引用本文
赵晶忠, 孔东升, 王立, 郭有燕. 低温层积处理对干旱和深埋胁迫下黑果枸杞出苗的影响研究. 草业学报, 2017,26(12): 56-66
ZHAO Jing-Zhong, KONG Dong-Sheng, WANG Li, GUO You-Yan. Effects of low temperature stratification on emergence of Lycium ruthenicum under drought at different sowing depths . Acta Prataculturae Sinica,2017,26(12): 56-66  
Doi:10.11686/cyxb2017088
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低温层积处理对干旱和深埋胁迫下黑果枸杞出苗的影响研究
赵晶忠1, 孔东升2,3,*, 王立1, 郭有燕2
1.甘肃农业大学林学院,甘肃 兰州 730070
2.河西学院,甘肃省黑果枸杞工程技术研究中心,甘肃 张掖 734000
3.甘肃省高校河西走廊特色资源利用省级重点实验室,甘肃 张掖 734000
*通信作者Corresponding author. E-mail:Kongdsh@sohu.com

作者简介:赵晶忠(1991-),男,甘肃永昌人,在读硕士。E-mail:545888390@qq.com

收稿日期: 2017-03-02
基金项目:国家自然科学基金项目(31460113,31460189)资助
摘要

以低温层积处理和室温干燥储藏下的黑果枸杞果实和种子为研究对象,以沙为基质,对PEG-6000溶液模拟不同强度干旱胁迫及不同沙埋深度下的出苗率、出苗势、出苗指数及恢复发芽率进行研究。结果表明:1)对比PEG 溶液胁迫下的CK组,低温层积处理种子和果实出苗率比室温干燥处理分别提高了60.00%和16.66%,起始出苗天数分别缩短了7、9 d,说明低温层积能有效破除黑果枸杞种子和果实的休眠,提高其出苗率和出苗速率。2)在-0.03、-0.10 MPa PEG 溶液高渗透势下,种子和低温层积果实的出苗指标与CK处理差异性不显著( P>0.05),表明轻度的干旱胁迫不影响种子和低温层积的果实出苗,未层积处理的果实随干旱胁迫的加剧出苗各项指标呈阶梯式显著降低;-0.10 MPa PEG溶液的干旱胁迫成为黑果枸杞出苗的阈值。而干旱胁迫解除后,种子和果实仍能恢复萌发。3)种子和果实的最适播种深度分别为1和3 cm。可直接利用黑果枸杞果实播种育苗,是一件省时、省工且出苗率较高的一项适用技术。

关键词: 黑果枸杞; 低温层积; 干旱胁迫; 出苗率
Effects of low temperature stratification on emergence of Lycium ruthenicum under drought at different sowing depths
ZHAO Jing-Zhong1, KONG Dong-Sheng2,3,*, WANG Li1, GUO You-Yan2
1.College of Forestry,Gansu Agricultural University, Lanzhou 730070, China
2.Hexi university, Lycium ruthenicum Engineering Technology Research Center of Gansu Province, Zhangye 734000, China
3.Key Laboratory of Hexi Corridor Resources Utilization of Gansu Universities, Zhangye 734000, China
Abstract

The emergence of fruits and seeds of Lycium ruthenicum after low temperature stratification and storage at room temperature in dry conditions was investigated. Emergence rate, emergence potential, seedling index and recovery rate of germination under different intensities of drought stress and different planting depth in sand were simulated using PEG-6000 solution. The germination rate of seeds and fruits treated with PEG solution was increased by 60.00% and 16.66% respectively compared with the control. The time to emerge was reduced by 7 and 9 days respectively, indicating that low temperature stratification could effectively eliminate the dormancy of seeds and fruits of L. ruthenicum. High osmotic potentials (-0.03 to -0.10 MPa) did not influence emergence indicating that under mild drought stress, fruit germination was not affected by low temperature stratification. Both the seed and fruit were able to germinate after drought stress was relieved. It was concluded that the optimum sowing depth of seeds and fruits of L. ruthenicum is 1 and 3 cm respectively. It is also possible to successfully plant the fruit of L. ruthenicum rather than plant seedlings, saving time and labour.

