免费文献传递   相关文献

Studies of factors that influence the daily dynamics of pod dehiscence in Vicia cracca

广布野豌豆裂荚影响因素与裂荚日动态研究



全 文 :书广布野豌豆裂荚影响因素
与裂荚日动态研究
刘玉英1,王颖2,穆春生2,李晓宇2,王俊锋2,侯宇2
(1.吉林省气候中心,吉林 长春130062;2.东北师范大学草地科学研究所 吉林省生态恢复与
生态系统管理重点实验室 植被生态教育部重点实验室,吉林 长春130024)
摘要:为探明豆科牧草裂荚与环境条件的关系,以及每天的裂荚时间,以广布野豌豆为对象分别进行了晴天和阴天
裂荚影响因素与裂荚日动态研究。研究结果表明,晴天时,相对裂荚率与气温、空气相对湿度、荚皮温度和荚皮含
水量均呈极显著的相关关系(犘<0.01),阴天时,除裂荚率与荚皮含水量相关关系未达到显著外,其余也均达到极
显著或显著的相关水平(犘<0.01或犘<0.05),相对裂荚率与风速无关(犘>0.05);晴天的裂荚率明显大于阴天,
每天裂荚高峰期发生在12:00-14:00,而8:00前和18:00后不裂荚。上述结果得出,外界环境中的温度和湿度与
裂荚率密切相关,选择8:00前的清晨和18:00后的傍晚,是避免种子损失,收获种子的最佳时间。
关键词:广布野豌豆;裂荚因素;裂荚时间
中图分类号:S542+.3;Q945  文献标识码:A  文章编号:10045759(2009)03025104
  豆科牧草在生态治理、土壤改良以及种植结构调整和畜牧业生产中发挥着极其重要的作用[1~3]。然而,对绝
大多数野生豆科牧草来说,裂荚虽在物种的遗传和保持物种的多样性等方面具有重要意义,但却给种子的生产带
来严重的障碍和损失。裂荚并不是从荚果开始形成就具有的,而是发育到种子成熟期后,在一定时间和一定环境
条件下,荚皮开裂,使成熟种子能够落地的一种特性和自然现象。
关于大豆(犌犾狔犮犻狀犲犿犪狓)、油菜(犅狉犪狊狊犻犮犪狀犪狆狌狊)等作物裂荚的研究,国外已分别在品种间差异[4]、裂荚区域
和解剖结构[5~8]、遗传和基因控制[9,10]等方面有了较深入的报道。在关于裂荚与外界条件的关系方面,据Gers
hon[6]的研究指出,百脉根(犔狅狋狌狊犮狅狉狀犻犮狌犾犪狋狌狊)生长在大棚中时,空气相对湿度与裂荚无相关关系,但当该物种生
长在田间时,相对湿度与裂荚存在一定的相关性,Anderson[11]认为相对湿度是影响百脉根裂荚的主要因素。
Metcalfe等[12]以热量单位为基础来研究裂荚的结果表明,在阳光充足的环境下,百脉根荚果表面的温度比环境
温度高5℃,这就导致了荚果表面的相对湿度降低,荚皮含水量下降,最后导致裂荚。
外界环境条件与裂荚有着密切的关系,那么,即使是在裂荚期间,一天当中的温湿度等气候条件也发生着很
大的变化,但到目前为止,关于一天当中裂荚时间的研究还未见报道。因此,本研究以松嫩草地普遍存在的豆科
牧草———广布野豌豆(犞犻犮犻犪犮狉犪犮犮犪)为对象,在以往研究基础上,进一步确定裂荚与环境因子之间的关系,探明随
着一天当中气候条件的变化,裂荚发生的时间,以便为确定种子适宜的收获时间提供实际依据。
1 材料与方法
1.1 试验地概况
试验地位于吉林省长岭县的东北师范大学松嫩草地生态研究站,地处北纬44°45′,东经123°45′,海拔160m。
年均气温2.4~2.7℃,≥10℃年有效积温3000~3500℃,年均降水量300~500mm,主要集中在6-8月,年均
蒸发量1500~2000mm。土壤为盐碱草甸土,pH值7.5~9.0。
1.2 试验材料
将2002年采收的野生广布野豌豆的种子,在2003年5月打破硬实后(98%的浓硫酸处理20min),种植于试
第18卷 第3期
Vol.18,No.3
草 业 学 报
ACTAPRATACULTURAESINICA   
251-254
2009年6月
 收稿日期:20080809;改回日期:20081015
基金项目:国家“十一五”科技支撑计划项目(2008BADB3B09;2006BAD16B06)资助。
作者简介:刘玉英(1963),女,吉林长春人,高级工程师。
