不同pH值土壤对种子萌发的影响

.前言1.1研究背景波斯菊（CosmosbipinnataCav.），别名秋英。为菊科(Compositae)秋英属（CosmosCav.)一年生草本植物。植株高1—2m。裂隙线形或丝状线形，细茎直立，分枝较多，光滑茎或具微毛。单叶对生，长约10cm，二回羽状全裂，裂片狭线形，全缘无齿。头状花序着生在细长的花梗上，顶生或腋生，花茎5一8cm。总包片2层，内层边缘膜质。舌状花l轮，花瓣尖端呈齿状，花瓣8枚，有白、粉、深红等色。种子寿命3~4年，干粒重6g。花期夏、秋季。园艺变种有白花波斯菊、大花波斯菊、紫红花波斯菊，园艺品种分早花型和晚花型两大系统，还有单、重瓣之分。波斯菊原产于墨西哥。喜阳光、不耐寒、怕霜冻、忌酷热。耐瘠薄土壤，肥水过多易徒长而开花少，甚至倒伏。可采用播种或扦插繁殖。在医学角度，波斯菊有一个异名叫做痢疾草，波斯菊的花、叶均可入药，味微苦辛且性凉。有着清热化痰、去瘀生新、补血通经等功效。主要治疗感冒咳嗽、乳腺炎、腮腺炎、牙痛、眼痛等病症。在园林观赏、医学药用、工业科研等方面具有广泛应用前景[1-4]。1.2研究的目的和意义波斯菊是著名的观赏植物诞生于墨西哥美洲，中国的种植面比较广，在公路旁、田埂上、小溪边经常会自己生产，适应能力较强。植物高大挺拔，颜色众多。分布最广的是云贵川西南地方，海拔可达2700米[5]。波斯菊的研究大多集中在其生物学、生态学特性和生理生化及其栽种利用上。本研究以四种不同品种波斯菊种子为研究对象，对其在不同土壤pH值下进行了播种。探究不同品种波斯菊幼苗生长过程中指标的变化规律，为了提高其种子发芽率、延长花期、增加观赏价值、规模栽培提供了理论依据。1.3国内外研究现状1.3.1国内研究现状杜寿辉等人用云南昆明波斯菊植物的天然种子为材料，研究了波斯菊种子的发芽特征，计算天然波斯菊种子的保留率；同时也研究了不同赤霉素富集处理对人工控制条件下波斯菊种子萌发的影响，结果表明波斯菊的天然形成率受温度的影响，同时赤霉素浓度是影响种子发芽最重要的因素[6]。潘永飞等人通过不同播种时期对不同熟性波斯菊的开花影响比较，得出结论：早熟品种为感温性花草，早播早开花，迟播迟开花。中熟品种为典型的短日照花草，无论播种迟、早，都要到8月中下旬至9月中上旬才开花。晚熟品种也是典型的短日照花草，无论何时播种，都要到9月中上旬至9月下旬才开花。中、晚熟品种如果播种过早，不开花单株比例较高。作为观赏栽培花卉，早、中、晚熟3个品种的最佳播种期都为6月29日左右。种出的波斯菊开花整齐，植株高矮适中，观赏价值高[7]。试验研究了促进植物生长调节剂在园林生产中的应用。采用L9（3）3正交设计法，用赤霉素（GA3）、6－苄氨基腺嘌呤（6－BA）和2,4－二氯苯氧乙酸（2,4－D）三种植物生长调节剂组合处理波斯菊种子萌发的影响。结果表明：GA3和2,4－D对波斯菊种子萌发及幼苗早期生长的影响明显高于6－BA，采用0.5mg·L－1GA3处理波斯菊种子，其发芽时间能较对照组缩短1～2d；采用0.5～1.0mg·L－1GA3和2,4－D的混合液浸泡波斯菊种子24h后催芽，其萌芽率和发芽指数均较对照组高出16％以上，幼苗生长初期生物量也较对照组高出35％以上[8]。实验研究了为了促进抗生素的合理高效使用，以菊科的波斯菊、苦菊为试验材料，采用保湿培养法，分别在不同浓度下培养，测定不同浓度抗生素对种子发芽势、发芽率和根长的影响。结果表明：氯霉素、金霉素和土霉素对苦菊、波斯菊种子的发芽率、发芽势都没有明显的影响[9]。采用常规压片法,以波斯菊的9个品种为研究材料进行其核型分析与比较，为波斯菊种质资源的开发利用和良种培育提供细胞学依据。结果表明：供试波斯菊的染色体数目均为数目稳定未见异常染色体，染色体类型中含有个类型。核型类型有1A和2A型，矮杆均为1A型，高杆均为2A型。核型的不对称程度较高，推测波斯菊的进化程度有区别，其中玫瑰糖最原始，梦之蓝最为进化。不同品种的核型公式有所差异，说明不同品种之间具有丰富的染色体遗传多样性[10]。