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人员查询环境因子对射干种子萌发及幼苗生长的影响
白佳元1，田丽1
（1.榆林学院生命科学学院陕西榆林719000）
摘要：本文采用培养皿和盆栽实验，研究环境因子（基质、沙埋深度、温度、光照、破壳处理、Ca2+浓度、pH以及模拟干旱环境）对射干种子萌发和幼苗生长指标（苗高、根长、干重、鲜重、根系活力、叶绿素、可溶性糖、硝态氮）的影响。研究结果表明：射干在25℃、1.0cm的埋藏深度下沙加土的环境中发芽和幼苗生长状况最好，萌发时最好能进行0.02mol/l的钙离子处理，射干能够在干旱的环境下生长，在pH为7.4-7.8的环境下根系活力、叶绿素、可溶性糖、硝态氮等生理指标较高，幼苗在生长阶段当对其施加0.02mol/l的钙离子处理也可以使射干根系活力提高叶绿素含量增加，使植株长得更好。本实验旨在能研究出在榆林本土环境下使射干长势更好的方式，以促进当地经济发展。
关键词：环境因子；射干；种子萌发；幼苗生长
EffectsofEnvironmentalFactorsonGerminationandSeedlingGrowthofBlackberryLilySeeds
Abstracts:Inthispaper,petridishandpotexperimentswereusedtostudytheeffectsofenvironmentalfactors(substrate,sanddepth,temperature,light,shellbreakingtreatment,Ca2concentration,pHandsimulateddroughtenvironment)onseedgerminationandseedlinggrowth(seedlingheight,rootlength,dryweight).Effectsoffreshweight,rootactivity,chlorophyll,solublesugar,nitratenitrogen).Theresultsshowedthatthegerminationandseedlinggrowthofsandandsoilwerethebestintheenvironmentofsandandsoilat25℃and1.0cm,andthecalciumiontreatmentof0.02mol/lwasthebestatgermination,andtheblackberrylilycouldgrowinaridenvironment.WhenpHwas7.4-7.8,rootactivity,chlorophyll,solublesugar,nitratenitrogenandotherphysiologicalindexeswerehigher.Theapplicationof0.02mol/ltoseedlingsinthegrowthstagealsopromotedtherootactivityofshoot-drytoincreasethechlorophyllcontent,whichcouldmaketheplantgrowbetter.ThepurposeofthisexperimentistofindoutabetterwaytomaketheblackberrylilygrowbetterinthelocalenvironmentofYulin,soastopromotethedevelopmentofthelocaleconomy.
Keywords:environmentalfactors;blackberrylily;seedgermination;seedlinggrowth
资助项目：资助项目：榆林市科技局产学研合作项目（CXY-2020-009-05），榆林学院博士启动基金（20GK19）
