CN113341075A - 一种种子快速萌发型植物的判定方法及其在生态修复中的应用 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种种子快速萌发型植物的判定方法及其在生态修复中的应用；所述判定方法包括：分析判定种皮是否透水及观察判定种子胚是否完全发育；分析确定植物种子萌发的最适季节并估算对应的中位萌发时间；若所述植物种子同时满足种皮透水、种子胚完全发育及所述中位萌发时间大于0且小于等于30天，即为种子快速萌发型植物。本申请通过采用简单、易行的生物学分析手段，能够准确普适的判定是否为快速萌发型植物，将该判定方法用于从多种植物种子中筛选出用于生态修复的种子快速萌发型植物，筛选出来的植物代表性强，其种子发芽容易且发芽速度快，对水资源相对匮乏环境适应性高，可大幅提升如以植物种子为主的退化喀斯特生态修复成功率。
Description
技术领域
本申请涉及生态修复技术领域，尤其涉及一种种子快速萌发型植物的判定方法及其在生态修复中的应用。
背景技术
喀斯地貌约占全球陆地生态系统面积10-12％，其孕育土壤剖面缺少过渡层，导致与碳酸盐岩间粘附力降低，在季风气候和人类活动影响下，极易造成水土流失、基岩裸露堆积、植被退化等石漠化景观，对构建区域生态屏障和社会经济可持续发展构成严重威胁。我国西南部石漠化面积超过54万平方公里，过去30年得益于以树种苗移栽为主的国土绿化工程，植被生物量和覆盖率显著提高，有效遏制了喀斯特退化进程。新造林植被物种构成相对单一，稳定性欠佳，对自然灾害的抵抗能力弱，极易二次退化。依赖自然演替力进行封山育林生态功能和效应更优，但恢复周期过长。如何在喀斯特退化生境背景下加快以自然演替为驱动力的投资少和生态服务功能相对完整的植被恢复进程，是该区域生态修复的研究热点。
种子是全球陆地生态系统植被修复工程的重要材料来源，近年来高质量本地种子需求量逐年增加。直播和定植苗是以种子为主生态修复工程的主流手段，但目前对于种子相关的生态学信息(如，种子休眠和萌发特性)认识不充分，这导致大量有休眠的种子在短期内不能萌发成苗，既造成了种源材料浪费，又影响了生态修复的成效。退化喀斯特背景下土层浅薄、土壤保水能力差等特点，有限的水资源对区域植物种子定居、萌发、生长、繁衍至关重要。退化喀斯特植物在生活史早期的种子阶段如何响应水资源、快速萌发形成幼苗，对植被重建起决定作用。筛选快速萌发型植物，有利于植物种子在水资源匮乏的退化喀斯特环境中快速定居成苗，对区域生态修复具有重大意义。
发明内容
本申请的目的在于提供一种种子快速萌发型植物的判定方法及其在生态修复中的应用，通过简单、易行的生物学分析判定手段，能够准确普适的判定是否为快速萌发型植物，将该判定方法应用于从多种植物种子中筛选种子快速萌发型植物用于生态修复，筛选出来的植物代表性强，其种子发芽容易且发芽速度快，对水资源相对匮乏环境适应性高，可大幅提升如以植物种子为主的退化喀斯特生态修复成功率。
为实现以上目的，本申请采用以下技术方案：
一种种子快速萌发型植物的判定方法，包括：
分析判定植物种子的种皮是否透水及观察判定种子胚是否完全发育；
分析确定植物种子萌发的最适季节并估算对应的中位萌发时间；
若所述植物种子同时满足种皮透水、种子胚完全发育及所述中位萌发时间大于0且小于等于30天，即为种子快速萌发型植物。
优选地，所述判定方法按以下步骤进行：
(1)S100、先分析判定植物种子的种皮是否透水；若是则进行下一步判定，若不是，则判定为非种子快速萌发型植物；
(2)观察判定种子胚是否完全发育；若是则进行下一步判定，若不是，则判定为非种子快速萌发型植物；
(3)分析确定植物种子萌发的最适季节并估算对应的中位萌发时间；若所述中位萌发时间大于0且小于等于30天，即判定为种子快速萌发型植物；若所述中位萌发时间大于0且小等于30天，即判定为非种子快速萌发型植物。
