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应用正交设计优选珊瑚藤种子萌发条件

2020-07-06陈尔林茂李进华杨舒婷唐庆孙利娜孙开道李冰

江苏农业科学 2020年10期
关键词:正交设计种子萌发

陈尔 林茂 李进华 杨舒婷 唐庆 孙利娜 孙开道 李冰

摘要:以珊瑚藤(Antigonon leptopus)种子为试验材料,采用L9(34)正交设计方法,以播种基质、6-BA、NAA及GA3为参试因素,研究珊瑚藤种子萌发的影响因子及萌发最优组合。结果表明,适量的植物生长调节剂配比可以缩短种子萌发所需天数,使种子提早进入发芽盛期;影响珊瑚藤种子萌发因素的主次顺序是基质>NAA>6-BA>GA3,适合珊瑚藤种子萌发的最优水平组合为泥炭土+细河沙(体积比1 ∶ 1)+0.5 g/L 6-BA+2.0 g/L NAA+100 mg/L GA3,发芽率达90%。

关键词:珊瑚藤;种子萌发;正交设计

中图分类号:S687.304   文献标志码: A  文章编号:1002-1302(2020)10-0182-04

收稿日期:2019-03-26

基金项目:广西科技基地与人才专项(编号:桂科AD17129021);广西林业花卉产业补助示范项目;广西林木花卉补助项目。

作者简介:陈 尔(1978—),女,广西陆川人,硕士,高级工程师,主要从事园林花卉培育与利用研究。E-mail:52219763@qq.com。

通信作者:唐 庆,硕士,高级工程师,主要从事园林景观设计、观赏植物利用研究和森林旅游研究。E-mail:335221247@qq.com。

珊瑚藤(Antigonon leptopus)别称红珊瑚、紫苞藤、连理藤、凤宝石等,为蓼科珊瑚藤属多年生半落叶木质藤本植物[1-3]。珊瑚藤素有“藤蔓植物之后”的美誉,总状花序成串密生于枝条顶端,其花萼桃红色,因而呈现艳丽、壮观的景象[3]。花期长,南亚热带地区花期为4月中旬至12月,热带地区则可终年开花[3],是一种优良的园林垂直立体绿化植物,适宜在园林景观中用作花廊、花墙、花架等造型。随着“美丽中国”“构建生态和谐家园”“创建生态园林城市”等建设的不断推进,各地政府相继出台系列政策鼓励推进立体绿化,园林立体绿化工程逐渐增多,珊瑚藤在园林立体绿化中的应用越来越广泛,市场需求量也日益增多。

珊瑚藤可采用播种、扦插或压条等方式进行繁殖,关于珊瑚藤繁殖技术的文献报道并不多,多见播种或扦插繁殖技术介绍。周肇基对珊瑚藤的播种繁殖技术作了介绍,在广州地区冬季播种发芽缓慢,第二年春季才发芽,而春末播种,15 d左右出苗[1];赵光英等选取功能叶好的珊瑚藤嫩叶,剪取20 cm的插穗,插穗保留全叶或2/3的叶片,改进扦插后的栽培管理技术,取得相当好的扦插效果,为热带地区反季节规模化生产珊瑚藤提供技术参考[3]。珊瑚藤结实率高,因此,生产上常用播种繁殖,一般采取随采随播,播前不经任何植物生长调节剂处理,仅简单浸种处理,采用此法育苗,不仅种子发芽较迟缓、出苗不整齐,且育苗周期长。针对上述问题,本试验采用正交设计方法,以播种基质、6- 苄氨基腺嘌呤(6-BA)、α-萘乙酸(NAA)及赤霉素(GA3)等为参试因素研究珊瑚藤种子萌发的影响因子,优选出珊瑚藤种子萌发最佳水平组合,旨在为促进珊瑚藤种子萌发、缩短育苗周期,快速获得大量珊瑚藤种苗提供技术支持。

1 材料与方法

1.1 材料

本试验所用的珊瑚藤种子由广西壮族自治区林业科学研究院园林花卉与森林旅游研究所苗圃自主培育采集而得。2017年7月中下旬开始至12月中下旬期间采收珊瑚藤的成熟果实,当包裹珊瑚藤果实的花萼片颜色由桃红色变为褐色时即可采收。

1.2 方法

1.2.1 试验设计 采用L9(34)正交设计方法,以播种基质、6-BA、NAA及GA3为4个参试因素,各因素设置3个水平(表1)。

1.2.2 种子预处理 将采收的珊瑚藤果实置于通风阴凉处,人工摘除褐色、干枯的花萼片,选取纯净、饱满的种子置于4 ℃下冷藏,2018年3月底至4月初从冰箱取出种子, 用L9(34)正交设计参试的植