第一作者简介:白佳元(1984-)，男，陕西榆阳人，硕士研究生，主要研究方向为配施不同营养元素对植物生长环境的影响，E-mail：584390404@qq.com。
1引言
1.1研究背景
榆林地处陕西省的最北部，风沙草滩区、黄土丘陵沟壑区、梁状低山丘陵区这三大类是其主要的地貌特征。据刘京等的研究可知榆林地区的黄土和风沙土的分布较广[1]，土壤养分大多流失。但榆林的日照强度在中国属于强度高的地区，每年有四个月的日照较多集中在5月到8月这个时间段。平均日照百分率可达到65%左右，市区差异较小。独特的地理位置加上复杂的地貌类型，整体上土壤自然条件差异较大，养分含量较低，水分不协调，黄土与风沙土构成本地区土壤最显著的自然特色。榆林北部风沙草滩区占全市土地面积42%，但是该地区气候干旱，地表水分蒸发强度大，导致土壤含水量较低，土壤流失严重，土壤侵蚀度值均值达2.68，土壤保水保肥性能较差。又由于榆林作为陕西省资源型城市之一，蕴藏有丰富的煤炭资源，在过度开采过程中也对土壤造成破坏。本身土壤质地贫瘠加上人为开采资源很大程度影响着榆林土壤质量，也影响着当地农业发展。而射干（Belamcandachinensis）这种植物可在林缘或山坡草地生长，在海拔较低的地方生长良好，在西南的一些山区，例如海拔2000～2200米处也可生长。温度和阳光利于它的生长，在干旱和寒冷的地区也可以生长，在土壤质地方面没有严格的要求，山坡旱地均能栽培与榆林的地貌和气候都比较适合，适合在榆林种植。
1.2研究现状
射干种子发芽不齐，发芽速度也较慢是种植急需要解决的一方面，主要是其种子外有一层种皮包裹，影响水分氧气的进入，不利于种子萌发，可以将种皮去掉，且是可行的。但其自身具有较强的耐旱性，适合榆林的气候。刘翠英等有对它的种子进行一些理化处理来提高它的发芽率[2]，研究得知用88%硫酸的处理对射干种子萌发的效率有所提高，也有结果表明30%的氢氧化钠处理也对其发芽有一定的促进作用，但还有一些环境因子的影响尚不明确，对于干旱，盐胁迫对于其的危害，对于其对水分及盐分的一个极限耐受也是我们要研究的方向，大多研究都将精力放在其药用价值的开发上，对于其本身的生长方面的研究反而是不够，本文力求研究出适合射干种子萌发的各条件，促进其发芽整齐，带动经济发展。
射干除观赏价值外，还具有较高的药用价值，这也是现阶段对射干最多的一个研究方向，大多在药理方向进行研究，可以用射干和麻黄结合起来制成射干麻黄汤，对于哮喘有一定的临床治疗效果，本文的研究致力于促进其根茎的生长让其的药用部分生长的更好。
1.3研究目的及意义
榆林地处陕北，虽然地域辽阔但土壤沙化严重，气候条件加上土壤水土流失严重，使得该地区作物播种难，出苗难，成活难，因此在该地区种植适宜生长的植物巧妙地利用当地土壤特点更好的提高土地利用率增加经济效益也成为大家聚焦的热点研究之一。射干又叫乌扇，最早进入人们视野是荀子的劝学篇，最早作为药材是出现在本草纲目中，自最早出现一直到如今也有几千年的历史，射干有抗旱的特点，射干种子抗性强，能够适应寒冷，风沙，干旱的环境，在榆林这种荒漠化的地区易于存活，且它的茎营养丰富，也可用作与一些牲畜的饲料，花多为紫色花开时形状秀美，有极佳的观赏价值，前人对射干在中药中的药理作用和临床上的应用多有研究，它的根状茎可以入药，具有清热解毒、散结消炎、消肿止痛、止咳化痰的作用，可以用来治疗扁桃腺炎及腰痛等病症全国大部分地区都可种植，尤其是沙质土壤种植效果更好，陕北榆林近几年也引进了射干，其经济效益要明显优于其他植物，但就相关人士分析由于地理环境及气候等因素制约，射干仅体现了它观赏植物的价值，由于管理，导致陕北种植的射干没有体现它药用植物的价值，生产前景也不容乐观。因此如何在榆林地区通过技术支持改善射干品质，提高其经济价值是值得我们再探究的。
