杉木凋落物對光皮樺種子萌發的影響研究初報

朱雅紅

（績溪縣林業局，安徽 宣城 245300）

近年來，生產上提倡闊葉林取代針葉林，混交林取代純林。闊葉林與針葉林相比，在空間利用和有效營養利用面積等方面能起到更好的防護作用。合理配置混交林的樹種，不僅可以充分利用光能和土壤養分，使樹木快速生長，而且可以提高林分的生產力和穩定性，阻止火災的發生、蔓延；減少病蟲害，提供多種林產品。

劉惠芳指出，杉木是我國南方用材林的主要樹種，但由于部分地區部分林地自肥能力差、土壤肥力差、干旱少雨，杉木多代生長不良，導致林地生態環境惡化、耐旱性差、林木生長下降、林地土壤肥力下降。光皮樺又稱紫膠樹、亮葉樺等，是中國獨有的很好的速生用材樹種，因樹皮光亮美觀而得名，具分布廣、用材優、生長快等特點。其木材為國家一級木材，可用于房屋建設、室內裝飾；其樹皮含有樺樹焦油，能夠治療特定的皮膚性病癥，且因具有喜光、耐貧瘠、速生的特性，對立地恢復和生態環境改善有很大意義。

上世紀90 年代中期，我國南方地區開始了對光皮樺的研究和利用，揭開了對光皮樺栽培生物學特性、生長特性和苗木生長特性的研究序幕。杉木和光皮樺混交兩者優勢互補，營造杉木和光皮樺混交林是緩解純林中出現的問題的有效方法。此外，杉木與光皮樺混交林可以促進林分的生長，充分發揮林種的多樣性，提高林地的土地生產力，從而改善森林的生態環境。目前，光皮樺人工林有一定的造林規模，國內外對人工林或天然林凋落物的分布、產量、組合、養分含量、能量流動及碳循環等方面有了相當多的研究。但是，杉木凋落物對光皮樺種子萌發的影響鮮見報道。本文研究了杉木林下表層土、深層土、枯落葉、鮮葉對光皮樺種子萌發的影響，通過評估杉木林對光皮樺種子發芽的潛力，探索杉木和光皮樺混交機制，以促進杉木、光皮樺混交林的物理更新，也為今后營造混交林提供一定科學依據。

1 試驗地概況

試驗地在黃山徽州區，屬于皖南盆地中心，以山地丘陵為主，地勢北高南低。屬亞熱帶季風氣候，年均氣溫16℃，年降水量1 700 mm。

2 材料與方法

2.1 試驗材料及處理

2019 年10 月，收集試驗地杉木林中鮮葉、枯落葉、表層土、15～30 cm 處土壤。將表層土過篩，稱量100 g 用蒸餾水浸提24 h 后收集上清液保存，再向沉淀物中加入蒸餾水浸提24 h。將2 次上清液混合后過濾，于35 ℃烘箱中揮干，揮干后加入蒸餾水定容至1 L，得到表層土100 g/L 溶液。將深層土過篩用同上方法進行處理，得到深層土100 g/L 溶液。取枯落葉100 g 用打碎機打碎后同步處理，得到枯落葉100 g/L 溶液。鮮葉用烘干機烘至干燥后，取100 g 用打碎機打碎后同步處理，得到鮮葉100 g/L 溶液。

2.2 試驗方法

將光皮樺種子100 粒為一次重復，分別取上述4 種水浸液和蒸餾水各100 mL，浸泡24 h，每組處理3 次重復。

在培養皿的底部鋪上1 層棉花和2 層濾紙，1個培養皿中放入1 組預處理過的光皮樺種子。4 種溶液作4 個處理，并用蒸餾水作對照，每個處理3個重復，每個重復各100 粒種子。放入智能光照培養箱，在25 ℃恒溫下，12 h、強度為6 的光照和12 h黑暗環境下培養。

每隔24 h 給每個培養皿加入等量相應的水浸液，并觀察種子的萌發情況、記錄發芽數，開始發芽后測量種子胚根長、芽長、幼苗鮮重和干重。2 d 后統計各組發芽率（以胚根長于光皮樺種子直徑為發芽標準），4 d 后統計最后發芽率、測根長、芽長、鮮重、干重。

2.3 性狀測量

根據記錄的發芽數、根長、芽長，計算發芽率、發芽勢、發芽指數、根長（芽長）抑制指數。

發芽率（GR）=（發芽第4 天的正常發芽粒數／供檢種子粒數）×100%

發芽勢（GP）＝（發芽第2 天的正常發芽粒數／供檢種子粒數）×100%

發芽指數（GI）＝∑（Gt/Dt）

式中，Gt 為不同時間的發芽數；Dt 為相應的發芽日數。

根長（芽長）抑制指數=[（對照長度－處理長度）/對照長度]×100%

式中，以平均每株苗發芽試驗結束后的根長或芽長計算。

2.4 數據處理

采用Excel 2010、SPSS 23.0 和Matlab 2015 b 軟件進行種子休眠解除的數據統計分析和圖表處理，采用S·N·K 法對數據進行事后比較，表中的數據均為3 次重復的平均值。

