張彤，劉偉*，尹冬雪，齊中華

溫度和播種深度對(duì)武當(dāng)木蘭種子萌發(fā)和幼苗建成的影響

張彤1，劉偉1*，尹冬雪2，齊中華3

(1.河南科技大學(xué)農(nóng)學(xué)院，河南 洛陽 471000；2.河南科技大學(xué)農(nóng)業(yè)裝備工程學(xué)院，河南 洛陽 471003；3.河南省睢縣農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，河南 睢縣 476900)

設(shè)置溫度(10、15、20、25、28、30、35 ℃ 7個(gè)恒溫和35 ℃→25 ℃、30 ℃→20 ℃、28 ℃→15 ℃、25 ℃→15 ℃、20 ℃→10 ℃ 5個(gè)晝夜變溫)和播種深度(0.5、1.0、2.0、3.0、4.0和5.0 cm)2個(gè)影響因素，采用人工氣候培養(yǎng)箱培養(yǎng)武當(dāng)木蘭(Pamp.)，測(cè)定種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)、發(fā)芽速率、活力指數(shù)和幼苗存活數(shù)量、側(cè)根數(shù)、葉片數(shù)、幼苗的主根長(zhǎng)、最大側(cè)根長(zhǎng)、株高、基徑、單株葉面積、幼苗鮮重、幼苗存活率等指標(biāo)，研究溫度和播種深度對(duì)武當(dāng)木蘭種子萌發(fā)和幼苗建成的影響。結(jié)果表明，在恒溫28 ℃、28 ℃→15 ℃晝夜變溫、播種深度為2 cm時(shí)，武當(dāng)木蘭的種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)、發(fā)芽速率、幼苗株高、葉片數(shù)、基徑、主根長(zhǎng)、側(cè)根數(shù)、最大側(cè)根長(zhǎng)、單株葉面積、鮮重、幼苗存活率均達(dá)到最大值。綜合評(píng)價(jià)，溫度是影響種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽速率的主要因素，播種深度是影響幼苗存活率的主要因素。武當(dāng)木蘭種子萌發(fā)和幼苗建成的最適條件是28 ℃恒溫、播種深度2 cm。

武當(dāng)木蘭；溫度；播種深度；種子萌發(fā)；幼苗建成

武當(dāng)木蘭(Pamp.)又名朱砂玉蘭、湖北玉蘭、姜樸等，屬于木蘭科(Magnoliaceae)木蘭屬()落葉喬木[1]；主要分布在甘肅、河南、陜西、四川、湖北等地[2]，花型典雅，常用作園林綠化樹種，同時(shí)還是重要的中藥材[3]。

在種子植物生活史中占據(jù)重要地位的是種子萌發(fā)及幼苗建成階段。該階段的種子生長(zhǎng)發(fā)育直接影響到種子植物的生存空間及種群分布，這也是植物體重建過程中死亡率最高的階段[4]。溫度、光照、土壤、水分、播種深度等是影響植物生長(zhǎng)發(fā)育的重要因素[5-8]。

武當(dāng)木蘭種子發(fā)芽率及出苗率較低。目前，對(duì)武當(dāng)木蘭的研究主要集中于種子繁殖育苗[9]、表型變異[10-12]、種群遺傳結(jié)構(gòu)分析[13]。筆者以原產(chǎn)于湖北省神農(nóng)架林區(qū)的武當(dāng)木蘭自然群落種子為材料，設(shè)置溫度和播種深度2個(gè)影響因素，通過人工氣候培養(yǎng)箱進(jìn)行種子萌發(fā)和幼苗建成試驗(yàn)，測(cè)定武當(dāng)木蘭種子萌發(fā)及幼苗建成的關(guān)鍵指標(biāo)，摸索種子萌發(fā)和幼苗建成的最適宜溫度和播種深度，以期為武當(dāng)木蘭快速大量育苗提供依據(jù)。

1　材料與方法

1.1　種子來源

于2018年9月21日，采集湖北省神農(nóng)架林區(qū)大九湖鎮(zhèn)謝家坡村(海拔1 557 m、N31°2640.76、E110°0644.07)武當(dāng)木蘭自然群落紅褐色果實(shí)，陰干；待微裂開后去除外種皮，將帶有紅色假種皮的種子與細(xì)河沙混合，腳踩或手工搓去假種皮，去除不飽滿的與不健康的種子，陰干備用。在自然群落中采集0~60 cm土層土壤作萌發(fā)用基質(zhì)。

