不同光質對云杉種子萌發和幼苗生長的影響

趙自恩

甘肅省迭部縣益哇林場，甘肅 迭部 747400

0 引言

云杉（Picea asperataMast.）是松科云杉屬喬木，是我國寶貴樹種，樹高可達45 m，胸徑可達1 m，多分布于陜西省西南部、甘肅省東部及白龍江流域等地［1］。云杉木材呈黃白色，較輕軟，紋理直，結構細，材質優良，可作建筑、舟車、器具、家具及木纖維工業原料等用材。云杉生長快，適應性強，樹姿端莊，抗風力強，是較好的景觀和造林樹種［2］。目前，云杉人工栽培的規模較小，幼苗的成活率較低，且苗木性狀不穩定，因此探索創造適宜云杉生長的環境，提高云杉幼苗存活率和幼苗質量對人工培育云杉苗木具有重要意義［3］。

光照是影響植物種子萌發和生長發育的重要環境因子之一［4］。休眠的種子在適宜的環境條件下吸水，開始營養物質的轉化，胚乳和種皮破裂，胚根伸出，完成萌發過程。種子萌發過程中，光照作為環境信號，對種子萌發起著重要作用［5］。相關研究認為，植物種子萌發對光環境的敏感性存在差異，有些植物種子在萌發過程中不受光照的影響，而有些植物只能在光照下發芽［6］，也有些植物在光照下不發芽，還有植物種子在不同光照時間和光照強度下，呈現不同的萌發狀態［7］。因此，筆者研究不同光質對云杉種子萌發和幼苗生長的影響，以期探索云杉種子對光照的響應機制，為云杉幼苗培育提供參考。

1 試驗材料與方法

1.1 試驗材料

試驗用云杉種子采自天然云杉林，除去空粒和雜質，在室溫干燥器中保存備用。

1.2 試驗設計

試驗于2020 年5 月在甘肅省迭部縣益哇林場進行。試驗采用完全隨機設計，挑選大小均一、色澤光亮、飽滿且無病蟲害的云杉種子，用0.1%高錳酸鉀溶液對種子進行消毒，然后用蒸餾水和無菌水清洗；將準備好的種子放入直徑9 cm、鋪有雙層濾紙的培養皿中，每個培養皿放50 粒種子，加入3 mL 蒸餾水，放入培養箱中。以白光處理為對照（CK），采用可調節LED燈進行不同光質處理，共設置4 種光質，分別為紅∶藍=8∶2（T1）、紅∶藍=7∶3（T2）、紅∶藍=5∶5（T3）、紅∶藍=3∶7（T4）。每一處理10 個重復。培養箱溫度設定為24～26 ℃，濕度設定為67%～73%，光強設定為90 mol/（m2·s），光周期設定為12 h光照/12 h黑暗。

1.3 測定指標及方法

1.3.1 云杉種子發芽率、發芽勢和發芽指數

開始試驗后，每24 h 統計1 次云杉種子萌發情況。種子萌發以胚根突破種皮1 mm 為準，各處理以連續2 d 沒有新萌發的種子視為萌發結束，計算種子發芽率、發芽勢、發芽指數。計算公式為

式（1）（2）（3）中：M1為試驗第7 天正常發芽種子數，M2為全部正常發芽種子數，M為供試種子數，Gt為每日發芽種子數，Dt為發芽日數。

1.3.2 云杉幼苗生長特性

種子萌發14 d 后，每個處理隨機選取正常生長的幼苗5 株，測定幼苗下胚軸長、胚根長、胚根直徑和下胚軸直徑。

1.3.3 云杉幼苗葉片葉綠素質量分數

2020 年6 月中旬，各處理隨機選取5 株幼苗，取上部葉片，采用乙醇浸提法，分別測定幼苗葉片葉綠素a和葉綠素b質量分數。

1.4 數據分析

利用SPSS24.0 軟件和Excel 軟件對試驗數據進行處理與分析，并進行方差分析和多重比較。

2 試驗結果與分析

2.1 不同光質對云杉種子萌發的影響

由表1 可知，各處理云杉種子發芽率、發芽勢、發芽指數均存在顯著差異。根據云杉種子發芽率，各處理排序為T2＞T3＞CK＞T4＞T1。處理T2、T3云杉種子發芽率顯著大于CK，處理T2、T3云杉種子發芽率存在顯著差異；處理T1、T4云杉種子發芽率顯著小于CK，處理T1、T4云杉種子發芽率沒有顯著差異。處理T1云杉種子發芽勢和CK 沒有顯著差異，其他處理云杉種子發芽勢均顯著大于CK，處理T2云杉種子發芽勢最大，其次是處理T3。處理T1云杉種子發芽指數和CK 沒有顯著差異，其他處理云杉種子發芽指數均顯著大于CK，處理T3云杉種子發芽指數最大，其次是處理T4。這說明不同光質對云杉種子的發芽率、發芽勢、發芽指數有顯著影響。