在一些实施方式中，对所述植物种子进行生物学分析前还包括植物种子采收；
优选地，所述植物种子采收包括：在植物结实期采集植物的果实，然后去掉果实的果肉、除杂及晾干后，选取饱满的种子。
在一些实施方式中，所述分析判定植物种子的种皮是否透水包括：通过将所述植物种子于水中浸泡后，根据所述植物种子浸泡前后的重量差法分析判定。
在一些实施方式中，所述分析判定植物种子的种皮是否透水的过程具体包括：
对所述植物种子进行称重，记录重量为G1；
将所述植物种子置于网袋中，称重，重量记为G2，然后封口并浸泡于水中，每隔1min取出网袋干燥后称重，直至内置所述植物种子的网袋无重量增加，最终重量记为G3；
按照公式(G3-G2)/G1*100％计算得到所述吸水率；
若所述植物种子的吸水率小于等于10％，则判定所述植物种子的种皮不透水；若所述植物种子的吸水率大于10％，则判定所述植物种子的种皮透水。
在一些实施方式中，所述干燥的方式包括自然阴干、风干和采用烘箱烘干方式中的至少一种。
在一些实施方式中，所述观察判定种子胚是否完全发育包括：将所述植物种子在水中浸泡，然后取出沿种子纵轴方向剖开，观察种子的切面；
若种子胚/种子胚乳面积比大于0.18且小于等于1时，则判定种子胚完全发育；若种子胚/种子胚乳面积比大于等于0且小于等于0.18时，则判定种子胚未完全发育。
在一些实施方式中，所述观察判定种子胚是否完全发育过程中：所述浸泡的温度为25-35℃，时间为12-24h。
在一些实施方式中，分析确定植物种子萌发的最适季节并估算对应的中位萌发时间包括：
通过分别模拟早春及晚秋、晚春及早秋、夏季和冬季的环境下对植物种子进行培养，观察植物种子在不同季节的萌发率，萌发率最高的即为植物种子萌发的最适季节；
根据培养时间和与培养时间对应的累计萌发率估算最适季节下对应的中位萌发时间。
在一些实施方式中，分析确定植物种子萌发的最适季节并估算对应的中位萌发时间具体包括：
取若干粒植物种子平铺于若干个培养皿中，每个培养皿中加入蒸馏水；
使用至少4台光照培养箱，分别用于模拟早春及晚秋、晚春及早秋、夏季和冬季的环境；
每个光照培养箱内设置至少1个装有植物种子的培养皿，对植物种子进行连续培养，从第一颗种子发芽开始至无种子发芽终止培养，记录每粒发芽种子的发芽时间；观察各个光照培养箱内的植物种子萌发率，萌发率最高的光照培养箱模拟的季节即确定为植物种子萌发的最适季节；
以萌发率最高的光照培养箱中植物种子的发芽时间为横坐标、萌发率为纵坐标，利用非线性迭代回归方法进行S型曲线拟合，拟合方程为y＝a/(1+(x/x0)b)，其中，a代表最高萌发率，x代表实验开始后的时间，x0代表中位萌发时间，b代表曲线拟合参数，y代表对应x的累计萌发率。
在一些实施方式中，在将若干粒植物种子平铺于若干个培养皿中之前还包括：使用温度为25-35℃的水对若干所述植物种子进行冲洗。
本申请还提供了一种种子快速萌发型植物的判定方法在生态修复中的应用，包括：使用上述的种子快速萌发型植物的判定方法，从多种植物种子中筛选出用于生态修复的种子快速萌发型植物。
本申请的有益效果：
本申请采用简单、易行的生物学分析手段，通过分析判定种皮是否透水、观察判定种子胚是否完全发育以及确定植物种子萌发的最适季节并估算对应的中位萌发时间，能够准确普适判定是否为快速萌发型植物，将该判定方法应用于从多种植物种子中筛选种子快速萌发型植物用于生态修复，筛选出来的植物代表性强，其种子发芽容易且发芽速度快，对水资源相对匮乏环境适应性高，可大幅提升如以植物种子为主的退化喀斯特生态修复成功率。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1示出了本申请的种子快速萌发型植物的判定方法的流程示意图。
具体实施方式
如本文所用之术语：