Keyword: Lycium ruthenicum; cold stratification; drought resistance; emergence rate

种子萌发是植物生长周期的起点, 是植物生活史中最为关键的阶段, 该阶段种子除受自身遗传因子控制外, 还因抵抗力差、生命脆弱, 容易受到外界环境因子的影响而休眠或死亡[1, 2], 尤其在西部干旱荒漠区, 水分缺乏成为影响种子萌发从而制约成苗率的重要因子[3], 且风沙活动频繁, 种子易被埋藏在沙土中, 而任何植物种子可能都有一个最适的埋藏深度, 超过或不足这一深度都会给种子的萌发、出苗和生长带来不利影响[4, 5, 6], 因此, 埋沙深度成为影响干旱荒漠区植物自然更新的重要因素, 同时也影响着植物种群的维持和扩张; 种子休眠代表了生存在特殊环境的物种能够避免幼苗建植时遭遇不良条件的一种机制, 而对一些有生理休眠的种子, 低温层积恰恰是自然更新或生产上打破种子休眠的有效方法[7, 8]。

黑果枸杞(Lycium ruthenicum)是我国西北荒漠地区特有的野生植物资源[9], 具有耐干旱、耐盐碱、耐贫瘠及根蘖性强等诸多优点, 是盐碱地治理的先锋树种[10], 其成熟的浆果含有大量的天然花青素[11], 有“ 野生的蓝色瑰宝” 的美称[12], 同时也含有丰富的氨基酸和微量元素[13], 具有营养和药用性, 极具开发利用潜力和经济价值[14], 天然分布在河滩、沙地或盐碱地[15]。其种子萌发过程面临着干旱、盐渍及沙埋等恶劣环境, 而种子能否萌发, 对该物种的更新、保护和荒漠地带植被恢复具有重要意义, 同时对人工育苗繁殖具有重要的实践意义。目前关于低温层积对植物种子的研究有促进作用, 也有抑制作用[8, 16], 对黑果枸杞种子萌发的研究, 主要集中在盐、旱的单一[17, 18, 19]或者交叉胁迫[20, 21]等方面, 其试验都采用滤纸发芽, 而模拟自然生态环境, 将种子、果实分别在沙床上进行干旱胁迫、沙埋深度及低温层积处理后的出苗情况又如何呢?现没有文献报道。本研究结合黑果枸杞自然更新与生产实践, 深入研究干旱胁迫、沙埋深度及低温层积对黑果枸杞种子、果实出苗的影响, 为黑果枸杞种群恢复与实生苗培育提供理论依据。

1 材料与方法
1.1 试验材料

2015年9-10月在甘肃省张掖市甘州区老寺庙农场(100° 92.570' E; 38° 53.345' N), 采集野生成熟黑果枸杞。该地区属干旱荒漠气候类型, 海拔1530 m, 年均气温7.4 ℃, 年均降水量129 mm, 年均蒸发量1844.1 mm, 土壤类型为砾石灰棕荒漠土。将采集的黑果枸杞果实阴干, 一部分果实放在清水中浸泡、洗净果肉、阴干备用。

1.2 试验设计

2016年3月20日-5月15日在甘肃省黑果枸杞工程研究中心开展试验。

1.2.1 试验前准备 消毒处理:将细沙过筛(Φ =0.50 mm)用清水反复洗净, 在105 ℃下消毒24 h后备用。培养皿和发芽盒用0.5% KMnO4擦拭消毒。果实和种子用0.5% KMnO4消毒10 min, 蒸馏水冲洗数遍。