波斯菊因其具有花色艳丽、花期长、管理粗放等特点，在园林绿化使用的花卉中占有独特的位置，栽培地域甚广，通过对波斯菊的播种研究，虽然波斯菊适应性强无需精细管理，但如果在一些关键环节不加注意，也会直接影响开花质量。掌握好采种时间、播种方法及时间、出苗期管理就可以使出苗整齐、出苗率高。掌握好生长期的管理才能保证株高适中、花开不断[11]。波斯菊花境种植方法：土地选择,整理地，播种，田间管理（除草、浇水、防病虫害），翌年管理，翌年4月初要割除波斯菊的干枯植株。由于波斯菊的结实量大，翌年的出苗率非常高，在没有人为干预的情况下，出苗率可达70%以上。但由于出苗密度过高，造成生长过大，花期显著缩短，一般在8月下旬就开始凋谢、死亡[12]。硫华菊和波斯菊杂交育种试验为给硫华菊新品种选育及确定合理的杂交组合奠定基础，利用多种硫华菊和波斯菊种质资源，采用有性杂交技术，进行了15个不同组合的杂交育种试验。试验得出了不同杂交组合的平均结实率，初步确定了不同亲本材料间的杂交亲和力，其中硫华菊橙色×大花波斯菊暗恋组合的单果结实率最高，为49.20%，表现亲和[13]。植物生长很依赖土壤pH值，科学家认为，土壤酸碱度是影响城市绿化生长的最主要的控制因素，合适的土壤pH值对植物的生长是很重要的保证。加速绿地植物种植，发挥其生态功能。土壤酸碱度对植物的生长发育有很大影响[13]。土壤的正常pH值必须在5.5—7.5范围内，过量施肥会导致土壤pH值酸化，适应性较强的植物都长不出来。在一些植物中，即使在浇水时，土壤酸化也会降低植物吸水量并影响产量。土壤酸化的来源和过程主要由KCL和H2PO4造成的，提高肥料利用率，提高品质，提高产量。禁止使用腐熟的牲畜粪便[14]。中国酸碱性土壤的分布具有一定的规律性，由于不同类型的溶质，不同的土壤显示出不同的酸度和碱度。对土壤肥力和作物生长都有显著影响[15]。

通过确定土壤的物理和化学性质，找到最适合植物生长的环境和条件。当土壤水分在12％—17％之间，土壤温度在9—30℃范时，花卉植物生长最好。花卉的生长与温度有很大的关系，当花卉植物稳定生长时，温度约为20℃。土壤酸碱度pH在7.05左右时,土壤是中性的，适合开花植物的生长，土壤中可溶性盐分小于0.3％是最适合花卉植物的生长[16]。了解土壤pH值，影响土壤pH值的因素以及重金属离子对土壤pH值的影响被认为是控制土壤pH值的重金属化学元素行为的重要因素。土壤中有机质离子含量可控制内部重金属离子[17]。研究了不同发芽温度对波斯菊种子萌发特性的影响。结果表明，萌发床对波斯菊种子萌发特性影响最大，萌发势和萌发指数差异显著，而萌发温度，湿度和浸泡时间对萌发特性影响不显著[18]。波斯菊和金盏菊是同科植物，通过混合中性盐胁迫对金盏菊幼苗的影响，结论：在低盐胁迫下，通过提高抗氧化酶，过氧化物酶（POD）和过氧化氢酶（CAT）的活性可以降低金盏菊的活性。过氧化产物中丙二醛（MDA）含量维持活性氧的代谢平衡和膜结构的完整性，使其经历正常的光合作用并保持正常生长。当盐浓度增加时，幼苗的活性下降，MDA含量迅速增加，对其光合能力和生长有显着影响。因此，金盏花幼苗可通过自我调节保护酶系统维持正常的生理平衡[19]。万寿菊具有适应性，紧凑和饱满，是花坛和花田中最常见的花卉之一。它是盆栽植物和切花的良好材料。同时，万寿菊也是一种能吸收有害气体的花。在播种前将万寿菊种子浸泡在250倍50％多菌灵溶液中10-15分钟，然后在25℃水中浸泡6-8小时，取出并干燥10-15次。它主要由等待播种的细沙组成[20]。波斯菊的播种也适用于这种方法。在白三叶草，红花酢浆草和麦冬的各个部位研究了常见园艺植物对波斯菊的化感效应，采用室内体外生物测定和控制变量法研究了质量浓度提取物对波斯菊种子萌发和生长的影响，并结合室内实验和室外栽培方法。结果表明，三种植物的不同提取物对波斯菊发芽率，叶绿素含量，节间距和花朵开花数均有一定的抑制作用。总体趋势表明高浓度抑制低浓度效应，抑制提取物的不同部位是地下部分。在种植结构中，发现酢浆草的景观效果最好，小麦冬季土地质量最差[21]。为了比较两种基因型的耐盐性，模拟不同NACL浓度的盐压环境，并研究种子系统的生长潜力。