杉木凋落物对光皮桦种子萌发的影响研究初报

朱雅红

（绩溪县林业局，安徽 宣城 245300）

近年来，生产上提倡阔叶林取代针叶林，混交林取代纯林。阔叶林与针叶林相比，在空间利用和有效营养利用面积等方面能起到更好的防护作用。合理配置混交林的树种，不仅可以充分利用光能和土壤养分，使树木快速生长，而且可以提高林分的生产力和稳定性，阻止火灾的发生、蔓延；减少病虫害，提供多种林产品。

刘惠芳指出，杉木是我国南方用材林的主要树种，但由于部分地区部分林地自肥能力差、土壤肥力差、干旱少雨，杉木多代生长不良，导致林地生态环境恶化、耐旱性差、林木生长下降、林地土壤肥力下降。光皮桦又称紫胶树、亮叶桦等，是中国独有的很好的速生用材树种，因树皮光亮美观而得名，具分布广、用材优、生长快等特点。其木材为国家一级木材，可用于房屋建设、室内装饰；其树皮含有桦树焦油，能够治疗特定的皮肤性病症，且因具有喜光、耐贫瘠、速生的特性，对立地恢复和生态环境改善有很大意义。

上世纪90 年代中期，我国南方地区开始了对光皮桦的研究和利用，揭开了对光皮桦栽培生物学特性、生长特性和苗木生长特性的研究序幕。杉木和光皮桦混交两者优势互补，营造杉木和光皮桦混交林是缓解纯林中出现的问题的有效方法。此外，杉木与光皮桦混交林可以促进林分的生长，充分发挥林种的多样性，提高林地的土地生产力，从而改善森林的生态环境。目前，光皮桦人工林有一定的造林规模，国内外对人工林或天然林凋落物的分布、产量、组合、养分含量、能量流动及碳循环等方面有了相当多的研究。但是，杉木凋落物对光皮桦种子萌发的影响鲜见报道。本文研究了杉木林下表层土、深层土、枯落叶、鲜叶对光皮桦种子萌发的影响，通过评估杉木林对光皮桦种子发芽的潜力，探索杉木和光皮桦混交机制，以促进杉木、光皮桦混交林的物理更新，也为今后营造混交林提供一定科学依据。

1 试验地概况

试验地在黄山徽州区，属于皖南盆地中心，以山地丘陵为主，地势北高南低。属亚热带季风气候，年均气温16℃，年降水量1 700 mm。

2 材料与方法

2.1 试验材料及处理

2019 年10 月，收集试验地杉木林中鲜叶、枯落叶、表层土、15～30 cm 处土壤。将表层土过筛，称量100 g 用蒸馏水浸提24 h 后收集上清液保存，再向沉淀物中加入蒸馏水浸提24 h。将2 次上清液混合后过滤，于35 ℃烘箱中挥干，挥干后加入蒸馏水定容至1 L，得到表层土100 g/L 溶液。将深层土过筛用同上方法进行处理，得到深层土100 g/L 溶液。取枯落叶100 g 用打碎机打碎后同步处理，得到枯落叶100 g/L 溶液。鲜叶用烘干机烘至干燥后，取100 g 用打碎机打碎后同步处理，得到鲜叶100 g/L 溶液。

2.2 试验方法

将光皮桦种子100 粒为一次重复，分别取上述4 种水浸液和蒸馏水各100 mL，浸泡24 h，每组处理3 次重复。

在培养皿的底部铺上1 层棉花和2 层滤纸，1个培养皿中放入1 组预处理过的光皮桦种子。4 种溶液作4 个处理，并用蒸馏水作对照，每个处理3个重复，每个重复各100 粒种子。放入智能光照培养箱，在25 ℃恒温下，12 h、强度为6 的光照和12 h黑暗环境下培养。

每隔24 h 给每个培养皿加入等量相应的水浸液，并观察种子的萌发情况、记录发芽数，开始发芽后测量种子胚根长、芽长、幼苗鲜重和干重。2 d 后统计各组发芽率（以胚根长于光皮桦种子直径为发芽标准），4 d 后统计最后发芽率、测根长、芽长、鲜重、干重。

2.3 性状测量

根据记录的发芽数、根长、芽长，计算发芽率、发芽势、发芽指数、根长（芽长）抑制指数。

发芽率（GR）=（发芽第4 天的正常发芽粒数／供检种子粒数）×100%

发芽势（GP）＝（发芽第2 天的正常发芽粒数／供检种子粒数）×100%

发芽指数（GI）＝∑（Gt/Dt）

式中，Gt 为不同时间的发芽数；Dt 为相应的发芽日数。

根长（芽长）抑制指数=[（对照长度－处理长度）/对照长度]×100%

式中，以平均每株苗发芽试验结束后的根长或芽长计算。

2.4 数据处理

采用Excel 2010、SPSS 23.0 和Matlab 2015 b 软件进行种子休眠解除的数据统计分析和图表处理，采用S·N·K 法对数据进行事后比较，表中的数据均为3 次重复的平均值。