低温层积处理:将消毒的果实、种子与沙按体积比1:3混合, 沙的湿度以手握成团不滴水, 松开时裂开为宜, 装入发芽盒内, 置于5 ℃冰箱中冷藏15 d。

1.2.2 干旱胁迫试验 采用聚乙二醇(PEG-6000)溶液模拟干旱胁迫, 设置5%、10%、15%、20%、25%、30%共6个PEG浓度, 以蒸馏水做对照(CK), 根据PEG溶液浓度与渗透势的关系方程[22]计算, 以上PEG溶液浓度在25 ℃时渗透势依次为-0.03、-0.10、-0.24、-0.42、-0.65、-0.94 MPa。将低温层积和室温干燥处理的果实50粒、种子100粒, 分别点播于直径为9和15 cm盛有定量细沙的培养皿, 加入定量的PEG溶液。试验过程中对培养皿进行称重, 加差值蒸馏水以保持PEG溶液浓度。萌发结束后, 将未萌发的果实和种子用蒸馏水清洗后, 置于发芽纸做恢复发芽试验。

1.2.3 埋藏深度试验 在发芽盒(规格20 cm× 15 cm× 15 cm)内盛入细沙, 用蒸馏水保持其湿润, 然后按照1、3、5、7、9 cm的深度分别将黑果枸杞低温层积和室温干燥的果实50粒、种子100粒点播。实验过程中加差值蒸馏水以保持沙子湿度恒定。

最后将培养皿和发芽盒置于温度为25 ℃的人工智能气候培养箱内, 设置光强为4000 lx, 湿度为65%, 光照/黑暗周期为16 h/8 h。

1.3 观测指标与计算方法

试验全部为3个重复。出苗期间每日统计出苗数。PEG溶液、复水萌发、沙埋处理的种子或果实连续5、5、10 d无出苗结束试验, 统计出苗率。

出苗率=n/N× 100%

式中:n为总出苗种子数, N为供试种子总数。

出苗势=m/N× 100%

式中:m为种子发芽高峰时的出苗个数, N为供试种子数。

出苗指数( GI)=∑(Gt/Dt)

式中:Gt为t日的出苗数, Dt为相应的出苗天数。

恢复萌发率=(萌发种子数/未萌发种子总数)× 100%

以3个重复中有1粒种子或者1颗果实胚芽突出沙表面则认为出苗, 未出沙幼苗不计算在内。因黑果枸杞果实中含多粒种子, 以果实为单位统计种子出苗率, 即对于某个果实, 只要有1粒种子出苗, 均视为果实已出苗, 且计数1。为分清每个果实的出苗状况, 点播株行距为1 cm× 1 cm。

1.4 数据处理

采用SPSS 19.0软件进行数据分析, 采用Duncan’ s法比较不同处理间差异显著性。采用Excel 2003进行数据处理并制图。

2 结果与分析
2.1 低温层积对干旱胁迫下种子出苗的影响

不同渗透势的PEG处理对黑果枸杞种子出苗有一定的延缓作用, 渗透势越低出苗越迟, 室温干燥种子对照处理10 d开始出苗, -0.03~-0.94 MPa PEG溶液处理种子出苗的时间滞后对照1、2、2、3、5、4 d。低温层积种子对照3 d开始出苗, -0.03~-0.94 MPa PEG溶液处理种子出苗滞后0、1、1、4、9、11 d。对比CK处理, 低温层积种子的起始出苗天数比室温干燥种子提前了7 d(表1)。

表1 不同渗透势PEG溶液对种子出苗天数的影响 Table 1 Effects of different osmotic potential of PEG on the emergence days and the germination recovery rate of seed

随着渗透势的减小, 黑果枸杞室温干燥和低温层积种子的出苗率呈先降低再增加后又降低的趋势。室温干燥处理的种子中, 在-0.10 MPa PEG溶液处理最大, 为32.67%, -0.42、-0.65和-0.94 MPa PEG溶液处理分别与CK、-0.03、-0.10、-0.24 MPa PEG溶液存在极显著差异(P< 0.01)。低温层积处理的种子中, 在CK处理最大, 为84.00%, CK、-0.03、-0.10 MPa PEG溶液分别与-0.24~-0.94 MPa PEG溶液之间存在极显著差异(P< 0.01)。在-0.03~-0.24 MPa PEG处理下, 低温层积种子出苗率高于室温干燥种子, 在-0.42~-0.94 MPa PEG处理下, 低温层积种子出苗率低于室温干燥种子。低温层积种子CK处理出苗率高出室温干燥种子60.00%(图1)。