3 結果與分析

3.1 不同水浸液對光皮樺種子萌發的影響

3.1.1 對光皮樺種子發芽率影響

由表1 可知，經過不同水浸液處理，深層土水浸液處理發芽率最大，達到25.60%；表層土水浸液處理發芽率為25.30%；枯落葉水浸液處理發芽率為20.00%；鮮葉水浸液處理的發芽率最小，為10.06%，且低于對照。各處理間變異系數都大于對照，鮮葉水浸液處理變異系數最大，為4.93；枯落葉水浸液處理處理組變異系數最小，為1.57。鮮葉水浸液處理的發芽率低于對照，且差異顯著，對光皮樺種子的萌發抑制作用達到顯著水平，同時與其他處理間差異顯著；其他3 組處理發芽率都高于對照，對光皮樺種子萌發起到促進作用但未達到顯著水平，各組之間無顯著差異，其中以深層土處理組對光皮樺種子萌發促進效果最好。

3.1.2 對光皮樺種子發芽勢的影響

由表1 可見，經過不同水浸液處理，深層土水浸液處理發芽勢最大，達20.00%；表層土水浸液處理組發芽勢為17.30%，枯落葉水浸液處理組發芽勢為16.00%，都大于對照；鮮葉水浸液處理發芽勢最小，為9.00%，小于對照。鮮葉水浸液處理的發芽勢變異系數極大，為32.78，遠遠大于對照組2.08，其他處理組變異系數略高于對照組。各處理發芽勢與對照相比都沒有達到顯著差異水平，但鮮葉水浸液處理對光皮樺種子的萌發具有一定的抑制作用。其他處理發芽勢都高于對照，對光皮樺種子萌發起到促進作用，其中以深層土水浸液處理對光皮樺種子萌發促進效果最好。

表1 不同水浸液處理對光皮樺種子發芽的影響

3.1.3 對光皮樺種子發芽指數的影響

由表1 可知，鮮葉水浸液處理光皮樺種子發芽指數最小，為8.20%，低于其他處理；深層土水浸液處理光皮樺種子發芽指數最大，為24.58%；表層土水浸液處理為24.30%；枯落葉水浸液處理為19.14%，低于對照。鮮葉水浸液處理的種子發芽指數比對照低11.76%，達到顯著差異水平；表層土水浸液處理的種子的發芽指數比對照高4.34%，達到顯著差異水平；深層土水浸液處理的種子發芽指數比對照高4.62%，達到顯著差異水平；枯落葉水浸液處理的種子發芽指數比對照低0.82%，沒有達到顯著差異水平。這表明，表層土水浸液、深層土水浸液處理對光皮樺種子的活力都有明顯促進，而鮮葉水浸液處理表現極大抑制。各水浸液對種子發芽勢的促進作用從大到小依次為：深層土水浸液、表層土水浸液、枯落葉水浸液和鮮葉水浸液。

3.2 杉木林地表覆蓋物及土壤水浸液對光皮樺幼苗的影響

3.2.1 對光皮樺幼苗芽長的影響

以蒸餾水處理為對照，經過杉木林地表覆蓋物及土壤水浸液處理后，光皮樺種子發芽各形態數值見表2。

由表2 可見，表層土水浸液處理芽長為4.83 mm、深層土水浸液處理芽長為4.49 mm、鮮葉水浸液處理芽長為4.40 mm，都小于對照，且與對照相比沒有達到顯著差異水平；枯落葉水浸液處理光皮樺幼苗芽長平均長度最長，達8.64 mm，與對照相比達到顯著差異水平。與對照相比，對光皮樺芽長生長起到抑制效果的有表層土水浸液處理、深層土水浸液處理、鮮葉水浸液處理；枯落葉水浸液處理對光皮樺幼苗芽長生長有促進效果，并與其他水浸液處理組和蒸餾水對照組有顯著差異。

表2 不同水浸液處理對光皮樺種子幼芽形態影響

由表3 可知，鮮葉水浸液抑制了光皮樺種子的萌發，其抑制指數為14.73%；其余各處理對光皮樺幼苗芽生長的抑制指數由大到小為：深層土水浸液12.98%、表層土水浸液6.40%、枯落葉水浸液-67.44%。用鮮葉水浸液處理的種子芽生長抑制指數最高，為14.73%，差異顯著；表層土水浸液處理的種子芽長抑制指數比鮮葉水浸液處理低8.33%，差異顯著；枯落葉提取液處理的種子芽長抑制指數比對照低67.44%，差異極顯著。由此可知，深層土水浸液、表層土水浸液和鮮葉水浸液都對光皮樺幼苗芽的生長有明顯的抑制作用，但枯落葉水浸液對光皮樺幼苗芽的生長有極顯著的促進作用。