通讯作者:Email:mucs821@nenu.edu.cn
验田内。小区面积为20m2(4m×5m),播种行距0.30m,4次重复。
1.3 取样与调查方法
分别在2005和2006年,每年连续3d(其中,各有1d为阴天天气)在种子成熟期(大多数豆荚为浅棕色,且
实验区裂荚刚开始发生)选择100个浅棕色未裂的荚果挂牌标记,此时荚果很脆,种子坚硬为黑色。每天从6:00
开始,到18:00结束,每隔2h共7次记录裂荚数。每天每隔2h调查裂荚数的同时,一是额外随机标记5个荚
果,用LI6400光合测定仪分别测定荚果表面的温度,空气中的温度和相对湿度;二是额外随机取40个荚果,分
别测定荚皮的干、鲜重后,计算出荚皮的含水量。风速由农田小气候综合仪测定。
荚皮含水量=(鲜重-干重)/鲜重×100%
1.4 数据分析
数据用SPSS12.0(version12.0,SPSSInc,ChicagoIlinois,USA)统计分析。相对裂荚率与荚皮温度、荚
皮含水量和气温等环境因素之间的关系,采用相关分析的方法,显著水平为犘<0.05。
2 结果与分析
2.1 裂荚与荚皮温度和荚皮含水量的关系
由2年晴天和阴天荚果相对裂荚率、荚皮温度和荚皮含水量的调查结果(图1)显示,无论是晴天,还是阴天,
相对裂荚率均呈先增加后下降的单峰曲线,最大裂荚率发生在12:00-14:00,晴天和阴天时的最大裂荚率分别
为8.0%和3.0%;上午的8:00之前和下午的18:00之后不裂荚,裂荚率为0。
每天荚皮温度的变化与相对裂荚率的变化趋势相同,而每天荚皮含水量的变化与相对裂荚率的变化则呈完
全相反的趋势。裂荚率与荚皮温度及荚皮含水量的相关分析结果(表1)显示,无论是晴天时,还是阴天时,相对
裂荚率与荚皮温度均呈极显著的正相关关系(犘<0.01),与荚皮含水量的关系是晴天时呈极显著的负相关关系
(犘<0.01),阴天时虽然负的相关系数也较大,但未达到显著的相关水平(犘>0.05)。
2.2 裂荚与外界环境因子的关系
由2年晴天和阴天的荚果相对裂荚率与气温和空气相对湿度的相关分析结果(表2)得出,无论是晴天还是
阴天,相对裂荚率与气温和空气相对湿度间,均分别达到显著或极显著的相关水平(犘<0.05或犘<0.01),在晴
天时,与气温和空气相对湿度的相关性更强。无论什么天气,相对裂荚率与风速均无显著的相关关系(犘>
0.05)。
图1 晴天(犃)和阴天(犅)相对裂荚率、荚皮温度和荚皮含水量的变化
犉犻犵.1 犆犺犪狀犵犲狊犻狀狋犺犲犱犻犳犳犲狉犲狀狋狊犪犿狆犾犻狀犵狋犻犿犲狋狅狋犺犲狆狅犱犱犲犺犻狊犮犲狀犮犲狉犪狋犲狊,狆狅犱狑犪犾狋犲犿狆犲狉犪狋狌狉犲犪狀犱
狆狅犱狑犪犾犿狅犻狊狋狌狉犲犮狅狀狋犲狀狋犪狋狊狌狀狀狔犱犪狔狊(犃)犪狀犱犮犾狅狌犱狔犱犪狔狊(犅)
PDR:Poddehiscencerates;PWMC:Podwalmoisturecontent;PWT;Podwaltemperature.下同 Thesamebelow
252 ACTAPRATACULTURAESINICA(2009) Vol.18,No.3
表1 晴天和阴天相对裂荚率与荚皮温度和荚皮含水量的相关分析
犜犪犫犾犲1 犃狀犪犾狔狊犻狊狅犳犮狅狉狉犲犾犪狋犻狅狀犫犲狋狑犲犲狀狆狅犱犱犲犺犻狊犮犲狀犮犲狉犪狋犲狊犪狀犱狆狅犱狑犪犾狋犲犿狆犲狉犪狋狌狉犲,狆狅犱狑犪犾犿狅犻狊狋狌狉犲
犮狅狀狋犲狀狋犪狋狊狌狀狀狔犱犪狔狊犪狀犱犮犾狅狌犱狔犱犪狔狊
荚皮温度与含水量PWTandPWMC 晴天Sunnyday 阴天Cloudyday
荚皮温度PWT(℃) 犢=0.4262狓-6.6897狉=0.814 犢=1.8294狓+18.006狉=0.583
荚皮含水量PWMC(% ) 犢=-0.2644狓+6.8062狉=-0.483 犢=-0.1905狓+4.209狉=-0.495
 和表示相关分析中显著水平分别达到0.05和0.01,下同。
 and meansignificantdifferenceat0.05and0.01probabilitylevels,respectively,onthebaseofanalysisofcorrelation,thesamebelow.