图1 不同渗透势PEG溶液对种子出苗率的影响
同一处理下不同小写字母表示差异显著(P< 0.05), 不同大写字母表示差异极显著(P< 0.01), 下同。Fig.1 Effects of different osmotic potential of PEG on the emergence rate of seed
Different uppercase and lowercase letters indicate significant differences at level of 0.01 and 0.05 by Duncan tests, respectively. The same below.

室温干燥种子的出苗势随渗透势的减小呈先增加后降低趋势, 在-0.10 MPa时达到最大, 为18.67%, 高出CK处理6.67%, -0.10与-0.94 MPa PEG溶液之间存在极显著差异(P< 0.01)。低温层积种子的出苗势随渗透势的减小呈降低趋势, 在CK处理达到最大, 为73.33%, CK、-0.03、-0.10 MPa PEG溶液与-0.24~-0.94 MPa PEG溶液处理之间存在极显著差异(P< 0.01), -0.24 MPa PEG溶液与-0.42~-0.94 MPa PEG溶液处理之间存在显著差异(P< 0.05)。低温层积种子CK处理出苗势高出室温干燥种子的61.33%(图2)。

图2 不同渗透势PEG溶液对种子出苗势的影响Fig.2 Effects of different osmotic potential of PEG on the emergence vigor of seed

室温干燥种子的出苗指数随渗透势的减小呈先降低后增加再降低趋势, 在CK处理最大, 为4.61, 其CK处理种子出苗指数与-0.24~-0.94 MPa PEG溶液处理存在极显著差异性(P< 0.01)。低温层积种子的出苗指数随渗透势的减小呈降低趋势, PEG溶液处理下的种子出苗指数与CK处理均表现出极显著差异(P< 0.01), -0.03和-0.10 MPa分别与-0.24~-0.94 MPa PEG溶液处理存在极显著差异(P< 0.01), -0.24 MPa与-0.42~-0.94 MPa PEG溶液处理存在显著差异(P< 0.05)。低温层积种子CK处理出苗指数高出室温干燥种子的23.49(图3)。

图3 不同渗透势PEG溶液对种子出苗指数的影响Fig.3 Effects of different osmotic potential of PEG on the emergence index of seed

干旱胁迫解除后, 室温干燥和低温层积处理种子的恢复发芽率随PEG溶液渗透势的减小而增加, 在-0.94 MPa PEG溶液下达到最大, 为63.24%和52.95%。在室温干燥种子的处理中, 各渗透势的PEG溶液分别与CK处理存在显著差异性(P< 0.05), -0.94 MPa与CK、-0.03~-0.42 MPa PEG溶液之间存在极显著差异(P< 0.01); 在低温层积种子处理中, -0.10~-0.94MPa PEG溶液分别与CK处理存在显著差异性(P< 0.05), -0.42~-0.94 MPa分别与CK、-0.03~-0.24 MPa PEG溶液之间存在极显著差异(P< 0.01)(表1)。

2.2 低温层积对干旱胁迫下果实出苗的影响

不同渗透势的PEG溶液对黑果枸杞果实出苗也有一定的延缓作用, 室温干燥果实CK处理12 d开始出苗。低温层积果实CK处理3 d开始出苗, -0.03~-0.94 MPa PEG溶液处理果实出苗滞后1、1、1、2、2、3 d。对比CK处理, 低温层积果实的起始出苗天数比室温干燥果实提前了9 d(表2)。