2.2 不同光質對云杉幼苗生長的影響

由表2 可知，各處理云杉幼苗下胚軸長、下胚軸直徑、胚根長均存在顯著差異，各處理云杉幼苗胚根直徑無顯著差異。根據云杉幼苗下胚軸長，各處理排序為T2＞T3＞CK＞T4＞T1，處理T2、T3云杉幼苗下胚軸長顯著大于CK，處理T1、T4云杉幼苗下胚軸長顯著小于CK。根據云杉幼苗下胚軸直徑，各處理排序為T2＞T3＞CK＞T4＞T1，處理T2、T3云杉幼苗下胚軸直徑顯著大于CK，處理T1、T4云杉幼苗下胚軸直徑顯著小于CK。根據云杉幼苗胚根長，各處理排序為T2＞T3＞CK＞T4＞T1，處理T2、T3云杉幼苗胚根長顯著大于CK，處理T1、T4云杉幼苗胚根長顯著小于CK，處理T1、T4云杉幼苗胚根長沒有顯著差異。這說明不同光質對云杉幼苗生長具有顯著影響。

表2 不同光質處理下云杉幼苗生長情況

2.3 不同光質對云杉幼苗葉片葉綠素質量分數的影響

由表3 可知，各處理云杉幼苗葉片葉綠素a、葉綠素b 質量分數存在顯著差異。根據云杉幼苗葉片葉綠素a 質量分數，各處理排序為T2＞T3＞CK＞T1＞T4，處理T2、T3云杉幼苗葉片葉綠素a質量分數顯著大于CK，處理T1、T4云杉幼苗葉片葉綠素a 質量分數顯著小于CK，處理T2和T3云杉幼苗葉片葉綠素a 質量分數沒有顯著差異，處理T1和T4云杉幼苗葉片葉綠素a 質量分數均沒有顯著差異。處理T2、T3云杉幼苗葉片葉綠素b 質量分數顯著大于CK，處理T1、T4云杉幼苗葉片葉綠素b 質量分數和CK 沒有顯著差異。各處理云杉幼苗葉片葉綠素a+b 質量分數和各處理云杉幼苗葉片葉綠素a質量分數變化特征相似。

表3 不同光質處理下云杉幼苗葉片葉綠素質量分數 mg/g

3 結論與討論

光質是影響植物種子萌發和生長發育的諸多環境因素之一［8］。當光質發生變化時，植物能通過光受體感受光質的變化，這些光受體通過激發信號傳遞途徑來改變植株發育的形態建成［9］，進而調節植物自身的生長發育、光合作用、生理代謝［10］。已有研究表明，植物至少進化出5 種類型的光感受器來感受周圍的光信號［11］。此外，相關研究表明，藍光對幼苗株高生長產生抑制作用［12］，隱花色素作為一種藍光感受器，對植物的伸長生長、晝夜節律的確立、去黃化和抵抗多種脅迫都有調節作用，向光素、黃素也是感受藍光的重要色素［13］。光敏色素可通過感知紅光，進而調節依賴光照的植物種子萌發和黃化［5］。由于植株對光照的適應性存在差異，從而對光照需求不同，導致它們調節自身生長速度以應對光照的刺激［14-15］，從而引起生長差異。

此次試驗結果表明，不同光質處理下云杉種子萌發和幼苗生長情況存在顯著差異，其中以光質為紅∶藍=7∶3 處理的云杉種子發芽率和發芽勢最高，云杉幼苗下胚軸長、下胚軸直徑、胚根長、葉綠素a 質量分數和葉綠素a+b 質量分數均最大，這可能是因為云杉種子和幼苗經過該光質照射后，光受體激活赤霉素和細胞分裂素等一些相關基因的合成，有利于種子萌發和幼苗生長，是較好的光照培養條件。