表2 晴天和阴天相对裂荚率与环境因子的相关分析
犜犪犫犫犾犲2 犃狀犪犾狔狊犻狊狅犳犮狅狉狉犲犾犪狋犻狅狀犫犲狋狑犲犲狀狆狅犱犱犲犺犻狊犮犲狀犮犲狉犪狋犲狊犪狀犱狋犺犲犲狀狏犻狉狅狀犿犲狀狋犳犪犮狋狅狉狊犪狋狊狌狀狀狔犱犪狔狊犪狀犱犮犾狅狌犱狔犱犪狔狊
环境因子Environmentfactor 晴天Sunnyday 阴天Cloudyday
空气温度Temperatureofair(℃) 犢=1.5262狓+18.368狉=0.808 犢=0.1827狓-2.7775狉=0.620
空气相对湿度Eelativehumidityofair(% ) 犢=-0.1211狓+6.9735狉=-0.515 犢=-0.1267狓+4.6651狉=-0.660
风速 Windspeed(m/min) 犢=0.4262狓+0.7228狉=0.335 犢=0.1179狓+1.3472狉=0.382
3 讨论
野生豆科牧草的裂荚落粒性,是在荚果发育成熟后,荚果暴露于自然环境中发生的,因此,在受到遗传因素的
控制之外,裂荚的发生时间也必然受外界环境条件的影响。所以,本研究结果也与前人的研究结果相一致,裂荚
是与空气相对湿度和温度密切相关的[11~13]。但本研究结果表明,在晴天时,广布野豌豆的相对裂荚率与气温和
空气相对湿度,以及荚皮温度和荚皮含水量的相关性,明显强于阴天天气,这一结果进一步补充了前人在裂荚与
环境条件关系研究上的新结论,这可能与阴天时,气温相对较低,相对湿度较大有关。裂荚是荚果在温度、水分和
风速等外界综合环境因子作用的结果,因子间的互作问题,还有待于研究。
在裂荚期,裂荚也并不是一天当中的任一时刻都发生的,但还未见关于这方面的研究报道。本研究得出,广
布野豌豆每天裂荚高峰期发生在每天的12:00-14:00,此阶段也是一天当中,温度最高,湿度最小的时候,而上
午8:00前及下午18:00后,根本不裂荚,正是由于此阶段温度相对较低和空气相对湿度较大的结果。
由以上本研究结果可以得出,为防止和减少因裂荚造成种子损失,要选择8:00前的清晨和18:00后的傍晚,
进行种子收获。对大面积的生产田来说,可选择阴天时的上午10:00前和下午16:00后收获种子。这一结果在
广布野豌豆,以至在豆科牧草的种子生产中,具有很重要的参考价值和实际指导意义。
参考文献:
[1] 向佐湘,肖润林,王久荣,等.间种白三叶草对亚热带茶园土壤生态系统的影响[J].草业学报,2008,17(1):2935.
[2] 戚志强,玉永雄,胡跃高,等.当前我国苜蓿产业发展的形势与任务[J].草业学报,2008,17(1):107113.
[3] 师尚礼,曹致中,刘建荣.苜蓿根瘤菌溶磷和分泌植物生长素能力研究[J].草业学报,2007,16(1):105111.
[4] RomkaewJ,UmezakiT.Poddehiscenceinsoybean:Assessingmethodsandvarietaldifference[J].PlantProductionScience,
2006,9(4):373382.
[5] PetersenM,SanderL,ChildR,犲狋犪犾.Isolationandcharacterisationofapoddehiscencezonespecificpolygalacturonasefrom
Brassicanapus[J].PlantMolecularBiology,1996,31(3):517527.