表2 不同渗透势PEG溶液对种子出苗天数的影响 Table 2 Effects of different osmotic potential of PEG on the emergence days and the germination recovery rate of fruit

由图4知, 室温干燥果实出苗率随PEG溶液渗透势的减小而降低, CK处理下, 果实出苗率最高, 为42.67%, PEG溶液处理后的果实出苗率与CK处理存在显著差异(P< 0.05), CK、-0.03 MPa分别与-0.10~-0.94 MPa PEG溶液处理存在极显著差异(P< 0.01), 说明PEG溶液对温室干燥果实的出苗率具有较大影响。低温层积果实的出苗率随渗透势的减小呈先降低再增加后又降低的趋势, 在-0.10 MPa PEG处理下, 出苗率最大, 为69.33%, 与CK处理相比, 在-0.03、-0.10、-0.24 MPa PEG溶液处理下出苗率无显著降低(P> 0.05), 在-0.42、-0.65、-0.94 MPa PEG溶液处理下出苗率显著降低(P< 0.05), -0.94 MPa与CK、-0.03、-0.10、-0.24 MPa PEG溶液处理之间存在极显著差异(P< 0.01)。低温层积果实CK处理出苗率高出温室干燥果实的16.66%(图4)。

图4 不同渗透势PEG溶液对果实出苗率的影响Fig.4 Effects of different osmotic potential of PEG on the emergence rate of fruit

室温干燥果实的出苗势随PEG溶液渗透势的减小呈降低趋势, 在CK处理下出苗势最大, 为25.33%, PEG溶液处理后的果实出苗势与CK处理存在显著差异(P< 0.05), CK与-0.10~-0.94 MPa PEG溶液处理存在极显著差异(P< 0.01), 说明PEG溶液对室温干燥果实的出苗势具有较大影响。低温层积果实的出苗势随渗透势的减小呈先降低再增加后又降低的趋势, 在-0.10 MPa PEG处理下, 出苗率最大, 为62.67%, -0.10、-0.65、-0.94 MPa PEG溶液处理的果实出苗势分别与CK处理存在显著差异(P< 0.05), -0.10 MPa分别与-0.03、-0.24~-0.94 MPa PEG溶液处理存在极显著差异(P< 0.01)。低温层积CK处理出苗势高出室温干燥的23.34%(图5)。

图5 不同渗透势PEG溶液对果实出苗势的影响Fig.5 Effects of different osmotic potential of PEG on the emergence vigor of fruit

黑果枸杞室温干燥和低温层积处理果实的出苗指数, 随PEG溶液渗透势的减小呈先降低后增加再降低趋势。室温干燥处理中, 在CK处理下果实出苗指数最大, 为3.16, PEG溶液处理果实出苗指数与CK处理之间差异极显著(P< 0.01), -0.03 MPa与-0.65、-0.94 MPa PEG溶液处理存在极显著差异(P< 0.01)。低温层积处理中, 在-0.10 MPa PEG溶液处理下出苗指数最大, 为9.13, 其CK处理果实出苗指数与-0.24~-0.94 MPa PEG溶液处理存在显著差异性(P< 0.05), CK、-0.03、-0.10 MPa与-0.42、-0.65、-0.94 MPa PEG溶液处理之间存在极限显著差异(P< 0.01)。低温层积CK处理出苗指数高出室温干燥的4.74(图6)。

图6 不同渗透势PEG溶液对果实出苗指数的影响Fig.6 Effects of different osmotic potential of PEG on the emergence index of fruit

在室温干燥果实的处理中, 果实恢复发芽率最大出现在-0.94 MPa PEG溶液下, 为49.46%, -0.94 MPa与CK、-0.03~-0.42 MPa PEG溶液之间存在显著差异(P< 0.05), 各渗透势的PEG溶液分别与CK处理存在极显著差异(P< 0.01); 在低温层积果实处理中, 果实恢复发芽率最大出现在-0.03 MPa PEG溶液下, 为35.42%, 各渗透势的PEG溶液与CK处理之间差异性不显著(P> 0.05)。说明自然条件下的黑果枸杞种子和果实均具有很强的生命力, 在遭遇到严重干旱胁迫后, 一旦胁迫解除, 种子和果实仍能发芽(表2)。