“由……制备”与“包含”同义。本文中所用的术语“包含”、“包括”、“具有”、“含有”或其任何其它变形，意在覆盖非排它性的包括。例如，包含所列要素的组合物、步骤、方法、制品或装置不必仅限于那些要素，而是可以包括未明确列出的其它要素或此种组合物、步骤、方法、制品或装置所固有的要素。
连接词“由……组成”排除任何未指出的要素、步骤或组分。如果用于权利要求中，此短语将使权利要求为封闭式，使其不包含除那些描述的材料以外的材料，但与其相关的常规杂质除外。当短语“由……组成”出现在权利要求主体的子句中而不是紧接在主题之后时，其仅限定在该子句中描述的要素；其它要素并不被排除在作为整体的所述权利要求之外。
当量、浓度、或者其它值或参数以范围、优选范围、或一系列上限优选值和下限优选值限定的范围表示时，这应当被理解为具体公开了由任何范围上限或优选值与任何范围下限或优选值的任一配对所形成的所有范围，而不论该范围是否单独公开了。例如，当公开了范围“1～5”时，所描述的范围应被解释为包括范围“1～4”、“1～3”、“1～2”、“1～2和4～5”、“1～3和5”等。当数值范围在本文中被描述时，除非另外说明，否则该范围意图包括其端值和在该范围内的所有整数和分数。
在这些实施例中，除非另有指明，所述的份和百分比均按质量计。
“质量份”指表示多个组分的质量比例关系的基本计量单位，1份可表示任意的单位质量，如可以表示为1g，也可表示2.689g等。假如我们说A组分的质量份为a份，B组分的质量份为b份，则表示A组分的质量和B组分的质量之比a：b。或者，表示A组分的质量为aK，B组分的质量为bK(K为任意数，表示倍数因子)。不可误解的是，与质量份数不同的是，所有组分的质量份之和并不受限于100份之限制。
“和/或”用于表示所说明的情况的一者或两者均可能发生，例如，A和/或B包括(A和B)和(A或B)。
参阅图1，本申请提供一种种子快速萌发型植物的判定方法，包括：
分析判定植物种子的种皮是否透水及观察判定种子胚是否完全发育；
分析确定植物种子萌发的最适季节并估算对应的中位萌发时间；
若所述植物种子同时满足种皮透水、种子胚完全发育及所述中位萌发时间大于0且小于等于30天，即为种子快速萌发型植物。
需要说明的是，上述中位萌发时间代表的是在特定的温度条件下，一批次植物种子从第一粒种子萌发到一半种子完成萌发所需的时间，本申请通过分析判定种皮是否透水、观察判定种子胚是否完全发育以及确定植物种子萌发的最适季节并估算对应的中位萌发时间，能够准确普适判定是否为快速萌发型植物。
在一些实施方式中，对所述植物种子进行生物学分析前还包括植物种子采收；优选地，所述植物种子采收包括：在植物结实期采集植物的果实至少10株，然后去掉果实的果肉、除杂及晾干后，选取饱满的种子备用。
优选地，本申请提供一种种子快速萌发型植物的判定方法，按以下步骤进行：
(1)S100、先分析判定植物种子的种皮是否透水；若是则进行下一步判定，若不是，则判定为非种子快速萌发型植物；
(2)观察判定种子胚是否完全发育；若是则进行下一步判定，若不是，则判定为非种子快速萌发型植物；
(3)分析确定植物种子萌发的最适季节并估算对应的中位萌发时间；若所述中位萌发时间大于0且小于等于30天，即判定为种子快速萌发型植物；若所述中位萌发时间大于0且小等于30天，即判定为非种子快速萌发型植物。
从节省操作时间和成本的角度来讲，如果一粒种子种子不透水，则无法加速种子内部新陈代谢，种子萌发不能启动；如果一粒种子胚未完全发育，则种子在内部形态特征上不具备胚根或胚芽等结构；种子若要启动萌发时，则需种子胚先发育出胚根、胚芽等结构。因此，在判断某种植物是否为种子快速萌发型植物时，可将种子是否透水作为第一先决条件，将种子胚是否完全发育作为第二先决条件。如不能满足第一先决条件，则将该植物排除；如满足第一先决条件，不满足第二先决条件，亦将该植物排除；如同时满足第一、第二先决条件，则进行中位萌发时间测试判定。
在一些实施方式中，所述分析判定植物种子的种皮是否透水包括：通过将所述植物种子于水中浸泡后，根据所述植物种子浸泡前后的重量差法分析判定。
