2 园林树木种实生产
【学习重点】
了解园林树木结实规律;掌握园林植物种实的采集方法、调制方法、贮藏运输方法以及种子的品质检验方法。
园林苗圃学中,种实是指用于繁殖园林植物的籽粒或果实。园林植物的种实是园林苗圃经营中最基本的生产资料。种实质量的高低以及种实数量的充足与否,直接关系到苗木的生产质量和效益。优良种实是培育优质苗木的前提,数量充足是顺利完成苗木生产任务的保证。为了获得质优量足的种实,必须掌握园林植物结实的自然规律,科学合理地进行种实采集和种实调制,并在深入了解园林植物的种实成熟、种子寿命、种子劣变的生理学基础上,采取先进和有效的措施贮藏种子,监测种实的活力动态,保障苗木培育工作中对种实的需要。
2.1 园林树木的结实规律
园林树木包括乔木和灌木,均为多年生多次结实的木本植物。不同的树种,其结实能力的强弱、结实的早晚与树种个体发育的年龄时期有关。
2.1.1 园林树木结实的概念
园林树木结实是指树木孕育种子或果实的过程。在园林苗圃学中,通常将用于繁殖园林苗木的种子和果实统称为种实。园林树木种类繁多,既包括被子植物,又包括裸子植物,各个种类的结实特点有很大区别。如不同种类的园林树木,其首次开花结实的年龄、种实的发育过程,以及种实的成熟时期和成熟特征等均存在较大差异。有些阔叶树种当年开花授粉,当年结实;而有些针叶树需要3~4年才能完成种实发育过程。
2.1.2 种实的形成
树木开花是结实的前提,花芽分化是开花的基础。进入结实年龄的树木,每年形成的顶端分生组织,开始时不分叶芽和花芽,到一定的时期,它的芽才分化成叶芽和花芽,这个过程称为花芽分化。多数树木的花芽分化期在开花的前一年夏季至秋季之间,如泡桐,7月花芽分化,翌年3~4月开花。但有些树种在春季花芽分化,当年秋季或冬季开花,如油茶在4月花芽分化,当年秋季或冬季开花。另一些生长在热带的树种,一年可多次花芽分化并多次开花,如柠檬桉一年两次花芽分化并两次开花。
树木开花后经过传粉受精并逐渐发育形成种实。从花粉传到柱头上(授粉)至精细胞和卵细胞发生融合(受精)所经历的时间随树木种类而异。多数园林树木10min即可完成。但是,有些树种在授粉后需要很长时间花粉管才能进入胚囊,因而,受精时间较长。如桦树的受精过程需要一个月左右,而红松授粉后直至第二年才能完成受精。大多数被子植物类的园林树木,授粉后当年种实可成熟,如杨树和榆树等不超过一个生长季,合欢仅需2个月左右。裸子植物中的樟子松和桧柏等,头年开花,第二年种子才能成熟。在种实形成过程中,被子植物和裸子植物的结实特点有很大区别。
2.1.3 结实年龄与结实周期性
2.1.3.1 结实年龄
不同树种开始结实的年龄有很大差异,出现差异的原因首先取决于树种的遗传特性,其次与环境条件有密切的关系。如紫薇1年生即可结实,梅花3~4年生可开花结实,落叶松约10年左右开花结实,而银杏则要到20年生后才开始开花结实。
就树种的生物学特性而言,阳性树种比耐阴树种开始结实的年龄早。从所处的环境条件讲,在同一树种的个体中,孤立木开始结实的年龄早,林缘木比密林中的树木开始结实的年龄早。在一个树种的分布区内,分布在南部或南坡的树木比北部或北坡的树木结实早。在同一株树上,树冠梢部的枝条由于发育阶段较老而开花结实较早。
2.1.3.2 结实周期性
园林树木开始结实后,每年结实量常常有很大差异,有的年份结实数量多,称为丰年或大年。结实丰年之后,常出现长短不一的、结实数量很少的歉年或小年。歉年之后,又会出现丰年。各年结实数量的这种丰年和歉年交替出现的现象,称为结实周期性,或称结实大小年现象。相邻的两个大年之间相隔的年限称为结实的间隔期。
树木结实大小年现象产生的原因,一般认为主要是营养不足造成的,其次与环境条件有关。树木的这种结实间隔期,并不是树木固有的特性,它可以通过加强抚育管理,如松土、除草、施肥、灌水和修剪防治病虫害、克服自然灾害等措施,调节树木的营养生长和生殖生长的平衡关系,以达到消除大小年现象,实现种实高产稳产的目的。
2.1.4 影响园林树木开花结实的因素
同一树种在不同地区生长,其开始结实的年龄、种实的产量和质量以及结实间隔是不同的。影响树木结实的因子很多,主要有以下几个方面:
2.1.4.1 母树的年龄与生长发育状况
在正常情况下,母树初期结实量少,而且空粒、瘪粒较多。但是,用这个时期的种子培育成的幼树可塑性大,适应性强,这在引种驯化上有着特殊的意义。随着母树个体的生长发育,结实量逐渐增加,质量也随之提高。到了成年时期,母树结实数量、质量达到高峰。这个时期能维持相当长的一段时间,是采种的重要时期。当母树到了衰老期,结实数量逐渐减少,用这个时期的种实繁殖的植物适应性差,抗性也差,生长缓慢。因此植物的发育阶段(年龄)标志着植物的生长发育状况。
树体内营养物质的积累是开花结实的物质基础。各种营养物质、内源生长促进物质和抑制物质之间的平衡,在树木的开花结实中起着重要作用。如当C/N(树体中碳元素含量与氮元素含量之比)比值大时,开花早:反之,C/N比值小时,开花迟。此外,C/N比率的变化,还影响花的性别。C/N中等时,利于雄花的形成;C/N比率较高时,则利于形成雌花。植物激素是植物代谢的产物,低浓度的植物激素,可对植物细胞的生理生化过程及组织器官的形成起调节作用。在一定浓度范围内,赤霉素、生长素与细胞分裂素等激素类物质,能够刺激树木花芽的形成,促进树木开花。
