全 文 ：中国农学通报 2015,31(34):37-41
Chinese Agricultural Science Bulletin
沙生针茅种子吸水特性及其萌发特征研究
肖 斌 1,2,3，王 立 1，张 杰 3，魏林源 2，李发明 2，万 翔 2
（1甘肃农业大学，兰州 730000；2甘肃省治沙研究所，兰州 730000；
3甘肃民勤连古城国家级自然保护区管理局，甘肃民勤 733300）
摘 要：以民勤沙生针茅种子为试验材料，研究不同温度蒸馏水处理、GA3处理、PEG处理对沙生针茅种
子萌发的影响。研究结果表明：在不同水温处理下的沙生针茅种子发芽率随着水温的升高其吸胀率呈
递增趋势，且不同水温浸泡下沙生针茅种子的吸水率差异极显著；GA3处理对沙生针茅种子的萌发具有
促进作用，在 80 mg/L的GA3溶液处理下的发芽率、发芽势最高，分别为 54%、48%，第 7天达萌发高峰
期，有效得缩短了萌发周期；随着PEG溶液的增加，沙生针茅种子的萌发得到不同程度的诱发，PEG溶
液浓度越低，诱发作用越明显，PEG溶液浓度在5%时，种子发芽率、发芽势较高，说明干旱胁迫对沙生针
茅种子的萌发具有不同程度的诱发作用，沙生针茅种子能适应一定程度的干旱土壤生境。
关键词：沙生针茅；种子萌发；吸水；破除休眠
中图分类号：S473 文献标志码：Ａ 论文编号：casb15050042
Water Absorption and Germination Characteristics of Stipa glareosa Seed
Xiao Bin1,2,3, Wang Li1, Zhang Jie3, Wei Linyuan2, Li Faming2, Wan Xiang2
(1Gansu Agricultural University, Lanzhou 730000;
2Gansu Desert Control Research Institute, Lanzhou 730000;
3Administration Bureau of Minqin Liangucheng National Nature Reserves of Gansu Province, Minqin Gansu 733300)
Abstract: This article studied the treatment effect of distilled water, GA3 and PEG on the germination of Stipa
glareosa seeds. The results showed that the absorption rate of the germination rate of S. glareosa seeds
displayed a rising trend with the rising of water temperature under the treatments of different water
temperatures, and the water absorption of the seeds soaked with the water of different temperatures was
significantly different. GA3 treatment could promote the seeds germination. The germination rate and
germination potential under the treatment of 80 mg/L GA3 solution were the highest, which were 54% and 48%,
respectively. The germination reached the peak on the 7th day, and the germination period was effectively
shortened. With the addition of PEG solution, the seed germination was induced at various degrees. The lower
the PEG solution concentration was, the more significant the inducing effect was. When the PEG solution
concentration was 5% , seed germination rate and germination potential were comparatively high, indicating
