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东北地区刺果甘草生物学特性及种子萌发特性研究



全 文 :收稿日期:2016 - 01 - 02;修回日期:2016 - 02 - 19
基金项目:国家牧草产业技术体系项目(CASR - 35 - 01A)
作者简介:林艳艳(1988 - ),女,硕士研究生,研究方向为草
坪生理及牧草营养,694516743@ qq. com.
通信作者:杨云贵(1964 - ),男,副教授,博士,硕士生导师,
研究方向为牧草营养和草坪生理,yungui999@ 163. com.
东北地区刺果甘草生物学特性及
种子萌发特性研究
林艳艳1,杜广明2,杨云贵1
(1.西北农林科技大学 动物科技学院,陕西 杨凌 712100;2.黑龙江八一
农垦大学 动物科技学院,黑龙江 大庆 163319)
中图分类号:S54 文献标识码:A 文章编号:1004 - 7034(2016)08 - 0123 - 05
关键词:刺果甘草;饲草;野外调查;种子休眠;生物学特性;萌发
摘 要:为了解刺果甘草作为饲草的价值及其对盐碱土地是否有改善作用,试验观察测定了天然刺果
甘草生长情况、根入土深度、根水平分布范围、小叶数、叶长、叶宽等生物学指标;另外采用 98%浓硫
酸、20%NaOH溶液、50 ℃水浸泡的方式打破刺果甘草种子休眠,测定了种子发芽率、发芽势。结果表
明:刺果甘草植株高大,30 株平均高度达 182. 20 cm;叶量大;根系发达,入土深度平均为 159. 97 cm,
其水平分布平均为 97. 60 cm,根固沙保土作用良好;采用 98%硫酸处理刺果甘草种子 8 min 效果最
佳,种子发芽率、发芽势分别达 20%、15%。
Study on the biological characteristics and seed germination characteristics of
Glycyrrhiza pallidiflora Maxim. in the northeastern region of China
LIN Yanyan1,DU Guangming2,YANG Yungui1
(1. College of Animal Science and Technology,Northwest A& F University,Yangling 712100,China;2. College of Animal
Science and Technology,Heilongjiang Bayi Agricultural University,Daqing 163319,China)
Keywords:GIycyrrhiza pallidiflora Maxim.;forage grass;field survey;seed dormancy;biological characteristics;germination
Abstract:To understand the value of GIycyrrhiza pallidiflora as forage grass and whether it can improve saline alkali land,the biological indica-
tors of natural Glycyrrhiza pallidiflora Maxim. were determined by observation,including the growth situation,root depth in soil,root level dis-
tribution,leaflet number,leaf length,leaf width,etc. Futhermore,the seed dormancy of Glycyrrhiza pallidiflora Maxim. was broken through
immersion in 98% concentrated sulfuric acid,20% NaOH solution,50 ℃ water,and then the germination rate and germination potential of
seed were also determined. The results showed that Glycyrrhiza pallidiflora Maxim. plant was tall,and the average height of 30 individual plants
was 182. 20 cm. It had large numer of leaves,and well - developed root system. The root depth in soi on was an average of 159. 97 cm,and the
root level distribution was an average of 97. 60 cm . It had good function on sand fixation and soil conservation. The result indicate that the
effect of treatment is best using 98% sulfuric acid to treat the seeds of Glycyrrhiza pallidiflora Maxim. for 8 min,and the germination rate and