2.1.4.2 树木的开花与传粉习性
树木的开花授粉习性也影响结实状况,比较明显的是某些树种的花期不遇、雌雄异熟现象。
松、柏和杉科等常绿园林树种以及胡桃科、桦木科等许多阔叶园林树种,均为单性花。银杏、杨、柳、杜仲等很多树种是雌雄异株。如雌树与雄树相距太远,则会使传粉受阻。此外若雄株或雄花多,雌株或雌花的比例少,甚至没有雌株或雌花的情况下,结实会受到严重影响,甚至没有种实收成。如落叶松结实间隔期长的主要原因之一,是雌雄花的比例差异大,通常雄花多,而雌花太少,导致出现结实歉年,在极端情况下甚至没有雌花,不能形成种实。
有些树种雌雄异熟现象明显,造成雌花和雄花的花期不相遇,导致授粉受精不良,影响种实产量。如木兰科的鹅掌楸为两性花,很多雌蕊在花蕾尚未开放时已成熟,到雄蕊发育成熟散粉时,雌蕊柱头枯萎,已失去接受花粉的能力,致使结实率很低。著名的观赏树种雪松,花单性,雌雄同株,雌雄异熟现象特别明显。雪松的开花期在10~11月,雄球花先开放,雌球花后开放,两者的开花时间相差一个月左右。对于这些树种最好实行人工授粉,以保证结实。
同一株树上,常因花的着生部位不同而导致授粉情况有差异,进而引起结实差别。如鹅掌楸树冠上部的花,受孕率可达20%~40%,而树冠下部的受孕率很低,有时为零。白蜡树和桉树等,着生在树冠下部的种子通常较重。针叶树中,球果着生在树冠阳面及主枝上时,种子较重,种子的质量较好。
2.1.4.3 气候条件
温度、光照、湿度及风等气候和天气因子是影响树木结实的主要环境因素。
许多树木需在一定的积温条件下才能开花结实。通常活动积温越高,树木营养物质积累越多,开花结实越早,结实的间隔期越短。在花芽的分化期,若气温高于历年平均水平,则母树枝叶的细胞液浓度高,蛋白质合成旺盛,有利于花芽的形成。有的树种需要经过一段低温期,才能打破花芽的休眠,若将这些树种移至自然分布区的南端,可能会因为低温条件不够,使结实减少。此外,极端温度的变化常造成种实减产。如晚霜易冻坏子房和花粉,导致种实减产。若开花期的气温过低,可使花粉管的延长受阻而迟迟不能完成授粉作用,或花冻死,造成种实歉收。极端高温也可能伤害花,或使果实不能正常发育,引起落花落果。
光照是光合作用的能源。光照强度、光周期和光质均影响树木的开花结实。光照强度对花的形成有特别明显的作用,开花结实需要积累一定数量的光能。接近于光饱和点的光照强度,利于树木的开花结实。当树木接受的光照强度较低,特别是常在光饱和点以下,则不可能开花结实。光照强度还与花的性别有关,如充足的光照有利于樟子松雌球花生长,而其雄球花的生长发育需要适当遮阴。云杉和红松等树种的雌球花多生在树冠顶部,雄球花多发生在树冠下部也是这个原因。
一天内白昼和黑夜的相对长度即光周期与树木开花密切关联。自然条件下各种树木长期适应所分布地区的光周期变化,而形成了与之相对应的开花特性。生长在高纬度地区的树木如樟子松、红松和桦树等多为长日照树木。生长在低纬度热带区的椰子、柚木和芒果等属于短日照树木。生长在中纬度地区的垂柳和黄连木等则属中日照树木。树木的成花受基因控制,光是启动成花基因的最重要的因素。对于短日照的树木,必须经历一段短日照的天数,才能开花。长日照树木则必须经历一定的长日照天数才能开花。
湿度条件的变化对树木花的形成、传粉和种实的生长发育产生明显的影响作用。一般来说,晴朗且适当干燥的天气,树木枝叶的细胞液浓度高,蛋白质合成多,利于花芽的形成。能够在一个生长季完成种实生长发育的树种,经历一个旱季,常可获得种实丰产。对于樟子松等需要两年才能完成种实成熟过程的树种,若在花芽分化期(7~8月)遇适当干燥的天气,则第三年可望获得较高的种实产量。但是,过于干旱的天气,影响树木正常的生理过程,也会影响花芽分化,或由于树木养分不足而导致种实发育中养分缺乏,种实发育不良,质量差。许多树种因春旱而落花、夏旱而落果。
在树木的开花期,若遭遇连续阴雨的天气,则会由于湿度过大而花药不开裂,或即使开裂但花粉难以飞散,阻碍传粉,特别有碍风媒花传粉。此外,低温多雨限制了许多昆虫的活动,影响了虫媒花的传粉。在种实生长发育过程中,若阴雨天气多,则树木光合作用弱,营养物质供应少,会推迟种实成熟或减少种实产量。
适宜的风利于风媒花的传粉,但大风可吹落花果,导致种实产量减少。
2.1.4.4 土壤条件
土壤能供给树木生长发育所必需的养分和水分。良好的土壤结构有利于根系的生长发育、树木体内各种物质的合成和营养物质的积累、花芽的形成、开花以及种实的发育,且能缩短结实间隔期。开花授粉后,若在子房开始膨大期土壤水分缺乏,极易引起落花落果。值得注意的是,土壤中氮、磷和钾的供应比例常常与树木结实的早晚和结实量高低有关。土壤中氮营养元素供应相对多时,树木营养生长旺盛,过于旺盛的营养生长会推迟树木开始结实的年龄,已结实的树木也会由于营养枝徒长而减少种实产量。而适当提高磷和钾元素的供应比例,则有利于提早结实,且能提高种实产量。当土壤贫瘠,树木处于胁迫环境状态时,虽然开花期较早,甚至结实量很多,但种实质量低劣。
2.1.4.5 生物因素