1.2　方法

1.2.1種子預(yù)處理

為了使武當(dāng)木蘭種子發(fā)芽整齊，采用層積催芽法[14-15]催芽。將種子與適量細(xì)河沙混合，并用5.5%的洗衣粉溶液浸泡1 d，揉搓脫去種子表面油脂，撈出瀝干水分。在花盆底部鋪一層厚約5 m的碎石，在其上鋪一層細(xì)河沙(以手捏成團(tuán)、松手一觸即散為宜)后，再鋪一層種子(約2~3 m)。這樣一層沙一層種子，鋪至多層后，用封口膜封緊盆口，于2018年11月5日置于深約40 m深的地窖中，定期檢查，以防種子發(fā)霉或失水。催芽完成后，于次年3月取出，備用。

1.2.2萌發(fā)試驗(yàn)

在人工氣候培養(yǎng)箱內(nèi)，設(shè)置溫度和播種深度2個(gè)因素，進(jìn)行種子萌發(fā)試驗(yàn)。每個(gè)處理3次重復(fù)，每重復(fù)90粒種子。

1) 在持續(xù)光照條件下(光照度為4 000 lx)，設(shè)置10、15、20、25、28、30、35 ℃ 7個(gè)恒定溫度和35 ℃→25 ℃、30 ℃→20 ℃、28 ℃→15 ℃、25 ℃→15 ℃、20 ℃→10 ℃ 5個(gè)晝夜變溫，對(duì)武當(dāng)木蘭種子進(jìn)行培養(yǎng)。

2) 以不覆土播種為對(duì)照，設(shè)置0.5、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0 cm 6個(gè)播種深度，在25 ℃持續(xù)光照條件(4 000 lx)下對(duì)武當(dāng)木蘭種子進(jìn)行培養(yǎng)。播種30 d后，自有種子發(fā)芽時(shí)即開始每天(24 h)觀察記載1次。根據(jù)GB 2772—1999《林木種子檢驗(yàn)規(guī)程》[16]，以胚根突破種皮1 mm、埋入土中種子以下胚軸拱出土面約5 mm作為種子發(fā)芽標(biāo)準(zhǔn)，以連續(xù)3日平均發(fā)芽率不足3%的時(shí)期為統(tǒng)計(jì)發(fā)芽率的日期[17]，以發(fā)芽達(dá)到高峰時(shí)的播種日期(約第45天)為統(tǒng)計(jì)發(fā)芽勢(shì)的時(shí)間[18]，直到連續(xù)14 d沒有種子萌發(fā)為止[19]。

種子萌發(fā)關(guān)鍵指標(biāo)包含發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽速率和活力指數(shù)，測(cè)定與計(jì)算參照文獻(xiàn)[4]的方法進(jìn)行。

1.2.3幼苗建成試驗(yàn)

隨機(jī)挑選30株生長(zhǎng)情況較為一致、且出現(xiàn)第一對(duì)真葉的幼苗，定植到混蛭石土中培養(yǎng)，持續(xù)110 d。觀察并統(tǒng)計(jì)幼苗存活數(shù)量、側(cè)根數(shù)、葉片數(shù)；測(cè)量幼苗的主根長(zhǎng)、最大側(cè)根長(zhǎng)、株高、基徑；幼苗鮮質(zhì)量等，計(jì)算幼苗存活率[19-20]。

1.3　數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2010進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)。運(yùn)用SPSS25.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析，并采用Duncan法進(jìn)行多重比較。

2　結(jié)果與分析

2.1　溫度和播種深度對(duì)武當(dāng)木蘭種子萌發(fā)的影響

2.1.1恒溫對(duì)武當(dāng)木蘭種子萌發(fā)的影響

不同恒溫處理間，武當(dāng)木蘭種子萌發(fā)同一指標(biāo)間存在差異，有的差異顯著(表1)。種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)、發(fā)芽速率和活力指數(shù)在28 ℃處理時(shí)達(dá)到最大值，且顯著高于其他恒溫處理。在10 ℃時(shí)5個(gè)指標(biāo)顯著低于其他各處理組。

