CN108243658A - 一种促进香果树种子萌发的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种促进香果树种子萌发的方法，在飘散种子前清扫枯落物，保护地面土壤，使香果树种子能够顺利到达土壤表面；种子飘散后应当保护枯落物，使种子所处环境保持黑暗，减少香果树种子因在不合适时间见光萌发带来的地面种子库内种子的损耗，并于次年四月初施加人为扰动使枯落物及土壤覆盖的香果树种子能够见光萌发；保护产生种子母树生境内的动物；于香果树种子飘散当年对成熟香果树种子进行收集贮藏，于次年4月以后在林窗及林缘播种；应当对沿水溪两侧近旁3~20m的土地进行保护，并适当对种源母树下游两岸郁闭度过大地带人为开辟林窗，并于次年4月后在条件适宜地点人工播种。本发明对于濒危植物香果树摆脱濒危现状具有重要的意义。

Description

一种促进香果树种子萌发的方法

技术领域

本发明属于植物培育技术领域，涉及一种促进香果树种子萌发的方法。

背景技术

香果树(Emmenopterys henryi)为中国特有单种属植物，第四纪冰川幸存孑遗植物，是研究茜草科(Rubiaceae)系统发育、形态演化及中国植物地理区系的重要材料。由于现存数量有限，濒临灭绝，被列为国家Ⅱ级重点保护植物(傅立国, 1992)。自然条件下香果树种群呈现衰退趋势(康华靖等, 2007; 陈子林等, 2007; 郭连金, 2009)。通过种子进行种群更新是种子植物种群延续的关键。

有关香果树种子萌发对环境因子的响应已有初步研究，李铁华等(2004)及管康林(1985)认为1000 lux光照条件利于香果树种子萌发。甘聃等(2006)认为20 ℃恒温有利于香果树种子萌发。武夷山自然保护区(27°33′~27°54′ N，117°27′~117°51′ E)香果树种群林外、林缘及林窗阳光可直射地表，光照强度高出已往研究中设置的光照强度。

香果树种子数量多，小而轻，具种翅，为风媒种子，且母树树高达15 m(薛苹苹等,2016)，导致种子散布距离较大。香果树种群主要分布于山地沟谷地水溪旁(刘信中和方福生, 2001)。山地沟谷地带环境构成复杂，水溪旁土壤含水量较高，香果树种子可能散布于光照、温度、水分因子存在较大差异的微生境中。濒危植物的生境破碎，拥有相对独特的小环境(柴胜锋等, 2010)，我们猜想，香果树种子萌发对不同光照、温度、水分条件可能有独特的适应性，只有处于适宜环境下的香果树种子才能顺利萌发，形成的幼苗才能快速建植。有必要对种子萌发对环境因子的响应进行系统的研究。目前，高于1500 lux光照强度条件下香果树种子萌发尚无人研究；香果树种子对不同光照因子、温度因子响应的研究尚不全面。土壤含水量对于香果树种子萌发的影响尚无人研究。以往研究尚不能全面反映香果树种子萌发规律。

发明内容

本发明的目的在于提供一种促进香果树种子萌发的方法，通过使用室内人工气候箱，设置光照因子，温度因子共同作用下的香果树种子萌发实验。通过模拟野外环境设置不同土壤含水量环境下香果树种子萌发实验。深入研究香果树种子对光照、温度、水分因子的响应。通过结合对结实母树生境的温度因子跟踪记录结果的分析研究香果树对环境的适应策略，有助于为香果树种群复壮机制提供科学的理论依据，促进保护对策的提出，对于濒危植物香果树摆脱濒危现状具有重要的意义。

其具体技术方案为：

一种促进香果树种子萌发的方法，包括以下步骤：

步骤1、于10月底香果树种子雨前，采集位于谷底溪流边生长的香果树成熟种子（树冠下层易采集的部分），置于4℃冰箱中进行低温沙藏，备用。

步骤2、于11月初香果树种子雨前，清理香果树林下杂灌木、竹子及密集的其他乔木，清扫林内外枯落物，使林下通风良好，并在林内外喷洒退菌特粉及2.5%溴氰菊酯可湿性粉剂，防止病虫害的滋生。在母树周围距离地面1.5 m左右高处设置网目为1 cm×1 cm的尼龙网，每隔3天抖动尼龙网一次，分离种子雨期间落下的香果树种子与枯枝落叶，尽可能使更多的种子顺利飘落于土壤表面；

步骤3、待12月底香果树种子雨结束后，撤去尼龙网，清除带病虫枝叶，将网上其余枯枝落叶均匀撒落于地表；对香果树原生境进行保护，防止散落的枯枝落叶被清理掉，使香果树种子所处环境保持黑暗。以减少其因局部地表温度高于9 ℃，种子见光萌发后无法过冬而导致地面种子库内种子大量损耗；

步骤4、次年4月初待土温回升至9℃以上，对香果树林下施加人为扰动，使枯落物及土壤覆盖的香果树种子能够见光萌发；保护香果树母树生境内的小型动物（如麂子、蛇类、蛙类等），增加香果树种子通过自然扰动萌发的机会；