germination potential can reach 20% and 15%,respectively.
刺果甘草原产于温带,主要分布在我国黑龙江、
辽宁、内蒙古、河北等地,种子有深而长的休眠[1]。
刺果甘草具有抗寒、耐热、耐旱、抗盐碱等优良特性,
是干旱、半干旱地区家畜的辅助性草料,曾被加工成
甘草浸膏饲喂各种动物,具有提高动物免疫力的效
果。刺果甘草还是干旱、半干旱地区重要的固沙植
物[2]。研究表明,刺果甘草中的甘草黄酮[3]、大豆异
黄酮[4]、丁香烯、香豆素[5]等成分都具有重要的药用
价值,能够有效抗衰老、镇咳平喘。刺果甘草既能优
化农业种植结构、改善生态环境[6],又能达到资源高
效利用的目的,综合效益显著,是一种集药用、食用、
饲用于一体的优良资源植物,应用前景十分可观。
1 材料
刺果甘草种子,2012 年秋采于大庆市和平牧场。
精密电子天平(ATY124) ,购自岛津企业管理
(中国)有限公司;培养皿、直尺、卷尺;试管、玻璃棒、
烧杯、培养箱、恒温水浴锅。以上仪器及用品均由黑
龙江八一农垦大学动物科技学院草业科学实验室
提供。
·321·
2016(08 上) :123 - 126,293
DOI:10.13881/j.cnki.hljxmsy.2016.1383
主要试剂为 98%浓硫酸、NaOH固体、纯化水,均
为市购。
2 方法
2. 1 野外调查
2012 年 8 月份,在大庆市和平牧场随机调查3 个
刺果甘草生长样地,每个样地调查 1 丛植株,每丛选
取 8 株植物,每株植物做好标签以方便跟踪调查;另
外随机抽取 30 株植物测定高度、根入土深度、水平分
布,了解刺果甘草的生长环境、生长状态等方面的特
征。最终结论以野外调查数据与实验室数据结合进
行分析。
2. 2 刺果甘草种子的千粒重
每个样地均挑取完整的种子 1 000 粒,分别分为
5 个重复,置于电子秤称重,取平均值。
2. 3 解除刺果甘草种子休眠的方法
取 180 粒种子平均分成 9 个处理,分别用 98%
硫酸浸泡种子[7]6,8,10 min,20% NaOH 浸泡 4,6,
8 h,50 ℃温水恒温浸泡 10,20,30 min。用清水洗净
浸泡后的种子,再用纯化水清洗 2 ~ 3 次,然后用滤纸
吸干水分,放入铺有双层滤纸作为发芽床的培养皿
内。滤纸用水浸湿,每隔 2 d 更换 1 次滤纸,每天喷
施水以保持湿润。在 25 ℃恒温箱中定期测定发芽情
况。3 d后计算发芽势,7 d 后计算发芽率。采用下
列公式计算发芽率和发芽势 [8]:发芽率 =(7 d 内正
常发芽的种子数 /供试种子总数)× 100%;发芽势 =
(3 d内正常发芽的种子数 /供试种子总数)× 100%。
2. 4 数据的统计分析
试验数据采用 Excel 2010 软件进行统计处理和
制图。
3 结果与分析
3. 1 刺果甘草生物学特性
刺果甘草在大庆地区于 4 月下旬萌芽,6 月下
旬—7 月中下旬现蕾开花,7 月下旬—8 月上旬结实,
10 月初枯黄。生长期长达 170 d 左右,在 pH 值为
8. 0 ~ 8. 5 的盐碱土上可正常生长。大庆盐渍土地面
积为 288. 2 万 hm2[9],适合种植刺果甘草以改善当地
土壤环境。
3. 1. 1 刺果甘草植物学特征 见表 1、表 2。
由表 1 可见:刺果甘草具有的小叶数集中在 4 ~
13 片之间,平均为(8. 13 ± 2. 71)片;小叶长 2. 34 ~
6. 17 cm,平均为(4. 01 ± 0. 94)cm;小叶宽 0. 57 ~
2. 41 cm,平均为(1. 13 ± 0. 51)cm。刺果甘草形状
为披针形或宽披针形,先端逐渐变尖,基部为楔形,叶
子两面均有鳞片状腺体。
刺果甘草根入土深度为 86 ~ 230 cm;侧根较多
横生,水平分布达 71 ~ 133 cm 左右,平均高度为
182. 20 cm。刺果甘草茎直立,基部带木质,多丛生,
具条棱。刺果甘草为多年生根蘖型草本植物,植株高
表 1 刺果甘草野外调查记录
项目 样株编号 小叶数 小叶长 / cm 小叶宽 / cm
1 7 2. 34 1. 16
2 13 2. 67 0. 96
3 5 4. 37 0. 75
样地 1 4 4 4. 66 0. 68
5 8 3. 44 1. 24
6 11 4. 04 0. 77
7 6 3. 22 2. 41
8 9 2. 96 0. 75
平均值 7. 88 ± 3. 04 3. 62 ± 0. 83 1. 09 ± 0. 57
1 8 2. 65 0. 96
2 13 3. 78 1. 36
3 12 4. 53 2. 07
样地 2 4 5 4. 37 0. 57
5 9 3. 78 0. 69
6 6 5. 05 0. 58
7 10 2. 97 1. 42
8 9 3. 55 0. 75
平均值 9. 00 ± 2. 73 3. 83 ± 0. 80 1. 05 ± 0. 53
1 11 3. 99 0. 96
2 7 4. 48 2. 02
3 4 3. 95 0. 77
样地 3 4 9 5. 38 0. 58
5 8 4. 24 1. 28
6 10 6. 17 1. 74
7 6 5. 21 1. 07
8 5 4. 36 1. 48
平均值 7. 50 ± 2. 45 4. 72 ± 0. 79 1. 24 ± 0. 49
总平均值 8. 13 ± 2. 71 4. 01 ± 0. 94 1. 13 ± 0. 51
注:刺果甘草叶子类型为奇数羽状复叶。
大,分枝多,叶量大,根系发达,固沙保土作用良好,茎
秆木质化程度高,燃烧值高。
3. 1. 2 刺果甘草种子千粒重 见表 3。
种子千粒重是有限时间内形成的籽粒的干物
