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不同水分处理对野生早熟禾种子萌发特性的影响



全 文 :不同水分处理对野生早熟禾种子萌发特性的影响
王靖婷1,刘自学2,白小明1,贺佳圆1,董 沁1,吕优伟1
(1.甘肃农业大学 草业学院/草业生态系统教育部重点实验室/甘肃省草业工程实验室/中-美草地
畜牧业可持续发展研究中心,甘肃 兰州730070;2.北京克劳沃草业开发中心,北京 100029)
  摘要:用3%、5%、10%、15%、20%、23%,6个水分处理,研究了水分对8个野生早熟禾种子萌发特
性的影响,旨在为野生早熟禾的引种驯化和草坪建植提供依据。结果表明:8个野生早熟禾种子的发芽
率、发芽势、发芽指数、苗长、根长和鲜苗重均随土壤含水量的增加呈先增大后下降的趋势;肃南草地早
熟禾的发芽率、发芽势和发芽指数在土壤含水量5%时最大,其他7个材料在10%时最大,且显著高于
同种其他水分处理(P<0.05);小药早熟禾和硬质早熟禾在土壤含水量10%时幼苗最长,其他6个材料
在土壤含水量15%时幼苗最长;土壤含水量5%时8个野生早熟禾的幼根均最长;水分梯度过高或过低
都会明显抑制早熟禾的鲜苗重。
  关键字:水分;野生早熟禾;种子萌发特性
  中图分类号:S 54;S 351.1  文献标识码:A  文章编号:1009-5500(2012)01-0058-05
  我国近90%的草地处于不同程度的退化,恢复和
重建退化草地植被对改善草地生态环境和畜牧业发展
具有重要的意义[1]。我国野生草种种质资源丰富,分
布广,抗性强、繁殖迅速[2]。早熟禾属(Poa)植物为禾
本科多年生或一年生草本植物,广泛分布于温带和寒
冷地区,是极具应用价值的草坪草种。据调查,我国约
有100种,甘肃省约有28种2个变种,仅祁连山东段
至兰州一线,就有9种和1个变种的草地早熟禾分
布[3,4],具有优良草坪草和生态草引种驯化的价值。水
分是限制种子萌发最重要的环境因子之一[5],适宜的
土壤含水量是种子萌发[6,7]、出苗[8]和幼苗生长[9]的重
要保证。
  以8个甘肃境内的野生早熟禾为供试材料,研究
了不同的水分梯度对其萌发特性的影响,旨在阐明早
  收稿日期:2011-04-06;修回日期:2011-06-07
  基金项目:国家科技支撑计划课题(2007BAD52B06),甘
肃省自然科学基金项目(0803RJZA035)和国家
科技基础条件平台工作项目(2004DKA30440)
资助
  作者简介:王靖婷(1985-),女,甘肃景泰人,在读硕士。
E-mail:jingting669@163.com
白小明为通讯作者。
熟禾种子萌发的适宜水分梯度,为野生早熟禾的引种
驯化和播种建植提供基础数据。
1 材料和方法
1.1 实验材料
  实验的8个野生早熟禾材料于2010年8~9月在
甘肃境内采集(表1)。
1.2 实验设计
  挑选籽粒饱满的早熟禾草种2g,用10%H2O2浸
泡消毒20min,过滤后,用蒸馏水反复冲洗2~3遍后
用滤纸吸干水分,晾干备用。
在每个铺有40g经消毒烘干处理沙子的培养皿
(9cm)内,将消毒的种子均匀地洒在表面,每个培养皿
100粒,上面均匀覆沙40g,上下覆沙均为0.5cm。根
据土壤含水量的3%、5%、10%、15%、20%和23%分
别加入2.4、4.0、8.0、12.0、16.0和18.4mL蒸馏水。
每个处理3次重复。将加好种子并处理好的培养皿标
记并称重,置于FYZ-智能发芽箱中进行萌发培养。培
养温度25℃,光照强度6600lx,光照周期12h/12h。
称重法补水,每天称重并向培养皿内加入蒸馏水到原
来重量,以保持水分含量不变。所有实验在甘肃农业
大学草业学院实验室进行。
85       GRASSLAND AND TURF(2012)            Vol.32No.1
DOI:10.13817/j.cnki.cyycp.2012.01.014
表1 供试野生早熟禾材料
Table 1 List of tested Poa materials
编号 植物名称 来源 生境 海拔/m 地理坐标
XC 兴隆山草地早熟禾(Poa pratensis) 甘肃榆中兴隆山 沟边 1 965 N:35°47.925E:104°03.712
SC 肃南草地早熟禾(Poa pratensis) 甘肃肃南县 高山草原 2 950 N:38°48.323E:99°51.92
WC 渭源草地早熟禾(Poa pratensis) 甘肃渭源县 路边 2 401 N:35°01.768E:104°05.276
TC 天祝草地早熟禾(Poa pratensis) 甘肃天祝县 高寒草甸 2 930 N:37°11.753E:102°08.272
GX 小药早熟禾(Poa micrandra) 甘肃夏河县 高寒草甸 3 271 N:34°70.209E:102°50.407
