赤霉素濃度和光照條件對瀕危植物天目鐵木種子萌發和植株生長量的影響

張凱強，任 韡，馮嘉豪，翁振興，羅 玨，馮永平，章銀柯

（1.杭州植物園/杭州西湖園林科學研究院，杭州 310013；2.杭州賽石園林集團有限公司，杭州 311121）

天目鐵木（Ostrya rehderianaChun）為樺木科（Betulaceae）鐵木屬（Ostrya）落葉喬木，被列為國家一級重點保護野生植物。天目鐵木不僅是中國特有種，而且是該屬分布于中國東部的唯一種類。對研究植物區系和鐵木屬系統分類以及保存物種等均具有一定意義。天目鐵木分布較窄，數量較少，僅產于浙江省西天目山海拔250～350 m 的山林中［1］，野生天目鐵木大樹僅剩5 株［2，3］，其中1 株在杭州市臨安區大有村的公路旁，樹齡約300 年，主干頂部斷裂，且較矮小，僅高7 m；其余4 株在西側400 m 左右，樹齡約100 年，較為年輕，樹高都在20 m 左右［4］。

學者主要從繁殖生物學［5-10］、花粉特性［11，12］、種群結構［13］、遺傳多樣性［14-17］和生理生態［18，19］等方面對天目鐵木進行研究，并取得進展，鮮見天目鐵木遷地保護方面的研究。遷地保護是收集和保存植物種質資源的重要方式［20］，尤其是珍稀瀕危植物，植物園是其遷地保護最常規和最有效的場所［21］。本研究對天目鐵木在杭州植物園的遷地保護進行分析，以期為瀕危植物天目鐵木的保護與利用提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 遷地保護區自然條件

杭州植物園于1956 年建園，地處杭州市西湖區桃源嶺，北緯30°15′，東經120°16′，占地面積228.74 hm2，園內地勢西北高、東南低，中間多波形起伏。海拔10～165 m，丘陵與谷地相間，大小水池甚多，土壤屬紅壤和黃壤，pH 為4.9～6.5，肥力適中。屬亞熱帶季風氣候區，光照充足，年平均氣溫16.2 ℃，四季分明，雨量充沛，年降水量約1 500 mm。

1.2 試驗材料

1.2.1 種子 種子材料采自杭州市臨安區西天目山野生天目鐵木大樹，于2021 年10 月采集，自然干燥后進行濕沙層積貯藏。

1.2.2 天目鐵木植株 試驗生長量監測材料為2021 年西天目山野生天目鐵木大樹地上自然更新的一年生天目鐵木幼苗，遷地保護至杭州植物園并于當年開展生長監測。

不同樹齡天目鐵木年生長量監測材料為遷地保護在杭州植物園的天目鐵木實生苗，從2017 年開始選取園內遷地保護的固定10 株長勢健壯、生長中等的天目鐵木實生苗進行持續觀測。

1.3 試驗方法

1.3.1 種子萌發試驗 試驗設置T1 至T3 處理，分別為300、600、900 mg/L 赤霉素溶液，以清水作為對照（CK），共計4 個處理，3 次重復。播種前對天目鐵木種子進行浸泡處理，浸泡時間為6 h。于2022 年3月播種，播種基質為泥炭土∶珍珠巖∶蛭石體積比為2∶1∶1 的混合基質，播種前7 d 用0.2%高錳酸鉀溶液進行消毒。播種后每天觀察發芽情況，以上胚軸伸出后子葉展開作為萌發標志。

1.3.2 生長量監測 一年生天目鐵木生長量監測：2022 年1 月開始每月對天目鐵木一年生植株進行定期測量記錄，選定20 株長勢健壯、生長中等的幼苗進行苗高、地徑的測量。

天目鐵木年生長量監測：2017 年10 月開始選取固定的10 株長勢健壯、生長中等的天目鐵木一年生實生苗，進行連年持續觀測，隨著天目鐵木樹齡逐年增加，而后每年10 月對這10 株天目鐵木開展苗高、地徑的測量，計算年生長量。

苗高為從苗干基部到主干頂芽的長度，采用鋼卷尺測量；地徑采用十字交叉法，用游標卡尺測量苗基部直徑。

1.3.3 不同光照條件處理 2017 年10 月開始分別選取固定的10 株株高相近、生長中等的天目鐵木一年生實生苗，按照不同光照條件分為3 個處理，分別為全陽、半陰和全陰，每年10 月對不同處理的天目鐵木苗高、地徑和冠幅開展連年持續生長監測。全陽為不做任何遮陰處理，為100%全光照水平；半陰覆蓋遮陰網，為50%光照水平；全陰覆蓋遮陰網，為25%光照水平。苗高和地徑測量方法同“1.3.2”，冠幅采用鋼卷尺測量，取南北和東西方向寬度的平均值。

1.4 數據分析

采用Excel 2010 軟件對數據進行計算和整理，用SPSS 22.0 軟件進行方差分析。

2 結果與分析

2.1 不同處理對天目鐵木種子萌發率的影響

不同處理對天目鐵木種子萌發率的影響見表1。處理間對天目鐵木種子萌發率的影響差異極顯著（P＜0.01），其中，T2 的種子萌發率最高，為13.11%±0.87%，其次是T1，為8.33%±0.82%，CK 的種子萌發率為5.77%±0.63%，而種子萌發率最低的是T3，為3.55%±0.95%。

