火炬樹(shù)和荊條種子萌發(fā)條件的研究

火炬樹(shù)和荊條種子萌發(fā)條件的研究

0火炬樹(shù)生物學(xué)特性火炬樹(shù)是黃連科和脫希爾木科的落葉小樹(shù)。它于1959年在中國(guó)植物研究所引進(jìn)。葉子呈奇怪的羽毛，呈復(fù)合葉子的形式。葉子的形狀通常是從長(zhǎng)橢圓形到針狀，邊緣有齒，花序尖端有明亮的顏色和獨(dú)特的花。每年9月，火炬樹(shù)的果實(shí)成熟，呈深紅色，緊密聚集在火炬中，葉子在同一時(shí)期變紅，非常壯觀。荊條(VitexnegundoL.var.heterophylla)，馬鞭草科牡荊屬的一種落葉灌木．根系發(fā)達(dá)，樹(shù)皮呈灰褐色，幼枝為方形具四棱，掌狀復(fù)葉對(duì)生或輪生，葉緣呈大鋸齒或者羽狀深裂，花序頂生，圓錐花序，花冠呈藍(lán)紫色，核果球形，灰黑色，具網(wǎng)紋縱觀火炬樹(shù)在國(guó)內(nèi)推廣種植60余年，廣泛出現(xiàn)火炬樹(shù)單一群落的局面．研究表明，火炬樹(shù)通過(guò)根蘗繁殖的方式進(jìn)行種群更新和擴(kuò)張，5年左右基本可以形成以火炬樹(shù)為主導(dǎo)地位的單優(yōu)群落植物化感作用被德國(guó)科學(xué)家Molisch于1937年初次提出，并將其解釋為:植物(微生物)間通過(guò)化學(xué)物質(zhì)相互作用，并且這種相互作用具有兩面性(促進(jìn)或抑制作用)我國(guó)在礦山等廢棄地的植被生態(tài)修復(fù)已取得了一定的成績(jī)，植物種的選擇與搭配對(duì)生態(tài)修復(fù)的目標(biāo)達(dá)成具有十分重要的影響．火炬樹(shù)是陽(yáng)性樹(shù)種，適應(yīng)性強(qiáng)，耐干旱貧脊，可在石礫、山坡荒地上生長(zhǎng)，繁殖力強(qiáng)且生長(zhǎng)快，屬于喬木1荊條與荊條混交火炬樹(shù)葉、火炬樹(shù)根、火炬樹(shù)土壤:于2019年10月，取自遼寧省撫順西露天礦北幫邊坡火炬樹(shù)林．荊條土壤、荊條種子:于2019年9月，取自遼寧省沈陽(yáng)三合成村北分布的荊條灌叢．2實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)2.1設(shè)置水浸液為探究火炬樹(shù)的化感作用對(duì)荊條的影響，本實(shí)驗(yàn)設(shè)置四種水浸液(火炬樹(shù)土壤、荊條土壤、火炬樹(shù)葉、火炬樹(shù)根)在四個(gè)濃度梯度(25,50,100,200g·L2.2實(shí)驗(yàn)步驟2.2.1樣品的采集和處理火炬樹(shù)葉:將火炬樹(shù)新鮮樹(shù)葉取回，用蒸餾水清洗干凈，平鋪在濾紙上，通風(fēng)至自然風(fēng)干火炬樹(shù)根:取火炬樹(shù)林下的小根若干(直徑小于1cm)，用蒸餾水進(jìn)行清洗，通風(fēng)至自然風(fēng)干．先剪成2cm小段，后用FZ102型微型植物粉碎機(jī)將其進(jìn)一步粉碎至0.5cm小段，以備后用．火炬樹(shù)土壤(荊條土壤):本實(shí)驗(yàn)采取的土壤為火炬樹(shù)(荊條)根部土壤．采用“S”型布點(diǎn)收集土壤樣品，取多個(gè)采樣點(diǎn)，盡量讓每個(gè)取樣點(diǎn)所采的土壤量大致相同，采集地表0～10cm去除表層枯枝落葉的土壤2.2.2火炬樹(shù)水浸液的制備稱取100g處理樣品于500mL大燒杯中，加入500mL蒸餾水，于室溫下密閉浸泡48h．浸泡結(jié)束后，火炬樹(shù)葉、火炬樹(shù)根水浸液用雙層紗布過(guò)濾，并將所得液體收集到離心管中，設(shè)定4000r/min離心20min，得到濃度為200g·L2.2.3孔道型的測(cè)定采用培養(yǎng)皿濾紙法進(jìn)行培養(yǎng)將培養(yǎng)皿置于GZX-300BS-II光照培養(yǎng)箱中進(jìn)行種子發(fā)芽實(shí)驗(yàn)，設(shè)定光照(6:00-18:00)12h,25℃;夜晚(18:00-次日6:00)12h,18℃．每天補(bǔ)充相應(yīng)濃度的處理液1mL(保證種子周?chē)怀霈F(xiàn)水膜)，每24h觀察種子萌發(fā)情況(種子萌發(fā)以胚根突破種皮2mm為標(biāo)準(zhǔn))，記錄種子發(fā)芽數(shù)，至發(fā)芽末期(大約15d，連續(xù)兩天無(wú)萌發(fā)時(shí)視為發(fā)芽結(jié)束)．