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喀斯特地区茶条木种子萌发及生态适应性



全 文 :南 方 农 业 学 报
收稿日期:2012-11-08
基金项目:国家科技支撑计划项目(2012BAC16B01);岩溶动力学重点实验室基金项目(KDL2011-09);广西自然科学基金项目
(2012GXNSFBA053074)
作者简介:*为通讯作者,何成新(1965-),研究员,主要从事植物生态学研究工作,E-mail:hecx@gxib.cn。张德楠(1984-),主要从
事植物生态学研究工作,E-mail:Denanzhang@126.com
0 引言
【研究意义】茶条木(DelavayatoxocarpaFranch.)
又名假龙眼、鸡腰子果、米香树等(中国科学中国植物
志编辑委员会,1985),属无患子科(Sapindaceae)茶条
木属(DelavayaFranch)常绿灌木或小乔木,分蘖多,
株高2~12 m,国内主产于广西和云南,具有喜光、造林
成活率高、生长迅速及开花结实早等特性。茶条木耐
瘠耐旱能力强,对桂西南岩溶山区荒山及石漠化地区
植被恢复与重建具有重要意义。【前人研究进展】近年
来,我国学者对茶条木进行了广泛研究。吕仕洪等
(2006)通过植苗造林方法研究了广西岩溶地区茶条
木群落特征与人工造林,结果表明,茶条木生长速度
喀斯特地区茶条木种子萌发及生态适应性
张德楠1,2,徐广平1,黄玉清1,王 静1,2,罗艾滢1,2,卢清柏1,2,何成新1*
(1 广西植物研究所,广西 桂林 541006;2广西师范大学生命科学学院,广西 桂林 541004)
摘要:【目的】探讨野生茶条木种子在喀斯特地区的萌发及其生态适应性,为喀斯特地区生态恢复与重建提供参
考依据。【方法】采用直播法,结合室内试验和野外试验,观察温度和土壤含水量对茶条木种子萌发和幼苗出土的影
响。【结果】茶条木种子的平均大小为12.62mm×12.23mm,百粒重约83.69g,含水量22.28%,种子活力高达(96.66±
3.06)%;在12h光照条件下,夜昼变温为5/15℃时种子不萌发,变温为25/35℃时种子萌发率达最大值(66.88±1.48)%;
细沙含水量为土壤饱和相对持水量的30%~40%时,种子萌发率最高,为(23.00±1.58)%,土壤含水量太高反而对种子
的萌发不利。【结论】茶条木种子对喀斯特地区微生境具有高度的生态适应性,在茶条木人工造林中,采用室内种子的
夜昼变温处理,再以幼苗直播方式造林有利于提高萌发率。
关键词:茶条木;种子萌发;温度;土壤含水量;喀斯特地区
中图分类号:S728.4 文献标志码:A 文章编号:2095-1191(2013)03-0478-04
广西壮族自治区
中 国 科 学 院
DOI:10.3969/j:issn.2095-1191.2013.3.478
南方农业学报 JOURNAL OF SOUTHERN AGRICULTURE 2013,44(3):478-481
ISSN 2095-1191;CODEN NNXAAB http://www.nfnyxb.com
Seed germination and ecological adaptability of Delavaya
toxocarpa Franch. in Karst region
ZHANGDe-nan1,2,XUGuang-ping1,HUANGYu-qing1,WANGJing1,2,
LUOAi-ying1,2,LUQing-bai1,2,HECheng-xin1*
(1Guangxi Institute of Botany,Chinese Academy of Sciences,Guilin,Guangxi 541006,China;2College of Life Sciences,
Guangxi Normal University,Guilin,Guangxi 541004,China)
Abstract:【Objective】The germination and ecological adaptability of wild Delavaya toxocarpa Franch. seeds in Karst
region were studied to provide scientific references for ecological restoration and reconstruction in Karst region. 【Method】
Using the method of direct sowing, lab test and field trial, the effects of temperature and soil moisture content on seed
germination and seedling sprouting of Delavaya toxocarpa Franch. were observed. 【Result】The Delavaya toxocarpa Franch.
seeds had the average size of 12.62 mm×12.23 mm, 100-seed weight of 83.69 g, moisture content of 22.28%, and vitality