对于虫媒树种而言,昆虫有助于传粉,对开花结实有积极的作用。但在另一方面,病菌、昆虫、鸟类、鼠类及兽类等常对树木的开花结实产生危害作用。如稠李痂锈病危害云杉果实;炭疽病使油茶早期落果而减产;鸟类喜欢啄食樟树、檫树及黄连木等多汁的果实;鼠类取食松树和栎树等种子;野猪和熊等盗食果实等常造成种实减产。有些病虫害虽然不直接危害种实,但由于昆虫食叶或病害引起落叶,影响了树木的光合作用,而间接影响树木的结实。
2.2 种实的采集
为了取得大量品质优良的种子,必须掌握适时的采种时期。过早采种,种子未成熟;延期采种则种粒脱落、飞散或遭受各种鸟兽的为害,大大降低种子的数量和质量。
2.2.1 种实的类别
由于种实构造特性的差异,成熟时呈现许多不同的特征。大体上可将种实类型归纳为干果类、肉质果类和球果类。
2.2.1.1 干果类
这类种实的突出特征是果实成熟后果皮干燥。其中,有些种实类型,如蒴果、荚果和蓇葖果等,成熟时果皮开裂,散出种子;另一些种实类型,如坚果、颖果、瘦果、翅果和聚合果等,种子成熟后果实不开裂,种子不散出,如丁香、连翘、卫矛、合欢、紫藤、白玉兰、绣线菊、毛竹、蔷薇、月季、白蜡、水曲柳、槭属、鹅掌楸等。
2.2.1.2 肉质果类
果实成熟后,果皮肉质化,可依据具体特征分为浆果、核果和梨果,如接骨木、金银花、金银木、榆叶梅、桃、杏、樱桃、苹果、花楸、山楂、山荆子等。
2.2.1.3 球果类
裸子植物的雌球花受精后发育形成的种子着生在种鳞腹面,聚成球果,如落叶松、樟子松、云杉、柳杉、柏树等。另一些裸子植物的坚果状种子,着生在肉质种皮或假种皮内,如红豆杉、罗汉松等。
2.2.2 种子的成熟
种子的成熟过程是胚和胚乳不断发育的过程。在这个过程中,受精卵发育形成具有胚根、胚轴、胚芽和子叶的完整种胚。同时,胚乳的发育不断积累和贮藏各种养分,为种胚生活和未来的种子发芽准备必需的营养物质。从种子发育的内部生理和外部形态特征看,种子的成熟包括生理成熟和形态成熟。
2.2.2.1 生理成熟
当种子的营养物质贮藏到一定程度、种胚形成、种实具有发芽能力时,称为种子的生理成熟。
达到生理成熟的种子,虽然积累和贮藏了一定的营养物质,但仍具有较高的含水量,营养物质仍处于易溶状态;种皮不致密,尚未完全具备保护种仁的特性,不易防止水分的散失。此时采集的种实,其种仁急剧收缩,不利于贮藏,很快就会失去发芽能力。因而种子的采集多不在此时进行。但对一些休眠期很长且不易打破休眠的树种,如椴树、山楂、水曲柳等,可采用生理成熟种子播种,以缩短休眠期,提高发芽率。
2.2.2.2 形态成熟
当种子完成了种胚的发育过程,结束了营养物质的积累时,含水量降低,营养物质也由易溶状态转化为难溶的脂肪、蛋白质和淀粉,种皮致密、坚实、抗害力强,此时种子的外部形态完全呈现出成熟的特征,称为形态成熟。一般园林树木种子多在此时采集。
多数园林树木的种子生理成熟在先,隔一定时间才能达到形态成熟。也有些树种的种子,其形态成熟与生理成熟几乎同时完成,如杨、旱柳、白榆、泡桐、檫树、台湾相思、银合欢等。还有少数树种的种子是先形态成熟后生理成熟,如银杏、七叶树、冬青、水曲柳等。如银杏,其种子在达到形态成熟时,假种皮呈黄色变软,由树上脱落,但此时种胚很小,还未发育完全,只有在采收后再经过一段时间,种胚才发育完全,具有正常的发芽能力,这种现象称为生理后熟。
由于种子成熟包括形态成熟和生理成熟两个方面,若只具备其中一方面的条件,不能称为真正成熟的种子。严格地讲,完全成熟的种子应该具备以下几方面的特点:
(1)各种有机物质和矿物质从根、茎和叶向种子的输送已经停止,种子所含的干物质不再增加。
(2)种子含水量降低。
(3)种皮坚韧致密,并呈现特有的色泽,对不良环境的抗性增强。
(4)种子具有较高的活力和发芽率,发育的幼苗具有较强的生活力。
2.2.2.3 影响种子成熟的因素
1.内部因素
不同树种虽在同一地区,由于其生物学特性不同,因而种实的成熟期也不同。多数树种的种实成熟期在秋季,有的也在春夏季成熟,如柚木、铁刀术、桧柏等早春成熟;杨、柳、榆等春末成熟,桑、檫木等夏季成熟;而苦楝、马尾松等入冬成熟。
2.环境条件
同一树种由于生长地区和地理位置不同,结实的成熟期也不同。在我国,一般生长在南方的比生长在北方的成熟要早,如杨树在浙江4月成熟,在北方5月成熟,而在哈尔滨则6月成熟。同一树种虽生长在同一地区,但由于立地条件、天气变化等差异,种子成熟期不同。生于沙土的比黏土的为早,阳坡比阴坡早,林缘的比林内的早,高温干旱年份比冷凉多雨年份早。
2.2.3 种子成熟的鉴别
种子的成熟期,通常可以根据果实外部特征来确定。一般果实在达到成熟时,果皮多由绿色变为深暗的颜色,荚果、蒴果、翅果等果皮多由绿色变为褐色;同时含水量降低,果皮紧缩变硬,如刺槐、合欢、枫杨、卫矛、海桐等。球果类果鳞干燥、硬化,如泊松、侧柏、白皮松等变为黄褐色。肉质果类成熟时果皮含水量增高,果皮变软,肉质化,颜色由绿变红、黄、紫等色,有光泽,如蔷薇、冬青、构骨、火棘、南天竹等。壳斗科的树种壳斗变为灰褐色,同时种子饱满、坚韧,种皮有一定色泽。
确定种子成熟的方法除了由形态特征来区别外,还可以用简单的物理方法来检验,如小粒种子除去杂质进行压磨或火烧,若种粒饱满,压后无浆,出现白粉或用火烧时有爆破声即证明种子成熟;白粉末多,爆破声也大说明种子的纯度高、成熟好。对较大粒种子,可用刀切开观察,如胚乳(或子叶)坚实,切时费力则已成熟;如胚乳(或子叶)呈液状或乳状则说明种子未成熟。