發(fā)芽實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，計(jì)算并分析荊條種子在各種處理下的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、苗長(zhǎng)、化感效應(yīng)等2.2.4試種子數(shù)的確定發(fā)芽率:發(fā)芽率=(發(fā)芽種子數(shù)/供試種子數(shù))×100%;本實(shí)驗(yàn)周期為15d，供試種子數(shù)為每組30.發(fā)芽勢(shì):發(fā)芽勢(shì)=(規(guī)定時(shí)間內(nèi)發(fā)芽種子粒數(shù)/供試種子數(shù))×100%;本實(shí)驗(yàn)周期為15d，根據(jù)實(shí)驗(yàn)情況，荊條種子在第6d多數(shù)組達(dá)到日發(fā)芽最大，選取6d發(fā)芽種子數(shù)進(jìn)行計(jì)算．化感效應(yīng)指數(shù)(RI):RI=1-C/T(T≥C),RI=T/C-1(T<C);其中，C為對(duì)照組測(cè)定值，T為處理組測(cè)定值．當(dāng)RI>0，表示促進(jìn)作用，當(dāng)RI<0，表示抑制作用，RI絕對(duì)值的大小表示化感效應(yīng)的強(qiáng)度．RI累加值:為發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、苗長(zhǎng)3個(gè)指標(biāo)的RI累加，從整體上反應(yīng)四種類型水浸液對(duì)荊條的化感作用3結(jié)果與分析3.1荊條種子發(fā)芽率測(cè)定結(jié)果從圖1可知，四種類型水浸液對(duì)荊條種子的發(fā)芽率均有一定的影響．在四種類型水浸液處理下，荊條種子發(fā)芽率的比較結(jié)果為:火炬樹(shù)土壤>荊條土壤>蒸餾水>火炬樹(shù)根>火炬樹(shù)葉．與對(duì)照相比，荊條土壤水浸液在濃度25,200g·L3.2荊條種子發(fā)芽勢(shì)由圖2可知，四種類型水浸液對(duì)荊條種子的發(fā)芽勢(shì)作用明顯．在四種類型水浸液處理下，荊條種子發(fā)芽勢(shì)比較順序?yàn)?火炬樹(shù)土壤>荊條土壤>蒸餾水>火炬樹(shù)根>火炬樹(shù)葉．在荊條土壤水浸液處理組，不同濃度水浸液處理的荊條種子發(fā)芽勢(shì)均高于對(duì)照組，僅在水浸液濃度25g·L3.3荊條水浸液處理對(duì)培養(yǎng)15d的荊條幼苗的苗長(zhǎng)進(jìn)行測(cè)量與分析，實(shí)物圖見(jiàn)圖3，苗長(zhǎng)分析見(jiàn)圖4.由圖4可知，四種類型水浸液處理下，荊條幼苗長(zhǎng)比較順序?yàn)?火炬樹(shù)土壤>火炬樹(shù)根>蒸餾水>荊條土壤．(種子未發(fā)芽的實(shí)驗(yàn)組不參與討論)與對(duì)照組相比，四種類型的水浸液處理下的幼苗苗長(zhǎng)均未產(chǎn)生顯著差異(P<0.05)．荊條土壤水浸液處理下，隨著濃度上升，苗長(zhǎng)依次為2.7,3.0,3.1,2.8cm，只有濃度100g·L3.4荊條水浸液對(duì)火炬樹(shù)土為了綜合分析四種類型(火炬樹(shù)土壤、荊條土壤、火炬樹(shù)葉、火炬樹(shù)根)水浸液對(duì)荊條的化感效應(yīng)，以每組荊條的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、苗長(zhǎng)3個(gè)指標(biāo)的化感效應(yīng)指數(shù)計(jì)算出RI累加值，如表1所示．RI累加值>0，表示該類型水浸液能促進(jìn)荊條的萌發(fā)和生長(zhǎng)，RI累加值<0，表示該類型水浸液會(huì)抑制荊條的萌發(fā)和生長(zhǎng)．對(duì)于荊條土壤、火炬樹(shù)土壤水浸液，RI累加值均大于0，都能促進(jìn)荊條的種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)．在發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、苗長(zhǎng)三個(gè)指標(biāo)的RI中，發(fā)芽勢(shì)的化感效應(yīng)指數(shù)均大于其他兩者，可以看出，以上兩種水浸液主要通過(guò)提高種子發(fā)芽勢(shì)，從而增強(qiáng)種子的活力，促進(jìn)荊條發(fā)芽整齊．除此之外，火炬樹(shù)土壤水浸液組，RI累加值隨濃度上升不斷增大，對(duì)荊條的促進(jìn)作用越大．