步骤5、对香果树分布区沿水溪两侧3~20 m的土地进行封禁，待人为扰动结束后，将室内沙藏香果树种子播于原生境中，补充因自然条件下损耗而引起的种子不足。在种源母树下游两岸郁闭度过大地带进行适当的择伐、间伐，人为开辟林窗，病虫害杀灭(方法同前)后进行播种，以人为扩大香果树的分布范围。

步骤6、自次年4月份香果树种子萌发前开始，在原生境林下、林窗及林缘等微生境布设土壤温度记录仪、光照记录仪及土壤含水量记录仪，收集土壤表面相关引资信息，每隔三天观测土壤含水量动态，当土壤含水量低于30%，实施雾化喷水，使得原生境土壤含水量在30~50%之间，有利于缩短种子萌发周期，提高其萌发率。

步骤7、由于林外和林缘微生境空中没有遮盖物，为防止强降雨冲刷和强光照射而导致种子萌发后下胚轴断裂或子叶灼烧死亡，在林外和林缘两个微生境覆盖高于地表0.5m的薄膜，并加盖遮阳网调节地表光强，确保香果树萌发种子后健康成长。

进一步，步骤2中，在林内外喷洒洒退菌特粉3.0 g/m²及2.5%溴氰菊酯可湿性粉剂0.5 g/m²。

进一步，步骤7中，当地表温度为9~12 ℃时，控制光强在3000~7000 lux之间；当地表温度在12~27 ℃之间时，控制地表光强为2000 lux。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明通过使用室内人工气候箱，设置光照因子，温度因子共同作用下的香果树种子萌发实验。通过模拟野外环境设置不同土壤含水量环境下香果树种子萌发实验。深入研究香果树种子对光照、温度、水分因子的响应。通过结合对结实母树生境的温度因子跟踪记录结果分析研究香果树对环境的适应策略，有助于为香果树种群复壮机制提供科学的理论依据，促进保护对策的提出，对于濒危植物香果树摆脱濒危现状具有重要的意义。

附图说明

图1是香果树种子的萌发；A, 最终萌发率；B, 萌发指数；C, 平均萌发周期；D, 活力指数；

图2是光照强度与温度条件对香果树胚根生长的影响；A, 9 ℃条件下；B, 12 ℃条件下；C, 15 ℃条件下；D, 18 ℃条件下；

图3是香果树种子萌发起始结束时间及历时长度；

图4是2016年1月下旬至3月下旬武夷山自然保护区实验样地林内温度；

图5是2016年上半年武夷山自然保护区实验样地林内温度；

图6是土壤含水量对香果树种子萌发的影响；A, 原生境冠缘土壤；B, 上饶市田间土壤；

图7是土壤含水量对成苗率的影响；A, 原生境冠缘土壤；B, 上饶市田间土壤；成苗率为实验开始第29 d测定。

具体实施方式

下面结合具体附图和实施例对本发明的技术方案作进一步详细地说明。

本发明以香果树种子萌发对光照、温度、水分因子的响应为切入点，探究濒危植物香果树种群衰退的原因。实验通过人工气候箱培养研究香果树种子对不同光照、温度环境的响应，通过模拟野外不同土壤含水量环境研究土壤含水量对香果树种子萌发的影响。通过对实验结果的分析，结合香果树生境温度监测数据及野外调查结果，寻找香果树更新的适生态环境，揭示其濒危成因。结果表明：照光是种子萌发的必要条件，同一温度下不同光强对萌发情况影响不同。总体上2000~7000 lux对萌发最有利，2000~5000 lux对幼苗建植最有利；香果树种子萌发下限温度低于9 ℃，9 ℃时其种子能够萌发但难以完成幼苗建植。12 ℃是香果树萌发并完成建植需要的最低温度，9~27 ℃间，温度升高有利于香果树种子萌发。≥33 ℃时，种子不能正常萌发；不同温度下光强对萌发影响的程度显著不同，低温情况下对香果树种子萌发有很大影响；香果树种子萌发在2~6 d内开始，在5~23 d内结束。总体上萌发历时随温度升高，在9~27 ℃间缩短，在27~36 ℃间延长。500~9000 lux光照强度变化对萌发开始及结束时间均无显著影响；土壤含水量适中(30~50%)条件萌发率高且成苗率高；土壤性质对种子萌发有很大影响；自然条件下，在适宜萌发的时间段缺乏对表层土壤及枯落物的扰动、过低的萌发温度下限以及萌发时间前适宜的土壤水分含量范围狭窄，是香果树不能有效通过有性繁殖进行种群更新的重要原因；林窗及林缘比林内及林外更适于种子萌发；香果树种子通过风及溪流到达一定距离外，因黑暗而处于静止状态并在适宜萌发的时间受到外界干扰而见光萌发，是香果树种群延续的一种策略；在沿溪流一定距离(3~20 m)内种子有更高的萌发机率及成苗率，这是香果树适应环境的一种策略；香果树种子飘落的次年4月是种子萌发的适宜时间。具体方法如下：

