王天寵，梁新茗，張百杰，梅 梅，艾萬峰，陸秀君*

（1.沈陽農業(yè)大學林學院，遼寧 沈陽 110866；2.遼寧省林業(yè)科學研究院，遼寧 沈陽 110032）

蒙古櫟Quercus mongolica，又稱柞樹，是殼斗科Fagaceae 櫟屬Quercus高大喬木，在我國主要分布于東北、華北和西北等地區(qū)，是我國東北次生落葉闊葉林的主要建群樹種之一[1-2]。蒙古櫟喜光，耐寒，耐干旱和瘠薄，是北方珍貴用材樹種、城市綠化樹種，也是營造防風固沙林和水源涵養(yǎng)林的優(yōu)良樹種[3]，其枝干、葉片、果實和殼斗在食用菌培育、柞蠶飼養(yǎng)、栲膠提取、活性炭制作、色素提取、食品飼料加工、紡紗、釀酒和醫(yī)療保健均有廣泛應用，經濟價值和生態(tài)價值高，開發(fā)應用前景廣闊[4]。

櫟屬樹種的種子多屬頑拗型種子，自身含水率高，因此，如何有效妥善保存種子，是當前櫟屬樹種種子生產和育苗中面臨的問題。目前櫟屬樹種在種子貯藏方面有一定研究。遼東櫟Quercus liao‐tungensis種子含水量40%~60% 時活力最高，出苗率達90% 以上[5]，但其不耐低溫貯藏，其活力在4 ℃下冷藏或-4 ℃下凍藏后均顯著降低[6]；栓皮櫟Q.variabilis種子半致死含水量為46.31%，其最佳貯藏溫度為0～2 ℃[7]；低溫沙藏后的北美紅櫟Q.rubra、沼生紅櫟Q.palustris種子發(fā)芽率均高于常溫沙藏[8]；栓皮櫟、麻櫟Q.acutissima、夏櫟Q.ro‐bur、槲櫟Q.aliena的種子均對脫水和低溫敏感，貯藏時需要保持濕度、氧氣供應以及適當的低溫[9]。

隨著人們對蒙古櫟研究的深入，蒙古櫟用苗需求量不斷增加。蒙古櫟主要以播種方式繁殖，因其種子難于貯藏，北方地區(qū)常采用秋季播種[10]。但秋季播種增加圃地管理用工，種子也易遭鼠類危害，同時，蒙古櫟結實存在大小年現象，難以保證育苗生產的需要[11]。目前對蒙古櫟種子貯藏方面的研究較少，探究種子水分特性及其對種子活力的影響，以及有效延長種子壽命的貯藏條件，是蒙古櫟播種繁殖的關鍵技術環(huán)節(jié)。本文通過對蒙古櫟種子水分特性和不同貯藏條件的研究，探究種子水分狀態(tài)及濕度和溫度等貯藏條件對種子活力、貯藏物質變化及播種后苗木質量的影響，以期找到蒙古櫟種子貯藏的最適條件，為減少種子損失、提高出苗率提供理論依據和技術指導。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗用蒙古櫟種子采自遼寧省灣甸子實驗林場生長健康的成年母樹。種子采收后，經人工初步篩選，去除蟲蛀、破裂種子及夾雜物，獲得純凈、飽滿健康種子。種子含水量為50.77%，千粒質量為（2 962.68±84.09）g。種子長徑為（19.90±1.68）mm，短徑為（15.52±1.34）mm。

1.2 研究方法

1.2.1 蒙古櫟種子吸水與失水特性

隨機取蒙古櫟種子20 粒稱質量，然后放入105 ℃烘箱，每隔12 h 取出1 次迅速稱質量，直到種子質量恒定，3 次重復，計算種子初始含水量。然后將采收的蒙古櫟種子一部分放在容器中浸水處理（V種子∶V水=1∶4），容器置于恒溫25 ℃水浴鍋中，每2 h 選20 粒種子，用濾紙吸取種子表面水分，稱質量并記錄，直至種子質量不變，計算種子吸水速率；另一部分種子放入105 ℃烘箱烘干，每2 h 選20 粒種子，稱其質量，計算種子失水速率。每次取樣重復3 次。

1.2.2 種子含水量對種子活力的影響

根據1.2.1 測得數據，在蒙古櫟鮮種與干質量含水量之間以10%間隔為梯度，每個含水量種子取20 粒，通過TTC 試劑（1% 氯化三苯基四氮唑），于25 ℃恒溫染色30 min，觀察胚芽染色情況，記錄種子活力情況。每個處理重復3 次。