在一些实施方式中，所述分析判定植物种子的种皮是否透水的过程具体包括：
S11、对所述植物种子进行称重，记录重量为G1；
S12、将所述植物种子置于网袋中，称重，重量记为G2，然后封口并浸泡于水中，每隔1min取出网袋干燥后称重，直至内置所述植物种子的网袋无重量增加，最终重量记为G3；
S13、计算所述植物种子的吸水率，即为(G3-G2)/G1*100％；
若所述植物种子的吸水率小于等于10％，则判定所述植物种子的种皮不透水；若所述植物种子的吸水率大于10％，则判定所述植物种子的种皮透水。
上述网袋可采用各种形状及适宜尺寸的网袋，网袋的材质优选采用尼龙网袋或金属网袋，重量偏重容易使植物种子完全浸泡于水中。
在一些实施方式中，所述干燥的方式包括自然阴干、风干和采用烘箱烘干方式中的至少一种。
在一些实施方式中，所述观察判定种子胚是否完全发育包括：将所述植物种子在水中浸泡，然后取出沿种子纵轴方向剖开，观察种子的切面；
若种子胚/种子胚乳面积比大于0.18且小于等于1时，则判定种子胚完全发育；若种子胚/种子胚乳面积比大于等于0且小于等于0.18时，则判定种子胚未完全发育。
在一些实施方式中，所述观察判定种子胚是否完全发育过程中：所述浸泡的温度为25-35℃，时间为12-24h。
在一些实施方式中，分析确定植物种子萌发的最适季节并估算对应的中位萌发时间包括：
S21、取若干粒植物种子平铺于若干个培养皿中，每个培养皿中加入蒸馏水；在将植物种子放入培养皿前，先用25-35℃的水对若干粒植物进行冲洗，去除表面污渍后备用；
S22、使用至少4台光照培养箱，分别用于模拟早春及晚秋、晚春及早秋、夏季和冬季的气温；根据现有通用的模拟各季节的白天/夜晚温度来设置，用于模拟早春及晚秋的光照培养箱内的温度为15℃/8℃(即模拟白天光照12h温度为15℃，模拟夜晚无光照12h温度为8℃)，用于模拟夏季的光照培养箱内的温度为25℃/18℃(即模拟白天光照12h温度为25℃，模拟夜晚无光照12h温度为18℃)，用于模拟晚春及早秋的光照培养箱内的温度为20℃/13℃(即模拟白天光照12h温度为20℃，模拟夜晚无光照12h温度为13℃)，用于模拟冬季的光照培养箱内的温度为10℃/4℃(即模拟白天光照12h温度为10℃，模拟夜晚无光照4h温度为13℃)；
S23、每个光照培养箱内设置至少1个装有所述植物种子的培养皿，对所述植物种子进行连续培养，从第一颗种子发芽开始至无种子发芽终止培养，记录每粒发芽种子的发芽时间；观察各个光照培养箱内的植物种子萌发率，萌发率最高的光照培养箱模拟的季节即确定为植物种子萌发的最适季节；
以萌发率最高的光照培养箱中植物种子的发芽时间为横坐标、萌发率为纵坐标，利用非线性迭代回归方法进行S型曲线拟合。可以选择的处理方法包括：输入SIGMAPLOT11.0(Systat Software Inc.,San José,CA,USA)软件的数据表格中，首先构建散点图，然后点击逻辑斯蒂方程拟合方程为y＝a/(1+(x/x0)b)，其中，a代表最高萌发率，x代表实验开始后的时间，x0代表中位萌发时间，b代表曲线拟合参数，y代表对应x的累计萌发率。也可以根据前述拟合方程，采用人工计算等其他方式获得中位萌发时间。
本申请还提供了一种种子快速萌发型植物的判定方法在生态修复中的应用，包括：使用上述的种子快速萌发型植物的判定方法，从多种植物种子中筛选出用于生态修复的种子快速萌发型植物。
下面将结合具体实施例对本申请的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本申请，而不应视为限制本申请的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
实施例1
