DOI：" 10.13855/j.cnki.lygs.2024.05.010
摘" 要：以新疆野苹果种子为研究对象，比较分析了土壤相对含水量20%、35%、50%、65%和80%时，新疆野苹果种子的萌发情况和幼苗生长过程中的生物量差异，探讨新疆野苹果种子萌发和幼苗生长对土壤水分变化的响应。结果表明，随土壤水分的增加，新疆野苹果种子萌发率先增后降。当土壤相对含水量为20%时，种子的萌发率最低，为2.67%，且萌发后无法正常生长；相对含水量50%时能正常萌发，萌发率为42.67%，但无法维持幼苗正常存活；相对含水量65%时，种子的萌发率和幼苗的存活率最高，为69.33%和41.30%；相对含水量为80%时幼苗的株高、主根长、基茎、单株叶片数、根茎叶鲜重和叶绿素含量均显着高于其他处理；各水分处理的叶面积大小无显着差异。结果表明，维持65%左右的土壤相对含水量，有利于新疆野苹果种子萌发与幼苗存活。
关键词：新疆野苹果；土壤水分；种子萌发；生物量
中图分类号：" S661.1" 文献标识码：" A
文章编号：" 1002-2910（2024）05-0046-05
收稿日期：2024-05-19
基金项目：新疆天然林保护修复资金支持（LYFZJJTB2021）；国家自然基金（31960580）；新疆维吾尔自治区大学生创新训练项目（S202310758024）；新疆农业大学教研教改项目（2021ZLTS48）。
*通信作者：刘立强（1975-），男，江苏新沂人，副教授，研究方向为果树栽培与生理、果树种质资源等。E-mail：llq9989@126.com
作者简介：卿全（2002-），男，四川达州人，在读本科生，研究方向为果树学。E-mail：1974736212@qq.com
Effects of soil moisture on seed germination and seedling growth of Malus sieversii seedlings
QING Quan，ZHENG Feng，WU Mingjiang， MA Yue， XU Lei， LIU Liqiang*
（College of Horticulture， Xinjiang Agricultural University， Urumqi 843000， China）
Abstract：To explore the effects of different soil moisture on the seed germination and seedling growth of Malus sieversii， through an outdoor pot experiment， taking Malus sieversii as the research materials， the seed germination and the differences in biomass during the seedling growth of Malus sieversii were comparatively analyzed when the soil relative water content was 20%， 35%， 50%， 65%， and 80%. The response of Malus sieversii seed germination and seedling growth to soil moisture changes was discussed. The results showed that with the increase of soil moisture， the seed germination rate of Malus sieversii first increased and then decreased. When the soil relative water content was 20%， the seed germination rate was the lowest， at 2.67%， and it could not grow normally after germination. When the relative water content was 50%， it could germinate normally， with a germination rate of 42.67%， but it could not maintain the normal survival of seedlings. When the relative water content was 65%， the seed germination rate and the survival rate of seedlings were the highest， at 69.33% and 41.30%; when the relative water content was 80%， the plant height， main root length， base stem， number of leaves per plant， fresh weight of roots， stems and leaves， and chlorophyll content of the seedlings were significantly higher than those of other treatments， and there was no significant difference in the leaf area size of each water treatment. The seed germination and seedling growth of Malus sieversii are relatively sensitive to water changes， and maintaining the soil moisture content of about 65% is conducive to seed germination and seedling survival.