为此本文采用培养皿和盆栽种植的方式研究不同环境因子对射干种子萌发及幼苗生长的影响。具体包括：不同的PEG浓度，温度，光照，沙埋深度，Ca离子浓度，pH，基质，破壳处理与否对射干种子萌发及苗期生长生理等指标的影响；即通过监测射干出苗率、苗期幼苗高度、茎粗和鲜干重，及苗期叶绿素含量、根系活力、含糖量、硝态氮明确不同环境因子对促进射干出苗、苗期生长的作用。期望在该地区获得一种经济效益，也为当地治理风沙土地为良田提供一项良策。
2材料与方法
2.1材料
射干种子采买于绿永种苗前一年9月份从药农手中直接收购的种子，试剂和仪器都是由生化实验室提供。
2.2射干种子萌发及幼苗培育方法
射干种子是在室内实验室条件下进行的萌发处理。种子都是选取的去年新产的才能保证发芽率，选取种子饱满，颜色呈紫蓝色，发光发亮的，在实验开始前对所采买的这批种子进行一个发芽率测试，确保种子发芽率在80%以上。选取40粒种子将其放于直径为8.5cm、仅含蒸馏水的纱布上。为了防止水分蒸发，在上面再放置一层纱布，可以防止水分蒸发。再将其放置于智能光照培养箱中进行种子萌发实验，培养条件为光照时间16h/d，光照强度30%，温度为研究参量时除外，保守估计要有28天的萌发实验，3次重复。以胚根突破种皮为标准记录种子萌发，此后每天记录发芽数，直至不再有新种子萌发为止。幼苗阶段盛于规格为上口径为18cm，下口径为12cm，高度为8.5cm的花盆，每盆种30粒种子，放置于室外环境，空白对照用蒸馏水做三组重复实验。
2.2.1不同基质对种子萌发及幼苗生长的试验方案
培养基质的不同对种子萌发有影响，据2018年李吉涛等在研究锥栗种子的研究发现[3]，由于营养物质、微生物种类及数量在不同基质中含有量的不同，导致土壤疏松程度不同，从而对种子的萌发、幼苗的生长产生影响。钱璐在2015年的研究中发现蒙古柳种子在滤纸上不同基质处理中发芽率无显著差异[4]，但对其幼苗产生了不同的影响，鉴于榆林地区特有的地质特征，土壤中含沙量较高，本论文采用沙土、黄土、沙加土这三种基质做种子萌发培养做3个重复。幼苗阶段采用上述沙土、黄土、沙加土这3个水平进行处理，每天浇50ml水，之后开始进行相关生理指标的测量，做三组重复实验。
2.2.2不同沙埋深度对射干种子萌发及幼苗生长的试验方案
种子在生长过程中，需要突破土壤表层，不同的沙埋深度也影响种子的萌发据敖国富在冬青叶鼠刺的研究中显示[5]，他所研究的冬青叶鼠刺种子太小，种子的萌发受到种子埋藏深度的影响较大，种子发芽率和萌发指数最高的是土壤表面，深层土壤的种子突破土层能力弱，此外，深层土壤光照较少也影响种子萌发在上面的实验中显示沙加土的种子萌发状况为好，所以采用上口径为8.5cm，下口径为6cm，高为8cm的花盆，在其中加入掺30%含沙量的沙土，加入30ml蒸馏水使土壤保持潮湿，再将射干种子分别放在0.5cm、1.0cm、1.5cm、2.0cm这4个水平进行处理，进行3个重复，在整个过程中保持每盆的湿润度相同，可以在实验开始的时候称量重量之后的每天加水使其保持一样的重量，给每盆加一层塑料纸防止水分蒸发过快，将其置于25℃，16h白天8h黑夜的培养箱中培养。
2.2.3不同温度对射干种子萌发及幼苗生长的试验方案
温度的不同对种子萌发有影响，处于萌发阶段的种子将其放置于不同的温度中，在不同温度中会有不同的适应性，实验出适合它萌发的温度是种子萌发的前提条件，据2018年向明龙的研究在10℃处理下[6]，南荻种子的发芽数基本为零，在35℃这个处理下的萌发指标均达最大，故从他的实验结果可知，南荻种子发芽最佳的温度为25～35℃。而经过前面实验显示射干种子在15℃时就有发芽的，故采用上面相同规格的花盆，设置15℃、20℃、25℃、30℃这4个梯度，设置3个重复，放入进行16h白天，8h黑夜的培养箱。幼苗阶段采用上述方法进行处理，每天浇水。之后开始进行相关生理指标的测量，做三组重复实验。
2.2.4不同光照对射干种子萌发及幼苗生长的试验方案