2.2.4 种实脱落特性
种实成熟后,其脱落方式和脱落期因树种而异。
2.2.4.1 种实脱落方式
针叶树球果类种实的脱落方式为:种子成熟后整个球果脱落,如红松;果鳞开裂,种子脱落,如云杉、落叶松和樟子松等;果鳞开裂,果鳞与种子一起脱落,如雪松、冷杉和金钱松。
阔叶树种实的脱落方式为:肉质果类和坚果类,整个果实脱落;蒴果和荚果类等,果皮开裂后,种子脱落或飞散。
2.2.4.2 种实脱落期
种实脱落期与种实的成熟和脱落方式有关。
(1)种实悬挂在树上,较长时间不脱落。如樟子松、马尾松、杉木、侧柏、悬铃木、苦楝、刺槐、国槐、紫穗槐、紫椴、臭椿、水曲柳、白蜡、女贞、槭树、桉树、樟树、楠木、檫木等。
(2)种实成熟期与脱落期相近,如云杉、冷杉、油松、落叶松等。
(3)成熟后立即脱落或随风飞散,如栎、红松、七叶树、胡桃等,种子成熟后即落地;杨树、泡桐、榆树和桦木的小粒种子,成熟后很快随风飞散。
2.2.5 适宜采种期确定
种实的适时采收是种实采集工作中极为重要的环节。适宜的种实采集期应该依据种实成熟期、脱落方式、脱落时期、天气情况和土壤等其他环境因素确定。采集种实之前,必须先调查和估计种实的成熟期,了解种实的脱落方式,预计脱落时期的早晚。
多数树种的种实采集期在秋季,如银杏、广玉兰、紫薇、杉木等;杨、榆、柳、台湾相思等树种的种实在夏季采集;有些树种的种实在冬季采集,如女贞和桧柏、香樟等。
形态成熟后,果实开裂快的,应在未开裂前进行采种,如杨、柳等;形态成熟后,果实虽不马上开裂,但种粒小,一经脱落则不易采集,也应在脱落前采集,如杉木、桉树等;形态成熟后挂在树上长期不开裂,不会散落者,可以延迟采种期,如槐、女贞、樟、楠等。成熟后立即脱落的大粒种子,可立即从地面上收集,如壳斗科的种实。对于深休眠的种子,如山楂和椴树,在生理成熟后形态成熟之前进行采集,并立即播种或层积催芽,可缩短其休眠期,提高发芽率。
2.2.6 种实采集方法
种实采集方法根据种实的大小、种实成熟后脱落的习性和时间不同有以下三种:
2.2.6.1 植株上采集
种粒小或脱落后易被风吹散的种实以及成熟后虽不立即脱落但不宜于从地面收集的种实,都要在植株上采取,如针叶树类、马尾松等。可借助采种工具直接采集或击落后收集;交通方便且有条件时,也可进行机械化采集。采种工具图2-1、图2-2。多数针叶树种,在生产上也常用树上采集方法。进行树上采集时,比较矮小的母树,可直接利用高枝剪、采种钩、采种镰等工具采摘。或通过振动敲击容易脱落种子的树种,可敲打果枝,使种实脱落,再收集。高大的母树,可利用采种软梯、绳套、脚蹬折梯等上树采集;也可用采种网,把网挂在树冠下部,将种实摇落在采种网中。在地势平坦的种子园或母树林,可用装在汽车上能够自动升降的折叠梯采集种实。针叶树的球果可用振动式采种器采收。
图2-1 采种工具
1.采种钩 2.采种叉 3.采种刀 4.采种钩镰5.球果梳 6.剪枝剪 7.高枝剪
图2-2 自行升降式采种机
1.底盘 2.动平台机构3.升降机构 4.工作平台
2.2.6.2 地面收集
对于大粒种实,如板栗、油茶、核桃等,可在种实脱落前,将地面杂草等清理干净,待种实脱落后,立即收集。
2.2.6.3 伐倒木上采集
在种实成熟期和采伐期相一致时,可结合采伐作业,从伐倒木上采集种实。这种方法简便且成本低,对于种实成熟后并不立即脱落的树种,如水曲柳、云杉、白蜡等非常便利。
2.2.7 采集种实前的准备和种实登记
采集种实之前应制定详细的采集计划,确定采集的树种,采集数量,采集的母树林、种子园或采集母树的具体地点,并征得有关管部门的许可,准备好采集工具及有关的记录表格,计划好需要的劳动力,准备好临时存放场地,并做好预算。
要建立健全的种实采集登记制度,对每一批种实都要进行登记,并做详细记录。清楚地登记采集树种、地点、采集时间和方式、采集母树林、种子园或采集母树的状况、种实调制的方法和时间以及种实贮藏的时间、方法和地点等,为种实的合理使用提供依据。
2.3 种实的调制
种实调制是指种实采集后,为了获得纯净而质优的种实并使其达到适于贮藏或播种的程度所进行的一系列处理措施。在多数情况下,采集的种实含有鳞片、果荚、皮、果肉、果翅、果柄、枝叶等杂物,必须及时经过晾晒、脱粒、清除夹杂物、去翅、净种、分级、再干燥等处理工序,才能得到纯净的种实。新采集的种实含水量较高,为了防止发热、霉变等对种实质量的影响,采集后要在最短的时间内完成种实调制。
2.3.1 干果类种实调制
干果类种实调制主要是使果实干燥、清除果皮、果翅以及各种碎屑、泥土和夹杂物,获得纯净的种实,然后晾晒,使种实达到贮藏所要求的干燥程度。调制方法因种实含水量高低而不同,含水量低的种类可用“阳干法”,即在阳光下直接晒干;含水量高的种类一般不宜在阳光下晒干,应采用“阴干法”。因果实构造不同,具体方法各异。
2.3.1.1 蒴果类
含水量低的蒴果,如丁香、紫薇、白鹃梅、香椿、金丝桃等采后可直接在阳光下晒干脱粒、净种。种粒比较小的杨、柳等应在采集后立即放入干燥室进行干燥,经3~5d,当大多数蒴果开裂后,用柳条抽打,使种子脱粒、过筛、精选。对小叶黄杨等易丧失发芽力的种子,多采用阴干法进行脱粒。