1.2.3 基质预处理 为减少病菌孳生,本试验所用的细河沙为新沙,播种前7~10 d将泥炭土与细河沙分别置于强日光下曝晒24~36 h,备用。

1.2.4 播种 将经预处理的各种基质分别平铺至四方育苗托内(尺寸40 cm×40 cm×5 cm),所铺基质厚度约4 cm,并用小木片抹平基质表面;将经过预处理的珊瑚藤种子直接撒播于已平铺的基质面上,用小木片轻轻摁压种子,使其半埋入基质内,然后覆盖基质,厚度0.5~1.0 cm,最后充分淋透水。

1.2.5 播后管理 在种子待萌发期间,结合天气观察基质水分蒸腾情况,适时补充水分,定期喷施50%多菌灵可湿性粉剂800倍液,每7~10 d噴施1次。

1.2.6 对照试验 本试验设计1组对照试验,试验所用的珊瑚藤种子未经任何植物生长调节剂处理,播种基质为细河沙,基质预处理与“1.2.3”节方法相同,种子播种及播后管理与“1.2.4”节及“1.2.5”节相同,对照试验共设计3个重复。

1.2.7 数据处理 播种后定期观察种子萌发情况,前20 d每天观测1次,之后每3 d观测1次,主要观测种子破土萌发时间、发芽盛期,播种后30 d统计种子发芽率,数据采用DPS软件分析。

2 结果与分析

2.1 不同处理对珊瑚藤种子破土萌发、发芽盛期及发芽率的影响

本试验设计的10组处理对珊瑚藤种子破土萌发天数、发芽盛期及发芽率的影响结果见表2。由表2可知,以种子萌发天数、发芽盛期为评价指标,采用L9(34)正交设计方法设计的9组处理均能显著促进珊瑚藤种子萌发,缩短珊瑚藤种子破土萌发所需天数及种子进入发芽盛期的天数,播种后第7天至第9天种子即可破土萌发,第14天至第15天进入发芽盛期,与对照CK相比,种子萌发时间明显缩短了6~8 d,种子萌发进入发芽盛期所需时间也缩短了5~6 d。以发芽率为评价指标,只有处理3、处理7、处理8和处理9这4组处理的发芽率高于对照CK组,而处理1、处理2、处理4、处理5、处理6这5组处理的发芽率均低于对照CK组,这一结果表明,植物生长调节剂在植物生长发育过程中的用量有一定的范围要求,过高或过低均起抑制作用[4],只有适量的植物生长调节剂配比才能促进珊瑚藤种子内部细胞的分裂与分化,有效打破休眠,从而缩短珊瑚藤种子破土萌发所需天数, 使种子提早进入发芽盛期,同时种子发芽率也获得显著提高。

2.2 珊瑚藤种子萌发正交设计试验结果

珊瑚藤种子萌发L9(34)正交设计试验结果见表3。由表3可知,9组处理间的发芽率存在一定的差异,且以处理7的试验结果表现最好,即采用泥炭土+细河沙(1 ∶ 1)的混合基质播种,经0.5 g/L 6-BA+2.0 g/L NAA+100 mg/L GA3混合液预处理后,珊瑚藤种子发芽率达到最高,发芽率为90%,经Duncans新复极差检验法进行多重比较,处理7与其他处理的差异均达到了显著水平。

2.3 珊瑚藤种子萌发最优水平组合的确定

珊瑚藤种子萌发最优水平组合的确定需要进一步通过直观分析和方差分析才能确定。珊瑚藤种子发芽率直观分析结果见表4。从表4发芽率的极差(R)值可以看出,参试的4个因素中,影响珊瑚藤种子发芽率的因子主次顺序为A>C>B>D,说明播种基质是影响珊瑚藤种子发芽率的主要因子,NAA为次要影响因子,最后分别为6-BA和GA3。

对不同处理的珊瑚藤种子发芽率进一步进行方差分析,结果见表5。由表5可知,参试因素A(基质)对发芽率影响最大, 影响差异达到了显著水平。这一结果进一步说明因素A是影响珊瑚藤种子发芽率的主要因子。方差分析结果与直观分析结果相一致。