1. 材料和方法

1.1 实验材料

1.1.1 光照因子，温度因子共同作用下的香果树种子萌发实验

对人工气候箱进行侧面加光，光源为白光LED灯片，型号为5730型，距离光源越远光照强度越低，并在人工气候箱内用黑色卡纸局部遮光以设置不同光强环境，以照度计实测每个处理的光强。

供试种子于2015年10月采自福建省武夷山国家级自然保护区(27°33′~27°54′ N，117°27′~117°51′ E)将分别采自于母树上中下层位的成熟褐色果实置于干燥阴凉处阴干至果实完全开裂，去除果皮、中轴等杂质，选取饱满种子，将所得种子混合并以干燥纸袋保存在自然室温的黑暗条件下，备用。2016年4月测量种子千粒重。从混合后的种子中随机数取100粒种子，使用电子天平测称重，重复33次，计算平均值、标准差、变异系数。混合后的香果树种子千粒重为0.67±0.04 g，变异系数5.7166％。

不同土壤含水量环境下香果树种子萌发实验

改装育苗盘，形成长宽深95 cm×20 cm×6.5 cm的容器。装入土壤的容器一头斜插入的透明塑料箱中，容器通过粗铁丝固定在铁架上，与水平线交角为27 °，注入蒸馏水直至容器内部分土壤被蒸馏水浸没，标明此时水位位置，每天加入蒸馏水保持水位不变。容器内土壤含水量由于土壤吸水由插入水中一端向另一端逐渐降低，当随时间延长土壤含水量不再发生变化后开始进行播种实验。

供试土壤分别采集自供试种子来源于香果树原始生境的林下土壤及上饶市田间的土壤，均采集0~6 cm深的表层土壤。土壤以烘箱进行高温(105 ℃)消毒。供试种子来源与光照因子，温度因子共同作用下的香果树种子萌发实验一致。

实验方法

1.2.1 光照因子、温度因子共同作用下的香果树种子萌发实验

于2016年4月上旬进行实验。分别在9 ℃、12 ℃、15 ℃、18 ℃、21 ℃、24 ℃、27 ℃、30℃、33 ℃、36 ℃的恒温条件下分别设置0 lux、500 lux、1000 lux、2000 lux、3000 lux、5000 lux、7000 lux、 9000 lux的光强，其中15 ℃、18 ℃及33 ℃三个温度下光照强度额外增加50 lux、100 lux、200 lux、300 lux、400 lux。每日定时照光12 h。供试种子置于装有1 cm深蒸馏水的方形培养皿内(6 cm×6 cm×1.5 cm)，每日定时定量浇水使蒸馏水深度始终保持＞0.5 cm，每个处理3个重复，每个重复30粒种子。实验自开始后每日记录种子萌发情况，萌发数直接在培养箱中观察种子是否露白(种子萌发以种子露白为标志)。胚根长度以数显游标卡尺进行测量，每种处理下3次重复。自种子停止萌发5 d后结束实验。

不同土壤含水量环境下香果树种子萌发实验

于2016年4月上旬进行实验，筛选大而饱满的种子作为供试种子。设置上饶市田间土壤及供试种子母树原生境的林下土壤两种土壤环境，每种环境设置高、中、低三种土壤含水量即离水源0~30 cm，30~60 cm，60~90 cm距离段内的土壤环境。每种处理三次重复每个重复30粒种子，测定土壤含水量结果为离水源0 cm，30 cm，60 cm，90 cm的原生境土壤含水量分别为79%，49%，38%，34%，而同距离的上饶土壤含水量分别为83%，41%，31%，7%。实验自开始后每日记录种子萌发情况，观察种子两面是否露白。实验开始第29 d记录幼苗数量。

母树生境的温度因子跟踪记录

通过小型人工气象站记录种源母树林下温度变化。记录自2016年1月开始。

数据处理与统计分析方法

种子萌发指数参考Saxena等(1996)公式如下：

(1)最终萌发率(Final germination)

FG=萌发种子数量/试验用种子数量×100%

(2)平均萌发周期(Mean period of final germination)

MPFG =∑(Gt×Dt)/∑Gt

(3)萌发指数(Germination index)

GI=∑(Gt/Dt)

(4)活力指数(Vigor index)

VI=S×∑(Gt/Dt)

(5)成苗率(Seedling rate)

SR=(成苗数÷播种粒数)×100%

其中D为种子萌发时所用的试验天数，G为调查时间间隔内种子萌发的数量。Gt为第t天发芽数，Dt为发芽的天数，S为香果树幼苗的胚根长。

采用方差分析(ANOVA)和LSD多重比较(p<0.05)的方法对不同处理下的香果树种子萌发参数进行分析，运用Excel 2007进行作图，SPSS 22.0进行显著性分析(SPSSInc.Chicago, Illinois, USA)。