Key words：Malus sieversii; soil water content; seedling growth; biomass
新疆野苹果（Malus sieversii）属蔷薇科苹果属多年生乔木，是中国二级重点保护植物［1］。这一世界范围内的珍贵资源 ［2］，主要分布在西天山伊犁河谷的新源县、霍城县和巩留县等地的落叶阔叶林生态系统［3］。随着全球气候变化的影响，极端天气频发，新疆野苹果的自然种群数量分布密度降低［4］。土壤水分是植物繁殖、生长的重要条件，其含量及维持能力与植物种群繁殖、生存和延续密切相关［5，6］。研究土壤水分对新疆野苹果的种子的萌发和幼苗的生长发育的影响，掌握其对土壤水分变化的响应，对探索其人工育苗的水分管理和天然实生更新的土壤条件选择具有重要意义。
目前，有关对新疆野苹果的研究主要聚焦于在种群生存和病虫害现状［7］、建立核心种质资源［8］、种群遗传特征［9，10］、条件一致的室内种子萌发控制性试验等方面［11，12］。关于野苹果种子繁殖对水分变化的响应及其在原生境中繁殖的土壤水分限制研究还鲜有报道。经野外调查发现，在春季野苹果种子萌发期，虽然在野果林内有一定数量的新疆野苹果实生苗，但是到秋季，幼苗几乎消失殆尽，其主要环境影响因素是干旱胁迫［13］，但是关于其萌发与幼苗期的水分胁迫障碍与程度、原生境适宜繁殖幼苗的土壤水分含量还没有明确结论。
鉴于此，笔者以新疆野苹果为研究对象，通过室外控制试验，分析不同土壤水分对其种子萌发和幼苗生长的影响，探讨自然条件下新疆野苹果当年实生繁殖对土壤水分变化的响应，为实生苗培育、人工播种更新的水分管理提供参考。
1" 材料和方法
1.1" 试验地概况
试验地位于新疆农业大学校园试验地（海拔845.37 m，东经87°36′6″，北纬43°48′46″），属于温带大陆性气候，年平均气温9.3 ℃，光照强度4.2×103 lx，空气相对湿度21.31%，日照时数2 645 h。试验材料为2022年8月在在塔城额敏县野果林（东经83°59′，北纬46°22′）采集正常成熟的新疆野苹果取出种子带回试验室放置阴凉处备用，经低温层积处理后播种到花盆内。
1.2" 试验设计
于2023年4月中旬开展室外播种试验。花盆高度为40 cm，上、下直径分别为40 cm、30 cm。每个盆装普通园土15 kg。选取层积处理后的颗粒饱满的新疆野苹果种子均匀播种花盆内，播种深度2～3 cm，每个花盆播50粒种子，预留取出点。设置20%、35%、50%、65%和80%的5个水平的土壤相对含水量，每个水分处理5次重复，共计25个试验盆。采用烘干法，每5 d测定1次土壤水分，维持土壤水分稳定在各水分梯度。在试验期间，降雨前进行遮盖，防止自然降水影响试验结果，同时记录死亡幼苗数量。
1.3测定指标
种子萌发率参照《国际种子检验规程》［14］，当第一株胚芽突出土壤标志种子萌发期开始，胚芽出土量连续7 d不再发生变化时标志萌发期结束。期间每天统计1次种子萌发数量，计算种子在不同土壤水分梯度的萌发率。
种子萌发率/%=发芽种子数/所用种子总数×100。
幼苗生长量。6月底，部分幼苗开始停长，每个处理随机选取5株幼苗，用直尺测量幼苗株高、游标卡尺测量幼苗基径，每株随机采取5片完整、成熟的叶片，使用千分之一天平称量叶片鲜重，游标卡尺测量叶片厚度，用LA-S系列植物叶面积仪（杭州万深检测科技有限公司）测定叶面积、叶周长，使用SPAD-502Plus叶绿素仪测定叶绿素含量（SPAD值）。然后挖取整株幼苗，保障幼苗根系完整，清水漂洗干净后放入105 ℃的烘箱中，持续杀青30 min，再在80 ℃条件下烘8 h，到达恒重为止，使用千分之一天平对其称重，分别得到在不同土壤水分梯度下幼苗根茎叶的生物量，并计算其比叶面积和根冠比。于10月上旬，幼苗至落叶期，统计幼苗存活率。
比叶面积＝叶面积/叶干重
根冠比＝地上生物量/地下生物量
幼苗存活率/%＝存活幼苗数/出苗总数×100。
1.4数据处理
数据采用Microsoft Excel进行统计和预处理，用SPSS 21.0软件进行单因素方差分析（One-Way ANOVA）和邓肯（Duncan）显着性检验，比较不同土壤水分处理下幼苗各项生长指标的差异性，采用Pearson分析法计算各性状指标的相关性，用Origin进行绘图。
2 结果与分析
2.1不同土壤水分对新疆野苹果种子萌发与幼苗存活的影响
由表1可知，在不同土壤水分处理下，新疆野苹果种子的萌发率和幼苗存活率均随土壤水分的升高而先升高后降低。土壤水分为65%的种子萌发率最高，为69.33%，显着高于其他处理。土壤水分为50%处理的种子萌发率为42.67%，显着高于20%、35%和80%土壤水分处理。土壤水分为20%时萌发率最低，仅为0.67%，与35%土壤水分的萌发率无显着差异。至落叶期，65%土壤水分处理下幼苗存活率为41.30%，显着高于其他处理，在20%和35%土壤水分处理下无存活幼苗，50%和80%土壤水分下，幼苗存活率分别为3.24%和27.42%。