2.3.1.2 荚果类
一般含水量低,多用“阳干法”处理。荚果采集后,直接摊开暴晒3~5d,用棍棒敲打进行脱粒,清除杂物即得纯净种子。对不易开裂的果荚,如皂荚、紫藤等可以碾压、锤砸取出种子。
2.3.1.3 翅果类
如杜仲、白蜡、槭树、榆树等树种的种类,在处理时不必脱去果翅,用“阴干法”干燥后清除混杂物即可。
2.3.1.4 坚果类
坚果类一般含水量较高,如板栗、锥栗等在阳光暴晒下易失去发芽力,采后应堆放在阴凉处,然后进行粒选或水选,把获得的种子在通风处阴干,并经常翻动。堆铺厚度不超过20~25cm。当种实湿度达到要求时,即可进行贮藏。
2.3.2 肉质果类种实调制
肉质果的果肉含有较多果胶和糖类,水分含量也高,容易发酵腐烂,采集后需要及时调制,否则会降低种子品质。调制的工序主要为软化果肉、揉碎果肉、用水淘洗出种子,然后进行干燥和净种。
海棠、杜梨等种粒细小而果肉较厚的,可将果实堆积变软后碾压,漂洗即得净种。核桃、山桃、山杏、贴梗海棠等除采用堆积变软水洗的方法外,也可以人工剥离取出种子。桑树等果肉黏稠,必须经水浸、搅拌、漂洗后才可得到净种。
能供食品加工的肉质果类,如苹果、梨、桃、樱桃、李、梅、柑橘等可从果品加工厂中获得种子,但一般在45℃以下冷处理的条件下所得的种子才能供育苗使用。
从肉质果实中取出的种子含水量高,不宜在阳光下暴晒,应在通风良好的地方摊放阴干。
在晾干的过程中,要注意经常翻动,达到安全含水量时可进行播种、贮藏或运输。
2.3.3 球果类种实的调制
球果类的脱粒,首先要经过干燥,使球果失去水分,鳞片反曲开裂,种子即脱出。球果干燥有自然干燥和人工干燥两种方法。
2.3.3.1 自然干燥脱粒
自然干燥脱粒以日晒为主。选择向阳、通风、干燥的地方,将球果摊放在场院晾晒,或铺席、铺油布晾晒。在干燥过程中,经常翻动。夜间和雨天,将球果堆积起来,覆盖好,以免雨露淋湿。通常经过10d左右,球果种鳞开裂,大部分种子可自然脱出。未脱净的球果再继续摊晒,或用木棒轻轻敲打,使种子全部脱出。然后去翅去杂,获得纯净种子。需要注意,有的球果(如落叶松)敲打后更难开裂,所以忌用棍棒敲打。
有些针叶树种(如马尾松)的球果,含松脂较多,不易开裂,可先在阴湿处堆沤,用40℃左右温水或草木灰水淋洗,盖上稻草或其他覆盖物,使其发热,经两周左右待球果变成褐色并有部分鳞片开裂时,再摊晒一周左右,可使鳞片开裂,脱粒出种子。
自然干燥法的优点是作业安全,调制的种子质量高,不会因温度过高而降低种子的品质,因此适宜处理大多数针叶树的球果;缺点是常常受天气变化影响,干燥速度缓慢。
2.3.3.2 人工干燥脱粒
在球果干燥室,人工控制温度和通风条件,促进球果干燥,使种子脱出。也可使用球果脱粒机,获得种子。另外,可采用减少大气压力、提高温度的减压干燥法或称真空干燥法脱粒。使用球果真空干燥机进行脱粒,不会因高温而使种子受害,特别是能够大大缩短干燥时间,提高种实调制的工作效率。
为了便于贮藏和播种,云杉、冷杉、落叶松、油松等带翅的种子,完成脱粒工序后,要用手工揉搓或用去翅机除去种翅。
少数松拍类具胶质种子,系因假种皮富含胶质,光用水洗不能使种子与假种皮分离,如桧柏、三尖杉、榧树等种子,可用木棒捣碎果肉,然后用水冲洗,得到纯净种子;或用苔藓加细石与种实一同堆起来,然后揉搓,除去假种皮,再干燥后贮藏。
现在许多国家有现代化的种子干燥器,从获得种子到净种分级等均采用一整套机械化、自动化设备,保证球果干燥的速度快,脱粒尽,从而大大提高了种子调制的速度。
2.3.4 净种和分级
2.3.4.1 净种
净种是指除去种实中的鳞片、果屑、枝叶、空粒、碎片、土块、异类种子等夹杂物的种实调制工序。通过净种可提高种子品质,提高贮藏的安全性。净种的方法因种子和夹杂物的比重大小而不同。
1.风选
由于杂质和种子的重量不同,可借风力将杂质从种子中吹走,达到净种的目的。风选适用于中小粒种子。可用风车、簸箕等简单工具,或借助自然风力进行净种。
2.筛选
用不同大小孔径的筛子,将大于和小于种子的夹杂物除去,再用其他方法将与种子大小等同的杂物除去。
3.水选
是利用杂质与种子的不同相对密度,将待选种子倒入水中进行漂选的净种方法。在水中,饱满种子因密度大而下沉,杂物如树叶、果皮、空粒、瘪粒因重量相对轻而漂浮在上面,将杂物捞出达到净种目的。水选操作时间不宜过长,以免杂物因吸水重量增加下沉影响净重效果。水选后的种子不宜暴晒,应用阴干法干燥。
2.3.4.2 种粒分级
种粒分级是将某一树种的一批种子按种粒大小进行分类。种粒大小在一定程度上反映种子品质的优劣。通常大粒种子活力高,发芽率高,幼苗生长好。分级时可利用不同大小筛孔的筛子进行筛选分级,也可利用风力进行风选分级,还可借助种子分级器进行种粒分级。
2.3.5 种子登记
为了保证种子质量并合理使用种子,应将处理后的纯净种子进行分批登记,作为种子交易、使用和贮藏的依据。采种单位应有总册备查,各类种子在交易、贮藏和运输时应附有种子登记卡片,见表2-1。
表2-1 种子登记表
2.4 种子贮藏与运输
2.4.1 种子贮藏目的
