关键词:
种子萌发特性
护坡植物
热水浸种
低温预处理
熵值法
摘要:
种子萌发和成功出苗是植物实现天然更新的关键因素,也是边坡生态护坡过程人工植被成功建植的重要前提。我国公路铁路、水利水电等基础建设工程投资力度不断加大,大量的人工边坡由此产生,产生大量的工程地质和生态环境问题,以植被为主体构件的边坡生态护坡已成为重要技术途径。由于边坡上植物的栽植不可能像农作物种植一样进行较好的后期管理,生态护坡过程植被建植初期的萌发与抗性调控尤为重要。对护坡植物种子进行不同方式的处理可以影响其在坡面的萌发、幼苗存活及个体性状,是生态护坡群落稳定效应发挥的重要调控途径之一,可为生态护坡植物群落稳定建植提供一定的支撑。以西南地区常用的8种护坡植物:木豆(Cajanus cajan)、紫穗槐(Amorpha fruticosa)、高羊茅(Festuca arundinacea)、白刺花(Sophora davidii)、山毛豆(Tephrosia candida)、结缕草(Zoysia Japonica)、银合欢(Leucaena leucocephala)和黑麦草(Lolium perenne)为研究对象,采用野外工程条件下方便可用的种子处理方式(热水浸种和低温预处理),通过设置不同的处理参数对种子在不同条件下的萌发及幼苗生理特性进行研究,获取试验物种应用的种子优化处理方式并进行工程验证。本文进行了以下研究:采用人工气候箱试验,设置不同温度热水(40℃、50℃、60℃、70℃、80℃)浸种30 min和不同时间低温(4℃)预处理(1 d、2 d、3 d、4 d、5 d、6 d)参数,对种子萌发特性、幼苗生长和幼苗生理指标进行检测评估,根据熵值法评选出8个物种种子的最佳处理方法,然后选择紫穗槐、白刺花和高羊茅3种物种在川九公路现场进行工程试验,用以评估处理方式效果。主要结果如下:
(1)不同物种的萌发特性(发芽率、发芽指数、发芽势)对种子处理参数(热水浸种温度和低温预处理时间)的响应具有差异。合适的热水浸种温度下,白刺花、山毛豆、高羊茅、结缕草和银合欢5种植物种子的萌发指标(发芽率、发芽指数、发芽势)均显著高于对照组(P<0.05),但其对热水温度的响应不同,如白刺花的最适温度为60°C,山毛豆的最适温度为50℃,银合欢在热水温度为70℃时表现较好,热水浸种仅对黑麦草的发芽率和发芽指数有显著提升作用(P<0.05)、仅对紫穗槐种子的发芽势和发芽指数有显著提升作用(P<0.05),对木豆种子的萌发特性影响不大(各指标与对照组之间差异均不显著:P>0.05);合适的低温预处理时间下山毛豆、高羊茅和结缕草的种子萌发指标(发芽率、发芽指数、发芽势)均显著高于对照组(P<0.05),但其对低温处理时间的响应相同,如山毛豆的最适时间为5 d,高羊茅的最适时间为6 d,结缕草的最适时间为6 d,种子低温预处理仅对紫穗槐的发芽率有显著提升作用(P<0.05)、仅对白刺花发芽率和发芽指数有显著提升作用(P<0.05),仅对黑麦草的发芽率有显著提升作用(P<0.05),对木豆和银合欢的种子萌发特性影响不大,甚至对木豆种子萌发具有抑制作用。
(2)不同物种的幼苗生长特性指标(主根长和幼苗鲜重)对种子处理参数(热水浸种温度和低温预处理时间)的响应具有差异。合适的热水浸种温度下,白刺花、高羊茅、银合欢和黑麦草4种植物的幼苗生长指标(主根长和幼苗鲜重)测定值均显著高于对照组(P<0.05),但其对不同热水温度的响应不同,如高羊茅和黑麦草的最适温度为40℃,银合欢的最适温度为70℃,而合适的热水浸种温度仅对木豆和山毛豆幼苗的幼苗鲜重有显著提升作用(P<0.05)、仅对紫穗槐幼苗的主根长度有显著提升作用(P<0.05),热水浸种对结缕草的幼苗生长特性影响不大(各指标与对照组之间差异不显著:P>0.05);合适的种子低温预处理时间下紫穗槐、高羊茅、山毛豆、银合欢和黑麦草5种植物的幼苗生长指标测定值(主根长和幼苗鲜重)均显著高于对照组(P<0.05),但其对不同预处理时间的响应不同,如紫穗槐山毛豆的最适时间为2 d,黑麦草的最适时间为4 d,而合适的种子低温预处理时间仅对结缕草的幼苗鲜重有显著提升作用(P<0.05),仅对木豆和白刺花的主根长度有显著提升作用(P<0.05)。
(3)不同物种的幼苗生理特性指标(可溶性糖、丙二醛和可溶性蛋白含量)对种子处理参数(热水浸种温度和低温预处理时间)的响应具有差异。合适的热水浸种温度下紫穗槐、木豆、白刺花、高羊茅、结缕草和银合欢6种植物的幼苗生理指标测定值均(可溶性糖、丙二醛和可溶性蛋白含量)显著高于对照(P<0.05),但其对不同热水温度的响应不同,如紫穗槐的最适温度为60℃,白刺花的最适温度为70℃,合适的热水浸种温度仅对山毛豆幼苗的可溶性糖含量有显著提升作用(P<0.05),而热水浸种对黑麦草的幼苗生