质[10],反映籽粒的饱满度、胚胎活力及发芽率[11]。
千粒重影响植株产量,是衡量种子品质好坏的重要指
标之一,其值越高表示种子中营养物质越多。由表 3
可见,刺果甘草种子千粒重较高,平均值为 17. 00 g。
3. 2 刺果甘草种子特征
见表 4、图 1、图 2。
由表 4 及图 1 可见,刺果甘草种子的发芽率、发
芽势不高。有研究表明,药用甘草种子的硬实率达
90%左右[12],在 98%硫酸处理下刺果甘草种子的发
芽率高于其他两种方法,最高达到 20%;而 20%
NaOH处理下种子发芽率最高达 10%;在 50 ℃水浸
泡下发芽率最高达 5%。且在 20% NaOH 及 50 ℃水
浸泡下种子萌发时间晚,花费时间长,效果不及 98%
硫酸处理。
由图 2 可见:刺果甘草种子的发芽速度慢,预示
·421·
№. 08,2016
表 2 刺果甘草植株高度及根特征 cm
样株编号 植株高度 根入土深度 根水平分布
1 193 174 79
2 166 141 83
3 184 159 101
4 241 230 129
5 190 164 97
6 175 152 112
7 201 180 121
8 130 94 93
9 209 177 93
10 173 152 105
11 192 176 87
12 188 169 101
13 149 101 72
14 213 181 102
15 144 126 88
16 139 117 79
17 182 154 112
18 165 109 86
19 190 210 98
20 220 182 133
21 192 201 105
22 243 215 138
23 188 183 96
24 129 86 74
25 171 167 87
26 169 159 71
27 157 157 73
28 221 182 120
29 182 155 101
30 170 134 92
平均值 182. 20 ± 28. 99 159. 57 ± 34. 98 97. 60 ± 18. 06
注:刺果甘草主根粗壮,呈圆柱形。
表 3 刺果甘草种子千粒重 g
项目 重复一 重复二 重复三 重复四 重复五 平均值
数值 17. 96 16. 88 18. 44 15. 97 15. 75 17. 00
图 1 不同处理刺果甘草种子发芽率的变化
图 2 不同处理刺果甘草种子发芽势的变化
着出芽慢且不整齐;与 20% NaOH 处理与 50 ℃水处
理相比,98%硫酸处理 8 min效果最佳。
3. 3 刺果甘草在国内主要省份的分布情况
见 293 页彩图 3。
4 讨论
4. 1 关于刺果甘草的生物学特性
本试验结果表明,刺果甘草为中旱生半木质化、
灌木状牧草,植株高大,根系发达,叶面积大,有很好
的固沙保土作用,这与刘明义[13]的研究结果一致。
表 4 刺果甘草种子的发芽情况
试剂
处理
时间
发芽时间 /d
1 2 3 4 5 6 7
发芽
率 /%
发芽
势 /%
4 min 0 1 2 2 2 2 2 10 10
98%硫酸 6 min 0 2 2 3 3 3 3 15 10
8 min 0 2 3 4 4 4 4 20 15
4 h 0 1 1 2 2 2 2 10 5
20%NaOH 6 h 0 2 2 2 2 2 2 10 10
8 h 0 0 0 0 0 0 0 0 0
10 min 0 0 0 0 0 0 0 0 0
50℃水 20 min 0 1 1 1 1 1 1 5 5
30 min 0 0 0 0 0 0 1 5 0
注:当天萌发种子数加上先前萌发种子数为某日萌发的种子数。
刺果甘草植株高大、根系发达的特点决定了它能较好
地抵抗环境恶劣的气候环境。目前大庆地区土地盐
碱化日益加重,刺果甘草可以生长繁茂,说明可以很
好地抵抗盐碱的伤害。
·521·
总第 507 期
4. 2 关于刺果甘草种子萌发特性
种子休眠是一种优良的生物学特征,休眠与植
物在长期进化过程中结构的变化有关,这种进化是植
物适应各种环境气候的结果[14]。种子的休眠特性对
种用价值有很大影响[15]。通常打破种子休眠的方法
有很多种,本试验解除硬实种子休眠的方法均为常用
方法[16]。20%NaOH与 50 ℃水浸泡对于打破刺果甘
草的硬实种皮效果不佳,98%硫酸处理 8 min 效果较
好。刺果甘草种子发芽率低,有报道表明,圆形刺果
甘草种子发芽率为 7%。但有的试验所用种子已在
实验室内放置很久,由于长时间放置且保存方法不得
当,导致种子发芽率下降[17];有的种子有部分虫蛀,
影响了种子生理指标测定结果。
5 结论
刺果甘草的部分生物学特性是在大庆市和平牧
场野生环境下测定,数据较为准确。另外刺果甘草适
应性强,植株高大,根系发达,在大庆盐碱土壤环境下
仍能很好地生长。刺果甘草种植方法简单,适应性
强,在翻耕与不翻耕土地均可播种。播前需进行浸种
催芽处理,可采用 98%浓硫酸浸种打破种子休眠。
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№. 08,2016
·饲草与饲料·
东北地区刺果甘草生物学特性及种子萌发特性研究
(作者林艳艳 等,正文见第 123 - 126 页)
图 3 刺果甘草主要省份分布
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·饲草与饲料·
湖南省农作物秸秆资源能源化潜力分析
(作者张 等,正文见第 127 - 129 页)
图 1 2013 年湖南省各农作物秸秆能源化潜力量
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总第 505 期