WY 硬质早熟禾(Poa sphodylodes) 甘肃渭源县 路边 2 400 N:35°01.762E:104°05.213
GB 波伐早熟禾(Poa poophaqorum) 甘肃夏河县 高寒草甸 3 241 N:34°84.094E:102°52.077
GC 甘南草地早熟禾(Poa pratensis) 甘肃夏河县 高寒草甸 3 140 N:34°80.463E:102°59.759
1.3 测定指标与方法
   发芽率(G)= 种子总发芽数/供试种子数 ×
100%[10]
  发芽势(PV)=发芽初期(规定日期内)正常发芽
种子数/供试种子总数×100%
  实验计算了第14d的发芽势[11]
发芽指数(Gi)=ΣGt/Dt
式中:Gt为处理后t日的发芽数;Dt为相应的发芽日
数[12],此次实验为28d。
苗长、根长、鲜苗重量:实验21d每个培养皿中随
机取15粒发芽的种子,用刻度0.5mm的直尺从胚芽
与胚根的分界处分别测定幼苗和幼根绝对长度;然后
用滤纸吸干种子表面的水分立即放入精确度0.000 1
g的天平称重,计算单株的平均重量。
1.4 数据处理
  所有显著性检验采用DPS v 7.05软件,图表应用
Excel 2003制作。
2 结果与分析
2.1 水分梯度对野生早熟禾发芽率的影响
  随着基质含水量的逐渐升高,野生早熟禾种子的
发芽率均表现出先上升后下降的趋势(图1),其中,肃
南草地早熟禾的发芽率在基质含水量为5%时达到最
高,为47.33%;其余7种野生早熟禾材料种子发芽率
在基质含水量为10%时达到最高,分别为47.67%、
62.67%、38.00%、49.33%、79.00%、73.00% 和
35.00%,并且显著高于其他水分处理(P<0.05)。这
说明肃南草地早熟禾种子发芽的最适发芽水分为5%,
其他7个供试材料为10%,基质含水量过低或者过高
都会抑制早熟禾种子的萌发。
图1 不同水分处理下野生早熟禾种子的发芽率
Fig.1 Germination rate of wild Poaunder different moistures
2.2 水分梯度对野生早熟禾种子发芽势和发芽指数
的影响
水分对发芽势的影响与对发芽率的影响相似(表
2),8个早熟禾材料的发芽势随基质含水量的升高呈现
先上升后下降的趋势,肃南草地早熟禾的发芽势在5%
时最高,为42.67%,显著高于其他处理(P<0.05)。
其他7个材料的发芽势在基质含水量10%时最高,分
别为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%与5%
处理水平间发芽势差异不显著(P>0.05)外,其余6个
材料10%处理的发芽势与其他处理间均差异显著(P
<0.05)。随着基质含水量的持续升高,发芽势开始下
降,品种不同,下降的幅度也不同。水分梯度从10%上
升到23%时,渭源草地早熟禾的发芽势降幅最大,从
58%降到5.67%。水分梯度在10%~15%时,波伐早
熟禾的发芽势降速最快,从71%降到32%。
95第32卷 第1期           草 原 与 草 坪2012年
表2 不同水分处理下野生早熟禾的发芽势
Table 2 Germination potential of wild Poaunder different
moistures
品种
编号
不同水分梯度/%
3  5  10  15  20  23
XC  33.00c  39.00b  44.00a 25.67d  9.33e  7.00e
SC  32.33b  42.67a 33.00b  15.67c  5.33d  4.33d
WC  47.00b  56.33a 58.00a 33.33c  7.33d  5.67d
TC  12.67b  14.67b  23.00a 8.67c  4.00d  2.00d
GX  22.00c  36.33b  45.33a 12.67d  10.67de  8.67e
WY  53.33d  67.67b  77.00a 60.33c  32.67e  31.00e
GB  46.33c  50.33b  71.00a 32.00d  30.00d  26.33e
GC  26.67c  30.00b  34.00a 14.00d  7.00e  5.67e
  注:同行大写字母表示同一品种在不同水分梯度间的差异
显著(P<0.05),下表同
8个野生早熟禾种子的发芽指数(表3),随基质含
水量的升高,发芽指数呈现先上升后下降的趋势。肃
南草地早熟禾在基质含水量5%时的发芽指数最高,为
5.52,显著高于其他处理(P<0.05)。其他7个早熟禾
材料的发芽指数在基质含水量10%时最高,分别为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%与5%处理水平间差异不显著(P>0.