2.3 低温层积对深播条件下种子出苗的影响

从表3可以看出, 随埋藏深度的增加, 黑果枸杞种子起始出苗天数逐渐增加, 其出苗率、出苗势和出苗指数逐渐减小。在埋藏深度为1、3、5 cm时, 低温层积处理下的种子出苗率、出苗势和出苗指数均高于室温干燥种子, 起始萌发天数低于室温干燥种子, 而在7、9 cm埋藏深度下相反, 其中低温层积处理的种子在9 cm埋藏深度下, 在试验期内, 无幼苗出土情况。

表3 不同埋藏深度对种子出苗的影响 Table 3 Effects of different burial depths on the emergence of seed

从室温干燥种子出苗率来看, 1、3 cm埋藏深度下, 种子出苗率差异性不显著(P> 0.05), 1 cm与5~9 cm之间、3 cm与7~9 cm之间、5与9 cm之间埋藏深度的种子出苗率差异性显著(P< 0.05), 9 cm与1、3 cm之间出苗率差异极显著(P< 0.01)。从低温层积种子出苗率来看, 1、3 cm分别和5、7、9 cm埋藏深度的种子出苗率差异性极显著(P< 0.01)。在1 cm埋藏深度下, 低温层积处理种子出苗率高出室温干燥种子的10.67%。

从出苗势来看, 室温干燥处理中, 1、3 cm分别和5、7、9 cm埋藏深度的种子出苗势差异性极显著(P< 0.01)。低温层积处理中, 1和3 cm埋藏深度下, 种子出苗势差异性不显著(P> 0.05), 7、9 cm分别和1、3、5 cm埋藏深度的种子出苗势差异性极显著(P< 0.01)。在1 cm埋藏深度下, 低温层积处理种子出苗势高出室温干燥种子的24.33%。

从出苗指数来看, 室温干燥处理中, 各深度之间出苗指数差异性显著(P< 0.05), 7、9 cm分别和1、3、5 cm埋藏深度下种子的出苗指数差异性极显著(P< 0.01)。低温层积处理中, 1、3 cm分别和5、7、9 cm埋藏深度的种子出苗指数差异性极显著(P< 0.01)。在1 cm埋藏深度下, 低温层积处理种子出苗指数比室温干燥种子高19.21。

2.4 低温层积对深播条件下果实出苗的影响

从表4可以看出, 黑果枸杞果实出苗天数随埋藏深度的增加而增加。在埋藏深度为1、3、5 cm时, 室温干燥处理下的果实的起始出苗天数滞后于低温层积处理, 在7、9 cm埋藏深度下相反。

表4 不同埋藏深度对果实出苗的影响 Table 4 Effects of different burial depths on the emergence of fruit

果实出苗率随埋藏深度的增加呈先增加后降低的趋势, 室温干燥和低温层积处理下的果实出苗率在3 cm埋藏深度最大, 最大值分别为28.00%和54.00%。室温干燥处理中, 1、3、5 cm分别与7 cm埋藏深度果实出苗率差异性不明显(P> 0.05); 1、3、5 cm分别与9 cm埋藏深度下果实的出苗率差异性显著(P< 0.05)。低温层积处理中, 1、3、5 cm分别与7、9 cm埋藏深度之间果实出苗率差异性极显著(P< 0.01)。在1 cm埋藏深度下, 低温层积处理果实出苗率高出室温干燥果实的26.67%。

室温干燥处理下的果实出苗势随埋藏深度的增加呈先降低后增加再降低的趋势, 在5 cm处出苗势最大, 为21.33%, 只有5与9 cm埋藏深度之间果实出苗势差异性显著(P< 0.05)。低温层积处理下的黑果枸杞果实出苗势随埋藏深度的增加而降低, 1、3、5 cm分别与7和9 cm埋藏深度之间果实出苗势差异性极显著(P< 0.01)。在1 cm埋藏深度下, 低温层积处理果实出苗势高出室温干燥果实的32.00%。