[6] GershonD.Breedingforresistancetopoddehiscenceinbirdsfoottrefoil(犔狅狋狌狊犮狅狉狀犻犮狌犾犪狋狌狊L.)andsomestudiesoftheanat
omyofpods,cytologyandgeneticsofseveral犔狅狋狌狊speciesandtheirinterspecifichybrids[D].Ph.D.Thesis(Diss.Abstr.
AAG6104877),CornelUniversity,Ithaca,NY,1961.
[7] JamieSD.Anatomyofcapsuledehiscenceinsesamevarieties[J].TheJournalofAgriculturalScience,2000,134:4553.
[8] MeakinPJ.Thephysiologyofbudabscissionandpodshatterinoilseedrape(犅狉犪狊狊犻犮犪狀犪狆狌狊L.)[J].InternationalDisserta
352第18卷第3期 草业学报2009年
tionAbstractsofBSciencesandEngineering,1989,49(12):5120.
[9] CavinessCE.Heritabilityofpoddehiscenceanditsassociationwithsomeagronomiccharactersinsoybeans[J].CropScience,
1969,9:207209.
[10] BaileyMA,MianMAR,CarterTE,犲狋犪犾.Poddehiscenceofsoybean:Identificationofquantitativetraitloci[J].TheJour
nalofHeredity,1997,88(2):152154.
[11] AndersonSR.Developmentofpodsandseedofbirdsfoottrefoil,犔狅狋狌狊犮狅狉狀犻犮狌犾犪狋狌狊L.,asrelatedtomaturityandtoseed
yields[J].AgronomyJournal,1955,47:483487.
[12] MetcalfeDS,JohnsonIJ,ShawRH.Therelationbetweenpoddehiscence,relativehumidityandmoistureequilibriumin
birdsfoottrefoil,犔狅狋狌狊犮狅狉狀犻犮狌犾犪狋狌狊L[J].AgronomyJournal,1957,49:130134.
[13] RomkaewJ,UmezakiT,SuzukiK,犲狋犪犾.PodDehiscenceinrelationtopodpositionandmoisturecontentinsoybean[J].
PlantProductionScience,2007,10(3):292296.
犛狋狌犱犻犲狊狅犳犳犪犮狋狅狉狊狋犺犪狋犻狀犳犾狌犲狀犮犲狋犺犲犱犪犻犾狔犱狔狀犪犿犻犮狊狅犳狆狅犱犱犲犺犻狊犮犲狀犮犲犻狀犞犻犮犻犪犮狉犪犮犮犪
LIUYuying1,WANGYing2,MUChunsheng2,LIXiaoyu2,WANGJunfeng2,HouYu2
(1.ClimateCenterofJilinProvince,Changchun130062,China;2.KeyLaboratoryofEcologicalRestoration
andEcosystemManagementofJilinProvince,KeyLaboratoryforVegetationEcology,
MinistryofEducation,P.R.,InstituteofGrasslandScience,Northeast
NormalUniversity,Changchun130024,China)
犃犫狊狋狉犪犮狋:Factorsinfluencingthedailydynamicsofpoddehiscencein犞犻犮犻犪犮狉犪犮犮犪wereinvestigatedonboth
sunnyandcloudydaystofindwhenthepodsdehiscenceandtherelationshipsbetweenpoddehiscenceandenvi
ronmentalconditions.Theresultsshowedthatthepoddehiscenceratehadasignificantpositivecorrelation
withairtemperature,humidity,podwaltemperature,andmoisturecontentonsunnydays(犘<0.01).On
cloudydays,suchfactors,butnotpodmoisturecontentorwindspeed,hadasignificantcorrelation(犘<0.05)
withpoddehiscence.Peakpoddehiscenceoccurredat12:00to14:00andtherewaslittledehiscencebefore
8:00orafter18:00.Morepodsdehiscedonsunnydaysthanoncloudydays.Theseresultsindicatethatpod
dehiscencerateiscloselycorrelatedwithairtemperatureandhumidity.Toreduceseedloss,theoptimumhar
vesttimeisinthemorningbefore8:00oratduskafter18:00.
犓犲狔狑狅狉犱狊:犞犻犮犻犪犮狉犪犮犮犪;factorsofpoddehiscence;timeofpoddehiscence
452 ACTAPRATACULTURAESINICA(2009) Vol.18,No.3