研究区位于贵州省安顺市普定县东北部坪上镇丰林村，地理坐标为N26°28′35″，E105°47′48″，海拔1712米；该区域属典型退化喀斯特地貌，土壤为典型的黄棕色石灰土，平均土层厚度为40cm。该地区具有典型的大陆性亚热带季风气候，常年温暖湿润。根据对普定县30年(1981-2010)的气象数据进行统计分析，当地年平均降水量为1292.6mm，年平均气温为14.2℃，大部分的降雨主要集中于每年的5-8月。全年最冷月是1月，月平均气温为4.4℃，最热月是7月，月平均气温为22.0℃(数据源自中国国家气象科学数据共享服务平台，http://data.cma.cn)。草丛、灌草丛和稀树灌丛是该区域典型的主要植被类型，覆盖植被主要包括5种生活型：草本、灌木、藤本、灌木/小乔木、乔木，大多数植物的结实期为8-11月。
该研究区的草本植物主要分布有十字薹草、川续断、金茅、黄背草和荞麦。灌木主要分布有醉鱼草、滇白珠、金佛山荚蒾、朝天罐、火棘、小果蔷薇、悬钩子蔷薇、高粱泡和绣线菊。灌木/小乔木主要分布有白刺花、薄叶鼠李、竹叶花椒、滇鼠刺、美脉花楸和水红木；藤本主要分布有南蛇藤、鸡屎藤。乔木主要分布有桤木、云贵鹅耳栎、滇楸、梓、滇柏和香椿。
本实施例对上述5种草本植物种子依次进行种皮透水性测试、种子内部结构观测及种子对模拟季节性变温的萌发响应测试；具体操作步骤如下：
(1)种皮透水性测试：
S11、取20粒新采收的植物种子进行称重，重量记为G1；
S12、然后将20粒植物种子置于方形尼龙网袋中(长5cm，宽5cm，60目)，用尼龙线封口，称重重量记为G2；然后浸泡于水中，每隔1min后吹干尼龙网袋水分，称重直至尼龙网袋重量无增加，终止实验，最终重记为G3；
S13、计算所述植物种子的吸水率，即为(G3-G2)/G1*100％；
若吸水率小于等于10％，则判定该植物种子的种皮不透水；若吸水率大于10％，则判定该植物种子的种皮透水；对种皮透水的植物种子则进行下一步种子内部结构观测。
(2)种子内部结构观测：用约25℃的水浸泡植物种子12-24h，使种子吸水软化，用解剖刀沿种子纵轴方向将种子一分为二，体式解剖经观察种子的切面。若种子胚/种子胚乳面积比大于0.18且小于等于1时，则判定种子胚完全发育；若种子胚/种子胚乳面积比大于等于0且小于等于0.18时，则判定种子胚未完全发育。
(3)种子对模拟季节性变温的萌发响应测试：
S21、用约25℃的水将若干植物种子冲洗三次去除表面污渍后备用。
S22、取12个直径为5.5cm、厚度为0.5cm的塑料培养皿，每个培养皿中均匀放置50粒植物种子，然后每个培养皿内加入5ml蒸馏水，备用。
S23、采用4台智能光照培养箱，分别用于模拟早春及晚秋、晚春及早秋、夏季和冬季的环境；用于模拟早春及晚秋的光照培养箱内的温度为15℃/8℃(即模拟白天光照12h温度为15℃，模拟夜晚无光照12h温度为8℃)，用于模拟夏季的光照培养箱内的温度为25℃/18℃(即模拟白天光照12h温度为25℃，模拟夜晚无光照12h温度为18℃)，用于模拟晚春及早秋的光照培养箱内的温度为20℃/13℃(即模拟白天光照12h温度为20℃，模拟夜晚无光照12h温度为13℃)，用于模拟冬季的光照培养箱内的温度为10℃/4℃(即模拟白天光照12h温度为10℃，模拟夜晚无光照4h温度为13℃)。每个光照培养箱内设置3个装有植物种子的培养皿，对种子进行连续培养，每个光照培养箱内，从第一颗种子发芽开始至无种子发芽终止培养，记录每粒发芽种子的发芽时间。观察各个光照培养箱内的植物种子萌发率，萌发率最高的光照培养箱模拟的季节即确定为植物种子萌发的最适季节；以萌发率最高的光照培养箱中植物种子的发芽时间为横坐标、萌发率为纵坐标，利用非线性迭代回归方法进行S型曲线拟合，拟合方程为y＝a/(1+(x/x0)b)，其中，a代表最高萌发率，x代表实验开始后的时间，x0代表中位萌发时间，b代表曲线拟合参数，y代表对应x的累计萌发率；从而获得植物种子的中位萌发时间。
测试结果如下表1所示。
表1
