原创《环境因子对欧洲垂枝桦种子萌发的影响》
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梁立东
摘 要：以引进俄罗斯欧洲垂枝桦种子为材料,研究外界环境因子对欧洲垂枝桦种子萌发的影响的结果表明：水分、温度、光照强度和pH 值对欧洲垂枝桦种子发芽率有显著性影响,温度、光照强度和pH 值对欧洲垂枝桦种子发芽势有显著性影响,水分对欧洲垂枝桦种子发芽势没有显著性影响.综合分析表明：欧洲垂枝桦种子萌发最适宜水分、温度、光照强度和pH 值分别为5 mL、25℃、150 μmol/m2·s 和5.4,此时种子萌发效果最好（种子发芽率高、种子发芽整齐一致）.
关键词：欧洲垂枝桦；种子萌发；环境因子
中图分类号：S 792. 15,Q 945. 34 文献标识码：A
欧洲垂枝桦（Betula pendula）为桦木科桦木属落叶乔木,天然分布于欧洲和亚洲北部,适应性强,抗逆性强,生长迅速,树皮白色,枝条柔软,幼枝细长下垂,秋叶,树冠圆锥形,树型优美,具有极高的观赏价值,是一种园林绿化的优良树种,也是优良用材树种,适合我国高纬度寒冷地区城乡绿化和营造用材林[ 1 - 3 ].在生产上,欧洲垂枝桦通常采用种子进行繁殖,但由于种子成熟度差,致使发芽率较低、发芽不整齐,这给育苗工作带来了很大难度.目前,欧洲垂枝桦的研究主要集中在引种繁育[ 1 ]、引种栽培[ 2 ]和组织培养[ 3 , 4 ]等方面,迄今尚未见到关于外界环境因子对欧洲垂枝桦种子萌发影响的研究报道.因此,本文以引进俄罗斯欧洲垂枝桦种子为研究对象,系统研究外界环境因子对其种子萌发的影响,以期获得欧洲垂枝桦种子萌发的最适条件,旨在为建立欧洲垂枝桦播种育苗技术提供科学依据,为欧洲垂枝桦引种育苗和大面积繁育应用奠定基础.
1 材料与方法
1. 1 试验材料
试验所用的欧洲垂枝桦种子采自俄罗斯西伯利亚南部的新西伯利亚州、阿尔泰边疆区和阿尔泰共和国的欧洲垂枝桦天然林.种子千粒重为0.267 g,种子含水率为12.17%,种子吸水量为86.26%,种子生活力为79.08%.
1. 2 试验方法
1. 2. 1 水分对种子萌发的影响
试验采用单因素试验设计,水分分别设置为2.5、5.0、7.5 和10 mL 4种梯度处理.选取籽粒饱满、质地均匀的种子,用0.3%KMnO4 溶液消毒30 min,用无菌水冲洗干净.每皿50 粒种子,重复4 次,进行水分对种子的萌发影响试验.
1. 2. 2 温度对种子萌发的影响
在水分对种子萌发影响试验的基础上,选择种子萌发最好处理,将温度设置为15、20、25 和30℃ 4 种梯度处理.选取籽粒饱满、质地均匀的种子,用0.3%KMnO4 溶液消毒30 min,用无菌水冲洗干净.每皿50 粒种子,重复4 次,进行温度对种子萌发影响试验.
1. 2. 3 光照强度对种子萌发的影响
在水分和温度对种子萌发影响试验的基础上,选择种子萌发最好处理,将光照强度设置为0、50、100 和150 μmol/m2·s 4种梯度处理.选取籽粒饱满、质地均匀的种子,用0.3%KMnO4 溶液消毒30 min,用无菌水冲洗干净.每皿50 粒种子,重复4 次,进行光照强度对种子的萌发影响试验.
1. 2. 4 pH 值对种子萌发的影响
在水分、温度和光照强度对种子萌发影响试验的基础上,选择种子萌发最好处理,将pH 值设置为5.4、6.0、6.4 和6.8 等4 种梯度处理.选取籽粒饱满、质地均匀的种子,用0.3%KMnO4 溶液消毒30 min,用无菌水冲洗干净.每皿50 粒种子,重复4 次,进行pH 值对种子的萌发影响试验.
1. 2. 5 数据收集与处理
以上试验均采用培养皿纸上法,并在光照周期12 h/d 的条件下进行萌发培养,每天补充失去水分,每天观测记录种子发芽情况.当胚根突破果皮作为种子萌发标准.以发芽率和发芽势为指标,在发芽种子数达到高峰时计算发芽势,在发芽末期连续5 天发芽粒数平均不足供试种子总数的1%时计算发芽率.数据均为各重复处理的平均数&plun;标准差,百分比数据在统计分析前进行了反正弦平方根转换.应用Excel2003 软件进行数据处理,应用Sigma Plot 12.5 软件对数据进行作图,应用SSPS 19.0 软件对数据进行方差分析和多重比较.其中,发芽率（%）等于 发芽种子数/ 供试种子数×100,发芽势等于 发芽高峰时发芽种子数/ 供试种子数×100.