相对发芽率，发芽指数，种子质量，种子长度，根长，超氧化物歧化酶（SOD）活性，丙二醛（MDA）等指标。结果表明，在盐胁迫下，发芽率，发芽势，大豆的根长，茎长，SOD活性和MDA含量均受到显着影响。在低盐胁迫下，波斯菊可以增加种子萌发和促进种子生长的能力;高浓度显示抑制作用，对盐胁迫敏感，低浓度压力可以防止幼苗萌发和幼苗生长。粉红色波斯菊的耐盐性高于白色波斯菊，适合盐碱地区的植被恢复和景观美化[22]。提取物浓度的影响不同于种子萌发，使用相同的三种花园草本研究了三种植物的幼苗的生长。结果表明，随着提取物浓度的增加，矢车菊的发芽率和发芽指数均有所增加。硫华菊种子逐渐减少，提取物处理组显着低于对照组，且抑制率明显;低浓度的提取物对种子的发芽率有显着影响，表明不同受体植物对波斯菊提取物的反应不同。不同浓度的波斯菊提取物对3种园林植物的生长有不同的影响，其中，两个处理组的种子高度和种子根长生长和群体控制均无显著变化。低浓度的提取物显著促进花茎和鸡冠花种子生长，随着提取物浓度的增加，促进作用较弱[23]。研究了波斯菊根、茎叶、花序的浸提液对硫磺菊、矢车菊种子萌发的影响。结果表明波斯菊不同部位浸提液对矢车菊种子发芽的抑制作用强弱顺序是花序>茎叶>根，对硫磺菊种子发芽的抑制作用强弱顺序是茎叶>花序>根。波斯菊的茎叶和花序的浸提液对2种园林植物的幼苗根长具有明显抑制作用，且显著高于根处理组。而波斯菊花序和茎叶的浸提液对硫磺菊的苗高有明显促进作用，根浸提液却显著抑制，不同处理组对矢车菊地上部分生长影响不显著[24]。1.3.2国外研究现状为了验证波斯菊和硫华菊的肝保护活性。采用高效液相色谱法对两种植物的甲醇水提取物进行了含量测定。对小白鼠给予不同剂量注射9天的两种植物提取物。标准对照组为水飞蓟素100mg/kg。治疗后第9天给予扑热息痛1gm/kg，诱导肝毒性。采集血液用于肝脏生化指标的评估，并在对乙酰氨基酚治疗24小时后切除肝脏进行组织病理学评估。高效液相色谱分析表明，槲皮素、咖啡酸和绿原酸均存在于两种植物提取物中。两种植物提取物均能显著降低丙氨酸转氨酶和胆红素的水平（P<0.05），且具有剂量依赖性，保护肝细胞免受扑热息痛所致的肝毒性作用。结果表明，槲皮素和酚类化合物的存在可能使两种植物都具有肝保护活性[25]。2.研究材料与方法2.1研究材料种子材料来源于波斯菊四种不同品种的种子，于2018年9月20日在网上北京花仙子网站购买。分别为四个品种：高株白花(暗恋)，高株红花（闺蜜），矮株白花（阿波罗白色），矮株红花（天使）。四个品种基因相同，高株矮株核型不同。矮株均为1A型，高株均为2A型。种子选择大小一致，称千粒重，每个单组处理供试种子数20粒，见图2—1。图2—1四种不同品种的波斯菊种子土壤样品的处理包括风干、去杂、磨细、过筛、混均、装瓶保存和登记等操作。从学校后山采回的土样，要及时风干，其方法是将土壤样品放在干燥通风、无特殊气味（如氨气、二氧化硫等）、无灰尘污染的室内，把样品弄碎后平铺在干净的纸上，并且经常翻动，加速干燥，切忌阳光暴晒或烘烤，样品烘干后，应捡出枯枝落叶等其他杂质。将实验剩余的土壤装入广口瓶，贴上标签，注明样号，土类名称、采样地点、采样时间，方便二次实验。2.2研究方法2.2.1比较研究法比较研究法就是对物与物之间的相似性或相异程度的研究与判断的方法。比较研究法可以理解为是根据一定的标准，对两个或两个以上有联系的事物进行考察，寻找其异同，探求普遍规律与特殊规律的方法。本次研究对象为在基质不同pH值的情况下对不同品种波斯菊幼苗生长的研究。研究材料是四种不同品种的波斯菊种子：高株白花(暗恋)，高株红花（闺蜜），矮株白花（阿波罗白色）和矮株红花（天使）。基质是三种：砖红壤、腐殖土和两种混合土壤。本次实验分成两组，选取同等质量的土壤与种子数（以做侵泡灭菌处理）对其进行播种，通过对其不同pH值基质种植波斯菊种子，观察种子的生长变化。2.2.2实验研究法采用实验研究法进行实验，实验研究是一种受控的研究方法，通过一个或多个变量的变化来评估它对一个或多个变量产生的效应。实验的主要目的是建立变量间的因果关系，通过实验操作来进行检验。