备注：NA：无效值；∞：正无穷大。
由上述表1结果表明：上述5种草本植物的种子吸水率均>10％，表明全部种皮透水，可进行下一步种子胚是否完全发育的检验；十字薹草的种子胚/种子胚乳面积比<0.18，表明该十字薹草的种子胚未完全发育，直接排除。其余4种草本植物(川续断、金茅、黄背草和荞麦)的种子胚/种子胚乳面积比>0.18，表明其余四种草本植物的种子胚完全发育，可进行下一步中位萌发时间的检验；4种草本植物(川续断、金茅、黄背草和荞麦)种子在各自最适季节下的中位萌发时间依次为39.21、∞、19.84、∞、18.68天。因此，可以判定金茅和荞麦为种子快速萌发型草本植物。
将上述筛选出的2种种子快速萌发型草本植物(金茅和荞麦)和通过中位萌发时间排除的非种子快速萌发型草本植物(川续断和黄背草)在野外开展退化喀斯特裸土表层播种实验进行验证，具体为：在每种快速萌发型植物最适萌发季节，将100粒种子均匀播撒在土壤表层，在植物生长季持续观察7个月(4月-10月)。统计第一粒和最后一粒种子幼苗的出土时间间隔，计算种子的最终出苗率。
验证结果如下表2所示。
表2
由上述表2结果表明：本实施例筛选出的2种种子快速萌发型草本植物(金茅和荞麦)平均出苗时间周期为44.5天，平均出苗率为71％；而非种子快速萌发型植物则无幼苗出土，出苗率为零。
实施例2
本实施例针对上述9种灌木(醉鱼草、滇白珠、金佛山荚蒾、朝天罐、火棘、小果蔷薇、悬钩子蔷薇、高粱泡和绣线菊)植物种子依次进行种皮透水性测试、种子内部结构观测及种子对模拟季节性变温的萌发响应测试。具体实施方法同实施例1。
测试结果如下表3所示。
表3
备注：NA：无效值；∞：正无穷大。
由上述表3结果表明：9种灌木植物的种子吸水率均>10％，表明种皮透水，可进行下一步种子胚是否完全发育程度的检验；滇白珠和金佛山荚蒾种子胚/种子胚乳面积比均<0.18，表明滇白珠和金佛山荚蒾的种子胚均未完全发育，可直接排除；其余7种灌木植物(醉鱼草、朝天罐、火棘、小果蔷薇、悬钩子蔷薇、高粱泡和绣线菊)的种子胚/胚乳面积比均>0.18，表明该7种的种子胚完全发育，可进行下一步中位萌发时间的检验；7种灌木植物(醉鱼草、朝天罐、火棘、小果蔷薇、悬钩子蔷薇、高粱泡和绣线菊)种子在各自最适季节下的中位萌发时间依次为23.86、10.14、10.31、∞、∞、∞、9.85天。因此，可以判定醉鱼草、朝天罐、火棘和绣线菊为种子快速萌发型灌木植物。
将上述筛选出的4种子快速萌发型灌木植物(醉鱼草、朝天罐、火棘和绣线菊)及通过中位萌发时间排除的非种子快速萌发型植物(小果蔷薇、悬钩子蔷薇、高粱泡)在退化喀斯特裸土表层进行播种实验验证，具体为：在每种快速萌发型植物最适萌发季节，将100粒种子均匀播撒在土壤表层，在植物生长季持续观察7个月(4月-10月)。统计第一粒和最后一粒种子幼苗的出土时间间隔，计算种子的最终出苗率。
测试结果如下表4所示。
表4
由上述表4结果表明：本实施例筛选出的4种子快速萌发型灌木植物(醉鱼草、朝天罐、火棘和绣线菊)平均出苗时间周期为29天，平均出苗率为70％；而非快速萌发型植物则无幼苗出土，出苗率为零。
实施例3
本实施例针对上述6种灌木/小乔木(白刺花、薄叶鼠李、竹叶花椒、滇鼠刺、美脉花楸和水红木)及2种藤本(南蛇藤、鸡屎藤)，共8种植物种子，依次进行种皮透水性测试、种子内部结构观测及种子对模拟季节性变温的萌发响应测试。具体实施方法同实施例1。
测试结果如下表5所示。
表5
备注：NA：无效值；∞：正无穷大。