表1　恒溫處理的武當(dāng)木蘭種子的萌發(fā)特性

同列不同字母表示處理間差異顯著(< 0.05)。

2.1.2晝夜變溫對(duì)武當(dāng)木蘭種子萌發(fā)的影響

不同晝夜變溫處理對(duì)武當(dāng)木蘭種子萌發(fā)的影響如表2所示。28 ℃→15 ℃晝夜變溫處理時(shí)，武當(dāng)木蘭種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)、發(fā)芽速率和活力指數(shù)均達(dá)到最大值；25 ℃→15 ℃與28 ℃→15 ℃時(shí)的種子發(fā)芽指數(shù)、發(fā)芽率無顯著差異，28 ℃→15 ℃時(shí)其余指標(biāo)均顯著高于其他晝夜變溫處理，5個(gè)指標(biāo)在20 ℃→10 ℃時(shí)顯著下降。

表2　變溫處理的武當(dāng)木蘭種子的萌發(fā)特性

同列不同字母表示處理間差異顯著(< 0.05)。

2.1.3播種深度對(duì)武當(dāng)木蘭種子萌發(fā)的影響

不同播種深度下，武當(dāng)木蘭種子萌發(fā)同一指標(biāo)間存在差異，有的差異顯著(表3)。種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)和發(fā)芽速率隨播種深度的加大而增高，在播種深度為2.0 cm時(shí)達(dá)到最大值，且顯著高于其余各處理組，隨后下降。

表3　不同播種深度的武當(dāng)木蘭種子的萌發(fā)特性

同列不同字母表示處理間差異顯著(< 0.05)。

2.2　溫度和播種深度對(duì)武當(dāng)木蘭幼苗建成的影響

2.2.1恒溫對(duì)武當(dāng)木蘭幼苗建成的影響

表4數(shù)據(jù)表明，10 ℃處理的武當(dāng)木蘭幼苗株高、葉片數(shù)、基徑、主根長(zhǎng)、側(cè)根數(shù)、最大側(cè)根長(zhǎng)、單株葉面積、鮮質(zhì)量、幼苗存活率最?。辉?8 ℃時(shí)達(dá)到最大值，較10 ℃組分別提高73.70 %、35.08 %、

37.03 %、47.17 %、85.89 %、64.97 %、67.18 %、81.81 %和86.51 %，側(cè)根數(shù)、最大側(cè)根長(zhǎng)、單株葉面積、幼苗存活率顯著高于其余各處理組；武當(dāng)木蘭幼苗株高、基徑和主根長(zhǎng)在28 ℃與30 ℃處理下無顯著差異，但都顯著高于其余各處理組；28 ℃與25 ℃、30 ℃處理下，葉片數(shù)和鮮質(zhì)量無顯著差異，但顯著高于其余各處理組。

表4　恒溫處理的武當(dāng)木蘭幼苗特性

恒溫/℃最大側(cè)根長(zhǎng)/cm單株葉面積/cm2鮮質(zhì)量/g幼苗存活率/% 10(2.54±0.13)d(13.57±0.98)d(0.82±0.23)d(10.15±0.56)d 15(3.33±0.25)c(20.77±0.65)c(1.67±0.45)c(36.76±1.12)c 20(4.52±0.36)bc(29.65±0.78)c(2.51±0.61)c(51.47±1.45)b 25(5.36±0.14)b(35.67±1.23)b(3.63±0.67)ab(60.34±1.65)b 28(7.25±0.32)a(41.35±1.12)a(4.51±0.24)a(75.23±1.68)a 30(6.15±0.32)b(37.68±0.68)b(3.88±0.16)ab(63.57±1.33)b 35(5.34±0.17)bc(31.85±0.87)bc(2.96±0.38)bc(54.36±1.98)b

同列不同字母表示處理間差異顯著(< 0.05)。

2.2.2晝夜變溫對(duì)武當(dāng)木蘭幼苗建成的影響

表5數(shù)據(jù)表明，20 ℃→10 ℃晝夜變溫處理，武當(dāng)木蘭幼苗株高、葉片數(shù)、基徑、主根長(zhǎng)、側(cè)根數(shù)、最大側(cè)根長(zhǎng)、單株葉面積、鮮質(zhì)量、幼苗存活率均最?。辉?8 ℃→15 ℃晝夜變溫條件下達(dá)到最大值，較20 ℃→10 ℃處理分別高54.63%、54.75%、38.43%、60.10%、73.33%、59.87%、68.36%、63.37%和81.54%，武當(dāng)木蘭幼苗葉片數(shù)、基徑和主根長(zhǎng)在28 ℃→15 ℃晝夜變溫條件下與25 ℃→15 ℃晝夜變溫處理組無顯著差異，但顯著高于其余各處理組。