种子是极为重要的生产资料,从收获至播种需经过或长或短的贮藏阶段。种子贮藏是种子经营管理中最重要的工作环节。种子贮藏的目的是通过采用合理的贮藏设备和先进科学的贮藏技术,人为地控制贮藏条件,使种子劣变减小到最低程度,在一定时期内最有效地保持种子较高的发芽力和活力,确保育苗时对种子的需要。
大多数园林树木的种子在秋冬季节成熟,而播种却多在春季进行,所以采集种实后需要进行贮藏。还有些树种的种子在夏季成熟,可随采随播,但生产上为了使新萌发的幼苗能在当年有更长的生长期,同时也便于生产安排,同样需进行种子贮藏,以备不同时期的播种需要。特别是许多园林树木具有结实周期性特征,大年应尽量多采集种实进行较长时期的贮藏,以便在小年仍能有充足的种实供应。种实贮藏期限的长短,依据贮藏目的、种子本身的特性及贮藏条件而定。
2.4.2 保持种子生活力的原理
大部分树木的种子成熟后而尚未脱落前,就进入了休眠状态,一直持续到遇有萌芽条件为止。贮藏期间种子是处于休眠状态的,但其内部的生理、生化作用仍在继续进行,只是极其缓慢,主要表现在微弱的呼吸作用。呼吸作用要消耗贮藏的营养物质,同时种子内部的化学成分也相应地发生变化。呼吸作用越强,贮藏物质消耗越多,种子重量减轻越快,发芽率就降低。当贮藏物质完全消耗掉,种子就会死亡。所以,人为地控制种子的呼吸作用,使种子的新陈代谢活动处于最低限度是保证种子品质不因贮藏而显著降低的关键。
贮藏期间保持种子生活力的关键,就是要根据不同树种和品种的不同要求,创造最适宜的环境条件,控制种子的呼吸作用,使之处于最微弱的情况下,并设法消除导致种子变质的一切因素,才能最大限度地延长种子生命,完成种子贮藏的任务。
2.4.2.1 影响种子生活力的内在因素
1.种子寿命
种子从完全成熟到丧失生命为止,所经历的时间叫种子寿命。种子寿命与遗传基因、种皮结构、种子含水量和种子养分种类有很大关系;同时,种实采集、调制和贮藏条件等对种子寿命的影响也极大。
园林树木的种子寿命通常指在一定环境条件下,种子维持其生活力的期限。一般指整批种子生活力显著下降,发芽率降至原来的50%时的期限为种子的寿命,而不是以单个种子至死亡所经历的期限计算。依据种子生活力保存期的长短,可将树木种子分为短寿命种子、中寿命种子和长寿命种子。
(1)短寿命种子 主要指种子寿命保存期只有几天、几个月至1~2年的种子。大多数短寿命种子淀粉含量较高,如栗、栎和银杏等。另外,杨、柳、榆等夏季成熟的种子,以及荔枝、可可和咖啡等热带地区高温高湿季节成熟的种子,本身含水量高,加上高温高湿条件,种子呼吸作用旺盛,种子体内的养分很容易消耗掉,所以,这些种子的寿命也短。
(2)中寿命种子 指生活力保存期为3~10年的种子。这类种子含的脂肪或蛋白质较多,如松、杉、柏、椴、槭、水曲柳等。脂肪和蛋白质的生理转化过程速度较慢,而且释放的能量比淀粉多,只要消耗少量养分就能维持生命活动,因此这类种子的寿命较长。
(3)长寿命种子 指生命力保存期超过10年的种子,如合欢、刺槐、槐树、台湾相思、皂荚等。这些树种的种子含水量低,种皮致密不透水,非常有利于种子生活力的保存。用普通干藏法就可保持生活力10年以上。
2.种子含水量
种子本身含水量多少与种子生命力保存关系很大。贮藏期间种子含水量的高低,直接影响种子呼吸作用的强度和性质,也影响种子所带微生物和昆虫的活动。含水量低的种子,抗低温能力很强,也不会产生自热、自潮、发霉、腐烂等现象,有利于生活力的保存。含水量高的种子会导致种子生活力急剧降低。在贮藏期间维持种子生活力所必需的含水量称为安全含水量(或标准含水量、贮藏含水量)。高于安全含水量的种子,由于新陈代谢作用旺盛,不利于长期保存;低于安全含水量的种子,由于生命活动无法维持而引起死亡。不同树种种子的安全含水量不同,见表2-2。
表2-2 主要园林树木种子标准含水量
(续表)
3.种子的成熟度
未充分成熟的种子,种皮薄,不具备正常保护机能,易溶物质转化为贮藏物质还不充分,含糖量高,含水量也高,呼吸作用强,容易受真菌的感染,不耐贮藏。因此,在采种时切忌掠青。
4.机械损伤程度
在调制过程中破碎和受伤的种子,种皮受损使氧气进入种子内部,加速了呼吸作用,同时微生物也易侵入,因此寿命缩短。为保证种子贮藏安全,应及时净种去杂。另外经过浸种或处理过的种子不宜贮藏。
2.4.2.2 影响种子生活力的环境条件
1.温度
贮藏期间,温度过高过低都对种子有致命的危害。温度较高时,酶的活性增强,加强了呼吸作用,加速贮藏物质的消耗,缩短种子的寿命。当温度升至50~55℃时,种子呼吸强度下降;温度达到60℃且持续时间较长时,蛋白质凝固,危害种子生命,引起死亡。对多数种子,低温可以延长其寿命,但温度过低,含水量高的种子会引起种子内部水分结冰,造成生理机能的破坏,种子死亡。一般种子贮藏的适宜温度为0~5℃。
2.湿度
种子是一种多孔毛细管胶质体,具有很强的吸湿性能,并能从空气中直接吸收水汽。故种子含水量随空气相对湿度而变化。在相对湿度大的条件下,种子含水量会明显增加,使种子呼吸作用加强。在空气较干燥,相对湿度较低时,种子可释放水汽,减小水分对呼吸作用的影响。
种子吸湿性能的大小,因树种而异。不同树种的种子化学成分和种皮结构不同,其吸湿性能也不同。一般种皮薄的种子,透性强,吸湿性能大;反之吸湿性能就小。在种子的各种成分中,蛋白质吸湿能力最强,淀粉和纤维素次之,脂肪几乎不从空气中吸收水分。脂类属于非亲水性物质,所以含油多的种子吸湿性最低。种子的这种吸湿性能,能使干燥的种子在空气相对湿度增大的情况下,提高种子的含水量,进而加强种子的呼吸作用,不利于种子贮藏。因此在贮藏前,要对种子进行适当干燥。贮藏期间相对湿度为50%~60%,对种子较安全。