表1 不同處理對天目鐵木種子萌發率的影響

2.2 天目鐵木植株生長特性

2.2.1 不同月份天目鐵木一年生植株的苗高、地徑根據定期測量數據，統計天目鐵木一年生幼苗的苗高、地徑與月份之間的關系（圖1）。從圖1 可以看出，天目鐵木一年生幼苗的苗高（圖1a）和地徑（圖1b）都隨著月份的增加而增加，苗高年底達（32.73±0.14）cm，地徑年底達（1.16±0.04）cm。天目鐵木苗高的生長趨勢模型為y=-0.133 9x2+3.593 6x+9.103 6，R2=0.986 4；地徑的生長趨勢模型為y=-0.002 0x2+0.100 6x+0.143 7，R2=0.996 7。擬合模型的決定系數R2分別達0.986 4 和0.996 7，說明2 個方程均較符合苗高和地徑的生長趨勢。

圖1 不同月份天目鐵木一年生植株的苗高、地徑

2.2.2 不同樹齡天目鐵木植株苗高、地徑年生長量 根據每年10 月的長期觀測，由表2 可知，不同樹齡的天目鐵木生長情況均較穩定，隨著樹齡的增長，苗高和地徑都隨之增加。6 年樹齡的天目鐵木植株苗高可達（177.58±1.22）cm，地徑（1.68±0.08）cm。天目鐵木植株的苗高年均生長量為29.15 cm，地徑年均生長量為0.17 cm。苗高生長量（圖2a）和地徑生長量（圖2b）都有1 個明顯的高峰期，均為第5 年，峰值分別為36.57、0.32 cm，第6 年開始減緩。

圖2 不同樹齡天目鐵木植株的苗高、地徑生長量

表2 不同樹齡天目鐵木苗高、地徑生長情況

2.2.3 不同光照條件下天目鐵木植株的苗高、地徑和冠幅 在全陰、半陰和全陽不同光照條件處理下，天目鐵木植株苗高（圖3a）、地徑（圖3b）和冠幅（圖3c）生長均存在差異。從圖3 可以看出，隨著年份的增加，雖然天目鐵木植株在不同光照條件下苗高、地徑和冠幅都在增長，但全陽條件下苗高、地徑和冠幅生長均為最快，半陰條件下苗高、地徑和冠幅生長居中，全陰條件下苗高、地徑和冠幅生長均為最慢。表明天目鐵木在全陽光照條件下生長更為有利。

3 小結與討論

1）不同濃度赤霉素對天目鐵木種子萌發率的影響極顯著（P＜0.01），經600 mg/L 赤霉素處理的種子萌發率最高，為13.11%±0.87%，300 mg/L 赤霉素處理較高，為8.33%±0.82%；對照次之，為5.77%±0.63%，900 mg/L 赤霉素處理的種子萌發率最低，為3.55%±0.95%。有學者認為，植物生長調節劑對休眠種子的作用是調節種子的內部機制，其中主要包括脫落酸和赤霉素2 種植物生長調節劑，這2 種植物生長調節劑從種子內部不同水平上控制種子休眠，因此較高濃度的赤霉素是打破休眠和促進萌發的必要條件［20，21］。樂笑瑋等［22］研究得出施用濃度為400 mg/L 或600 mg/L 的赤霉素，對天目鐵木萌發最有利。本研究結果也表明，赤霉素可以促進天目鐵木種子的萌發，但是太高濃度的赤霉素反而不利于種子的萌發。張若蕙等［12］也對天目鐵木的種子萌發進行了研究，發現新采摘種子的萌發率高于低溫儲藏后的萌發率，二者分別為16.2%和6.2%。

2）天目鐵木一年生幼苗的苗高和地徑都隨著月份的增加而增加。苗高年底生長至（32.73±0.14）cm，地徑年底生長達（1.16±0.04）cm。建立的苗高和地徑生長模型決定系數均超過0.980 0，說明擬合模型均較符合苗高和地徑的生長趨勢，據此可以預測天目鐵木一年生幼苗生長期間苗高和地徑的變化。通過對不同樹齡天目鐵木幼苗的生長量逐年進行觀測，發現苗高和地徑年生長量都有1 個明顯的高峰期，均為第5 年，峰值分別達36.57、0.32 cm，第6年有一定的變緩。在幼苗的生長過程中，尤其是其生長的快速期，人工育苗應結合科學追肥、病蟲害防治和去除雜草等管理措施，有利于優質植株的培育。

3）不同光照條件對天目鐵木植株苗高、地徑和冠幅的生長影響較大。全陽條件下苗高、地徑和冠幅生長均為最快，半陰條件下苗高、地徑和冠幅生長居中，而在全陰條件下苗高、地徑和冠幅生長均為最慢。王曉燕等［19］的研究表明，天目鐵木處在弱光條件下其生長會受到影響，而羊角槭則能正常生長，天目鐵木作為林冠層種類，對強光下的光抑制現象有更強的抵抗作用。本研究結果也表明，天目鐵木在全陽光照條件下生長更為有利，該物種培育生長過程中應給予充分的光照條件。