of (96.66±3.06)%. The results showed that seeds of Delavaya toxocarpa Franch. could not germinate at 5/15℃, but their
maximal germination rate(66.88±1.48)% was at 25/35℃ under 12-hour lighting. The peak germination rate (23.00±
1.58)% occurred when silver sand moisture content was 30%-40% of saturated soil relative moisture capacity. Too much
moisture in soil negatively influenced seed germination. 【Conclusion】Seed germination of Delavaya toxocarpa Franch. pre-
sented high ecological adaptability to microhabitat in Karst region. In terms of Delavaya toxocarpa Franch. forest planta-
tion, indoor poikilothermic treatment of seed and seedling direct sowing are beneficial for improving germination rate.
Key words: Delavaya toxocarpa Franch.; seed germination; temperature; soil moisture content; Karst region
快、成活率高对喀斯特地区的育苗造林有益。罗艳和
刘梅(2007)对木本油料植物作为生物柴油原料进行
研究,认为茶条木种子油可作为发展生物柴油的原
料,对解决目前能源紧张具有一定参考意义。潘玉梅
等(2008)用银胶菊提取液对茶条木种子萌发进行研
究,认为茶条木种子萌发受银胶菊提取液化感作用影
响。吕仕洪等(2009)通过样方调查法对茶条木自然林
和人工林群落特性进行研究,认为茶条木耐瘠耐旱能
力强、适生于石漠化山区。【本研究切入点】种子直播
是造林最经济和最常用的方法,以往研究多集中在人
工植苗造林的实验,关于天然林种子和幼苗自然恢复
更新鲜见报道。【拟解决的关键问题】采用野外观测
和室内控制试验相结合的方式,研究温度和土壤含
水量对茶条木种子萌发和出苗的影响,旨在探究茶
条木种子萌发的生态适应性,为喀斯特地区生态恢
复与重建提供参考依据。
1 材料与方法
1. 1试验材料
2011年 1月在广西百色市德保县(E 106°6′、N
23°35′)喀斯特山区采集茶条木成熟种子,将种子从种
荚中取出,采用肉眼法挑选生长均匀一致、饱满的种
子,将经挑选后的种子平铺于实验室干净的实验台上
自然风干后装入塑料封口袋中,5℃冷藏备用。
1. 2试验方法
1. 2. 1种子物理性质测定 用电子天平(DT-200A,
精度0.01 g)测百粒重,3次重复;随机抽取50粒种子,
用数显游标卡尺(精度0.01 mm)准确测定种子大小
(长×宽),6次重复;种子含水量测定采用烘干法,随机
抽取种子100粒,在105℃的烘箱中烘至恒重后用电子
天平(DT-200A,精度0.01g)称量,然后计算种子水分
含量,6次重复。
1. 2. 2种子活力测定 种子活力测定采用2,3,5-氯
化三苯四氮唑(TTC)法(张志良和翟伟菁,2002),将
50粒成熟种子置于38~40℃温水中浸泡24 h后去种
皮,然后将种胚置于38℃的0.1% TTC溶液中浸泡12
h,取出观察并记录染色程度。4次重复。
1. 2. 3变温试验 人工气候箱变温试验分别于2011
年12月和2012年4月进行。人工气候箱中温度设置为
变温(5/15℃、15/25℃、25/35℃),变温时间设为12h夜/12
h昼,相对湿度控制在75%~85%,每天给光强度3000lx、
给光时间6:00~18:00,其余时间无光。每个变温设10次
重复。
表 1 岩溶区与土山区土壤化学性质(0~10 cm)
Tab.1 Thechemicalpropertiesofsoilinkarstregionandnon-karstarea(0-10cmdepth)
指标 Factor 岩溶区Karstregion 非岩溶区Non-Karstregion
pH 5.75±0.19 4.18±1 07
有机碳(g/kg)Soilorganiccarbon 27.00±3.70 19.56±2.68
总氮(g/kg)Totalnitrogen 4.43±0.36 2.53±0 99
总磷(g/kg)Totalphosphorus 0.13±0.01 0.09± 2
总钾(g/kg)Totalpotassium 3.48±0.35 9.27±2 11
水解性氮(mg/kg)Hydrolyticnitrogen 288.35±34.77 136.34±49.69
速效磷(mg/kg)Availablephosphorus 8.48±3.56 13.32±3.48
速效钾(mg/kg)Availablekalium 117.32±22.55 69.92±8.02
野外直播试验为直接在试验地设置1 m×2 m小样
方,每个小样方是用PVC管围起来标记保护,均匀播
种10粒种子,每粒种子播种后在播种的位置均插上标