3.通气状况
贮藏种子时,通气状况与种子的呼吸强度和呼吸方式有密切的联系。空气流通的条件下,种子的呼吸强度较大;密闭条件下,呼吸强度较小。通气对呼吸的影响还和温度有关。种子处在通风条件下,温度愈高,呼吸作用愈旺盛,生活力下降愈快。为有效地长期保持种子生活力,除干燥、低温外,合理的密闭或通风是必要的。
特别需要注意,本身含水量高的种子的呼吸作用旺盛,如果空气不流通,氧气不足,种子很快被迫进行无氧呼吸,会积累大量的醇、醛和酸等氧化不完全的物质,对种胚产生毒害。因此,含水量高的种子,贮藏中要特别注意空气流通。
4.生物因子
在贮藏期间,影响种子寿命的生物主要是微生物、昆虫、鼠类等。微生物的大量增殖并活动会使种子变质、霉烂,丧失发芽力,主要是因为害虫和微生物释放出大量的热能和水汽,消耗氧气,放出二氧化碳,使局部区域氧气供应相对减少,间接地影响种子的呼吸作用。
一般种子含水量在12%以下,微生物很少活动。种子含水量超过18%~20%,微生物会很快地繁殖起来,因此贮藏期间降低种子的含水量是控制微生物活动的重要手段。贮藏期间,昆虫的生长、发育,以及鼠类的存在对种子的危害都非常大,必须加以考虑。
2.4.3 种子的贮藏条件
种子脱离母株之后,经加工进入仓库,即与贮藏环境构成统一整体并受环境条件影响。经过充分干燥而处于休眠状态的种子,其生命活动的强弱主要受贮藏条件的影响。种子如果处在干燥、低温、密闭的条件下,生命活动非常微弱,极少消耗贮藏物质,其潜在生命力较强;反之,生命活动旺盛,消耗贮藏物质也多,其劣变速度快,潜在生命力就弱。所以,种子在贮藏期间的环境条件对种子生命活动及播种品质起决定性的作用。
影响种子贮藏的环境条件主要包括空气相对湿度、温度及通气状态。
1.空气相对湿度
种子在贮藏期间水分的变化,主要决定于空气中相对湿度的大小。当仓库内空气相对湿度大于种子平衡水分的相对湿度时,种子就会从空气中吸收水分,使种子内部水分逐渐增加,其生命活动也随水分的增加而由弱变强。在相反的情况下,种子向空气释放水分,渐趋干燥,其生命活动将进一步受到抑制。因此,在种子贮藏期间保持空气干燥(即较低的相对湿度)是十分必要的。
对于耐干藏的种子保持低相对湿度是根据实际需要和可能而定的。种质资源的保存时间较长,种子水分很少,要求相对湿度很低,一般控制在30%左右;大田生产用种贮藏时间相对较短,要求相对湿度不是很低,只要达到与种子安全水分相平衡的相对湿度即可,大致为60%~70%。从种子的安全水分标准和实际情况考虑,仓内相对湿度以控制在65%以下为宜。
2.仓内温度
种子温度会受仓内温度影响而起变化。一般情况下,仓内温度升高会增加种子的呼吸作用,同时促使害虫和真菌为害。低温能降低种子生命活动和抑制真菌的为害。种质资源保存时间较长,常采用很低的温度,如0℃、-10℃,甚至-18℃。
3.通气状况
空气中除含有氮气、氧气和二氧化碳等各种气体外,还含有水汽和热量。如果种子长期贮藏在通气条件下,由于吸湿增温使其生命活动由弱变强,很快会丧失生活力。干燥种子贮藏在密闭条件下较为有利,但也不是绝对的。当仓内温度、湿度大于仓外时,就应该打开门窗进行通气,必要时采用机械鼓风加速空气流通,使仓内温度、湿度尽快下降。
2.4.4 种子贮藏方法
从种子呼吸特性及影响种子呼吸的因素看,相对湿度小、低氧、低温、高二氧化碳及黑暗无光的环境有利于种子贮藏。具体的贮藏方法依种实类型、贮藏目的和种子安全含水量的高低来确定,应用较多的是干藏法和湿藏法。
2.4.4.1 干藏法
干藏法就是将干燥的种子贮藏于干燥的环境中。凡是含水量低的种子都可以采用此法。
(1)普通干藏法 该方法对大多数树木种子都适用,但有些在自然条件下贮藏很快就丧失生命力的种子除外。具体方法:将干燥、纯净的种子装入袋、桶、箱等容器内,放在经过消毒的凉爽、干燥、通风的贮藏室、地窖、仓库内。一般适用于短期贮藏种子,如秋季采种、来年播种的针叶树种和阔叶树种,如侧柏、香椿、紫荆、蜡梅、山梅花等。
(2)低温干藏法 将贮藏室的温度降至0~5℃,相对湿度维持在50%~60%,种子充分干燥,可使种子寿命保持1年以上,如紫荆、白蜡、冷杉、侧柏、铁杉等。低温贮藏种子效果良好。要达到这种低温贮藏的标准,一般要有专门的种子贮藏室或控温、控湿的种子库,见图2-3。
图2-3 种子库断面示意图
1.草皮70cm 2.黏土1.5cm 3.秸秆5cm 4.黏土3cm 5.板皮 6.天花板 7.窗户
(3)密封干藏法
密封贮藏法使种子在贮藏期间与外界空气隔绝,种子不受外界温度、湿度变化的影响,长期保持干燥状态,一般用于需长期贮藏,或由于普通干藏和低温干藏易丧失发芽力的种子,如榆、柳、桉等。密封干藏种子主要是能较好地控制种子的含水率,所以一般把种子装入不通气的密封容器中,对容器口加以封闭,贮藏在低温种子库中。如果有条件可在容器内放些吸水剂,如氯化钙、生石灰、木炭等,可延长种子寿命5~6年。
2.4.4.2 湿藏法