05)外,其余6个材料10%处理水平与其他处理水平间
均差异显著(P<0.05)。
表3 不同水分处理下野生早熟禾的发芽指数
Table 3 Germination index of wild Poaunder different moistures
品种
编号
不同水分梯度/%
3  5  10  15  20  23
XC  3.97c  4.89b  5.40a 3.14d  1.17e  1.07e
SC  4.50b  5.52a 4.80b  2.19c  0.65d  0.57d
WC  5.99b  6.75a 7.02a 4.31c  0.91d  0.76d
TC  1.44c  2.01b  3.08a 1.12c  0.52d  0.38d
GX  2.96c  4.66b  5.32a 1.90d  1.85d  1.83d
WY  6.73d  9.01b  10.03a 7.58c  5.03e  4.43e
GB  6.48b  6.78b  10.16a 4.01c  3.46c  2.91c
GC  3.52b  3.57b  4.64a 1.97c  1.03d  0.86d
2.3 水分梯度对野生早熟禾胚芽长、胚根长的影响
  不同水分处理对野生早熟禾材料胚芽长的影响
(图2)。随着水分梯度的增加,8个材料的胚芽长呈先
增加后下降的趋势。小药早熟禾和硬质早熟禾在基质
含水量10%时胚芽长最长,分别为30.55mm和26.97
mm,但小药早熟禾3%、5%、10%、15%和20%处理间
差异不显著(P>0.05),硬质早熟禾10%与15%处理
间差异不显著(P>0.05);其他6个早熟禾材料在基质
含水量为15%时胚芽长最长,其中,兴隆草地早熟禾、
肃南草地早熟禾、渭源草地早熟禾和天祝草地早熟禾4
个材料15%处理的胚芽长与其他处理间均存在显著差
异(P<0.05),但是波伐早熟禾15%和20%处理间、甘
南草地早熟禾10%、15%和20%处理间差异不显著
(P>0.05)。
图2 不同水分处理下野生早熟禾的胚芽长
Fig.2 Seedling height of wild Poaunder different moistures
由图3看出,胚根长随着水分梯度的升高表现出
先升高后下降的趋势,在基质含水量5%时所有材料的
胚根长均达最大,其中,渭源草地早熟禾、小药早熟禾
和波伐早熟禾3%与5%处理间差异显著(P<0.05),
兴隆山草地早熟禾5%、10%和15%处理间、肃南草地
早熟禾与硬质早熟禾3%和5%处理间、天祝草地早熟
禾3%、5%和10%处理间、甘南草地早熟禾3%、5%、
10%和15%处理间差异不显著(P>0.05)。
图3 不同水分梯度处理下野生早熟禾的根长
Fig.3 Root length of wild Poaunder different moistures
06       GRASSLAND AND TURF(2012)            Vol.32No.1
2.4 水分梯度对野生早熟禾的鲜苗重的影响
由表4可知,8个野生早熟禾材料的鲜苗重随基质
含水量的增加先增大后减小,10%时最大,其中,兴隆
山草地早熟禾、硬质早熟禾和甘南草地早熟禾10%处
理水平的鲜苗重显著大于其他处理水平(P<0.05),但
肃南草地早熟禾、小药早熟禾10%和15%处理水平
间、硬质早熟禾和天祝草地早熟禾5%、10%和15%处
理水平间、波伐早熟禾5%、10%、15%和20%处理水
平间差异不显著(P>0.05)。
表4 不同水分梯度下野生早熟禾的苗鲜重
Table 4 Fresh weight of wild Poaunder different moistures
品种
编号
不同水分梯度/%
3  5  10  15  20  23
XC  1.07c  1.25c  2.29a 1.98b  1.18c  0.77d
SC  0.99c  1.15bc  1.61a 1.53ab  1.17bc  1.12bc
WC  1.10b  1.67a 1.87a 1.74a 1.14b  1.07b
TC  0.82d  1.41ab  1.65a 1.38ab  1.22bc  1.06c
GX  1.21d  1.80bc  2.06a 1.92ab  1.76bc  1.71c
WY  0.42c  0.64bc  0.89a 0.68b  0.62bc  0.59bc
GB  0.97b  1.04ab  1.23a 1.16ab  1.06ab  0.97b
GC  1.36bc  1.39bc  1.88a 1.43b  1.35bc  1.17c
3 讨论与结论
水分条件是影响种子萌发的两个关键生态因子之
一[13],不同的植物种子萌发的适宜土壤含水量往往不
同[14]。不同水分条件8个野生早熟禾种子萌发结果表
明:水分梯度5%时,肃南草地早熟禾种子的发芽率、发
芽势和发芽指数最大,说明肃南草地早熟禾种子萌发
的最佳土壤含水量为5%;兴隆山草地早熟禾、渭源草
地早熟禾、天祝草地早熟禾、甘南小药早熟禾、渭源硬
