不同水分處理對野生早熟禾種子萌發特性的影響

王靖婷，劉自學，白小明，賀佳圓，董 沁，呂優偉

（1.甘肅農業大學 草業學院/草業生態系統教育部重點實驗室/甘肅省草業工程實驗室/中－美草地畜牧業可持續發展研究中心，甘肅 蘭州730070；2.北京克勞沃草業開發中心，北京 100029）

我國近90%的草地處于不同程度的退化，恢復和重建退化草地植被對改善草地生態環境和畜牧業發展具有重要的意義［1］。我國野生草種種質資源豐富，分布廣，抗性強、繁殖迅速［2］。早熟禾屬（Poa）植物為禾本科多年生或一年生草本植物，廣泛分布于溫帶和寒冷地區，是極具應用價值的草坪草種。據調查，我國約有100種，甘肅省約有28種2個變種，僅祁連山東段至蘭州一線，就有9種和1個變種的草地早熟禾分布［3，4］，具有優良草坪草和生態草引種馴化的價值。水分是限制種子萌發最重要的環境因子之一［5］，適宜的土壤含水量是種子萌發［6，7］、出苗［8］和幼苗生長［9］的重要保證。

以8個甘肅境內的野生早熟禾為供試材料，研究了不同的水分梯度對其萌發特性的影響，旨在闡明早熟禾種子萌發的適宜水分梯度，為野生早熟禾的引種馴化和播種建植提供基礎數據。

1 材料和方法

1.1 實驗材料

實驗的8個野生早熟禾材料于2010年8～9月在甘肅境內采集（表1）。

1.2 實驗設計

挑選籽粒飽滿的早熟禾草種2g，用10%H2O2浸泡消毒20min，過濾后，用蒸餾水反復沖洗2～3遍后用濾紙吸干水分，晾干備用。

在每個鋪有40g經消毒烘干處理沙子的培養皿（9cm）內，將消毒的種子均勻地灑在表面，每個培養皿100粒，上面均勻覆沙40g，上下覆沙均為0.5cm。根據土壤含水量的3%、5%、10%、15%、20%和23%分別加入2.4、4.0、8.0、12.0、16.0和18.4mL蒸餾水。每個處理3次重復。將加好種子并處理好的培養皿標記并稱重，置于FYZ－智能發芽箱中進行萌發培養。培養溫度25℃，光照強度6600lx，光照周期12h/12h。稱重法補水，每天稱重并向培養皿內加入蒸餾水到原來重量，以保持水分含量不變。所有實驗在甘肅農業大學草業學院實驗室進行。

表1 供試野生早熟禾材料Table 1 List of tested Poa materials

1.3 測定指標與方法

發芽率（G）＝種子總發芽數/供試種子數×100%［10］

發芽勢（PV）＝發芽初期（規定日期內）正常發芽種子數/供試種子總數×100%

實驗計算了第14d的發芽勢［11］

發芽指數（Gi）＝ΣGt/Dt

式中：Gt為處理后t日的發芽數；Dt為相應的發芽日數［12］，此次實驗為28d。

苗長、根長、鮮苗重量：實驗21d每個培養皿中隨機取15粒發芽的種子，用刻度0.5mm的直尺從胚芽與胚根的分界處分別測定幼苗和幼根絕對長度；然后用濾紙吸干種子表面的水分立即放入精確度0.000 1 g的天平稱重，計算單株的平均重量。

1.4 數據處理

所有顯著性檢驗采用DPS v 7.05軟件，圖表應用Excel 2003制作。

2 結果與分析

2.1 水分梯度對野生早熟禾發芽率的影響

隨著基質含水量的逐漸升高，野生早熟禾種子的發芽率均表現出先上升后下降的趨勢（圖1），其中，肅南草地早熟禾的發芽率在基質含水量為5%時達到最高，為47.33%；其余7種野生早熟禾材料種子發芽率在基質含水量為10%時達到最高，分別為47.67%、62.67%、38.00%、49.33%、79.00%、73.00% 和35.00%，并且顯著高于其他水分處理（P＜0.05）。這說明肅南草地早熟禾種子發芽的最適發芽水分為5%，其他7個供試材料為10%，基質含水量過低或者過高都會抑制早熟禾種子的萌發。

圖1 不同水分處理下野生早熟禾種子的發芽率Fig.1 Germination rate of wild Poaunder different moistures

2.2 水分梯度對野生早熟禾種子發芽勢和發芽指數的影響

水分對發芽勢的影響與對發芽率的影響相似（表2），8個早熟禾材料的發芽勢隨基質含水量的升高呈現先上升后下降的趨勢，肅南草地早熟禾的發芽勢在5%時最高，為42.67%，顯著高于其他處理（P＜0.05）。其他7個材料的發芽勢在基質含水量10%時最高，分別為44.00%、58.00%、23.00%、45.33%、77.00%、71.00%和34.00%，且除渭源草地早熟禾10%與5%處理水平間發芽勢差異不顯著（P＞0.05）外，其余6個材料10%處理的發芽勢與其他處理間均差異顯著（P＜0.05）。隨著基質含水量的持續升高，發芽勢開始下降，品種不同，下降的幅度也不同。水分梯度從10%上升到23%時，渭源草地早熟禾的發芽勢降幅最大，從58%降到5.67%。水分梯度在10%～15%時，波伐早熟禾的發芽勢降速最快，從71%降到32%。