1.2.3 溫度對蒙古櫟種子萌發(fā)的影響

將蒙古櫟種子放在室內陰涼處自然干燥24 h后，每次隨機取20 粒種子，分別放在0 ℃、20 ℃、25 ℃、30 ℃、35 ℃條件下進行發(fā)芽試驗；另一部分種子分別放在-20 ℃、-10 ℃條件24 h 后，再轉入20 ℃進行發(fā)芽試驗。每個處理均重復3 次。

1.2.4 不同貯藏條件對種子質量的影響

每個處理隨機選取蒙古櫟種子200 粒，分別采用不同方法處理，室內低溫濕藏（A）：種子吸水48 h后，與濕沙體積比1∶3 混合，置于4 ℃貯藏室；室內低溫干藏（B）：種子直接裝于布袋中，懸掛于4 ℃貯藏室；室內常溫濕藏（C）：種子吸水48 h 后，與濕沙體積比1∶3 混合，置于常溫室內（15～20 ℃）；室內常溫干藏（D）：種子直接裝于布袋中，懸掛于常溫室內（15～20 ℃）；室外變溫濕藏（E）：種子吸水48 h后，與濕沙體積比1∶3 混合，挖深1.2 m 坑，放入種沙混合物，上覆蓋干樹枝及樹葉20～30 cm，再覆約50 cm 土壤，在沈陽冬季自然低溫（-20～-10 ℃）貯藏；室外變溫干藏（F）：種子直接裝于布袋中，冬季懸掛于沈陽室外，經歷自然空氣低溫變化。貯藏時間為5 個月，期間每隔1 月隨機取樣1 次約10 粒，重復3 次，去外種皮液氮速凍后存于-20 ℃冰箱，用于生理指標的測定。可溶性糖、淀粉含量測定采用蒽酮比色法，可溶性蛋白含量測定采用考馬斯亮藍法，丙二醛含量測定采用硫代巴比妥酸顯色法[12]。3次重復。余下種子翌年春季播種，以同年收集的新鮮種子秋季播種為對照。

1.3 播種及苗期管理

試驗在沈陽農業(yè)大學科研基地進行。苗床規(guī)格高20 cm、寬1 m。采取橫向條播的方法進行播種，行距20 cm，每行內播25 粒，開溝深度5～6 cm，覆土2～3 cm，播后適當鎮(zhèn)壓。

種子播后20 d 左右發(fā)芽出土，30 d 左右出齊。苗木生長初期每周澆水2 次，后期2 周澆水1 次，采取微噴的方法澆水，中耕除草3 次。2019 年6 月下旬，統(tǒng)計秋播和春播的蒙古櫟出苗情況。2019 年11 月，隨機抽取25 株測量苗高和地徑，重復3 次。

1.4 數據處理

采用Excel 2010 和SPSS 20.0 軟件進行數據處理與顯著性分析。

2 結果與分析

2.1 蒙古櫟種子吸水和失水特性

如圖1 所示，蒙古櫟種子初始含水量較高，為50.7%。其在前4 h 內吸水速率較高，30 h 后吸水變得極為緩慢，42 h 達到飽和，含水量約60%。整體看，蒙古櫟種子從鮮種到吸水飽和，含水量僅上升了10% 左右，上升幅度不大，說明吸水對蒙古櫟種子影響不大。105 ℃蒙古櫟種子4 h 內失水速率最高，含水量迅速降至13.7%，6 h 以后失水速率顯著減慢，隨著時間推移，種子失水速率越來越低，直至32 h 種子內含水量接近0。

圖1 蒙古櫟種子的吸水速率和失水速率

2.2 蒙古櫟種子含水量對種子活力的影響

含水量30%的蒙古櫟種子僅胚芽染色，含水量達到40% 的種子胚軸染色，含水量50% 的種子胚根染色。種子含水量在20%時胚芽開始出現褐化；含水量降至10% 時，胚軸比種子含水量20% 時褐化加深；當含水量≤1%時，種胚被深度褐化（圖2）。由此可見，含水量30%以上的種子均具有較好的活力，當含水量降至20%以下時種子活力下降明顯。

圖2 蒙古櫟不同含水量種子的生活力

含水量40%～50%的蒙古櫟種子活力較高，均高達90%以上，且差異不大；含水量30%的種子雖然活力有所下降，但仍高于80% 以上；含水量20%的種子胚芽活力誤差較大，變化不穩(wěn)定，存活率降至60%左右；含水量低于10%的種子均失活，含水量10%和≤1%種子的活力都為0（圖3）。因此，為保證蒙古櫟種子存活的安全含水量應不低于20%，其臨界含水量介于10%~20%。