结果

2.1 香果树种子的最终萌发率

由图1-A知，36 ℃及9 ℃条件下，香果树种子最终萌发率≤80％(36 ℃时3000 lux光强下除外)，其余实验条件下其最终萌发率均≥80％。实验观测发现，36 ℃条件下，香果树种子能够萌发，但大部分萌发种子及其幼苗均呈现不同程度的腐烂。33 ℃条件下，能保持较高(≥80%)的最终萌发率，但同样有大量萌发种子及幼苗呈现腐烂状。30 ℃条件下，种子的最终萌发率≥90％，未观察到种子呈腐烂状的现象。9 ℃时7000 lux光强下最终萌发率最高，为73％。9 ℃时500 lux光想下的最终萌发率最低，为30％。9 ℃时3000~500 lux光照强度条件下，最终萌发率随光强的降低而显著降低，其最终萌发率≥57％。所有实验温度条件的黑暗条件下，香果树种子不能萌发。

香果树种子的萌发指数

2.2.1 温度变化对香果树种子萌发指数的影响

9 ℃到27 ℃之间，萌发指数总体上随温度升高而升高，27 ℃到36 ℃之间，萌发指数总体上随温度升高而下降，其中27 ℃各光照强度的香果树种子萌发指数均显著高于其他温度计光强组合实验(图1-B)。

光照强度变化对香果树种子萌发指数的影响

在9 ℃到27 ℃实验温度条件下，萌发指数在光照强度500~7000 lux间呈现随光强升高而升高的总体趋势，在500~2000 lux间总体上随光强升高迅速上升；在7000~9000 lux间总体略有下降，但仍然保持很高的萌发指数(图1-B)。

低温及高温下，光照强度对香果树种子萌发指数的影响

15 ℃、18 ℃时光强在0~300 lux之间香果树种子萌发指数总体上随光照强度上升变化较小，300~2000 lux之间萌发指数随光照强度升高迅速上升，2000~7000 lux之间光照强度变化对萌发指数无显著影响且萌发指数高；33 ℃时萌发指数高且光照强度在20~9000lux变化对萌发指数无显著影响(图1-B)。

香果树种子的平均萌发周期

2.3.1 光照强度及温度对香果树种子平均萌发周期的影响

由图1-C知，9~27 ℃之间，香果树种子平均萌发周期总体上随温度升高而缩短，27~36℃之间，平均萌发周期总体上随温度升高而延长；实验光强条件下，平均萌发周期27 ℃时最短为3.96 d，最长为4.57 d；9℃时最短为10.75 d，最长为13.88 d。在500~5000 lux之间，平均萌发周期随光照强度的升高而略有缩短，在5000~9000 lux之间随光照强度升高而略有延长。1000 lux、5000 lux及9000 lux条件下，随温度在9~27 ℃之间逐渐升高，光照强度对平均萌发周期的影响减小，温度较低(15 ℃、18 ℃、21 ℃)时，光照强度对平均萌发周期有较大影响，15 ℃时100 lux光照强度下平均萌发周期比500 lux光照强度下延长了2 d左右。

低温及高温下，光照强度对香果树种子平均萌发周期的影响

15 ℃、18 ℃时光强为0~300 lux条件下，平均萌发周期总体上随光照强度上升变化较小，光强在300~2000 lux之间平均萌发周期随光照强度升高迅速缩短，在2000~7000 lux之间光照强度变化对平均萌发周期无显著影响且平均萌发周期短；33 ℃时平均萌发周期短且光照强度变化对平均萌发周期无显著影响(图1-C)。

香果树种子活力指数

2.4.1 光照强度及温度对活力指数的影响

图1-D为香果树种子萌发的活力指数随温度和光强的变化曲线，由图知，9~30 ℃时香果树种子活力指数总体上随温度升高而升高，30~36 ℃时随温度升高而下降；9~27 ℃时随光照强度(1000 lux~2000 lux)的升高活力指数迅速升高，光照强度在2000~7000lux之间时香果树种子活力指数相对平稳，而后随光照强度(7000~9000 lux)升高活力指数下降。

低温及高温下，光照强度对香果树种子活力指数的影响

15 ℃和18 ℃时0~300 lux光强下，总体上香果树种子活力指数随光照强度上升变化较小，活力指数很低，300~1000 lux光强下活力指数随光照强度升高而缓慢升高，1000 lux~2000 lux光强下活力指数随光照强度升高而迅速升高，总体上2000~7000 lux光强下随光照强度升高活力指数缓慢上升。7000 lux~9000 lux光强下随光强升高活力指数下降；33℃时活力指数不高且光照强度变化对活力指数无显著影响(图1-D)。

光照强度与温度条件对香果树胚根长度的影响

图2为光强和温度对香果树胚根生长的影响，由图知，9 ℃时23 d香果树种子胚根长度最大值为0.11 mm＜1 mm；12 ℃时15 d其胚根长度≤1 mm，21及23 d、光照强度＜1000 lux的条件下，胚根长度＜1 mm。光照强度＞1000 lux时，胚根长度＞1 mm；15 ℃时15 d香果树种子胚根长度均＞1 mm；18 ℃时15 d其胚根长度＞2 mm；9~18 ℃时，随温度升高香果树种子胚根长度生长速率总体上呈上升趋势。总体上2000~7000 lux光照强度最利于胚根长度生长，7000~9000 lux不利于胚根长度生长。