that drought stress could induce the seed germination. In conclusion, S. glareosa seeds can adapt to the dry soil
habitat at a certain degree.
Key words: Stipa glareosa; seed germination; water absorption; break the dormancy
0 引言
种子是荒漠植物的繁殖方式之一，种子萌发、幼苗
生长是植物群落中幼苗补给的关键因子[1-4]。沙生针茅
(Stipa glareosa)属于禾本科多年生旱生草本植物，主要
基金项目：国家地区基金项目“荒漠区沙生针茅种子萌发机理研究”(31160264)。
第一作者简介：肖斌，男，1984年出生，甘肃张掖人，助理工程师，本科，主要从事荒漠化防治研究。通信地址：730070甘肃省兰州市安宁区北滨河西
路390号甘肃省治沙研究所，Tel：0391-7686821，E-mail：1212235@qq.com。
通讯作者：王立，男，1963年出生，甘肃甘谷人，教授，主要从事水土保持与荒漠化防治、土壤侵蚀、抗旱植物研究。E-mail：wangli@gansu.edu.cn。
收稿日期：2015-05-08，修回日期：2015-09-15。
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分布在内蒙古、宁夏、甘肃、青海、新疆、西藏和北部等
地区的干旱荒漠地区[5]。植物在流动沙地上生长，其
种子和幼苗常受风蚀和沙埋的侵袭，植物生长环境严
酷，也是影响植物生长的一个非常重要的因素[5-7]。沙
生针茅不仅为优等饲用植物，其密集的须根根系以及
保水和忍耐干旱的功能在保护生态环境方面也扮演着
重要的作用。由于沙生针茅特殊的生长环境，使得种
子的萌发率在自然条件下极低。沙生针茅在长期适应
干旱、沙埋等环境胁迫演替过程中逐步对荒漠区沙地
等生境产生较强的适应性，演替成为沙地植物群落的
优势种。
种子萌发是种子植物生活史中的关键阶段，有关
激素GA3诱导下沙生针茅种子萌发方面的相关研究鲜
见报道。植物种子在萌发的过程中，激素起很重要的
作用，可以诱导种子萌发，调节种子的蛋白质、酶等进
行代谢，从而促进种子萌发破除种子休眠[8]；沙生针茅
生长在干旱的残酷生境，目前在模拟干旱胁迫条件沙
生针茅植物种子的抗旱性萌发研究较少[6-7,9]，有关GA3
处理对沙生针茅种子的萌发研究鲜见。
笔者通过室内人工控制试验对沙生针茅种子的吸
胀率、GA3处理、模拟干旱等因子进行了相关研究，试
图探索和寻找促进沙生针茅种子萌发的方法以及沙生
针茅种子的抗旱性，探索破除沙生针茅种子的休眠，以
期为沙化草地的人工培育和种群的繁殖提供有力的科
学依据。
1 材料与方法
1.1 试验材料
沙生针茅种子收集于 2011年民勤泉山镇狼跑泉
山自然分布的植株丛上，位于腾格里沙漠南部，年均气
温为 6.0~8.5℃，年降雨量为 110 mm，多集中于 7—9
月。地理坐标为38°22′N、103°16′E，海拔1422 m。
1.2 种子吸水性能的测定
种子吸水性能的测定采用称重法[10]。将自然风干
的沙生针茅种子，用30、40、50、60、70℃的蒸馏水水温，
在(25±1)℃的恒温箱中定时(6、12、18、24 h)浸泡种子，
用镊子夹出种子，用滤纸将其表面的水分吸干，称取重
量，计算种子的吸水率，如式(1)。
种子吸水率=
种子吸水后总重量 -干种子总重量
干种子总重量 × 100%
……………………………………………………… (1)
1.3 GA3溶液对沙生针茅种子的影响
用 5%的NaClO溶液消毒灭菌 10 min用蒸馏水冲
洗干净，之后将GA3溶液 0、20、40、60、80、100 mg/L的
6个处理各加入7 mL，在(25±1)℃全黑暗条件下培养，
设置 4个重复，置于垫 2层滤纸的培养皿(9 cm)中，每
皿放置50粒。
1.4 PEG干旱胁迫对沙生针茅种子的萌发影响
模拟干旱胁迫（聚乙二醇，分子量 6000）设置 7个
处理，分别为0、5%、10%、15%、20%、25%、30%的溶液
处理，设3个重复，置于垫2层滤纸的培养皿(9 cm)中，
每皿放置50粒，培养在25℃全黑暗条件下进行。
1.5 种子发芽试验
试验期间每 24 h定时统计 1次种子发芽数，并每
天及时补充因蒸发而散失的水分。持续3天发芽数不
变，视为发芽结束，计算供试种子的发芽率、发芽势，如
式(2)~(3)。
GR =
n
N