3 结果与分析

3.1 不同水浸液对光皮桦种子萌发的影响

3.1.1 对光皮桦种子发芽率影响

由表1 可知，经过不同水浸液处理，深层土水浸液处理发芽率最大，达到25.60%；表层土水浸液处理发芽率为25.30%；枯落叶水浸液处理发芽率为20.00%；鲜叶水浸液处理的发芽率最小，为10.06%，且低于对照。各处理间变异系数都大于对照，鲜叶水浸液处理变异系数最大，为4.93；枯落叶水浸液处理处理组变异系数最小，为1.57。鲜叶水浸液处理的发芽率低于对照，且差异显著，对光皮桦种子的萌发抑制作用达到显著水平，同时与其他处理间差异显著；其他3 组处理发芽率都高于对照，对光皮桦种子萌发起到促进作用但未达到显著水平，各组之间无显著差异，其中以深层土处理组对光皮桦种子萌发促进效果最好。

3.1.2 对光皮桦种子发芽势的影响

由表1 可见，经过不同水浸液处理，深层土水浸液处理发芽势最大，达20.00%；表层土水浸液处理组发芽势为17.30%，枯落叶水浸液处理组发芽势为16.00%，都大于对照；鲜叶水浸液处理发芽势最小，为9.00%，小于对照。鲜叶水浸液处理的发芽势变异系数极大，为32.78，远远大于对照组2.08，其他处理组变异系数略高于对照组。各处理发芽势与对照相比都没有达到显著差异水平，但鲜叶水浸液处理对光皮桦种子的萌发具有一定的抑制作用。其他处理发芽势都高于对照，对光皮桦种子萌发起到促进作用，其中以深层土水浸液处理对光皮桦种子萌发促进效果最好。

表1 不同水浸液处理对光皮桦种子发芽的影响

3.1.3 对光皮桦种子发芽指数的影响

由表1 可知，鲜叶水浸液处理光皮桦种子发芽指数最小，为8.20%，低于其他处理；深层土水浸液处理光皮桦种子发芽指数最大，为24.58%；表层土水浸液处理为24.30%；枯落叶水浸液处理为19.14%，低于对照。鲜叶水浸液处理的种子发芽指数比对照低11.76%，达到显著差异水平；表层土水浸液处理的种子的发芽指数比对照高4.34%，达到显著差异水平；深层土水浸液处理的种子发芽指数比对照高4.62%，达到显著差异水平；枯落叶水浸液处理的种子发芽指数比对照低0.82%，没有达到显著差异水平。这表明，表层土水浸液、深层土水浸液处理对光皮桦种子的活力都有明显促进，而鲜叶水浸液处理表现极大抑制。各水浸液对种子发芽势的促进作用从大到小依次为：深层土水浸液、表层土水浸液、枯落叶水浸液和鲜叶水浸液。

3.2 杉木林地表覆盖物及土壤水浸液对光皮桦幼苗的影响

3.2.1 对光皮桦幼苗芽长的影响

以蒸馏水处理为对照，经过杉木林地表覆盖物及土壤水浸液处理后，光皮桦种子发芽各形态数值见表2。

由表2 可见，表层土水浸液处理芽长为4.83 mm、深层土水浸液处理芽长为4.49 mm、鲜叶水浸液处理芽长为4.40 mm，都小于对照，且与对照相比没有达到显著差异水平；枯落叶水浸液处理光皮桦幼苗芽长平均长度最长，达8.64 mm，与对照相比达到显著差异水平。与对照相比，对光皮桦芽长生长起到抑制效果的有表层土水浸液处理、深层土水浸液处理、鲜叶水浸液处理；枯落叶水浸液处理对光皮桦幼苗芽长生长有促进效果，并与其他水浸液处理组和蒸馏水对照组有显著差异。

表2 不同水浸液处理对光皮桦种子幼芽形态影响

由表3 可知，鲜叶水浸液抑制了光皮桦种子的萌发，其抑制指数为14.73%；其余各处理对光皮桦幼苗芽生长的抑制指数由大到小为：深层土水浸液12.98%、表层土水浸液6.40%、枯落叶水浸液-67.44%。用鲜叶水浸液处理的种子芽生长抑制指数最高，为14.73%，差异显著；表层土水浸液处理的种子芽长抑制指数比鲜叶水浸液处理低8.33%，差异显著；枯落叶提取液处理的种子芽长抑制指数比对照低67.44%，差异极显著。由此可知，深层土水浸液、表层土水浸液和鲜叶水浸液都对光皮桦幼苗芽的生长有明显的抑制作用，但枯落叶水浸液对光皮桦幼苗芽的生长有极显著的促进作用。