2 结果与分析
2. 1 水分对种子萌发的影响
不同水分处理对种子发芽率有显著性的影响（P等于0.001＜0.05）（图1）.种子在置床后2 天就开始萌发,8 天以后基本稳定.种子发芽率随着水分含量的增加呈升高趋势,依次为46.29%、52.39%、52.98%、53.14%.当水分为2.5 mL时,种子发芽率最低46.29%,显著低于其他水分含量处理,萌发效果最差.随着水分含量升高,种子发芽率显著上升.当水分为10.0 mL 时,种子发芽率达到最高53.14%,萌发效果最好.通过多重比较结果可以看出,水分为5.0、7.5 和10.0 mL 这3 个处理之间的种子发芽率差异并不显著,但是都显著高于水分2.5 mL 处理下的种子发芽率.
不同水分处理对种子发芽势没有显著性的影响（P等于0.054＞0.05）（图1 ）.萌发试验第4 天时,水分为2.5 mL 处理下种子发芽势最低为31.62%,达到最大种子发芽率的68.31%；5.0 mL 处理下种子发芽势为34.28%,为最大种子发芽率的65.43%；7.5 mL处理下种子发芽势最高为34.59%,为最大种子发芽率的65.29%；10.0 mL 处理下种子发芽势为34.58%,为最大种子发芽率的65.07%,此后种子发芽数量没再增加.不同水分处理下的种子发芽势均在第4 天时达到最大种子发芽率50%以上,说明种子萌发试验的第4 天是计算发芽势的最佳时期.
2. 2 温度对种子萌发的影响
不同温度处理对种子发芽率有显著性的影响（P等于0.001＜0.05）（图2）.种子发芽率随着温度的升高呈升高趋势,依次为29.47%、53.89%、57.91、59.19%.当温度为15℃时,种子发芽率最低29.47%,显著低于其他温度处理,萌发效果最差,随着温度升高,种子发芽率显著升高；当温度为30℃时,种子发芽率达到最高59.19%,萌发效果最好.通过多重比较结果可以看出,温度为25℃和30℃这2 个处理之间的种子发芽率差异并不显著,但是都显著高于其他温度处理种子发芽率.
不同温度处理对种子发芽势有显著性的影响（P等于0.001＜0.05）（图2）.种子发芽势随着温度的升高呈升高趋势,依次为23.95%、35.81%、47.59%、48.16%,均达到各自最大种子发芽率50%以上,说明种子萌发效果良好.当温度为15℃时,种子发芽势最低23.95%,显著低于其他温度处理,随着温度升高,种子发芽势显著升高；当温度为30℃时,种子发芽势达到最高48.16%.通过多重比较结果可以看出,温度为25℃和30℃这2 个处理之间的种子发芽势差异并不显著,但是都显著高于其他温度处理种子发芽势.
2. 3 光照强度对种子萌发的影响
不同光照强度处理对种子发芽率有显著性的影响（P等于0.001＜0.05）（图3）.种子发芽率随着光照强度的增加呈升高趋势,依次为51.95%、53.89%、55.71%、59.51%.当光照强度为0 时,种子发芽率最低51.95%,显著低于其他光照强度处理,萌发效果最差.随着光照强度增加,种子发芽率显著升高.当光照强度为150 μmol/m2·s 时,种子发芽率达到最高59.51%,萌发效果最好.通过多重比较结果可以看出,光照强度为150 μmol/m2·s 这个处理种子发芽率显著高于其他光照强度处理种子发芽率.
不同光照强度处理对种子发芽势有显著性的影响（P等于0.001＜0.05）（图3）.种子发芽势随着光照强度的增加呈降低趋势,依次为47.44%、46.72%、42.41%、41.41%,均达到各自最大种子发芽率50%以上,说明种子萌发效果良好.当光照强度为0时,种子发芽势最高47.44%,显著高于其他光照强度处理.随着光照强度增加,种子发芽势显著降低.当光照强度为150 μmol/m2·s时,种子发芽势达到最低41.41%.通过多重比较结果可以看出,光照强度0 μmol/m2·s 和50μmol/m2·s这2个处理显著高于光照强度100 μmol/m2·s 和150 μmol/m2·s这2 个处理种子发芽势.