由上述表5结果表明：白刺花和竹叶花椒种子吸水率＜10％，可直接排除；其余6种植物(薄叶鼠李、滇鼠刺、美脉花楸、水红木、南蛇藤、鸡屎藤)的种子吸水率均>10％，表明该6种植物(薄叶鼠李、滇鼠刺、美脉花楸、水红木、南蛇藤、鸡屎藤)种子的种皮透水，可进行下一步种子胚是否完全发育程度的检验；水红木种子胚/种子胚乳面积比<0.18，表明水红木种子胚未完全发育，可直接排除；其余5种植物(薄叶鼠李、滇鼠刺、美脉花楸、南蛇藤、鸡屎藤)种子胚/胚乳面积比>0.18，表明该5种的种子胚完全发育，可进行下一步中位萌发时间的检验；上述5种植物(薄叶鼠李、滇鼠刺、美脉花楸、南蛇藤、鸡屎藤)种子在各自最适季节下的中位萌发时间依次为52.58、∞、17.81、∞、16.55天。因此，可以判美脉花楸为种子快速萌发型灌木/小乔木植物，鸡屎藤为种子快速萌发型藤本植物。
将上述筛选出的1种子快速萌发型灌木/小乔木(美脉花楸)和1种快速萌发型藤本植物(鸡屎藤)及通过中位萌发时间排除的非快速萌发型植物(薄叶鼠李、滇鼠刺、南蛇藤)在退化喀斯特裸土表层进行播种实验验证，具体为：在每种快速萌发型植物最适萌发季节，将100粒种子均匀播撒在土壤表层，在植物生长季持续观察7个月(4月-10月)。统计第一粒和最后一粒种子幼苗的出土时间间隔，计算种子的最终出苗率。
验证结果如下表6所示。
表6
由上述表6结果表明：1种子快速萌发型灌木/小乔木(美脉花楸)和1种快速萌发型藤本植物(鸡屎藤)的平均出苗时间周期为40天，平均出苗率为73％；而非快速萌发型植物薄叶鼠李出苗时间周期为121天，出苗率3％，其余非快速萌发型植物则无幼苗出土，出苗率为零。
实施例4
本实施例针对上述6种乔木(桤木、云贵鹅耳栎、滇楸、梓、滇柏和香椿)植物种子依次进行种皮透水性测试、种子内部结构观测及种子对模拟季节性变温的萌发响应测试，具体为：在每种快速萌发型植物最适萌发季节，将100粒种子均匀播撒在土壤表层，在植物生长季持续观察7个月(4月-10月)。统计第一粒和最后一粒种子幼苗的出土时间间隔，计算种子的最终出苗率。
测试结果如下表7所示。
表7
备注：NA：无效值；∞：正无穷大。
由上述表7结果表明：6种乔木植物的种子吸水率均>10％，表明全部种皮透水，可进行下一步种子胚是否完全发育程度的检验；云贵鹅耳栎植物的种子胚/种子胚乳面积比<0.18，表明云贵鹅耳栎植物的种子胚未完全发育，可直接排除；其余5种乔木植物(桤木、滇楸、梓、滇柏和香椿)的种子胚/种子胚乳面积比>0.18，表明该5种乔木植物的种子胚完全发育，可进行下一步中位萌发时间检验；5种乔木植物(桤木、滇楸、梓、滇柏和香椿)种子在各自最适季节下的中位萌发时间依次为7.66、65.01、18.76、16.86、∞天。因此，可以判桤木、梓和滇柏为种子快速萌发型乔木植物。
将上述筛选出的3种子快速萌发型乔木(桤木、梓和滇柏)及通过中位萌发时间排除的非快速萌发型植物(滇楸和香椿)在退化喀斯特裸土表层进行播种实验验证，具体为：在每种快速萌发型植物最适萌发季节，将100粒种子均匀播撒在土壤表层，在植物生长季持续观察7个月(4月-10月)。统计第一粒和最后一粒种子幼苗的出土时间间隔，计算种子的最终出苗率。
验证结果如下表8所示。
表8
由上述表8结果表明：本实施例筛选出的3种子快速萌发型乔木(桤木、梓和滇柏)的平均出苗时间周期为40天，平均出苗率为73％；而非快速萌发型植物滇楸出苗时间周期为150天，出苗率7％，其余非快速萌发型植物则无幼苗出土，出苗率为零。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本申请的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在上面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本申请的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
Claims (10)
1.一种种子快速萌发型植物的判定方法，其特征在于，包括：
分析判定植物种子的种皮是否透水及观察判定种子胚是否完全发育；
分析确定植物种子萌发的最适季节并估算对应的中位萌发时间；
若所述植物种子同时满足种皮透水、种子胚完全发育及所述中位萌发时间大于0且小于等于30天，即为种子快速萌发型植物。