综合珊瑚藤种子发芽率的直观分析与方差分析,各参试因素从中选取最优水平进行组合,从而得出以发芽率为评价指标的珊瑚藤种子萌发最优组合为A3B1C3D2,这个优选组合即为L9(34)正交设计9组处理中的处理7,即选用泥炭土+细河沙(体积比1 ∶ 1)为播种基质,种子经过0.5 g/L 6-BA+2.0 g/L NAA+100 mg/L GA3的混合液预处理,可以获得较高的发芽率(90%)。该水平组合对珊瑚藤种子破土萌发、发芽盛期及发芽率的影响最为显著,不仅能缩短珊瑚藤种子破土萌发所需天数及种子进入发芽盛期的天数,发芽率也获得了较显著的提高,较之对照组CK,种子破土萌发所需时间提早了8 d,播种后第14天即进入发芽盛期,发芽率提高了29百分点(表2)。

3 结论与讨论

3.1 结论

(1)本研究通过10组处理对比试验,结果表明,适量的植物生长调节剂配比能明显促进珊瑚藤种子萌发,缩短珊瑚藤种子破土萌发所需天数及种子进入发芽盛期的天数,播种后第7天至第9天种子即可破土萌发,第14天至第15天进入发芽盛期,与对照CK相比,种子萌发时间明显缩短了6~8 d,种子萌发进入发芽盛期所需时间也缩短了5~6 d。

(2)采用正交设计探讨促进珊瑚藤种子萌发的方法,结果表明,在L9(34)正交设计的4个参试因素中,基质是影响珊瑚藤种子发芽率的主要因子,NAA为次要影响因子,最后分别为6-BA和GA3。通过直观分析和方差分析,筛选出以发芽率为评价指标的珊瑚藤种子萌发的最优水平组合为处理7(A3B1C3D2),即泥炭土+细河沙(体积比1 ∶ 1)+0.5 g/L 6-BA+2.0 g/L NAA+100 mg/L GA3,发芽率达90%。

(3)珊瑚藤种壳较致密,透气透水性较差,在一定程度上影响种子的萌发效果,因此,优化播種技术有助于促进种子的萌发,适宜的播种基质及适量的植物生长调节剂配比能有效促进种子萌发速度、提高发芽率、缩短苗木培育周期。

3.2 讨论

珊瑚藤种子近似圆锥体,种壳微硬,透气透水性较差,在一定程度上影响种胚萌发。植物种子萌发是一个复杂的生理生化过程,植物生长调节剂可以通过不同的信号途径,参与并调节种子萌发的生理代谢进程,打破休眠,促进细胞的分裂与分化,提高种子萌发的一致性、整齐度及发芽率[5-6]。6-BA、NAA和GA3等植物生长调节剂常用于植物的组织培养[7-8]、扦插[3,9]、播种等研究中,而应用于珊瑚藤种子萌发方面的研究,目前尚未有文献报道。本研究在广泛查阅文献基础上,将三者作为参试因素,通过10组处理对比试验,结果表明,适量的植物生长调节剂配比既能缩短珊瑚藤种子破土萌发天数、提早进入发芽盛期,又能提高珊瑚藤种子发芽率。

正交设计是一种多因素多水平试验设计方法,在广泛查阅文献基础上确定正确的参试因素及试验水平,可以达到简化试验方法、提高试验效率及结果的精准度,其优点是在多试验条件中优选出极具代表性的最优方案,已广泛应用于农业、林业、医药、工业等领域[4,10-13]。本研究采用L9(34)正交设计方法,以播种基质、6-BA、NAA及GA3为参试因素,探讨并优选出珊瑚藤种子萌发最佳水平组合,为快速繁殖珊瑚藤种苗提供技术支持。

在L9(34)正交设计方法的4个参试因素中,播种基质是影响珊瑚藤种子萌发的主要因子。9组处理中,以泥炭土+细河沙(体积比1 ∶ 1)混合基质为播种基质的发芽率均高于以泥炭土或细河沙为单一基质的其他几组处理的发芽率,结果说明,混合基质的相互协调作用明显优于单一基质[14-15]。泥炭土由树根、树叶及少量腐殖土组成,富含有机质,具较强吸附力,比重小,而细河沙则由纯细小石粒组成,吸附力小且比重大,将二者按一定比例混合配比,使二者在理化性质上得以互补,既保证基质养分充足,也能保证基质透气性及保水性,从而利于种子的生长发育。

生长素NAA是影响珊瑚藤种子萌发的次要影响因子。从单个因子分析,在L9(34)9组处理中,随着NAA质量浓度增加,种子发芽率随之增加。6-BA和GA3对珊瑚藤种子萌发影响作用较小,其中,随着6-BA质量浓度的增加,种子发芽率呈下降趋势,GA3质量浓度与种子发芽率并未表现出明显的正相关或负相关。结果说明,植物生长调节剂能促进或抑制植物细胞的分裂与分化,它们之间的种类、浓度和用量配比可直接影响种子的萌发[10]。

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