2. 4 pH 值对种子萌发的影响
不同pH 值处理对种子发芽率有显著性的影响（P等于0.021＜0.05）（图4）.种子发芽率随着pH 值的升高呈降低趋势,依次为60.84%、60.34%、59.18%、58.39%.当pH 值为5.4 时,种子发芽率最高60.84%,高于其他pH 值处理,萌发效果最好.随着pH 值升高,种子发芽率显著降低.当pH 值为6.6 时,种子发芽率达到最低58.39%,萌发效果最差.通过多重比较结果可以看出,pH 值为5.4 这个处理种子发芽率显著高于其他pH 值处理种子发芽率.
不同pH 值处理对种子发芽势有显著性的影响（P等于0.001＜0.05）（图4）.种子发芽势随着pH 值增加呈降低趋势,依次为50.77%、50.33%、46.15%、43.42%,均达到各自最大种子发芽率50%以上,说明种子萌发效果良好.当pH 值为5.4 时,种子发芽势最高50.77%,显著高于其他pH 值处理.随着pH 值增加,种子发芽势显著降低.当pH 值为6.6时,种子发芽势达到最低43.42%.通过多重比较结果可以看出,pH 值为5.4 这个处理显著高于其他pH 值处理种子发芽势.
3 结果与讨论
3. 1 水分是影响种子萌发的重要因素,只有在水分充足的条件下,种子才能够启动萌发.水分对欧洲垂枝桦种子萌发影响试验结果表明,不同水分处理对其种子发芽率具有显著性的影响,而对其种子发芽势没有显著性的影响.在发芽试验的第4天,不同水分处理的种子发芽率均达到种子最大发芽率的50%以上,说明发芽试验的第4 天是计算欧洲垂枝桦种子发芽势的适宜时间.综合分析,欧洲垂枝桦种子萌发最适宜水分处理为5.0 mL,此时可以得到较高种子发芽率和发芽势.
3. 2 温度对种子萌发具有重要的作用.对于不同的树种来说,种子萌发的最适温度不同.在不同温度处理下,欧洲垂枝桦种子萌发进程差异较大.不同温度处理对最终的发芽率和发芽势具有显著性的影响.综合分析,温度为25℃最适合欧洲垂枝桦种子的萌发,此时可以得到较高种子发芽率和发芽势.
3. 3 光照是影响种子萌发的重要环境因子,不同种子萌发所需光照强度不同.光照强度对欧洲垂枝桦种子萌发影响试验结果表明,不同光照强度处理对种子发芽率和发芽势具有显著性的影响.综合分析,光照强度为150 μmol/m2·s 最适合欧洲垂枝桦种子的萌发,此时可以得到较高种子发芽率,种子发芽势可达种子最大发芽率50%以上,萌发效果良好.
3. 4 pH 值是影响种子萌发的重要环境因子,不同种子萌发所需pH 值不同.pH 值对欧洲垂枝桦种子萌发影响试验结果表明,不同pH 值处理对其种子发芽率和发芽势具有显著性的影响.综合分析,pH 值为5.4 最适合欧洲垂枝桦种子的萌发,此时可以得到较高种子发芽率和发芽势.
参考文献
［1］ 李瑞梅, 郁永英, 李长海. 欧洲垂桦引种繁育技术试验［J］.防护林科技, 2016(3): 49 - 51.
［2］ 吴永君, 刘延君, 曲文娇, 等. 欧洲垂枝桦引种栽培试验初报［J］. 辽宁林业科技, 2005(1): 25 + 42.
［3］ 张丽杰, , 刘延军, 等. 欧洲垂枝桦的组织培养和植株再生［J］. 西北林学院学报, 2011, 26(1): 65 - 67.
［4］ 张玲,王承义. 大小兴安岭过渡区阔叶红松林次生演替阶段群落多样性指数与环境因子的关系［J］. 森林工程, 2014, 30(5): 1 - 5.
第1 作者简介：梁立东（1982-）,男,高级工程师,主要从事树木组织培养及种苗培育和森林培育等方面的研究工作.
收稿日期：2017 - 01 - 20
（责任编辑： 张亚楠）
The Effects of Environmental Factors on Seed Germination of Betula pendula
LIANG Lidong
（Heihe Academy of Forestry Sciences, Heilongjiang Heihe 164300）
Abstract With the introduction of Russian Betula pendula seeds as materials, study the effects ofenvironmental factors on Germination of Betula pendula seeds. The results showed that the moisture,temperature, light intensity and pH value had significant effects on germination rate of Betula pendula seeds.Temperature, light intensity and pH value had significant effects on the germination potential of Betulapendula seeds. The moisture had no significant effects on the germination potential of Betula pendula seeds.Comprehensive analysis showed that the most suitable moisture, the most suitable temperature, the mostsuitable light intensity and the most suitable pH value of the seed germination of Betula pendula were 5 mL,25 ℃, 150 μ mol/m2·s and 5.4, at the same time, the seed germination was the best, the seed germination ratewas highest, the seed germination was neat and consistent.
Key words Betula pendula; Seed germination; Environmental factors
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