圖3 蒙古櫟不同含水量種子的活力

2.3 不同溫度條件對蒙古櫟種子萌發(fā)的影響

相同含水量的種子在不同溫度貯藏，萌發(fā)率會受到不同程度的影響。如圖4 所示，20 ℃是蒙古櫟種子萌發(fā)的最適溫度，萌發(fā)率58.8%，0 ℃與25 ℃的種子萌發(fā)率略低于最適溫度的萌發(fā)率，但差異不顯著。-10 ℃處理24 h 的種子，在最適溫度下萌發(fā)率為37.8%，但-20 ℃處理的種子在恢復至最適溫度后，種子會氧化變黑，胚芽失去活力，萌發(fā)率降為0。高溫環(huán)境也不利于種子貯藏，超過30 ℃的溫度會使種子腐爛度增加。

圖4 不同溫度種子的萌發(fā)率

2.4 不同貯藏條件下蒙古櫟種子內含物的變化

如圖5 所示，隨著貯藏時間增加，各處理可溶性糖含量整體呈上升趨勢，其中B 處理可溶性糖含量較穩(wěn)定，說明糖類消耗較少，而D、E、F 處理的可溶性糖增加較多，且D 和F 處理在120 d 的可溶性糖含量達到最高，說明其呼吸代謝活動強。

圖5 貯藏過程種子內含物變化

各處理可溶性蛋白含量呈波動變化，均于貯藏60 d 達到最低值，而后回升，其中D 處理變化幅度最大，A、B、F 處理的可溶性蛋白含量增加較多，C和E 處理的可溶性蛋白含量變化較小，說明營養(yǎng)物質消耗少。

各處理的淀粉含量整體變化程度較小，C 處理的淀粉含量變化較為平穩(wěn)，A、B、D 和E、F 處理的淀粉含量分別于60 d 和90 d 降至最低，而后增加，說明其發(fā)生了淀粉向可溶性糖的轉化以提供能量。

各處理的丙二醛含量均呈波動變化，其中B、D處理的變化幅度最大，且于120 d 時丙二醛含量均高于其它處理，說明細胞膜破壞較為嚴重，A、E 處理的丙二醛含量變化幅度較小，120 d 時E 處理的丙二醛含量最低，說明其種子活性最強，抗性最佳。

2.5 不同貯藏方式對苗木生長的影響

由表1 所示，6 種貯藏方式中僅3 種方式能夠保存種子活力，而其他3 種貯藏方式的萌發(fā)率均<2%，說明常溫和干燥不利于蒙古櫟種子貯存，室外自然變溫條件更有利于保持種子萌發(fā)力。然而，室內恒定低溫（0 ℃）貯藏，干藏種子萌發(fā)率顯著高于濕藏萌發(fā)率，說明種子含水量高，營養(yǎng)消耗快，從而降低萌發(fā)率。此外，室外濕藏處理的萌發(fā)率高達43.75%，且其苗木生長狀態(tài)與秋季播種無顯著差異。因此，室外濕藏是保證種子活力和苗木生長質量的最適方案。

表1 不同貯藏方式種子萌發(fā)率和苗木生長情況

3 結論與討論

種子活力是種子質量的重要指標，反映其潛在萌發(fā)和出苗能力[13]?？茖W的貯藏方法可以使種子生活力旺盛，并且能保證作物出苗早、健壯、整齊，種子貯藏過程中種子含水量、貯藏濕度和溫度對種子活力影響最大[14]。

根據種子的貯藏行為，把種子分為3 種類型。正常性種子在成熟時已經完成脫水過程，在較低的含水量下也可正常生長發(fā)育；頑拗性種子在成熟過程中不發(fā)生脫水行為，脫落時仍然保持較高含水量，對脫水和低溫敏感；中間型種子可以脫水到較低的含水量（12%~15%），但對低溫敏感[15]。頑拗性種子含水量與種子活力曲線存在一個拐點（臨界含水量），頑拗程度不同的種子對脫水的敏感性存在較大差異，其臨界含水量也不同[16]。銀杏Ginkgo bi‐loba種子臨界含水量范圍為40.1%~45%[16]；三七Panax pseudoginseng種子最低含水量為17%[17]；板栗Castanea mollissima種子臨界含水量為15%~20%[18]。本研究發(fā)現，當蒙古櫟種子含水量降至20%時，存活率降至60%左右。當含水量降至10%時，存活率為0。表明蒙古櫟種子臨界含水量介于10%~20%，對脫水較為敏感，可能也具有一定頑拗性。