對(duì)于火炬樹(shù)根水浸液組，RI累加值小于0，抑制荊條的萌發(fā)和生長(zhǎng)，且濃度越大，抑制作用越大．荊條在火炬樹(shù)葉水浸液下未能存活，RI累加值為-3.綜上所述，四種水浸液對(duì)荊條RI累加值大小順序?yàn)?火炬樹(shù)土壤>荊條土壤>蒸餾水>火炬樹(shù)根>火炬樹(shù)葉．其中，濃度200g·L4不同類型水浸液對(duì)荊條種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)的化感作用植物能夠向環(huán)境中釋放化感活性物質(zhì)抑制其他植物的生長(zhǎng)，化感作用可以通過(guò)降低種子的發(fā)芽率減弱植物的競(jìng)爭(zhēng)力，進(jìn)而改變植物在群落里的分布組成大量研究表明化感作用均具有“濃度效應(yīng)”，當(dāng)濃度超過(guò)植物自身所能承受的臨界點(diǎn)時(shí)，種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)就會(huì)受到抑制作用．從本實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)看，火炬樹(shù)根的水浸液對(duì)荊條種子發(fā)芽率和發(fā)芽勢(shì)表現(xiàn)出濃度效應(yīng)，當(dāng)濃度超過(guò)50g·L目前對(duì)于火炬樹(shù)的化感作用研究較多，研究結(jié)論各異說(shuō)明不同品種、不同類型水浸液的化感作用是難以預(yù)測(cè)的，這與研究對(duì)象的選擇、化感活性物質(zhì)的組成與特性有關(guān)．厲波等關(guān)于老油茶林根際土壤水浸提液對(duì)其種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)的化感作用發(fā)現(xiàn):3種不同濃度(0.25,0.5,1.0g·mL5荊條和火炬樹(shù)土壤水浸液對(duì)荊條發(fā)芽率和發(fā)芽勢(shì)的影響火炬樹(shù)的化感作用在近年來(lái)已經(jīng)成功引起科研工作者的注意，在火炬樹(shù)形成單優(yōu)群落的問(wèn)題上、對(duì)其它植物化感作用的證實(shí)上、對(duì)根際土壤的影響上等等都已經(jīng)得出顯著的成果．本實(shí)驗(yàn)選用的實(shí)驗(yàn)樣地?fù)犴樜髀短斓V北幫在經(jīng)過(guò)十多年的自然演替也證實(shí)了火炬樹(shù)根部強(qiáng)大的萌蘗能力，以及獨(dú)木成林的演替趨勢(shì)，為火炬樹(shù)的生物入侵方向的研究再添實(shí)例．本實(shí)驗(yàn)通過(guò)各個(gè)部位不同濃度水浸液(25,50,100,200g·L1)與對(duì)照組相比，荊條土壤、火炬樹(shù)土壤水浸液對(duì)荊條的發(fā)芽率和苗長(zhǎng)影響不顯著，對(duì)發(fā)芽勢(shì)的促進(jìn)作用顯著(P<0.05).2)火炬樹(shù)根水浸液對(duì)荊條發(fā)芽率和發(fā)芽勢(shì)抑制作用顯著，表現(xiàn)明顯的濃度效應(yīng)，即隨著濃度升高，抑制作用越強(qiáng);對(duì)苗長(zhǎng)影響不顯著(P<0.05)．火炬樹(shù)葉水浸液實(shí)驗(yàn)組，在實(shí)驗(yàn)期間，荊條未發(fā)芽，表現(xiàn)出強(qiáng)烈的抑制作用．3)依據(jù)荊條發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、苗長(zhǎng)的化感效應(yīng)指數(shù)可得出，不同類型水浸液對(duì)荊條種子RI累加值數(shù)值大小順序?yàn)?火炬樹(shù)土壤>荊條土壤>蒸餾水>火炬樹(shù)根>火炬樹(shù)葉．其中，濃度200g·L本實(shí)驗(yàn)證實(shí)了火炬樹(shù)與荊條種子之間存在明顯的化感作用，但至于起到化感作用的物質(zhì)是什么，本實(shí)驗(yàn)并未涉及．平曉燕等認(rèn)為，通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定供體植物對(duì)種子萌發(fā)的表現(xiàn)來(lái)判定化感物質(zhì)的作用，這種方法不夠嚴(yán)謹(jǐn)．但目前，科研工作者們大多數(shù)都采用水浸液法，還未形成統(tǒng)一評(píng)判化感作用的方法．結(jié)合張明如等的實(shí)驗(yàn)—荊條種子在火炬樹(shù)下吸收弱光能力差，有消亡的