表3 不同水浸液处理的光皮桦幼苗芽长、根长抑制指数

3.2.2 对光皮桦幼苗根长的影响

由表2 可见，表层土水浸液处理根长最长，达11.64 mm，大于对照；深层土水浸液处理根长为10.35 mm，枯落叶水浸液处理平均根长为10.17 mm，均小于对照；鲜叶水浸液为异状发芽，其根长最小，为2.01 mm。表层土水浸液处理根长变异系数最大，为1.018 68，大于对照；鲜叶水浸液处理根长变异系数最小，为0.003 61，小于对照。鲜叶水浸液处理根长与对照根长相比，达到显著差异水平，其他处理与对照根长相比没有达到显著差异水平。

由表3 可知，鲜叶水浸液处理组根长抑止指数最大，其抑止指数为81.06%，与对照相比达到极显著差异水平；表层土水浸液处理的幼苗根长抑制指数为-10.18%，和对照差异显著；枯落叶水浸液处理的幼苗根长抑制指数为4.15%；深层土水浸液处理的幼苗根长抑制指数为2.45%。从以上分析可知，不同水浸液对光皮桦幼苗根长作用表现不一致，既有促进作用又有抑制作用。深层土水浸液、鲜叶水浸液和枯落叶水浸液都对光皮桦幼苗根的生长有明显的抑制作用，鲜叶水浸液的抑制达到极显著水平；表层土水浸液的抑制作用都低于对照组，有显著促进作用。

3.2.3 对光皮桦幼苗鲜重的影响

由表2 可见，鲜叶水浸液处理鲜重最小，为0.007 3 g，小于对照；深层土水浸液处理鲜重最大，为0.017 0 g，大于对照。各处理鲜重变异系数都大于对照；其中深层土水浸液处理鲜重变异系数最大，为0.003 79；枯落叶水浸液处理鲜重与对照相比达到显著差异水平，与表层土水浸液处理和鲜叶水浸液处理相比也达到显著差异水平。由以上分析可知，杉木林地表覆盖物及土壤水浸液对光皮桦幼苗鲜重增加有一定的促进作用，且深层土水浸液和枯落叶水浸液处理组对光皮桦幼苗鲜重增加有显著的促进作用，可推测杉木林整体环境对光皮桦幼苗的鲜重增加都有一定的促进作用。

3.2.4 对光皮桦幼苗干重的影响

由表2 可见，光皮桦幼苗干重以深层土水浸液处理最重，达0.003 8 g，大于对照；鲜叶水浸液处理干重最小为0.000 6 g，小于对照。各处理干重变异系数都大于对照；其中深层土水浸液处理干重变异系数最大，为0.000 96。各处理中只有鲜叶水浸液处理干重与对照相比达到显著差异水平。由以上分析可见，鲜叶水浸液处理与对照相比，对光皮桦幼苗的干重增加有显著的抑制作用，可推测杉木林地表覆盖物及土壤水浸液对光皮桦幼苗干重的增加仅有微弱的促进作用。

4 结论与讨论

本研究发现，在发芽率方面，用鲜叶水浸液处理会抑制光皮桦种子萌发，其发芽率为10.06%，枯叶水、表层水、深层土水浸液对光皮桦种子萌发都起到一定的促进作用。用枯落叶水浸液处理后的光皮桦幼苗长势最好，为8.64 mm；表层土水浸液处理后的光皮桦幼苗根长最长，为11.69 mm；深层土水浸液处理过的光皮桦幼苗鲜重最大，为0.017 0 g；深层土水浸液处理过的光皮桦幼苗干重最大，为0.003 8 g。

采用本试验中的深层土水浸液培养光皮桦种子，有利于促进光皮桦种子萌发；采用本试验中的表层土水浸液培养光皮桦种子，有利于光皮桦种子萌发后根茎的生长。所以不同覆盖物对光皮桦种子萌发总体起到一定促进作用。南方土壤的特点之一是缺磷，而凋落物能在一定程度上缓解这种现象，从而更好地促进种子萌发。周丽丽指出，杉木林以凋落物形式将部分养分归还给林地，其归还量表现为随着杉木林龄的增加而增加，这与徐昪的研究结果一致。本试验结果证明，杉木林各种浸提液中含有一定的化感物质，对光皮桦种子萌发具有促进作用，以上分析可以推测杉木林凋落物中含有磷元素可以弥补土壤中磷的不足，从而促进光皮桦种子的萌发。

本试验通过杉木林覆盖物及鲜叶水浸液对光皮桦种子发芽率、发芽势、幼苗根芽长等指标比较，发现鲜叶水浸液对光皮桦萌发及幼苗的生长都是抑制强度最大，深层土水浸液和枯落叶水浸液对光皮桦萌发及幼苗的生长都有促进作用。

王青天等研究发现，同样的立地条件和管理方法，直接造林和蘸黄泥造林，林木生长情况不同；蘸黄泥浆混交造林比直接造林苗木成活率高0.4%，而且苗木生长快，可以提前郁闭。这与本试验表层土水浸液和深层土水浸液可以促进光皮桦种子萌发生根发芽结果一致。沈文涛等发现，凋落物水浸液浓度不同时对连香树种子萌发表现出抑制或者促进作用。这些都为我们进一步试验提供重要的理论支撑，也还有待继续研究。