表5　晝夜變溫處理的武當(dāng)木蘭幼苗特性

晝夜變溫/℃最大側(cè)根長(zhǎng)/cm單株葉面積/cm2鮮質(zhì)量/g幼苗存活率/% 35→25(3.02±0.18)c(14.67±0.56)c(1.59±0.35)d(26.67±0.98)c 30→20(4.87±0.24)b(28.36±0.54)b(2.66±0.16)c(48.36±1.23)b 28→15(6.13±0.36)a(38.37±1.26)a(3.74±0.46)a(69.23±1.11)a 25→15(5.06±0.35)b(33.62±0.87)b(3.12±0.34)b(51.61±1.65)b 20→10(2.46±0.47)c(12.14±0.35)c(1.37±0.21)d(12.78±0.37)d

同列不同字母表示處理間差異顯著(< 0.05)。

2.2.3播種深度對(duì)武當(dāng)木蘭幼苗建成的影響

表6數(shù)據(jù)表明，播種深度為2.0 cm時(shí)，武當(dāng)木蘭幼苗株高、葉片數(shù)、基徑、主根長(zhǎng)、側(cè)根數(shù)、最大側(cè)根長(zhǎng)、單株葉面積、鮮質(zhì)量、幼苗存活率均達(dá)到最大值，較對(duì)照組分別提高70.12 %、67.20 %、36.92 %、51.74 %、28.91 %、52.21 %、55.50 %、42 94 %和51.34 %；幼苗株高、葉片數(shù)、基徑、主根長(zhǎng)和最大側(cè)根長(zhǎng)顯著高于其余各處理組。

播種深度/cm最大側(cè)根長(zhǎng)/cm單株葉面積/cm2鮮質(zhì)量/g幼苗存活率/% CK(3.67±0.23)d(17.65±0.35)d(1.86±0.35)c(34.67±0.85)c 0.5(4.25±0.65)c(26.98±0.36)c(2.35±0.36)b(52.38±0.98)b 1.0(5.69±0.52)c(36.58±0.39)ab(2.97±0.54)a(65.45±1.05)ab 2.0(7.68±0.45)a(39.66±0.65)a(3.26±0.68)a(71.25±1.24)a 3.0(6.67±0.36)b(31.24±0.42)b(2.45±0.26)b(55.34±0.68)b 4.0(5.34±0.64)c(22.68±0.53)c(1.87±0.51)c(42.3±0.641)c 5.0(2.39±0.39)d(14.27±0.41)d(1.31±0.28)d(27.46±0.35)d

同列不同字母表示處理間差異顯著(< 0.05)。

3　結(jié)論與討論

設(shè)置7個(gè)恒定溫度和5個(gè)晝夜變溫條件，對(duì)武當(dāng)木蘭種子進(jìn)行萌發(fā)試驗(yàn)。結(jié)果表明，溫度對(duì)武當(dāng)木蘭種子的萌發(fā)與幼苗建成有顯著影響(＜0.05)。武當(dāng)木蘭種子萌發(fā)及幼苗建成各指標(biāo)均在恒溫28 ℃和28 ℃→15 ℃晝夜變溫時(shí)達(dá)到最大值。武當(dāng)木蘭種子幼苗建成的關(guān)鍵指標(biāo)株高、葉片數(shù)、主根長(zhǎng)在恒溫條件下較晝夜變溫條件下分別提高0.72%、6.19%和24.23%，因此，在持續(xù)光照、28 ℃恒溫條件下較適宜于武當(dāng)木蘭種子萌發(fā)及幼苗建成，這與韓麗娟等[18]、賴家業(yè)等[21]研究結(jié)果相一致。