香果树种子萌发起止时间及历时长度

2.6.1 萌发起始时间

图3为不同光照和温度条件下香果树种子萌发历时长度，由图知，所有实验条件下，萌发在2~6 d内开始。9 ℃和12 ℃时，香果树种子第3~4 d开始萌发。15 ℃和18 ℃时第4~6 d开始萌发。除温度21 ℃和光强7000 lux组合条件下香果树种子在第2 d开始萌发外，21 ℃和24 ℃种子在第3~4 d开始萌发。27 ℃及30 ℃时，香果树种子在第3 d开始萌发。33 ℃及36 ℃时，香果树种子在第2 d开始萌发。15~36 ℃随温度升高，总体上香果树种子萌发起始时间缩短。500~9000 lux光照强度变化对香果树种子萌发起始时间无显著影响。

萌发结束时间

由图3知，所有实验条件下，萌发在5~23 d内结束。除12 ℃和2000 lux条件下，香果树种子在第17 d结束萌发，9 ℃和12 ℃时其种子在第20~23 d结束萌发，15 ℃和18 ℃时其种子在第10~15 d结束萌发，21 ℃和24 ℃时其种子在第8~11 d结束萌发，27 ℃时其种子在第5~7 d结束萌发。30 ℃、33 ℃、36 ℃香果树种子在第6~11 d结束萌发。9~27 ℃随温度升高，总体上香果树种子萌发结束时间缩短。27~36 ℃随温度升高，总体上其萌发结束时间延长。9~18 ℃随温度升高，香果树种子萌发结束时间迅速缩短。500~9000 lux光照强度变化对其萌发结束时间无显著影响。

萌发历时长度

总体上，9~27 ℃时随温度升高，香果树种子萌发开始至结束所需的时间缩短，27~36℃时随温度升高，其萌发开始至结束所需的时间延长。27 ℃时开始且萌发到结束萌发只需要2~4 d。

香果树母树林内温度

2.7.1 2016年初香果树原生境林内温度变化

由图4知，2016年，2月10日9:00到2月14日2:00林内温度始终＞9 ℃，即＞3 d的时间林内空气温度始终＞9 ℃。除3月6日7:00温度为8.6 ℃及3月3号22:00到3月4日1:00温度在8.3~9 ℃之间，3月3日9:00到3月9日1:00林内温度始终＞9 ℃，即除极短时间林内温度低于9 ℃(但≥8.3 ℃)，有＞5 d时间温度保持在9 ℃以上。3月17日3:00到3月21日9:00林内温度始终＞ 9℃，即有＞4 d时间温度保持在9 ℃以上。

对香果树种子萌发及幼苗生长造成伤害的温度

2016年，1月30日到2016年3月25日，武夷山自然保护区实验样地林内气温多次低于0℃，5次低于-3 ℃，1次低于-6 ℃。多次剧烈降温强(达到0 ℃以下)前均有一段时间的温度总体达到9 ℃以上(图4)。

武夷山香果树生境上半年温度变化

图5为2016年香果树种子落地后至萌发前的实验样地内土壤地表温度，由图知，2016年3月下旬仍然存在温度＜0 ℃，2016年4月开始，实验样地林内温度总体上高于10 ℃且始终＞5 ℃。

土壤含水量对香果树种子萌发的影响

2.8.1 萌发基质为生境母树冠缘土壤

由图6知土壤含水量对香果树种子萌发产生显著影响，香果树种子萌发过程中，49~38%土壤含水量条件最有利于其种子萌发。实验开始第5 d有一粒种子萌发。香果树种子萌发率达到20%，49~38%及79~49%的土壤含水量条件下需要6 d，38~34%的土壤含水量条件下需要8d；香果树种子萌发率达到40%，49~38及79~49%的土壤含水量条件下需要7 d，38~34%的土壤含水量条件下需要11 d；香果树种子萌发率达到60%，49~38的土壤含水量条件下需要7~8d，79~49%的土壤含水量条件下需要9 d，38~34%的土壤含水量条件下需要17 d；香果树种子萌发率达到80%，49~38%的土壤含水量条件下需要9 d，79~49%的土壤含水量条件下需要13d。49~38%，79~49%，38~34%土壤含水量条件下的种子最终萌发率分别为91.67%±6.80%，88.73%±6.18%，69.24%±18.64%。

萌发基质为上饶市田间土壤

萌发过程中，总体趋势表现为83~41%土壤含水量条件下的种子萌发率高于41~31%土壤含水量条件下的种子萌发率，41~31%土壤含水量其萌发率高于31~7%土壤含水量条件下的萌发率。实验开始第6 d出现萌发种子。香果树种子萌发率达到20%，83~41%土壤含水量条件下需要5~6 d。41~31%的土壤含水量条件下需要6 d，31~7%的土壤含水量条件下需要12 d；香果树种子萌发率达到40%，83~41%及41~31%的土壤含水量条件下需要7 d，31~7%的土壤含水量条件下需要17 d；香果树种子萌发率达到60%，83~41%及41~31%的土壤含水量条件下需要约8 d；香果树种子萌发率达到80%，83~41%的土壤含水量条件下需要10 d，41~31%的土壤含水量条件下需要12 d。83~41%，41~31%，31~7%土壤含水量条件下的种子最终萌发率分别为100%±0%，94.97%±3.63%，39.92%±8.79%(图6-B)。