签牌进行标记,除在种子上方盖1~2 cm厚的土层外,
其余处理与人工气候箱的完全相同。每个试验地设置
8个重复,试验期间试验地的地表温度5~38℃。人工气
候箱每1 d观察记录一次,野外试验每3 d观察记录一
次,胚根伸出则视为萌发,累计种子萌发数。
1. 2. 4水分影响试验 于2012年8月在人工气候箱
中进行,温度恒定25℃,种子的处理、播种方式、塑料
盆的大小规格、细沙含量、人工气候箱湿度设定、光照
时间及强度与人工气候箱的试验完全相同。设置了4
个梯度的细沙饱和相对持水量(30%~40%、50%~60%、
70%~80%、90%~100%),每天检查并记录萌发的种子
数,萌发的标志为胚根伸出,连续5 d不萌发则试验
结束。
1. 2. 5野外试验 野外直播试验与人工气候箱试验
同步进行,野外直播试验地点分别为桂林市雁山区大
埠乡的喀斯特山区(以下简称岩溶区)和广西植物研
究所(E 110°12′、N 25°11′)的土山上(以下简称非岩
溶区),两地相距6 km,其土壤化学性质如表1所示。
1. 3统计分析
采用Excel 2003制图,采用SPSS 13.0软件单因素
方差分析(One-way ANOVA)。
2 结果与分析
2. 1茶条木种子大小、百粒重、含水量及其活力
经测定,茶条木种子的平均大小为12.62 mm×
12.23 mm,百粒重约83.69 g,含水量22.28%。50粒成熟
茶条木种子的活力测试结果表明,有48.33±1.53粒种
子的胚被染成红色,表明其种子活力高达(96.66±
3.06)%。
张德楠等:喀斯特地区茶条木种子萌发及生态适应性 479· ·
南 方 农 业 学 报
2. 2变温对茶条木种子萌发的影响
在变温条件下,茶条木种子的萌发率随着温度的
变化而发生极显著变化(P<0.01),变温5/15℃处理下
种子不萌发,与其他两个变温下的萌发率差异极显著
(表2)。随着变温的升高,茶条木种子的萌发率逐渐上
升,在25/35℃时,2011年 2月播种和2012年4月播种的
茶条木种子萌发率均达到最大值,分别为(66.88±1.48)%
和(27.80±1.48)%。可见,茶条木种子适宜萌发的变
温在15/25℃~25/35℃,随变温升高,种子萌发率增大。
2. 3水分对茶条木种子萌发的影响
在光照12 h、恒温25℃的条件下,茶条木种子在不
同土壤湿度下种子的萌发率差异显著(P<0.05),随着
土壤湿度的升高茶条木种子的萌发率逐渐下降(图1)。
在细沙含水量为土壤饱和相对持水量的30~40%时种
子萌发率最大,为(23.00±1.58)%;土壤饱和相对持水
量保持在30%~40%时的萌发率与其他比例土壤饱和
持水量条件下相比,差异极明显(P<0.01),其他比例
土壤饱和持水量条件下萌发率均低于10.00%。说明在
恒温25℃的条件下,茶条木种子萌发的最佳土壤湿度
为30%~40%土壤饱和持水量。
2. 4不同试验区域对茶条木种子萌发的影响
野外的种子直播试验分别在岩溶区和非岩溶区
进行,虽然两地仅相距6 km,各项气候因子基本相同,
但土壤的化学性质差异会对茶条木种子的萌发及幼
苗的存活产生一定影响。2011年 2月~2012年4月在岩
溶区和非岩溶区试验地分别播种茶条木种子,播后第
二个月起逐月统计萌发率,结果发现茶条木种子的初
始萌发率在两个试验地无明显差异,但2012年9月的
统计数据显示,试验结束后,岩溶区茶条木种子最终
萌发率显著高于非岩溶区(图2),说明茶条木表现出
对岩溶区一定的适应性,在石漠化地区植被恢复治理
中可作为乡土树种优先选择。总体比较而言,2011年
12月播种的茶条木种子存活率普遍高于2012年4月播
种的茶条木,说明自然条件下茶条木种子如能顺利过
冬,其萌发的茶条木幼苗数量增加,而在桂北喀斯特
地区,冬季低温或异常低温,可能为限制茶条木生长
的一个重要因素。
3 讨论
本研究结果表明,在适宜的环境条件下,新鲜采
集回来的茶条木种子可不经过休眠而直接萌发,起始
萌发在播种后的第10 d便开始,持续萌发时间为50 d,
达到累计萌发率50%时需26 d;而野外直播试验条件
下,由于不稳定环境因素的影响,茶条木种子需要经
过一个长期的休眠过程以适应环境条件变化,待环境
条件适宜种子萌发时萌发才开始,起始萌发时间最少
需要80 d,达到累计萌发率50%需49 d,整个萌发过程
需154 d,说明茶条木种子萌发是一个缓慢的过程。在
环境条件适宜的情况下,茶条木种子的萌发率可达
67.00%,茶条木种子应对环境变化的萌发机制有利于
其种群的繁衍与延续。在人工造林中,利用室内温度
处理种子萌发高的特性,采用幼苗直播方式可能更有
利于提高其存活率。
变温促进酶的活性,有利于促进储藏物质转化,
促进种皮发生机制变化有利于透水和透气从而促进
种子萌发(鱼小军等,2005)。温度对种子萌发速率产
生强烈作用,适宜的温度促进种子萌发和幼苗生长,
最容易满足的温度条件是变温,而不是恒温(刘有军
等,2010)。本研究发现,在满足茶条木种子萌发的变
图 1 水分对茶条木种子萌发的影响
Fig.1 Seedgerminationatdifferentwatercontent
图中不同大写字母表示各处理间差异极显著(P<0.01)
Datafollowedbydifferentcapitallettersmeansignificantdifferenceat0.
01level
土壤饱和持水量(%)
Percentageofsoilsaturatedcapacity