× 100% ……………………………… (2)
GP =
s
N
× 100% ……………………………… (3)
式中，GR为发芽率，n为发芽数，N为总种子数，GP
为发芽势，s为高峰期时的发芽种子数[11]。
1.6 数据分析
试验数据的处理和图形绘制均在软件Excel中完
成。方差分析在SPSS数据处理系统中进行。
2 结果与分析
2.1 不同温度蒸馏水浸泡种子吸水变化趋势
图1为沙生针茅种子吸胀过程图。24 h的吸胀观
测发现，沙生针茅种子吸胀速率较慢，在 0~18 h沙生
针茅种子吸胀速度较快，18~24 h沙生针茅种子吸胀速
度逐步缓慢。在种子吸水初期，吸水率急剧增加，随着
种子浸泡时间的延长，种子的吸水量逐渐减小，说明在
种子浸泡达到特定时间内，沙生针茅种子的吸水量达
到一种饱和状态，在70℃的蒸馏水浸泡下的沙正针茅
种子的吸胀率最高，在浸种 24 h后，种子吸胀率为
0
5
10
15
20
25
30
0 6 12 18 24
浸泡时间/h
吸
水
率
/%
30℃ 40℃ 50℃60℃ 70℃
图1 不同温度蒸馏水浸泡种子吸水曲线
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肖 斌等：沙生针茅种子吸水特性及其萌发特征研究
27.7%，60℃的蒸馏水浸种下的沙生针茅种子吸胀率次
之，以 30℃的蒸馏水下浸种的吸胀率最低，吸胀率为
9.56%，说明较高的水温可以促进沙生针茅种子的吸
水率。
由表 1方差分析结果可以看出，不同温度蒸馏水
浸泡种子吸胀处理间F值大于F0.01(4,15)=4.89，F0.05(4,
15)=3.06，表明不同温度蒸馏水浸泡种子吸水率差异
极显著。
变异来源
处理间
误差
总变异
SS
898.1353
189.4018
1087.5370
Df
4.0000
15.0000
19.0000
MS
224.5338
12.6268
F值及显著性
17.78**
0
10
20
30
40
50
60
2 3 4 5 6 7 8 9 10
发芽时间/d
发
芽
率
/%
20 mg/L 40 mg/L60 mg/L 80 mg/L100 mg/L CK
0
10
20
30
40
50
60
CK 20 40 60 80 100GA3浓度/(mg/L)
发
芽
势
/%
表1 不同温度蒸馏水浸种处理方差分析
注：F0.05(4,15)=3.06，F0.01(4,15)=4.89。
2.2 不同GA3处理下沙生针茅种子萌发动态
GA3是一种调节植物生长的激素，可以促进种子
的萌发、破除种子休眠、软化种胚周围的组织、克服种
皮机械限制、促进种胚的生长，提高种子的活力，GA3
最主要的生理作用是促进种子、幼苗的萌发和生长，这
主要是靠细胞数量的增加和细胞生长起作用[12-17]。由
图 2可以看出，不同浓度GA3处理的沙生针茅种子随
着赤霉素GA3浓度的增加，发芽率整体增加。结果显
示，沙生针茅种子在不同浓度GA3作用下，发芽率在
7~10天时发芽率达到高峰期，整体趋势是随着赤霉素
GA3浓度的增加发芽率呈递增趋势，以80 mg/L的赤霉
素GA3处理下的发芽率最高，达 54%；以 60 mg/L的赤
霉素GA3处理的发芽率次之，100 mg/L的发芽率仅高
于20 mg/L的赤霉素GA3处理，说明赤霉素GA3浓度过
高或者过低，虽然有助于破除沙米种子的休眠，发芽率
高于对照，但不能达到萌发，所以适宜的赤霉素GA3处
理不但可以有效破除沙生针茅种子的休眠，还可以使
其发芽率达到最高，以 80 mg/L的赤霉素GA3处理为
最佳处理。
图 3为赤霉素处理下沙生针茅种子的发芽势，可
以看出沙生针茅种子随着赤霉素GA3的浓度呈递增趋
势，以 80 mg/L的发芽势最高，在第 7天时种子发芽率
达到高峰期，说明适宜的赤霉素处理浓度可以有效缩
短沙生针茅种子的发芽周期。
2.3 模拟干旱胁迫对沙生针茅种子的萌发影响
植物的抗旱性通过多项指标来反映植物的耐旱程
度[18-19]。由图 4~5看出，模拟干旱条件下，沙生针茅种
子可以适应一定程度的干旱条件，随着PGE浓度的增
加沙生针茅种子的萌发整体呈递减趋势。当 PEG-
6000浓度范围在5%时，沙生针茅种子的发芽率、发芽
势最高，分别为 75.38%、30%；当 PEG浓度在 30%时，
沙生针茅的发芽率、发芽势最低，分别为14%、0；沙生
针茅种子的萌发及各项生理指标均受到了不种程度的
影响，不同浓度的PEG-6000对沙生针茅种子萌发产生
了不同程度的诱发作用，以低浓度的诱发作用最显
著。随着干旱胁迫的加剧，沙生针茅种子的发芽率呈
递减趋势，因此可以认为低浓度PEG-6000对针茅种子