不同萌发基质对萌发率的影响

萌发基质为原生境母树冠缘土壤时，49~38%(中)土壤含水量条件下的种子萌发率高于79~49%(高)土壤含水量条件下的种子萌发率。萌发基质为上饶市田间土壤时，83~41%(高)土壤含水量条件下的种子萌发率高于41~31%(中)土壤含水量条件下的种子萌发率(图6)。

土壤含水量对成苗率的影响

2.9.1 基质为原生境母树冠缘土壤

由图7-A知，实验开始第29 d，49~38%土壤含水量条件下的成苗率为90.43%±6.18%；79~49%土壤含水量条件下的成苗率为59.43%±11.89%；38~34%土壤含水量条件下的成苗率为65.29%±12.09%。79~49%土壤含水量条件下的成苗率比最终萌发率低28%左右。

基质为土壤为上饶市田间土壤

由图7-B知，实验开始第29 d，41~37%土壤含水量条件下的成苗率为81.62%±3.37%；83~41%土壤含水量条件下的成苗率为70.88%±5.17%；31~7%土壤含水量条件下的成苗率为17.10%±12.22%，83~41%土壤含水量条件下的成苗率比最终萌发率低30%左右。31~7%土壤含水量条件下的成苗率比最终萌发率低23%左右。

讨论

3.1 光照强度及温度对种子萌发的影响

光照是某些植物种子萌发的必要条件(张敏等, 2012)，这些植物的种子称为需光种子。野外条件下，需光种子可通过自然扰动摆脱黑暗获得足够的光照，进而萌发(任坚毅等,2008)。实验表明，光照是香果树种子萌发的一个决定性因子，黑暗条件下香果树种子不能萌发，极低光强下香果树种子即可萌发(图1-A)。这与管康林(1985)的研究一致。香果树种子小，易散落于缝隙内及被土壤及枯落物掩埋，当种子处于土壤掩埋或枯落物掩盖的黑暗中环境中，即使温度条件适宜，种子不也能萌发，处于黑暗条件下的静止种子，当受到动物及人类活动影响，土壤或枯落物受到扰动使种子见光，水分条件满足时即可萌发。但当缺少外界干扰时，不能见光的香果树种子处于静止状态，即使一段时间后受到干扰见光萌发，由于未能抢先占据有利的生态位，加之香果树种子小，缺乏竞争力，在种间竞争中处于劣势，此种情况下，幼苗在种子萌发当年有较高的死亡率，存活的幼苗由于缺少足够生长时间，不利于幼苗越冬，导致幼苗在冬季低温环境下大量死亡。自然条件下，缺乏动物对表层土壤及枯落物的扰动，这可能是香果树不能有效通过有性繁殖进行种群更新的一个原因。

温度对种子的萌发及幼苗建植具有重要作用。实验表明，温度是香果树种子萌发的另一个决定性因子，没有达到一定的温度条件，香果树种子不能萌发。香果树种子萌发需要的温度很低，9 ℃依然不是香果树种子萌发的温度下限(图1-A)，9 ℃时萌发极其缓慢，不能完成萌发或需要非常长的时间完成萌发(图2-A)。12 ℃是香果树种子完成萌发(图1-A)并使幼苗有能力建植所需最低温度(图2-B)。野外调查中发现，香果树种子在11月开始飘散，持续40 d左右。裴芸等(2011)对枳(Poncirus trifoliata )的研究表明，当萌发过程中遭遇强降温引起的低温环境时，萌发的种子可能大量死亡。对武夷山自然保护区的香果树种群生境温度监测的结果表明，二月初至三月底这一时间内，日最低温度高于9 ℃并持续3~5 d(9 ℃时香果树种子3~4 d即可萌发(图3))达3次，并在数日内温度骤降至零度以下。此种情况下(情况1)，当年飘落的种子于次年适宜萌发时间到来前在满足光照条件及水分条件的香果树种子开始萌发，但因低温而死亡；种子飘散当年，当水分条件适宜，光照条件满足时，飘散的种子可开始萌发，而由于飘落后立即萌发的种子生长时间极短，幼苗难以越冬，此种情况(情况2)下，当年飘落的种子当年即萌发并产生幼苗，冬季低温环境下幼苗死亡。在上述两种情况下，香果树种子过低的萌发温度下限导致香果树种子因为在不合适的时间萌发而最终死亡，这可能是香果树不能有效通过有性繁殖进行种群更新的一个原因。