2.2土壤水分对幼苗根系生长的影响
由表2可知，20%土壤水分时，新疆野苹果幼苗全部死亡；幼苗主根长度，在80%土壤水分处理下的最长，为13.54 cm，显着长于其他3个处理，土壤水分在50%处理时主根最短，为9.33 cm，与土壤水分35%和65%处理之间无显着性差异；幼苗根鲜重，土壤水分为80%处理下最重，为0.43 g，显着重于其他3组处理，在土壤水分为65%处理下最低，为0.27 g；幼苗的根干重在土壤水分为80%处理时最高，为0.17 g。在土壤水分为50%和65%处理最低，为0.11 g；幼苗的根冠比随土壤水分的增大而减小，在土壤水分为35%时的根冠比最大，为0.39，显着高于另外3个处理，在土壤水分为50%时的根冠比最小，为0.25，但与另外3个处理的根冠比无显着差异。
2.3土壤水分对幼苗茎生长的影响
由表3可知，新疆野苹果幼苗株高随土壤水分的增大呈先减后增的趋势，土壤水分为80%时的幼苗最高，为10.49 cm，与65%、50%处理的都存在显着差异，65%处理的幼苗株高最低，仅为7.07 cm，显着低于其他处理。幼苗基茎随土壤水分的增大而增长，80%水分处理的幼苗基茎为2.55 mm，显着高于其他3个处理，土壤水分为35%时最小，为0.97 mm，土壤水分65%时基茎显着大于50%和35%下的基茎；幼苗的茎鲜重随土壤水分增大呈现先减后增，80%时的幼苗茎鲜重、干重最大，分别为0.48 g、0.18 g，皆显着高于其他3个处理，土壤水分50%时最小，但为0.24 g，与35%、65%之间无显着差异。土壤水分35%、50%和65%时，茎干重均无显着差异，土壤水分80%时，茎干重最大，为0.18 g。
2.4土壤水分对幼苗叶生长的影响
由表4可知，幼苗单株叶片数，以土壤水分80%处理最多，为16片，显着高于另外3个处理，另外3个处理的单株叶片数均为11片，无显着差异；叶鲜重在土壤水分80%时最大，为1.23 g，显着高于土壤水分为50%和65%幼苗叶鲜重；分叶干重各土壤水分间均无显着差异；叶绿素含量随水分的增大而增大，在土壤水分35%处理下最小，相对值为38.73，在土壤水分80%处理的含量最高，为46.50，显着高于其他3个处理；叶面积在不同土壤水分条件下不同（18.07～23.41 cm2）但不存在显着性差异；比叶面积在土壤水分35%时最大，为44.55，显着高于另外3个土壤水分处理，且另外3个土壤水分处理之间无显着差异；叶片厚度在80%土壤水分处理下最大，为0.14 mm，显着大于与土壤水分65%处理的0.12 mm，与土壤水分35%、50%处理（均为0.13 mm）无显着差异。
2.5幼苗生长指标间及其与土壤水分的相关性
由图1可知，幼苗的生长不仅受土壤水分的影响，各器官之间也存在相关性。土壤水分与新疆野苹果幼苗的主根长、茎粗和单株叶片数呈极显着正相关，与茎干重呈显着正相关，与根冠比呈显着负相关，与其他性状不存在显着相关关系。主根长与茎粗呈极显着正相关。株高与茎干重、叶干重、单株叶片数、叶面积、叶周长和叶片厚度呈极显着正相关。叶面积与株高、根干重、茎干重、叶干重和单株叶片数呈极显着正相关。根冠比与根干重则呈显着负相关。
3" 小结与讨论
土壤水分是影响植物种子萌发的主导因子［15］。本研究发现，新疆野苹果种子萌发率与幼苗存活率随土壤水分的增加是先增大后减小，在20%和35%的水分条件下，萌发率极低，仅为0.67%和4%，且萌发后，因干旱胁迫，无法正常生长，直至死亡。当土壤水分增加至50%和80%时，萌发率分别为42.67%和25%，显着低于65%的土壤水分的种子萌发率，表明较低和过高的土壤水分，显着抑制种子萌发。在新疆野苹果的实生苗培育和自然繁殖过程中的立地条件选择过程中，土壤水分在65%左右，是较为理想的立地条件。
土壤水分含量是影响植物生长和发育的主要因素之一，水分过高或过低均会抑制植物的生长。本研究中，当土壤水分为80%时，幼苗的主根长、基茎、单株叶片数和根茎叶生物量都显着高于其他水分处理。表明当土壤水分含量充足且适宜植物需要时，有利于幼苗生长发育和积累有机物［16，17］。这与新疆野苹果在相对土壤水分为78%条件下具有良好的适应性的研究结果基本相似［18］。新疆野苹果幼苗生长指标间及其与土壤水分的相关性表明，野苹果幼苗各器官的生长不仅受土壤水分的影响，各器官之间也存在一定的协同作用。比如，新疆野苹果对不同土壤水分胁迫具有一定的适应性，能够通过根冠比及生物量的分配以适应一定的胁迫范围。
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