表3 不同水浸液處理的光皮樺幼苗芽長、根長抑制指數

3.2.2 對光皮樺幼苗根長的影響

由表2 可見，表層土水浸液處理根長最長，達11.64 mm，大于對照；深層土水浸液處理根長為10.35 mm，枯落葉水浸液處理平均根長為10.17 mm，均小于對照；鮮葉水浸液為異狀發芽，其根長最小，為2.01 mm。表層土水浸液處理根長變異系數最大，為1.018 68，大于對照；鮮葉水浸液處理根長變異系數最小，為0.003 61，小于對照。鮮葉水浸液處理根長與對照根長相比，達到顯著差異水平，其他處理與對照根長相比沒有達到顯著差異水平。

由表3 可知，鮮葉水浸液處理組根長抑止指數最大，其抑止指數為81.06%，與對照相比達到極顯著差異水平；表層土水浸液處理的幼苗根長抑制指數為-10.18%，和對照差異顯著；枯落葉水浸液處理的幼苗根長抑制指數為4.15%；深層土水浸液處理的幼苗根長抑制指數為2.45%。從以上分析可知，不同水浸液對光皮樺幼苗根長作用表現不一致，既有促進作用又有抑制作用。深層土水浸液、鮮葉水浸液和枯落葉水浸液都對光皮樺幼苗根的生長有明顯的抑制作用，鮮葉水浸液的抑制達到極顯著水平；表層土水浸液的抑制作用都低于對照組，有顯著促進作用。

3.2.3 對光皮樺幼苗鮮重的影響

由表2 可見，鮮葉水浸液處理鮮重最小，為0.007 3 g，小于對照；深層土水浸液處理鮮重最大，為0.017 0 g，大于對照。各處理鮮重變異系數都大于對照；其中深層土水浸液處理鮮重變異系數最大，為0.003 79；枯落葉水浸液處理鮮重與對照相比達到顯著差異水平，與表層土水浸液處理和鮮葉水浸液處理相比也達到顯著差異水平。由以上分析可知，杉木林地表覆蓋物及土壤水浸液對光皮樺幼苗鮮重增加有一定的促進作用，且深層土水浸液和枯落葉水浸液處理組對光皮樺幼苗鮮重增加有顯著的促進作用，可推測杉木林整體環境對光皮樺幼苗的鮮重增加都有一定的促進作用。

3.2.4 對光皮樺幼苗干重的影響

由表2 可見，光皮樺幼苗干重以深層土水浸液處理最重，達0.003 8 g，大于對照；鮮葉水浸液處理干重最小為0.000 6 g，小于對照。各處理干重變異系數都大于對照；其中深層土水浸液處理干重變異系數最大，為0.000 96。各處理中只有鮮葉水浸液處理干重與對照相比達到顯著差異水平。由以上分析可見，鮮葉水浸液處理與對照相比，對光皮樺幼苗的干重增加有顯著的抑制作用，可推測杉木林地表覆蓋物及土壤水浸液對光皮樺幼苗干重的增加僅有微弱的促進作用。

4 結論與討論

本研究發現，在發芽率方面，用鮮葉水浸液處理會抑制光皮樺種子萌發，其發芽率為10.06%，枯葉水、表層水、深層土水浸液對光皮樺種子萌發都起到一定的促進作用。用枯落葉水浸液處理后的光皮樺幼苗長勢最好，為8.64 mm；表層土水浸液處理后的光皮樺幼苗根長最長，為11.69 mm；深層土水浸液處理過的光皮樺幼苗鮮重最大，為0.017 0 g；深層土水浸液處理過的光皮樺幼苗干重最大，為0.003 8 g。

采用本試驗中的深層土水浸液培養光皮樺種子，有利于促進光皮樺種子萌發；采用本試驗中的表層土水浸液培養光皮樺種子，有利于光皮樺種子萌發后根莖的生長。所以不同覆蓋物對光皮樺種子萌發總體起到一定促進作用。南方土壤的特點之一是缺磷，而凋落物能在一定程度上緩解這種現象，從而更好地促進種子萌發。周麗麗指出，杉木林以凋落物形式將部分養分歸還給林地，其歸還量表現為隨著杉木林齡的增加而增加，這與徐昪的研究結果一致。本試驗結果證明，杉木林各種浸提液中含有一定的化感物質，對光皮樺種子萌發具有促進作用，以上分析可以推測杉木林凋落物中含有磷元素可以彌補土壤中磷的不足，從而促進光皮樺種子的萌發。

本試驗通過杉木林覆蓋物及鮮葉水浸液對光皮樺種子發芽率、發芽勢、幼苗根芽長等指標比較，發現鮮葉水浸液對光皮樺萌發及幼苗的生長都是抑制強度最大，深層土水浸液和枯落葉水浸液對光皮樺萌發及幼苗的生長都有促進作用。

王青天等研究發現，同樣的立地條件和管理方法，直接造林和蘸黃泥造林，林木生長情況不同；蘸黃泥漿混交造林比直接造林苗木成活率高0.4%，而且苗木生長快，可以提前郁閉。這與本試驗表層土水浸液和深層土水浸液可以促進光皮樺種子萌發生根發芽結果一致。沈文濤等發現，凋落物水浸液濃度不同時對連香樹種子萌發表現出抑制或者促進作用。這些都為我們進一步試驗提供重要的理論支撐，也還有待繼續研究。