温度的不同对种子萌发有影响，处于萌发阶段的种子将其放置于不同的温度中，在不同温度中会有不同的适应性，实验出适合它萌发的温度是种子萌发的前提条件经过上面的研究所以设置16h/d光照和黑暗处理两个处理水平，观察光照是否影响射干种子的萌发。将其分别置于25℃，16h/d光照的智能培养箱中，另一种置于角落不见光的黑暗处即可。幼苗阶段分别设置上述水平进行处理，每天浇水。之后开始进行相关生理指标的测量，做三组重复实验。
2.2.5不同破壳处理对射干种子萌发及幼苗生长的试验方案
由于射干种子本身的结构的特殊性，破壳处理也对射干种子萌发具有重要影响，据李吉涛的研究破壳处理能提高锥栗种子的萌发率和发芽势[3]，破壳处理的种子的萌发率比未破壳处理的种子的萌发率要高，前者的发芽势也是明显高于后者的。故此实验中将破壳处理的种子（25粒）和未破壳处理的种子（25粒）的种植在上面提及的花盆中做3个重复，置于25℃，光照30%的智能培养箱内。幼苗阶段采用上述水平进行处理，每天浇水，之后开始进行相关生理指标的测量，做三组重复实验。
2.2.6不同Ca2+浓度对射干种子萌发及幼苗生长的试验方案
Ca2+对种子萌发有促进作用，不同浓度的Ca2+对种子萌发的影响不同，此次实验将处于萌发阶段的种子放置于不同浓度的Ca2+中，实验设置Ca2+浓度分别为0.01mol/l、0.02mol/l、0.03mol/l、0.04mol/l、0.05mol/l的CaCl2溶液处理种子，将滤纸润湿置于培养皿内再将种子放于其内，置于25℃，光照30%的智能培养箱内，初次加入5ml此后每天添加处理液时需要将前一天的液体吸出，保持每天加处理液的量是相同的。选择蒸馏水作为空白对照。幼苗阶段采用上述五个水平进行处理，以添加蒸馏水的盆为对照。于出苗10d后开始每天加50ml的溶液连续处理七天后，之后开始进行相关生理指标的测量，做三组重复实验。
2.2.7不同pH浓度对射干种子萌发及幼苗生长的试验方案
种子所处的pH环境不同对种子萌发也有影响，由于射干种子本身适合在中性或微碱性的环境中生存，采用上边相同的培养方法，用KH2PO4和K2HPO4缓冲溶剂分别配制出pH为7.0、7.4、7.8、8.0四个处理水平，实验出适合它萌发的pH，初次加入5ml此后每天观察添加1~2ml相对应的处理液溶液保持滤纸湿润，置于25℃，光照30%的智能培养箱内。幼苗阶段采用上述溶液浓度分别设7.0、7.4、7.8、8.0四个水平进行处理，以添加蒸馏水的盆为对照。于出苗10天后开始每天加50ml的溶液连续处理七天后，之后开始进行相关生理指标的测量，做三组重复实验。
2.2.8PEG模拟干旱对射干种子萌发及幼苗生长的试验方案
此过程参照2017年侯皓然等研究干旱胁迫对茅苍术种子的影响时的方法采PEG-6000配制水分胁迫溶液[7]，质量浓度分别设5%、10%、15%、20%这四个水平，以蒸馏水为对照。试验期间定量每天补充少量溶液，置于25℃，光照30%的智能培养箱内。此阶段采用上述PEG-6000的质量浓度分别设5%、10%、15%、20%、25%五个水平进行干旱胁迫处理，以添加蒸馏水的盆为对照。于出苗10天后开始每天加50ml的溶液连续处理七天后，之后开始进行相关生理指标的测量，做三组重复实验。
2.3数据处理与分析
将测量数据数据输入电脑，实验处理中与生长指标、生理生化指标的表生成采用MicrosoftExcel2010软件完成。相关分析、方差分析（包括因素不同水平间多重比较）利用SPSS23.0forwindows软件进行分析。
3结果与分析
3.1环境因子对种子萌发及幼苗生长的影响
3.1.1不同基质对种子萌发及幼苗生长的影响
表1不同基质对种子萌发的影响
项目 沙土 黄土 沙加土
发芽率/% 72.50±1.44ab 63.33±0.83b 79.16±5.07a
发芽指数 2.28±0.36b 1.84±0.15c 2.43±0.44a