本次实验分成两组，根据所提供的实验材料设计实验见图2—1,2—2表2-1试验设计与方案Ⅰ测试指标不同pH基质A高株品种B实验号组合发芽率苗高叶宽pH4.25的土壤A1高株白花B11A1B1pH6.55的土壤A2高株红花B22A1B2pH5.25的土壤A33A2B14A2B25A3B16A3B2注：以上试验每处理组合重复3次表2-2试验设计与方案Ⅱ测试指标不同pH基质A矮株品种C实验号组合发芽率苗高叶宽pH4.25的土壤A1矮株白花C11A1C1pH6.55的土壤A2矮株红花C22A1C2pH5.25的土壤A33A2C14A2C25A3C16A2C22.2.3土壤pH值的测定通过电位测定法测量土壤的pH值，称量10.00g1mm筛目大小的天然干燥土壤样品和50ml水（不含二氧化碳）。用玻璃棒剧烈搅拌1-2分钟并静置30分钟。此时，避免挥发性酸在空气中的影响，然后用磁性pHS-3C型pH计测量，测试值见表2—3表2—3土壤pH值的测定结果土壤名称pH值pH4.25的土壤4.25pH6.55的土壤6.55pH5.25的土壤5.252.2.4测定指标通过实验，测定数据，每次测试周期为一个月，每组实验种子数为20颗。不同pH基质对高株花型的生长影响见表2—4，不同pH基质对矮株花型的生长影响见表2—5。发芽率=表2—4不同pH基质对高株花型的生长影响测试指标不同pH基质A高株品种B实验号组合发芽率（%）苗高（cm）叶宽（cm）pH4.25的土壤A1高株白花B11A1B16016.000.36pH6.55的土壤A2高株红花B22A1B26515.800.40pH5.25的土壤A33A2B17516.600.384A2B25516.000.425A3B19016.200.386A3B27516.400.44表2—5不同pH基质对矮株花型的生长测试指标不同pH基质A矮株品种C实验号组合发芽率（%））苗高（cm）叶宽（cm）pH4.25的土壤A1矮株白花C11A1C15016.000.36pH6.55的土壤A2矮株红花C22A1C26515.800.40pH5.25的土壤A33A2C1608.400.304A2C2708.600.245A3C1858.400.266A2C2709.000.242.3试验仪器及试剂试验仪器：雷磁pHS—3C型pH计（上海精密仪器有限公司雷磁仪器厂）、游标卡尺、150ml烧杯、玻璃棒、直尺（0.01）试验试剂：氯化钾溶液、氯化钙溶液、苯二甲酸结果及分析3.1不同pH值土壤对种子萌发的影响3.1.1不同pH值土壤对高株花型苗高和叶宽的影响图3—1高株白花，高株红花在不同基质中苗高统计图见图3—1可看出：高株白花在pH6.55的土壤中种植的苗最高达到16.60cm，在pH4.25的土壤中植株最矮16.00cm，高株红花在pH5.25的土壤中种植最高达到16.40cm，在pH4.25中种植时最矮只有15.80cm。高株白花长势比高株红花长势更好，不同pH值的基质对波斯菊的苗高有明显的变化区别。图3—2高株白花，高株红花在不同基质中叶宽统计图见图3—2可看出：高株白花叶宽在三种pH值基质中最宽有0.38cm，与叶片最窄的差别不大只有0.20cm只差，高株红花在pH5.25时最宽有0.44cm，与最窄的差别达到0.40cm。红花的叶片比白花更有优势。三种基质对高株波斯菊的叶宽区别很小。表3—1苗高的描述性方差分析表N均值标准差标准误均值95%置信区间极小值极大值下限上限苗高pH4.25土壤215.900.140.1014.6317.1715.8016.00pH6.55土壤216.300.420.3012.4920.1116.0016.60pH5.25土壤216.300.140.1015.0317.5716.2016.40总数616.170.290.1215.8616.4715.8016.60见表3—1：高株波斯菊幼苗在pH6.55和pH5.25的基质土壤中幼苗最高达到16.30cm。在pH4.25的基质土壤中只有15.90cm。