設(shè)置6個(gè)播種深度對(duì)武當(dāng)木蘭種子進(jìn)行萌發(fā)試驗(yàn)。結(jié)果表明，播種深度對(duì)武當(dāng)木蘭種子萌發(fā)及幼苗建成有顯著影響(＜0.05)。播種深度為2.0 cm時(shí)，種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)和幼苗株高、葉片數(shù)、主根長(zhǎng)均達(dá)最大值，較對(duì)照組分別提高65.28%、79.31%、57.35%、70.12%、67.20%和51.73%?？梢娮钸m宜的播種深度為2.0 cm。播種深度在4~6 cm時(shí)，出苗時(shí)間延遲、出苗率、成活率和幼苗質(zhì)量均降低，韋劍鋒等[22]對(duì)麻瘋樹種子、梁立東[23]對(duì)歐洲垂枝樺、王鋒[24]對(duì)遼東櫟的研究也發(fā)現(xiàn)了相似的規(guī)律。這可能與播種深度過大影響了種子的呼吸作用有關(guān)。此外，研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)播種深度小于2.0 cm時(shí)，武當(dāng)木蘭種子萌發(fā)和幼苗建成的各項(xiàng)指標(biāo)也較差，一是種子處于泥土表面，與土壤的有效結(jié)合性較低；二是種子處于表面，根系難以下扎，不利于根系對(duì)水分和養(yǎng)分的吸收；三是根系淺，植株容易倒伏，這與閆興富等[25]發(fā)現(xiàn)遼東櫟()覆土處理(覆土2 cm)的出苗率(78.9%)明顯高于不覆土處理(63.59%)的研究結(jié)論一致。

綜合評(píng)價(jià)2個(gè)因素對(duì)種子萌發(fā)與幼苗建成的影響，溫度是影響種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽速率的主要因素，播種深度是影響幼苗存活率的主要因素。武當(dāng)木蘭種子萌發(fā)和幼苗建成的最適環(huán)境條件是恒溫28 ℃、播種深度2.0 cm。

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Influence of temperature and sowing depth on seed germination and seedling establishment of

ZHANG Tong1，LIU Wei1*，YIN Dongxue2，QI Zhonghua3

(1.College of Agriculture, Henan University of Science and Technology, Luoyang, Henan 471000, China; 2.College of Agricultural Equipment Engineering, Henan University of Science and Technology, Luoyang, Henan 471003, China; 3.Institute of Agricultural Sciences of Suixian County in Henan Province, Suixian County, Henan 476900, China)

In this study, two factors including temperature(7 constant temperatures of 10, 15, 20, 25, 28, 30 and 35 ℃; 5 day/night temperature conditions of 35 ℃→25 ℃, 30 ℃→20 ℃, 28 ℃→15 ℃, 25 ℃→15 ℃, 20 ℃→10 ℃) and sowing depth(0, 0.5, 1.0, 2.0, 3.0, 4.0 and 5.0 cm) were reasonably set forcultivation ofPamp. through artificial climate incubator. Seed germination rate, germination potential, germination index, germination rate, vigor index and survive number of seedling, number of lateral roots, number of leaves, main root length, maximum lateral root length, plant height, base diameter, leaf area per seedling, fresh weight and seedling survival rate were determined to study the effects of temperature and sowing depth on seed germination and seedling establishment ofPamp. The study found that seed germination rate, germination potential, germination index, vigor index, germination rate, plant height, number of leaves, base diameter, main root length, number of lateral roots, maximum lateral root length, leaf area per seedling, fresh weight and seedling survival rate all reached the maximum at constant temperature of 28 ℃, 28 ℃→15 ℃ day/night changing temperature, and sowing depth of 2 cm. Integrative evaluation of the influence of the two factors on seed germination and seedling establishment showed that temperature is the dominant factor affecting seed germination rate, germination potential and germination rate and sowing depth is the dominant factor affecting seedling survival rate. Constant temperature of 28 ℃ and sowing depth of 2 cm are suggested as the most appropriate conditions for seed germination and seedling establishment of.

; temperature; sowing depth; seed germination; seedling establishment

S685.150.4

A

1007-1032(2020)06-0691-07

張彤，劉偉，尹冬雪，齊中華．溫度和播種深度對(duì)武當(dāng)木蘭種子萌發(fā)和幼苗建成的影響[J]．湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2020，46(6)：691-697．

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http://xb.hunau.edu.cn

2020-03-14

2020-09-03

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(81803659)；河南省科學(xué)技術(shù)廳科技攻關(guān)計(jì)劃項(xiàng)目(182102110165)；河南科技大學(xué)博士科研啟動(dòng)基金項(xiàng)目(13480075)

張彤(1995—)，女，河南洛陽人，碩士研究生，主要從事特色園藝植物資源開發(fā)與利用研究，zt1253324055@163.com；*通信作者，劉偉，博士，副教授，主要從事特色植物資源開發(fā)與利用研究，15729111052@163.com

10.13331/j.cnki.jhau.2020.06.009

責(zé)任編輯：羅慧敏

英文編輯：羅維