质早熟禾、甘南波伐早熟禾和甘南草地早熟禾种子的
发芽率、发芽势和发芽指数最大是在水分梯度10%,说
明这几个供试材料种子萌发的最佳水分梯度是10%。
水分梯度过高或者过低都不利于野生早熟禾种子
的萌发,水分梯度过低,由于沙土过于干旱,不能给野
生早熟禾种子提供萌发所必须的水分,从而限制了种
子的萌发;水分梯度过高,由于透气性不好,沙土中缺
少氧气,早熟禾种子进行无氧呼吸所产生的CO2和酒
精,对种子有一定的毒害作用,一定程度上抑制了种子
的正常萌发[15,16]。小药早熟禾和渭源硬质早熟禾在
10%时的幼苗最长,其他6个供试材料在15%时幼苗
最长;在5%时,几个早熟禾材料的幼根均达最大。在
水分梯度为3%时,野生早熟禾的苗长根长相对比较
短,因为水分不足严重影响到幼苗和幼根的生长;但是
轻度的干旱胁迫能够促进根的生长[17]。水分梯度从
20%上升到30%,几个供试草种的幼苗长均下降,表明
过高的水分梯度会抑制早熟禾种子的生长,但是轻度
的水分梯度偏高,早熟禾在短期内由于水分供应充分
仍然能够很好的生长[18]。
水分含量稍高对野生早熟禾的鲜苗重的抑制作用
不明显,而水分梯度过高或过低都会明显抑制早熟禾
的鲜苗重。
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Effects of moisture treatments on seed germination
characteristics of wild Poa
WANG Jing-ting1,LIU Zi-xue2,BAI Xiao-ming1,
HE Jia-yuan1,DONG Qin1,LV You-wei 1
(1.College of Pratacultural Science,Gansu Agricultural University/Key Laboratory of Grassland
Ecosystem,Ministry of Education/Pratacultural Engineering Laboratory of Gansu Province/Sino-U.S.
Centers for Grazingland Ecosystem Sustainability,Lanzhou730070,China;
2.Beijing Clover Seed &Turf Co,Beijing100029,China)
  Abstract:Seeds of 8wild Poa materials colected in Gansu Province under different moisture gradients were
used study the effect of moisture on germination characteristics in order to provide the basic information for the
domestication.The results indicated that the germination rate,germination potential,germination index,seed-
ling height,root length and fresh weight showed a pattern of rising at beginning and then decreasing with the in-
crease of moisture gradients;The germination rate,germination potential and germination index of seeds colect-
ed in Sunan were the highest under 5%of moisture,while those of the rest reached the highest under 10%of
moisture,and they were significantly higher than other moisture treatments.The seedling height of Poa mi-
crandra and P.sphodylodes were the highest under 10%of moisture,while other reached the highest under
15%of moisture;The root length reached the largest under 5%of moisture;The fresh weight were significantly
inhibited when the moisture was too high or too low.
  Key words:moisture;wild Poa;germination characteristics
26       GRASSLAND AND TURF(2012)            Vol.32No.1