陈辉等(2008)对西双版纳地区先锋树种对叶榕(Ficus hispida)种子的研究表明，不同光照温度条件下，种子萌发情况存在差异。香果树生境中，林内、林窗(2 m<相邻两棵植物间垂直光斑直径≤5 m)、林缘(5 m<相邻两棵植物间垂直光斑直径≤10 m)及林外(与一侧植被垂直光斑直径>10 m)的光照、温度环境有较大的区别，对种子萌发及其产生幼苗的生长有很大的影响(郭连金等, 2017)。实验表明，达到萌发要求的温度及光照条件后，温度的升高(≤30 ℃)可促进香果树种子的萌发；不同温度条件下(9~30 ℃)，光照强度(20~7000 lux)的升高对种子萌发始终起促进的作用(图1)；对于野外环境，当即将萌发的香果树种子位于林内，由于郁闭度高，与林缘、林窗及林外相比，林内光强低，温度低(郭连金等,2017)，因而，林内条件不利于香果树种子萌发及幼苗建植。实验表明，较低温条件下，光强对种子萌发的影响更加显著，总体上光强的提高(＜7000 lux)能够较大程度缩短平均萌发周期，缩短萌发开始时间，提高萌发指数，提高活力指数(图1、图3)。因而，当种子位于林内时，离林窗及林缘越近或地面遮光物越少，越有利于香果树种子萌发与幼苗建植；当香果树种子位于林窗及林缘，由于太阳光对地表环境的短时间直射及长时间散射，会造成林缘及林窗的地表温度高于林内，低于林外，且温度变化相对稳定，这有利于香果树种子萌发。因而，林窗及林缘比林内及林外更适于香果树种子萌发。这在实验中得到了证明，同等温度条件下，光强在300~2000 lux范围内的变化对萌发情况的影响最大，光强越高对萌发的促进作用越明显，低于300 lux光强不利于萌发，2000~7000 lux光强下有利于萌发。实验表明，过高的温度会导致香果树种子及幼苗在萌发过程及生长过程中受损伤，同时光强对香果树种子萌发的影响的重要性随温度升高(9~30 ℃)而相对减弱(图1)，当种子在林外开敞地带，由于地面较长时间直接接受太阳直射，会造成地表局部温度过高及地表土壤含水量快速下降，使萌发中的香果树种子因高温及失水死亡。因而，林外开敞地带不利香果树种子萌发。

实验表明，在适宜的光照、温度、水分条件下，质量好的香果树种子有很高的最终萌发率(≥80%)(图1-A)、较早的开始萌发时间(2 d)(图2)、较高的萌发指数(图1-B)及较短的平均萌发周期(4 d)(图1-C)，种子依靠消耗其自身的营养物质及子叶的光合作用在较短时间(21 d)内快速生长(胚根长度达7 mm)(图3-D)，活力指数高(图1-D)；说明质量好的香果树种子在适宜的环境条件下可以顺利完成萌发并有能力完成幼苗建植，即香果树可以通过有性繁殖进行种群延续。野外调查发现香果树种群沿山地沟谷间水溪分布，每个香果树群落间距较远(存在＞1 km情况)，无性繁殖不具有如此强大的扩散能力，这应是当年飘散的部分香果树种子通过风及溪流扩散到达离母树一定距离外微环境内，并经枯落物或土壤覆盖处于黑暗状态，在适宜萌发的时间受到动物、风及强降雨等引起的扰动而见光萌发。这可能是香果树种群延续的一种策略。

土壤含水量对香果树种子萌发的影响

在显微镜下观察香果树种子发现，香果树种子种皮极薄，这对于香果树种子完成实现萌发所需的吸胀过程十分有利。实验表明，当种子在一定土壤含水量环境的土壤表面，光照及温度条件适宜时，即使无降雨，种子同样能够完成吸胀而萌发(图6)。自然条件下，香果树分布于山地沟谷中的水溪近旁(3~20 m)，野外调查中观察到香果树种子可飘散至距离母树到120 m外，并在林下，林缘，林外均有种子散布，水溪两侧土壤含水量较高，种子容易吸水萌发。当种子位于沟旁，相对更高的土壤含水量增加了种子在不合适的时间萌发的可能；当种子位于远离水溪的干燥地带，过低的土壤含水量不利于种子在合适的时间萌发。在不合适的时间段萌发会导致地面种子库的大量损耗，在适宜萌发的时间保持静止状态不利于香果树幼苗占据有利的生态位。因而，在原生境适宜种子萌发前，有利于保持香果树种子静止状态的土壤水分环境狭窄可能是导致香果树种群衰退的重要原因。

实验表明，中高土壤含水量(＞40%)条件下有很高的最终萌发率，低土壤含水量(＜30%)条件下种子萌发率很低。土壤含水量适中(30~50%)条件下不但萌发率高，成苗率也高于土壤含水量高及土壤含水量低的成苗率，与最终萌发率最接近(图7)。适中的土壤含水量环境最有利于香果树种子萌发与幼苗建植，野外调查发现，沿水溪一定距离(3~20 m)内种子有更高的萌发率及成苗率，这可能是香果树适应环境的一种策略。

实验表明香果树种子在水中需要2~6 d开始萌发(图3)，而在一定含水量(7%~83%)的土壤表面需要5~6 d时间开始萌发(图7)，降雨有利于香果树种子的萌发，但强降雨可能不利于幼苗的建植。降雨持续时间及降雨强度对香果树种子萌发及幼苗建植的影响有待研究。

