì)對(duì)沙棘種子萌發(fā)的影響

溫度是種子萌發(fā)的重要影響因子，研究發(fā)現(xiàn)，浸種溫度為50 ℃時(shí)，大果沙棘的種子萌發(fā)率明顯提高，而對(duì)江孜沙棘的最適萌發(fā)溫度為40 ℃[13]，沙棘品種的差異也可能是導(dǎo)致這種差異的主要原因。肖卓琳等[17]還發(fā)現(xiàn)浸種后，α-淀粉酶、脂肪酶、蛋白酶的活性及可溶性蛋白的含量升高而可溶性糖的含量降低是浸種沙棘種子提高其萌發(fā)率的方法。藍(lán)花棘豆〔Oxytropiscoerulea(Pall.)DC.〕種子最佳萌發(fā)條件是80 ℃水溫浸泡5 min，該條件下種子發(fā)芽率達(dá)97%，且發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)顯著高于其他水溫的浸種處理[17]。對(duì)于百香果(PassifloraeduliaSims.)種子，最佳的浸種水溫為65 ℃，且在28～35 ℃變溫培養(yǎng)箱內(nèi)培養(yǎng)可以提高其萌發(fā)率[18]。對(duì)于白刺花〔Sophoradavidii(Franch.)Skeels.〕硬實(shí)種子，以100 ℃熱水處理效果最好，在25 ℃培養(yǎng)溫度下其發(fā)芽率也僅為23.3%，而與其他的種子預(yù)處理方法相較而言，熱水浸種處理并沒有提高其種子萌發(fā)[19]。這或許和植物種的差異導(dǎo)致其對(duì)溫度的敏感性較弱而引起的熱刺激效應(yīng)不敏感相關(guān)。本研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)提高培養(yǎng)溫度時(shí)，大果沙棘種子對(duì)于培養(yǎng)溫度的反應(yīng)較敏感，也有利于其萌發(fā)，而中國(guó)沙棘對(duì)溫度的反應(yīng)則較遲緩。在培養(yǎng)皿中，較高的培養(yǎng)溫度不利于中國(guó)沙棘種子的萌發(fā)，但可提高其種子的活力指數(shù)。在土壤中，培養(yǎng)溫度對(duì)2種沙棘種子的發(fā)芽率無(wú)顯著影響，而浸種溫度則影響較大。浸種溫度的升高對(duì)大果沙棘的發(fā)芽指數(shù)都具有促進(jìn)作用，而對(duì)中國(guó)沙棘則有抑制作用。例如，當(dāng)浸種溫度為50 ℃、培養(yǎng)溫度為25 ℃(J50M25)時(shí)，大果沙棘的發(fā)芽率(45%)比對(duì)照(J0M25)高72.2%；當(dāng)浸種溫度為50 ℃、培養(yǎng)溫度為25 ℃(J50M25)時(shí)，中國(guó)沙棘的發(fā)芽率降為0(圖1 B)。在實(shí)際生產(chǎn)中，為了克服種子的休眠、提高其發(fā)芽率而對(duì)不同品種的種子采取同一種處理方法的做法是錯(cuò)誤的，因此，通過(guò)本文研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)不同的沙棘品種宜采用不同溫度的水進(jìn)行浸種處理來(lái)提高其萌發(fā)率。