发芽势/% 55.01±1.44c 47.5±1.44b 67.5±1.44a
株高 13.67±0.84ab 11.02±0.31ab 15.67±1.22a
根长 3.10±0.21b 2.56±0.31c 4.10±1.22a
根鲜重 31.00±6.52ab 29.00±0.23ab 34.00±0.34a
根干重 11.33±3.33ab 10.21±0.02ab 14.13±1.21a
全株干重 48.33±8.81b 45.21±3.21c 52.13±0.81a
注：表中相同字母表示差异性不显著（P>0.05），反之具有显著性差异（P<0.05）。株高和根长的单位皆为cm，根鲜重、根干重、全株干重的皆为mg，下同。
由表1可得，射干种子分别在沙土、黄土、沙加土三中基质上生长时，它的发芽率具有显著差异（P<0.05），射干种子在河沙土和沙加土中的发芽率是相差不大的，但当其处于黄土的基质时，发芽率明显降低，可能是由于黄土的粘性较大，射干比较喜欢土质疏松的基质。沙加土的基质土质疏松，有利于水分和无机盐的运送故而植物的各项生理指标都生长良好。
3.1.2不同沙埋深度对射干种子萌发及幼苗生长的影响
表2不同沙埋深度对射干种子萌发的影响
项目 0.5cm 1.0cm 1.5cm 2.0cm
发芽率/% 70.16±5.06a 76.66±3.01a 58.33±0.83b 50.83±0.83b
发芽指数 2.68±0.28b 3.24±0.11a 2.48±0.05b 1.88±0.06c
发芽势/% 65.01±1.44a 55.83±3.01a 36.66±2.24b 40.00±5.20b
株高 12.67±0.84a 14.53±0.31a 13.67±0.12b 12.11±0.84b
根长 3.00±0.21a 3.43±0.31a 3.10±1.22b 2.90±0.11b
根鲜重 30.00±3.12a 31.00±6.52a 30.00±5.32b 29.00±1.41b
根干重 10.33±1.44a 11.33±3.33a 10.12±1.03b 9.12±2.12b
全株干重 46.33±2.31a 48.33±8.81a 46.33±0.80b 45.33±2.31b
由表2可得，将射干种子分别埋到0.5、1.0、1.5、2.0cm的土壤深度时，它的发芽率具有显著差异（P<0.05），前面两个水平处理时的发芽率相差不多，但也有差异，0.5cm的深度处理会导致土壤覆盖较浅，浇水时会有种子被冲出土壤层，不利于发芽，而后面两个水平处理时发芽率降低，说明埋的太深也是不利于种子萌发的。沙埋对幼苗的影响不显著，只是延迟了出苗的时间。
3.1.3不同温度对射干种子萌发及幼苗生长的影响
表3不同温度对射干种子萌发的影响
项目 15℃ 20℃ 25℃ 30℃
发芽率/% 49.16±2.20c 73.33±2.21ab 79.16±5.06a 67.50±1.44b
发芽指数 1.27±0.04c 2.40±0.04b 3.86±0.16a 2.67±0.17b
发芽势/% 10.83±2.20c 36.66±4.40b 56.67±3.01a 28.33±2.20b
株高 11.23±1.14b 13.67±0.84a 13.87±0.24a 12.67±0.33b
根长 2.98±0.31b 3.10±0.21a 3.42±0.42a 2.76±4.31b
根鲜重 30.00±2.32b 31.00±6.52a 33.00±0.42a 29.11±0.32b
根干重 10.13±0.23b 11.33±3.33a 13.12±0.41a 9.75±0.33b
全株干重 45.42±0.51b 48.33±8.81a 48.56±1.31a 44.13±5.33b