2.根据权利要求1所述的种子快速萌发型植物的判定方法，其特征在于，按以下步骤进行：
(1)S100、先分析判定植物种子的种皮是否透水；若是则进行下一步判定，若不是，则判定为非种子快速萌发型植物；
(2)观察判定种子胚是否完全发育；若是则进行下一步判定，若不是，则判定为非种子快速萌发型植物；
(3)分析确定植物种子萌发的最适季节并估算对应的中位萌发时间；若所述中位萌发时间大于0且小于等于30天，即判定为种子快速萌发型植物；若所述中位萌发时间大于0且小等于30天，即判定为非种子快速萌发型植物。
3.根据权利要求1所述的种子快速萌发型植物的判定方法，其特征在于，还包括植物种子采收；
优选地，所述植物种子采收包括：在植物结实期采集植物的果实，从果实中选取饱满的种子。
4.根据权利要求1或2所述的种子快速萌发型植物的判定方法，其特征在于，所述分析判定植物种子的种皮是否透水包括：通过将所述植物种子于水中浸泡后，根据所述植物种子浸泡前后的重量差法计算吸水率，若所述植物种子的吸水率小于等于10％，则判定所述植物种子的种皮不透水；若所述植物种子的吸水率大于10％，则判定所述植物种子的种皮透水。
5.根据权利要求4所述的种子快速萌发型植物的判定方法，其特征在于，所述吸水率的计算过程包括：
对所述植物种子进行称重，记录重量为G1；
将所述植物种子置于网袋中并封口，称重，重量记为G2，然后浸泡于水中，每隔1min取出网袋干燥后称重，直至内置所述植物种子的网袋无重量增加，最终重量记为G3；
按照公式(G3-G2)/G1*100％计算得到所述吸水率。
6.根据权利要求1或2所述的种子快速萌发型植物的判定方法，其特征在于，所述观察判定种子胚是否完全发育包括：将所述植物种子在水中浸泡，然后沿种子纵轴方向剖开；
若种子胚/种子胚乳面积比大于0.18且小于等于1时，则判定种子胚完全发育；若种子胚/种子胚乳面积比大于等于0且小于等于0.18时，则判定种子胚未完全发育；
优选地，所述观察判定种子胚是否完全发育过程中：所述浸泡的温度为25-35℃，时间为12-24h。
7.根据权利要求1或2所述的种子快速萌发型植物的判定方法，其特征在于，分析确定植物种子萌发的最适季节并估算对应的中位萌发时间包括：
通过分别模拟早春及晚秋、晚春及早秋、夏季和冬季的环境下对植物种子进行培养，观察植物种子在不同季节的萌发率，萌发率最高的即为植物种子萌发的最适季节；
根据培养时间和与培养时间对应的累计萌发率估算最适季节下对应的中位萌发时间。
8.根据权利要求7所述的种子快速萌发型植物的判定方法，其特征在于，分析确定植物种子萌发的最适季节并估算对应的中位萌发时间具体包括：
以萌发率最高的光照培养箱中植物种子的发芽时间为横坐标、萌发率为纵坐标，利用非线性迭代回归方法进行S型曲线拟合，拟合方程为y＝a/(1+(x/x0)b)，其中，a代表最高萌发率，x代表实验开始后的时间，x0代表中位萌发时间，b代表曲线拟合参数，y代表对应x的累计萌发率。
9.根据权利要求8所述的种子快速萌发型植物的判定方法，其特征在于，在将若干粒植物种子平铺于若干个培养皿中之前还包括：使用温度为25-35℃的水对若干所述植物种子进行冲洗。
10.一种种子快速萌发型植物的判定方法在生态修复中的应用，其特征在于，包括：使用权利要求1-9任一项所述的种子快速萌发型植物的判定方法，从多种植物种子中筛选出用于生态修复的种子快速萌发型植物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110651141.XA CN113341075A (zh) | 2021-06-10 | 2021-06-10 | 一种种子快速萌发型植物的判定方法及其在生态修复中的应用 |
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