黑果枸杞果实出苗指数随埋藏深度的增加呈降低趋势, 室温干燥处理中, 只有1与9 cm埋藏深度果实的出苗指数差异性显著(P< 0.05); 低温层积处理中, 9 cm分别与1、3、5 cm埋藏深度之间差异性显著(P< 0.05), 1、3 cm分别与5、7、9 cm埋藏深度果实的出苗指数差异性极显著(P< 0.01)。在1 cm埋藏深度下, 低温层积处理果实出苗指数高出室温干燥果实4.44。

3 讨论与结论
3.1 低温层积有效促进黑果枸杞出苗

受外界环境的影响, 植物为适应逆境和保护物种延续, 种子通常在适宜的条件下萌发, 在不利的环境中休眠的生态策略[8]。本研究表明:低温层积过的黑果枸杞种子和果实在PEG 溶液、埋藏深度(1、3、5 cm)处理比室温干燥的出苗率、出苗势和出苗指数都高, 且缩短了起始出苗天数, 可以推测黑果枸杞在室内干燥条件下萌发率低是缺乏低温天气而仍处于休眠状态, 因此低温层积能有效破除了种子和果实的休眠, 该结果与王桔红等[23]将黑果枸杞种子低温破除休眠而提高发芽率研究结果相似。说明经过低温后影响了内部物质转换或酶的活性有所提高而破除了的休眠, 具体是如何转换或提高?而且低温层积处理过的种子、果实在7、9 cm的埋藏深度下各项指标为什么低于室内干燥的种子、果实?在以后的研究中有待研究。西北干旱荒漠区自然条件严酷, 当种子或果实在秋季散落后, 部分种子遇到短暂适合的条件迅速出苗定居, 而部分种子经过冬季后, 春季集中萌发成苗的生存策略。在生产实践中, 黑果枸杞种子和果实播种前, 采取湿沙冷藏20 d或短时间冷冻是提高育苗成苗率的有效措施。

3.2 黑果枸杞对干旱环境的生态适应性

不同植物对干旱胁迫的反应机理不同, 有些植物受到干旱胁迫时萌发指标会显著下降[24], 有些植物由于本身具有对干旱的适应机能, 轻微干旱胁迫对萌发起到促进作用, 而重干旱胁迫会抑制生长[25]。本试验表明:干旱胁迫都不同程度的延迟了黑果枸杞起始出苗的天数。其种子随干旱胁迫的加剧出苗的各项指标呈降低趋势, 在-0.03、-0.10 MPa PEG 溶液处理与对照相比, 出苗率、出苗势没有显著差异(P> 0.05); -0.10 MPa PEG 溶液成为各项指标剧烈降低的拐点。黑果枸杞层积处理果实在-0.03、-0.10 MPa PEG 溶液处理与对照相比, 出苗率、出苗势和出苗指数没有极显著差异(P> 0.01), 但在-0.10 MPa PEG 溶液时各项出苗指标较高, 成为钟型分布的拐点; 未层积处理的果实随干旱胁迫的加剧出苗各项指标呈阶梯式显著降低(P< 0.05)。从以上研究可以看出, 黑果枸杞在自然环境中, -0.10 MPa PEG 溶液的干旱胁迫成为黑果枸杞出苗的阈值。其原因可能是黑果枸杞长期在干旱荒漠环境下生长, 本身具有对干旱的适应特性, 适当的水分胁迫不影响黑果枸杞的出苗率和整齐度, 该结果与李永洁等[20]对黑果枸杞的研究、李志萍等[26]对栓皮栎(Quercus variabilis)的研究、徐振朋等[27]对罗布麻(Apocynum venetum)的研究相似。