由表3可得，整个过程中15℃的温度发芽数最少，发芽率最低，由表可见在整个温度升高的过程中射干种子的萌发率也处于一个逐渐上升的过程，当温度为25℃时，发芽状况最好，达到了79.16±5.06%，当温度处于30℃时发芽数开始降低，由此可见20℃~25℃是射干种子最适宜的出芽温度幼苗亦然。
3.1.4不同光照对射干种子萌发及幼苗生长的影响
表4不同光照对射干种子萌发的影响
项目 光照（16h） 黑暗
发芽率/% 79.16±5.06 75.83±0.33
发芽指数 3.32±0.06 3.29±0.07
发芽势/% 25.67±1.20 25.00±0.57
株高 13.67±0.84 8.67±3.12
根长 3.10±0.21 1.10±0.41
根鲜重 31.00±6.52 20.00±2.12
根干重 11.33±3.33 8.33±0.14
全株干重 48.33±8.81 30.33±2.58
由表4可得，当处于20~25℃这个阶段的萌发温度时，射干种子在16h/d的处理下种子发芽数与在黑暗条件下的种子发芽相比数目差异不大，且差异效果不显著，从这里可以看出，射干种子对光照不敏感，光照对射干种子萌发没有显著影响，如表所示，当萌发温度为20-25℃射干幼苗的苗高、发芽势、萌发指数和等指标均比于在黑暗条件下初生幼苗的各项指标要高，且差异性显著。则可得出，光照对射干种子萌发无显著影响，射干种子在光照（16h/d）和全黑暗条件下萌发，其发芽率无显著差异，可说明光照对于射干种子的萌发不是必需条件，但是对初生幼苗的生长和光合作用是有益的。所以当种子萌发后，就应该将初生幼苗移至光照充足的条件下让其再生长。
3.1.5不同破壳处理对射干种子萌发及幼苗生长的影响
表5不同破壳处理对射干种子萌发的影响
项目 破壳处理 未破壳处理
发芽率/% 79.17±5.06 65.00±5.77
发芽指数 3.59±0.09 2.10±0.11
发芽势/% 22.66±0.88 16.33±0.88
株高 13.67±0.84 13.27±0.41
根长 3.10±0.21 3.02±0.11
根鲜重 31.00±6.52 30.40±3.52
根干重 11.33±3.33 10.78±0.31
全株干重 48.33±8.81 47.63±3.81
由表5可得，将种子置于25℃、30%光照的智能培养箱时，破壳处理的种子在播种6d后陆续开始萌发，而未破壳的种子就比破壳的种子要晚，在光照条件一定的情况下，破壳处理的种子的萌发率高于未破壳种子，破壳种子发芽势显著高于未破壳种子。则可知，在温度和光照一定的条件下，是否对种子进行破壳处理对种子的萌发率和发芽势有影响，进行破壳处理，有利于水分和氧气的进入，对种子萌发有利。于幼苗而言破壳处理与否只是延迟了出苗时间对幼苗生长影响不大。
3.1.6不同Ca2+浓度对射干种子萌发及幼苗生长的影响
表6不同Ca2+浓度对射干种子萌发的影响
项目 ck 0.01mol/l 0.02mol/l 0.03mol/l 0.04mol/l 0.05mol/l
发芽率/% 79.16±5.06b 72.50±1.44ab 90.00±1.44a 68.33±0.83c 72.5±1.44c 75.00±1.98ab
发芽指 3.36±0.12b 3.36±0.13b 4.29±0.15a 2.53±0.19cd 2.92±0.08c 2.42±0.07d
发芽势/% 61.67±2.21a 50.83±3.00b 67.50±2.88a 45.00±1.44b 34.16±0.83c 45.83±1.67b
株高 13.67±0.84a 11.67±0.34b 14.67±0.84a 12.17±0.84b 10.89±0.84c 10.12±0.84c
根长 3.10±0.21a 2.78±0.41b
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