不同種子貯藏后的萌發(fā)率受干濕度環(huán)境影響的表現不一致。王生等[19]發(fā)現貯藏期間的干濕度對南天竹Nandina domestica種子活力起決定性作用，南天竹種子不適合干藏，貯藏期間應保持一定的濕潤度。黃素榮等[20]發(fā)現常溫干藏為桃金娘Rhodo‐myrtus tomentosa種子的最佳貯藏方式。本試驗中，蒙古櫟種子適合濕藏，干藏后萌發(fā)率較低，主要是因為蟲害嚴重。室內恒定低溫（0 ℃）貯藏時，干藏種子萌發(fā)率顯著高于濕藏，可能是因為蒙古櫟種子含水量較高，種子營養(yǎng)消耗快，從而降低萌發(fā)率。

不同植物長期適應環(huán)境形成的適應機制不同，所以其種子萌發(fā)的最適溫度也不同[21]。哈林頓提出了種子壽命通則：在0～50 ℃的范圍內，溫度每降低5 ℃，種子的壽命便延長1 倍，很多研究也驗證了這條通則[14]。張巧巧等[22]發(fā)現胖大海種子常溫下貯藏最多不能超過45 d，而0 ℃貯藏長達195 d。李鐵華等[23]分別用不同的貯藏溫度（3 ℃、10 ℃、常溫）貯藏櫸樹Zelkova serrata種子，研究發(fā)現3 ℃貯藏效果最佳。Tommasi F 等[24]認為：與25 ℃相比，4 ℃冷藏可以防止銀杏種子貯藏過程中發(fā)生的氧化損傷，保持組織活力。在本研究中，蒙古櫟種子在常溫（25 ℃）條件下極易萌發(fā)，且蟲害十分嚴重。6種貯藏方式中僅3 種方式能夠保證種子活力。對比來看，低溫是適合蒙古櫟種子的貯藏方式，但貯藏溫度不應該低于-20 ℃。王浩[25]研究蒙古櫟種子的貯藏方式時發(fā)現，洞藏（將浸泡后的種子按種沙比1∶3 混勻放入室外1 m 深的坑中）效果最佳，且不同貯藏方式對蒙古櫟苗木生長量無明顯影響。這與本試驗的結果一致。本試驗中蒙古櫟種子對脫水敏感，但是對低溫不敏感，所以蒙古櫟種子是否為頑拗性種子還有待進一步驗證，可以猜測蒙古櫟種子低溫耐性相對較強，可能是由于蒙古櫟產于溫帶地區(qū)，種子具有一定的低溫耐性。

種子含有各種可溶性碳水化合物、淀粉聚合物，存貯蛋白和脂質，其對種子活力至關重要[26]。在貯藏過程中隨著貯藏溫度和種子含水量的降低，種子細胞質容易玻璃化，抑制細胞呼吸代謝水平[27]。種子的淀粉含量在萌發(fā)過程中呈下降趨勢，從而使可溶性糖含量增加[28]。蛋白質是種子中氮的主要貯藏形式，參與種子萌發(fā)過程中各種生理生化反應，也是重要的滲透調節(jié)物質，對細胞的生命物質及生物膜起到保護作用。種子萌發(fā)過程中可溶性蛋白含量常呈先增加后降低趨勢[29]。常旭等[30]發(fā)現葉底珠Flueggea suffruticosa種子萌發(fā)過程中，淀粉含量先降低后升高，可溶性糖含量逐漸增加，蛋白質含量先降低后升高，但總體變化不大。一般隨著種子在貯藏過程中的劣變，丙二醛在細胞中逐漸積累。丙二醛含量越低，抵抗膜質過氧化的能力就越強，種子活力越高。張海波[31]發(fā)現，溫度和含水量越高的香椿Toona sinensis種子丙二醛含量增幅越大。蒙古櫟種子在室外濕藏下，可溶性糖含量逐漸升高，淀粉含量先略有降低再升高，可溶性蛋白呈波動變化，但丙二醛含量相對穩(wěn)定，說明種子保持營養(yǎng)物質的低消耗，同時保證種子生活力，以準備在適宜條件從貯藏狀態(tài)向萌發(fā)狀態(tài)轉化。

綜上所述，蒙古櫟種子有一定頑拗性，臨界含水量介于10%～20%。種子貯藏不耐-20 ℃以下低溫，20 ℃是其最適萌發(fā)溫度，超過30 ℃種子萌發(fā)率顯著下降。不同貯藏方式播種后的苗木生長狀態(tài)無顯著差異。其中室外濕藏（-20~-10 ℃）種子的苗木萌發(fā)率高達43.75%，儲藏過程中可溶性糖含量逐漸升高，淀粉含量和丙二醛含量相對穩(wěn)定。該儲藏方式操作簡單，種子生活力和苗木質量均保持較高質量，是蒙古櫟貯藏的最佳方法。