实验表明，不同土壤作为萌发基质，原生境土壤，高土壤含水量比中等土壤含水量条件下的最终萌发率低，田间土壤，高土壤含水量比中等土壤含水量条件下的最终萌发率高(图7)。说明土壤性质对香果树种子萌发率可能有很大影响。

适宜香果树种子自然条件下萌发的时间

冬季低温会使萌发的香果树种子及幼苗死亡，种子飘落当年不适宜香果树种子萌发。次年4月以前，虽能够达到一定长度时间的萌发适宜温度，但随即到来的冻害会使萌发的香果树种子及幼苗死亡。实验表明，次年4月以后，温度总体上高于10 ℃且始终不低于5 ℃(图5)。因而，香果树种子飘落的次年4月以后是种子萌发的适宜时间。多数植物的幼苗对低温的抵抗能力随幼苗的生长而增强。因而在4月之后，种子萌发时间越早越有利于香果树种群通过有性生殖维持种群的延续。

保护对策

综上，香果树能够通过有性繁殖实现更新，环境条件适宜时，质量较好的香果树种子能够顺利萌发并建植。但种子自身在不同时间段对光照要求的矛盾、过低的萌发温度、保证种子保持静止状态直到次年4月萌发的土壤水分环境狭窄三者共同导致了自然条件下香果树种子在萌发前难以存活。

为使香果树种群复壮，针对种子自身在不同时间段对光照要求的矛盾，我们认为，应当在种子雨前清扫枯落物，保护地面土壤，使香果树种子能够顺利到达土壤表面。种子飘散后应当保护枯落物，使种子所处环境保持黑暗，减少香果树种子因在不合适时间见光萌发带来的地面种子库内种子的损耗，并于次年四月初施加人为扰动使枯落物及土壤覆盖的香果树种子能够见光萌发。保护产生种子母树生境内的动物，提高香果树种子通过自然扰动萌发的机会；针对香果树种子萌发温度较低，我们认为，应当于香果树种子飘散当年对成熟香果树种子进行收集贮藏，于次年4月以后在林窗及林缘播种，以避免自然条件下地面种子库的大量损耗；针对适宜土壤水分环境的狭窄，我们认为，应当对沿水溪两侧近旁(3~20m)的土地进行保护，并适当对种源母树下游两岸郁闭度过大地带人为开辟林窗。并于次年4月后在条件适宜地点人工播种。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，本发明的保护范围不限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可显而易见地得到的技术方案的简单变化或等效替换均落入本发明的保护范围内。

Claims (3)

1.一种促进香果树种子萌发的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、于10月底香果树种子雨前，采集位于谷底溪流边或溪流中生长的香果树成熟种子，置于4℃冰箱中进行低温沙藏，备用；

步骤2、于11月初香果树种子雨前，清理香果树林下杂灌木、竹子及密集的其他乔木，清扫林内外枯落物，在母树周围距离地面1.5 m高处设置网目为1 cm×1 cm的尼龙网，每隔3天抖动尼龙网一次，分离种子雨期间落下的香果树种子与枯枝落叶；

步骤3、待12月底香果树种子雨结束后，撤去尼龙网，清除带病虫枝叶，将网上其余枯枝落叶均匀撒落于地表；对香果树原生境进行保护，防止散落的枯枝落叶被清理掉，使香果树种子所处环境保持黑暗；

步骤4、次年4月初待土温回升至9℃以上，对香果树林下施加人为扰动，使枯落物及土壤覆盖的香果树种子能够见光萌发；保护香果树母树生境内的小型动物，增加香果树种子通过自然扰动萌发的机会；

步骤5、对香果树分布区沿水溪两侧3~20 m的土地进行封禁，待人为扰动结束后，将室内沙藏香果树种子播于原生境中，补充因自然条件下损耗而引起的种子不足，在种源母树下游两岸郁闭度过大地带进行适当的择伐、间伐，人为开辟林窗，病虫害杀灭后进行播种，以人为扩大香果树的分布范围；

步骤6、自次年4月份香果树种子萌发前开始，在原生境林下、林窗及林缘的微生境布设土壤温度记录仪、光照记录仪及土壤含水量记录仪，收集土壤表面相关引资信息，每隔三天观测土壤含水量动态，当土壤含水量低于30%，实施雾化喷水，使得原生境土壤含水量在30~ 50%之间，有利于缩短种子萌发周期，提高其萌发率；

步骤7、由于林窗和林缘微生境空中没有遮盖物，为防止强降雨冲刷和强光照射而导致种子萌发后下胚轴断裂或子叶灼烧死亡，在林窗和林缘两个微生境覆盖高于地表0.5 m的薄膜，并加盖遮阳网调节地表光强。

2.根据权利要求1所述的促进香果树种子萌发的方法，其特征在于，步骤2中，在林内外喷洒洒退菌特粉3.0 g/m²及2.5%溴氰菊酯可湿性粉剂0.5 g/m²。

3.根据权利要求1所述的促进香果树种子萌发的方法，其特征在于，步骤7中，当地表温度为9~12 ℃时，控制光强在3000~7000 lux之间；当地表温度在12~27 ℃之间时，控制地表光强为2000 lux。