3.1.2 不同濃度硫酸浸種及不同培養(yǎng)基質(zhì)對(duì)沙棘種子萌發(fā)的影響

化學(xué)物質(zhì)刺激是另一種打破種子休眠的常見方法，采用濃硫酸浸種不同時(shí)長(zhǎng)可提高種子的萌發(fā)率。例如，經(jīng)由硫酸處理的長(zhǎng)角豆(CeratoniasiliquaL.)種子發(fā)芽率達(dá)95%且顯著高于對(duì)照[20]。美國(guó)皂莢(GleditsiatriacanthosL.)在硫酸中浸種90 min后可使其發(fā)芽率提高到96%。甜刺金合歡(AcaciakarrooHayne)則在硫酸中浸種30 min后提高其發(fā)芽率(99%)[21]。通過(guò)濃硫酸處理后的刺果甘草(GlycyrrhizapallidifloraMaxim.Prim.)種子發(fā)芽率達(dá)96.66%、發(fā)芽勢(shì)為97%[22]。百香果種子經(jīng)濃硫酸浸種8 min后，其發(fā)芽率也顯著提高[18]。濃硫酸浸泡5 min可促進(jìn)藍(lán)花棘豆種子萌發(fā)[17]。隨98%硫酸處理時(shí)間的增加，細(xì)葉小檗(BerberispoiretiiSchneid.)種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、活力指數(shù)呈先升高后降低的趨勢(shì)，20 min處理下的發(fā)芽率和發(fā)芽勢(shì)最高，15 min處理下的發(fā)芽指數(shù)最大[23]。由于濃硫酸是一種具有高腐蝕性的強(qiáng)礦物酸，屬于危險(xiǎn)化學(xué)品，實(shí)際生產(chǎn)中操作存在安全風(fēng)險(xiǎn)。因此，本文選擇了較低濃度的稀硫酸處理，相較而言，本研究中使用的浸種硫酸濃度或許過(guò)低導(dǎo)致其對(duì)沙棘種子的萌發(fā)作用較小。在培養(yǎng)皿中，當(dāng)培養(yǎng)溫度為25 ℃時(shí)，3種硫酸濃度1%、3%、5%均可顯著提高2種沙棘種子的發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)。而較高的培養(yǎng)溫度和不同濃度的硫酸浸種處理抑制了2種沙棘種子的活力指數(shù)。在土壤中，不同濃度的硫酸處理并沒有提高2種沙棘種子的發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)，也不利于提高2種沙棘種子的活力指數(shù)。宋超等[24]研究發(fā)現(xiàn)，20%硫酸處理后使苦蕎麥〔Fagopyrumtataricum(L.)Gaertn.〕種子的發(fā)芽率降低了32.5%，發(fā)芽指數(shù)降低了11.89，經(jīng)濃硫酸處理50 min后，白刺花硬實(shí)種子在25 ℃培養(yǎng)溫度下發(fā)芽率也僅為45%[19]。硫酸處理后不同大小的發(fā)芽率或許與植物種也很相關(guān)。

3.1.3 不同處理對(duì)于提高沙棘種子初始萌發(fā)天數(shù)的影響

初始發(fā)芽天數(shù)是加快沙棘育種進(jìn)度及提高幼苗生存力的一種體現(xiàn)[25]，不同的處理與培養(yǎng)基質(zhì)對(duì)于提高沙棘初始發(fā)芽的天數(shù)存在差異。本文發(fā)現(xiàn)，土壤對(duì)于2種沙棘種子的萌發(fā)具有促進(jìn)作用，但會(huì)增加種子初始萌發(fā)的天數(shù)。在土壤中，當(dāng)培養(yǎng)溫度為25 ℃或35 ℃時(shí)，未經(jīng)浸種處理的大果沙棘發(fā)芽需17 d，處理后，不同水溫浸種均使大果沙棘發(fā)芽天數(shù)顯著提前6 d，而對(duì)中國(guó)沙棘的初始發(fā)芽天數(shù)影響不明顯。不同濃度的硫酸浸種和培養(yǎng)溫度處理對(duì)2種沙棘種子的初始發(fā)芽天數(shù)均無(wú)明顯效果。在培養(yǎng)皿中，不同濃度的硫酸浸種和培養(yǎng)溫度處理，可比在土壤中縮短2種沙棘種子的發(fā)芽天數(shù)。處理0%M25和3%M35均可顯著提前大果沙棘發(fā)芽天數(shù)，分別比對(duì)照提前3.75和6.5 d；處理J3M25和J5M35也可使其提前，但效果不明顯。但對(duì)中國(guó)沙棘，除J40M25處理外，其他處理均可使發(fā)芽天數(shù)提前。

3.2 結(jié)論

對(duì)于大果沙棘，當(dāng)采用不同水溫的浸種處理時(shí)，宜在土壤中進(jìn)行種子萌發(fā)，且培養(yǎng)溫度設(shè)為35 ℃時(shí)，發(fā)芽率最高；當(dāng)采用硫酸浸種時(shí)，宜用1%的硫酸并在培養(yǎng)皿中溫度為25 ℃條件下進(jìn)行培養(yǎng)來(lái)提高其萌發(fā)率。對(duì)于中國(guó)沙棘，無(wú)論在土壤或培養(yǎng)皿中，熱水浸種對(duì)于提高其萌發(fā)率效果較差；當(dāng)采用硫酸浸種時(shí)，在培養(yǎng)皿中發(fā)芽效果最好的為5%硫酸浸種，25 ℃條件下進(jìn)行培養(yǎng)，其次是1%硫酸浸種并在25 ℃條件下進(jìn)行培養(yǎng)。若在土壤中進(jìn)行種子萌發(fā)，效果最好的為不使用硫酸浸種并在25 ℃條件下進(jìn)行培養(yǎng)。為了縮短沙棘育種周期，不能在生產(chǎn)季節(jié)進(jìn)行種植沙棘時(shí)，在培養(yǎng)皿中進(jìn)行種子萌發(fā)并移栽至土壤的過(guò)程中，采用培養(yǎng)皿進(jìn)行種子萌發(fā)可以縮短2種沙棘種子的初始發(fā)芽時(shí)間。