水分限制条件下黑果枸杞在沙子中出苗缓慢、出苗率低, 解除干旱胁迫后, 又恢复较高发芽的特性是干旱沙漠区植物黑果枸杞避开干旱胁迫等恶劣环境下维持种群生存策略之一[28], 尤其在降水或大水浇灌后, 水势降低、干旱解除, 种子和果实能迅速发芽, 建立种群。而且CK处理仍有发芽, 说明其萌发呈现不持续性[29], 秋季果实散落后部分种子迅速地利用短暂的优良条件建立植株, 进行种群的扩展, 另一部分种子进入土壤中, 形成种子库作为繁殖体的储备库, 减小种群灭绝的概率, 佐证了该物种的萌发生态幅较宽。这与黑果枸杞[19]在滤纸上所做的发芽结果相似, 而与白滨藜[30](Atriplex cana)、红砂[31](Reaumuria songarica)种子解除胁迫后, CK处理恢复萌发率为0的结果相反, 这可能与种子自身以及本实验是以沙为基质, 种子受光照、透气等因素有关。在黑果枸杞人工育苗时, 只要保障种子充分吸胀水分, 即可有良好的田间出苗率。

3.3 黑果枸杞对埋深的适宜性

种子埋藏深度过浅或过深影响种子与土壤水分和温度接触的程度, 从而决定种子萌发所需的温度、光照和水分等因素, 对种子的萌发产生巨大影响[32, 33, 34]。本研究表明, 随着播种深度增加, 黑果枸杞种子、果实的起始出苗天数也延长, 出苗的各项指标都有所降低, 其中种子在埋藏深度1 cm出苗率最高与3 cm无差异(P> 0.05), 而果实在埋藏深度3 cm时出苗率最高与1、5 cm无差异(P> 0.05)。这与杨成等[35]对马桑(Coriaria nepalensis)、王庆锁[36]对苜蓿(Medicago sativa cv. Multiqueen)、王国华等[37]对柠条锦鸡儿(Caragana korshinskii)、陈琴等[38]对硬秆仲彬草(Kengyili rigidula)的研究结果相似。其主要原因可能是浅层沙埋与种子、果实周围的光照、温度条件较好, 使得种子的萌发处于有利的条件, 而深层沙埋造成O2浓度低以及土壤机械阻力加大, 抑制了种子萌发和幼苗出土[39, 40]。所以人工育苗黑果枸杞时覆土、沙不宜过厚, 1 cm为种子最适播种深度, 果实的最适播种深度为3 cm。

3.4 黑果枸杞果实与种子的出苗差异

本实验用黑果枸杞果实做出苗实验是基于秋季果实成熟后散落地面, 有可能是以果实存在, 或果肉腐烂后的单粒种子形式存在, 同时考虑到黑果枸杞育苗过程中净种费工费时, 求证果实直接播种能否出苗。黑果枸杞果实中含多粒(一般7~18个)种子, 为了统计方便, 只要有1粒种子出苗, 就视为出苗, 在实验过程中, 取掉出苗果实时, 发现正在出苗或发芽的种子有多粒。在干旱处理实验果实、种子发芽率最高达69.33%和84.00%; 埋藏深度处理中果实、种子发芽率最高达54.00%和56.67%, 果实出苗率都低于种子出苗率, 是果肉中的糖分、胶体或什么物质阻碍了果实内种子的发芽, 或是一种保护机制, 或是这些物质阻挡了水分、光照或O2的进入呢?还是果实内空间狭小而种子竞争资源的结果?另外在自然更新过程中是以单粒种子出苗, 还是果实内多粒种子为了避免严酷环境而“ 抱团” 出苗?如果两种情况都存在, 它们对自然更新的贡献率是多少?这些问题有待以后做精细化的探究。

总之, 试验结果表明, 在人工育苗时, 完全可直接用果实播种, 不用再清洗果实取出种子, 是一件省时、省工且出苗率较高的一项适用技术。

The authors have declared that no competing interests exist.

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