具有诱发作用。图2 不同GA3浓度处理种子发芽率
图3 不同GA3浓度处理种子发芽势
GA3
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3 结论
（1）不同温度蒸馏水对沙生针茅种子浸种后，随着
水温的升高沙生针茅种子吸胀率呈递增趋势，以70℃
的水温浸泡下的沙生针茅种子吸胀率最高，各水温处
理下的吸胀率差异极显著。说明较高的水温可以促进
沙生针茅种子的吸水。
（2）赤霉素处理对沙生针茅种子的萌发结果显
示，赤霉素GA3可以有效破除沙生针茅种子的休眠，
促进沙生针茅种子的萌发，缩短萌发周期，以GA3溶
液为 80 mg/L的处理下，沙生针茅种子发芽率、发芽
势显著高于CK及其他处理，分别是对照处理的6.75、
6倍。
（3）模拟干旱胁迫对沙生针茅种子的发芽率研究
发现，当PEG-6000浓度范围在5%时，沙生针茅种子的
发芽率、发芽势最高，分别为 75.38%、30%；当 PEG浓
度在30%时，沙生针茅的发芽率、发芽势最低，分别为
14%、0；随着处理浓度的增加，沙生针茅种子的萌发率
整体呈减低趋势，说明低浓度PEG-6000对针茅种子具
有诱发作用。
4 讨论
种子萌发时期光照、温度和湿度等环境因子对作
物以后的生长状况起着关键的作用。荒漠植物种子的
萌发是一个复杂的过程，受诸多因子的影响，长期的进
化过程中荒漠植物种子逐步演化出了适应逆境的萌发
对策[20]。沙生针茅是沙地典型的旱生植物，长期处在
强光、风蚀、沙埋、干旱等逆境下，逐步演替为沙地植物
的优势种。许多原因导致种子休眠，例如土壤O2和
CO2含量、土壤通气情况等能够导致强迫休眠的发生，
沙生针茅种子的休眠受其生存环境条件的作用，而外
源GA3具有打破沙生针茅种子休眠的作用，可以有效
促进种子萌发，已有研究显示，用适量浓度的（0.08%
和 0.10%）GA3处理可以破除猕猴桃种子的休眠，提高
发芽率著，使发芽周期提早 2~4天[21]；吴道藩等[22]的研
究认为赤霉素可以提高甘蓝种子的活力；高春智等[23]
研究认为，以200 mg/L的赤霉素GA3处理下的樟子松
发芽率、发芽势最高，这与笔者研究相同，认为适宜的
GA3浓度可以促进种子的萌发，提高种子的发芽率、发
芽势。笔者认为沙生针茅种子存在一定的休眠，所以
在利用种子进行人工种植沙生针茅时，需要要考虑打
破其种子的休眠状态，从而可以有效地提高沙生针茅
种子的发芽率，同时，必须保证提供种子萌发所需的足
够水分条件，使沙生针茅种子可以正常萌发，从而充分
发挥其生态作用。
通过对干旱胁迫下沙生针茅种子抗旱性的研究，
认为模拟干旱胁迫条件对沙生针茅种子的萌发具有不
同程度的诱发作用。在 PEG模拟干旱胁迫条件下孙
景宽等[24]认为柠条、杠柳的种子在低浓度PEG-6000处
理下可以诱导种子萌发，这与笔者的研究结果相一致；
而刘萍等[25]研究认为，黄花补血草种子随着PEG-6000
溶液浓度的加剧其发芽率、发芽势逐步降低，对种子萌
发产生抑制作用，该研究结果与笔者的有所差异，这可
能与植物自身的生长环境相关。
沙生针茅是一种优良的沙地固沙植物和牧草，属
于典型的沙旱生植物，且可以适应较强的风沙环境，其
种子可以在风蚀沙埋后可以有效的捕捉水分而萌发，
这也是其适应沙地生境的一种生存方式。其主要生境
类型为流动和半流动沙地以及沙地半灌木丛中，成为
沙地植物群落的优势种和伴生种，在其生境中却只能
发现少量通过种子萌发而产生的新生幼苗，因此，有必
要对沙生针茅的种子萌发生态学进行深入研究，对沙
地固沙和荒漠生态系统的恢复具有重要的实践意义。
考虑沙生针茅的种子的特殊性，在种子萌发和幼苗出
土或人工种植沙生针茅时，需要破除种子的休眠，GA3
010
2030
4050
6070
80
0 5 10 15 20 25 30PEG浓度/%
发
芽
率
/%
0
5
10
15
20
25
30
35
0 5 10 15 20 25 30PEG浓度/%
发
芽
势
/%
图4 PEG胁迫下沙生针茅种子最终发芽率
图5 PEG胁迫下沙生针茅种子发芽势动态图
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肖 斌等：沙生针茅种子吸水特性及其萌发特征研究
可以作为破除种子的休眠、促进种子萌发的首选激素，
80 mg/L的GA3溶液最佳。因GA3对沙生针茅种子的
萌发有着极其显著的促进作用，对种子的膜也具有一
定的修复作用；另外还需要补给充足的水分使其萌发，
从而发挥沙生针茅特有的固沙作用。
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