表2 不同水分處理下野生早熟禾的發芽勢Table 2 Germination potential of wild Poaunder different moistures

8個野生早熟禾種子的發芽指數（表3），隨基質含水量的升高，發芽指數呈現先上升后下降的趨勢。肅南草地早熟禾在基質含水量5%時的發芽指數最高，為5.52，顯著高于其他處理（P＜0.05）。其他7個早熟禾材料的發芽指數在基質含水量10%時最高，分別為5.40、7.02、3.08、5.32、10.03、10.16和4.64，且除 渭源草地早熟禾10%與5%處理水平間差異不顯著（P＞0.05）外，其余6個材料10%處理水平與其他處理水平間均差異顯著（P＜0.05）。

表3 不同水分處理下野生早熟禾的發芽指數Table 3 Germination index of wild Poaunder different moistures

2.3 水分梯度對野生早熟禾胚芽長、胚根長的影響

不同水分處理對野生早熟禾材料胚芽長的影響（圖2）。隨著水分梯度的增加，8個材料的胚芽長呈先增加后下降的趨勢。小藥早熟禾和硬質早熟禾在基質含水量10%時胚芽長最長，分別為30.55mm和26.97 mm，但小藥早熟禾3%、5%、10%、15%和20%處理間差異不顯著（P＞0.05），硬質早熟禾10%與15%處理間差異不顯著（P＞0.05）；其他6個早熟禾材料在基質含水量為15%時胚芽長最長，其中，興隆草地早熟禾、肅南草地早熟禾、渭源草地早熟禾和天祝草地早熟禾4個材料15%處理的胚芽長與其他處理間均存在顯著差異（P＜0.05），但是波伐早熟禾15%和20%處理間、甘南草地早熟禾10%、15%和20%處理間差異不顯著（P＞0.05）。

圖2 不同水分處理下野生早熟禾的胚芽長Fig.2 Seedling height of wild Poaunder different moistures

由圖3看出，胚根長隨著水分梯度的升高表現出先升高后下降的趨勢，在基質含水量5%時所有材料的胚根長均達最大，其中，渭源草地早熟禾、小藥早熟禾和波伐早熟禾3%與5%處理間差異顯著（P＜0.05），興隆山草地早熟禾5%、10%和15%處理間、肅南草地早熟禾與硬質早熟禾3%和5%處理間、天祝草地早熟禾3%、5%和10%處理間、甘南草地早熟禾3%、5%、10%和15%處理間差異不顯著（P＞0.05）。

圖3 不同水分梯度處理下野生早熟禾的根長Fig.3 Root length of wild Poaunder different moistures

2.4 水分梯度對野生早熟禾的鮮苗重的影響

由表4可知，8個野生早熟禾材料的鮮苗重隨基質含水量的增加先增大后減小，10%時最大，其中，興隆山草地早熟禾、硬質早熟禾和甘南草地早熟禾10%處理水平的鮮苗重顯著大于其他處理水平（P＜0.05），但肅南草地早熟禾、小藥早熟禾10%和15%處理水平間、硬質早熟禾和天祝草地早熟禾5%、10%和15%處理水平間、波伐早熟禾5%、10%、15%和20%處理水平間差異不顯著（P＞0.05）。

表4 不同水分梯度下野生早熟禾的苗鮮重Table 4 Fresh weight of wild Poaunder different moistures

3 討論與結論

水分條件是影響種子萌發的兩個關鍵生態因子之一［13］，不同的植物種子萌發的適宜土壤含水量往往不同［14］。不同水分條件8個野生早熟禾種子萌發結果表明：水分梯度5%時，肅南草地早熟禾種子的發芽率、發芽勢和發芽指數最大，說明肅南草地早熟禾種子萌發的最佳土壤含水量為5%；興隆山草地早熟禾、渭源草地早熟禾、天祝草地早熟禾、甘南小藥早熟禾、渭源硬質早熟禾、甘南波伐早熟禾和甘南草地早熟禾種子的發芽率、發芽勢和發芽指數最大是在水分梯度10%，說明這幾個供試材料種子萌發的最佳水分梯度是10%。

水分梯度過高或者過低都不利于野生早熟禾種子的萌發，水分梯度過低，由于沙土過于干旱，不能給野生早熟禾種子提供萌發所必須的水分，從而限制了種子的萌發；水分梯度過高，由于透氣性不好，沙土中缺少氧氣，早熟禾種子進行無氧呼吸所產生的CO2和酒精，對種子有一定的毒害作用，一定程度上抑制了種子的正常萌發［15，16］。小藥早熟禾和渭源硬質早熟禾在10%時的幼苗最長，其他6個供試材料在15%時幼苗最長；在5%時，幾個早熟禾材料的幼根均達最大。在水分梯度為3%時，野生早熟禾的苗長根長相對比較短，因為水分不足嚴重影響到幼苗和幼根的生長；但是輕度的干旱脅迫能夠促進根的生長［17］。水分梯度從20%上升到30%，幾個供試草種的幼苗長均下降，表明過高的水分梯度會抑制早熟禾種子的生長，但是輕度的水分梯度偏高，早熟禾在短期內由于水分供應充分仍然能夠很好的生長［18］。

水分含量稍高對野生早熟禾的鮮苗重的抑制作用不明顯，而水分梯度過高或過低都會明顯抑制早熟禾的鮮苗重。

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