%

G
er
m
in
at
io
n
ra
te
0
5
10
15
20
25
30
30-40% 50-60% 70-80% 90-100%
A
B B
B
30~40 50-60 70-80 90-100
0
10
20
30
40
50
60
201112

201112









图 2 野外试验地茶条木种子的萌发率
Fig.2 Seedgerminationrateinfieldtest




%

G
er
m
in
at
io
n
ra
te
2011年
12月播
Sowedin
December
2011
2012年
4月播
Sowedin
April
2012
2011年
12月播
Sowedin
December
2011
2012年
4月播
Sowedin
April
2012
时间 time(month)
岩溶区Karstregion非岩溶区Non-Karstregion
1月Jan.
2月Feb.
3月Mar.
4月Apr.
5月May.
6月Jun.
7月Jul.
9月Sep.
表 2 变温条件下茶条木种子萌发率
Tab.2 SeedgerminationofDelavayatoxocarpaFranchinalter-
nativetemperatures
播种时间 萌发率Germinationrate
Seedingtime(Y-M) 5/15℃ 15/25℃ 25/35℃
2011年 2月播 0b 59±31.07a 61.82±19.4a
2012年4月播 0b 19±16.63a 26±28.75a
同一行相不同字母表示0.05水平上差异显著
Thedatawithdifferentlettersinthesamecolumnaresignificantl differ-
entat0.05levels,respectively
480· ·
温条件下,茶条木种子萌发率均高于恒温下的萌发
率。在5/15℃时,即使土壤水分含量和光照满足种子萌
发所需条件,茶条木种子仍不能萌发;温度适宜时,茶
条木种子则会迅速萌发,萌发率均随变温的升高而升
高,25/35℃变温时种子萌发率达到最大值。桂北地区
11~4月地表平均温度低于10℃,不利于种子萌发,种
子可能以藏入落叶和灌丛形成种子库的形式越冬;
5~10月,雨季出现,气温开始回升,地表温度在
15~38℃,有利于种子萌发、出苗和幼苗生长。
水分是影响种子萌发的主导因子,植物种子的萌
发和成苗只有在适宜的水分条件下才能完成(黄振英
等,2001)。在本研究中,茶条木种子在恒温25℃、土壤
含水量为土壤饱和持水量的30%~40%条件下,萌发率
最高,起始萌发时间最短(13 d);随着土壤含水量逐
渐升高,茶条木种子的萌发率逐渐降低,起始萌发时
间推迟,可能是土壤含水量升高会抑制茶条木种子的
萌发,长时间的高含水量可能会使种子霉变腐烂,从而
降低种子萌发率。这也是茶条木能在高温干旱、保水能
力很差的岩溶区生长、繁殖和繁衍成长的一个原因。
4 结论
本研究结果表明,温度和土壤水分含有量对茶条
木种子的萌发具有一定影响,对喀斯特地区微生境具
有高度的生态适应性;在茶条木人工造林中,采用室
内种子的变温处理,再以幼苗直播方式造林有利于提
高萌发率。
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(责任编辑 王冠玉 思利华)
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