表3—2叶宽的描述性方差分析表N均值标准差标准误均值95%置信区间极小值极大值下限上限叶宽pH4.25土壤20.380.030.020.130.630.360.40pH6.55土壤20.390.010.010.260.520.380.40pH5.25土壤20.410.040.030.030.790.380.44总数60.390.030.010.360.420.360.44见表3—2：高株波斯菊幼苗在pH5.25的基质土壤中叶片最宽达到0.41cm。在pH4.25的基质土壤中只有0.38cm。表3—3株高和叶宽的方差分析表平方和df均方F显著性苗高组间0.2120.111.460.36组内0.2230.07总数0.435叶宽组间0.0020.000.500.65组内0.0030.00总数0.005见表3—3得：不同pH值的土壤对高株花型的幼苗无显著性影响（P=0.36>0.05）苗高无显著影响，对高株花型的叶宽也无显著性影响（P=0.65>0.05）。3.1.2不同pH值土壤对矮株花型苗高和叶宽的影响图3—3矮株白花，矮株红花在不同基质中苗高统计图见图3—3可看出：矮株白花在pH4.25的土壤中种植时幼苗最高达到10.00cm，矮株红花在pH5.25的土壤中种植时最高达到9.00cm。三种不同pH基质对矮株波斯菊的苗高差异较小。图3—4矮株白花，矮株红花在不同基质中叶宽统计图见图3—4可看出：矮株白花在pH4.25土壤中叶片最宽有0.30cm，pH5.25土壤中时最窄有0.26cm，矮株红花在pH5.25土壤中种植有0.24cm。不同pH值基质种植出的矮株波斯菊花存在一定差异。表3—4株高的描述性方差分析表N均值标准差标准误均值95%置信区间极小值极大值下限上限苗高pH4.25土壤110.0010.0010.00pH6.55土壤38.400.200.127.908.908.208.60pH5.25土壤28.700.420.304.8912.518.409.00总数68.770.660.278.079.468.2010.00见表3—4：矮株花型波斯菊幼苗在pH4.25的基质土壤中幼苗长势最高有10cm。在pH6.55的基质中长势最差只有8.40cm。差距较显著。表3—5叶宽的描述性方差分析表N均值标准差标准误均值95%置信区间极小值极大值下限上限10.300.300.3030.250.050.030.120.370.200.3020.250.010.010.120.380.240.2660.260.040.020.210.300.200.30见表3—5：矮株花型波斯菊幼苗在pH4.25的基质土壤中叶片长势最宽有0.3cm。在pH6.55的基质中只有0.26cm。表3—6苗高和叶宽的方差分析表平方和df均方F显著性苗高组间1.9020.9711.150.04组内0.2630.09总数2.195叶宽组间0.0020.000.650.59组内0.0030.00总数0.005见表3—6：不同土壤pH值在种植矮株花型时对幼苗有显著性影响（P=0.04<0.05），对矮株花型的叶宽无显著性影响（P=0.59>0.05）。3.2不同pH值土壤对种子的发芽率的影响图3—5高株发芽率见图3—5可看出：高株白花在pH5.25的土壤中种植时发芽率最高达到90%，在pH4.25的土壤中发芽率最低只有60%，高株红花在pH5.25的土壤中种植时发芽率最高达到75%，在pH6.55时发芽率最低只有55%。三种基质对高株波斯菊的发芽率差异很大。图3—6矮株发芽率见图3—6可看出：矮株白花pH5.25的土壤中种植时发芽率最高达到85%，在pH4.25的土壤中种植时发芽率最低只有50%。矮株红花在pH5.25的土壤中种植时发芽率最高达到70%，在pH5.25的土壤中种植时发芽率最低只有50%，三种基质对矮株波斯菊的发芽率差异性明显。表3—7发芽率的方差分析表N均值标准差标准误均值的95%置信区间极小值极大值下限上限pH4.25土壤40.590.060.030.490.690.500.65pH6.55土壤40.650.090.050.500.800.550.75pH5.25土壤40.800.090.050.650.940.700.9