湿藏法是把种子置于一定湿度的低温(0~10℃)条件下进行贮藏。这种方法适于安全含水量高的种子,如栎类、银杏、樟、楠、忍冬、黄杨、紫杉、椴树、女贞、海棠、木瓜、山楂、火棘、玉兰、鹅掌楸、大叶黄杨等。贮藏种子时可采用室外挖坑埋藏、室内堆藏和室外堆藏等方法。
室外挖坑埋藏最好选地势较高、背风向阳的地方,通常坑的深度和宽度为0.8~1m,坑长视种子多少而定。坑底先垫10cm厚的湿沙,然后将种子与湿沙按体积1∶3混合后放入坑内。坑的最上层铺20cm厚的湿沙。贮藏坑内隔一段距离插一通气筒或作物秸秆或枝条,以利通气。地表之上堆成小丘状,以利排水。坑藏种子法见图2-4。珍贵或量少的种子,可与沙子混合或层积,置入木箱内,然后将木箱埋藏在坑中,效果良好。
图2-4 坑藏种子示意图
1.秸秆 2.沙土 3.排水沟 4.种子 5.细沙 6.粗沙
室内混沙湿藏可保持种子湿润,且通气良好。湿沙体积为种子的2~3倍,沙子湿度视种子而异,一般以手握成团,手捏即散为宜。银杏和樟树种子,沙子湿度宜控制在15%左右;栎类、槭、椴等可采用30%,如果湿度太大,容易引起发芽。温度以0~3℃为宜,太低易造成冻害,但温度高又会引起种子发芽或发霉。
此外,有一些种子还可以在不结冰的流水中贮藏,如橡、栎类、睡莲等种子装在麻袋内沉于流水中贮藏,效果良好。
2.4.5 其他种子贮藏技术
1.种子超低温贮藏
种子超低温贮藏指利用液态氮为冷源,将种子置于-196℃的超低温下,使其新陈代谢活动处于基本停止状态,不发生异常变异和裂变,从而长期保持种子寿命的贮藏方法。自20世纪70年代以来,利用超低温冷冻技术保存种子的研究有了较大进展。这种方法设备简单,贮藏容器是液氮罐。贮藏前种子常规干燥即可。贮藏过程中不需要监测活力动态,适合稀有珍贵种子的长期保存。目前,超低温贮藏种子的技术仍在发展中。许多研究发现,榛、李、胡桃等树种的种子,温度在-40℃以下易使种子活力受损。有些种子与液氮接触会发生爆裂现象等。因此,贮藏中包装材料的选择、适宜的种子含水量、适合的降温和解冻速度、解冻后的种子发芽方法等许多关键技术还需进一步完善。
2.种子超干贮藏
种子超干贮藏也称超低含水量贮藏,是将种子含水量降至5%以下,密封后在室温条下或稍微降温条件下贮存种子的一种方法。以往的理论认为,若种子含水量低于5%~7%的安全下限,大分子失去水膜保护,易受自由基等毒物的侵袭,同时,低水分不利于产生新的阻氧化的生育酚(VE)。自20世纪80年代以来,对许多作物种子试验研究表明,种子超干含水量的临界值可降到5%以下。种子超干贮藏的技术关键是如何获得超低含水量的种子。一般干燥条件难以使种子含水量降到5%以下,若采取高温烘干,容易降低甚至丧失种子活力。目前主要应用冰冻真空干燥、鼓风硅胶干燥、干燥剂室温干燥等方法。此外,经超干贮藏的种子在萌发前必须采取有效措施,如PEG引发处理、逐级吸湿平衡水分等,防止直接浸水引起的吸胀损伤。目前来看,脂肪类种子有较强的耐干性,可进行超干贮藏,而淀粉类和蛋白类种子超干贮藏的适宜性还有待深入研究。
3.种子引发
种子引发是控制种子缓慢吸收水分,使其停留在吸胀的阶段,让种子进行预发芽的生理生化代谢和修复,促进细胞膜、细胞器、DNA的修复和活化,处于准备发芽的代谢状态,但防止胚根的伸出。经引发的种子活力增强,抗逆性增强,出苗整齐,成苗率高。目前常用的种子引发方法有渗调引发、滚筒引发、固体基质引发和生物引发等。
2.4.6 种子包装与运输
种子的运输实质上是一种在一个特定的环境条件下的短期的贮藏,因此运输时要对种子进行妥善包装,防止种实过湿、曝晒、受热发霉或受机械损伤等。运输应尽量缩短时间,运输过程中要经常检查,运到目的地要及时贮藏在适宜的环境条件下。
如果包装和运输不当,则运输过程中很容易导致种子品质降低,甚至使种子丧失活力。因此,种子运输之前,要根据种实类型进行适当干燥,或保持适宜的湿度。要预先做好包装工作,运输途中防止高温或受冻,防止种实过湿发霉或受机械损伤,确保种子的活力。种子运输之前,包装要安全可靠,并进行编号,填写种子登记卡,写明树种的名称和种子各项品质指标、采集地点和时间、每包重量、发运单位和时间等。卡片装入包装袋内备查。大批运输必须指派专人押运。到达目的地后立即检查,发现问题及时处理。
对于一般含水量低且进行干藏的种实,如云杉、红松、落叶松、樟子松、马尾松、杉木、桉、椴、白蜡和刺槐等,可直接用麻袋或布袋装运。包装不宜太紧太满,以减少对种子的挤压,同时也便于搬运。对于樟、楠、檫、七叶树、枇杷等含水量较高且容易失水而影响活力的种子,可先用塑料或油纸包好,再放入箩筐中运输。对于栎类等需要保湿运输的种子,可把湿苔藓、湿锯末和泥炭等放入容器中保湿。对于杨树等极易丧失发芽力的种子,需要密封贮藏,在运输过程中可用塑料袋、瓶和筒等器具,使种子保持密封条件。有些树种,如樟、玉兰和银杏的种子,虽然能耐短时间干运,但到达目的地后,要立即进行湿沙埋藏。
种实在运输过程中要注意覆盖,防止雨淋、曝晒和受冻害,并要附以种实登记证,以防种实混杂。运输到达目的地后应立即进行检查,并根据情况及时进行摊晾、贮藏或播种等处理。
2.5 种子的品种检验
种子是苗木培育中最基本的生产资料,其品质优劣状况直接影响苗木的产量和质量。因此,在种子采收、贮藏、调运、贸易和播种前进行品质检验,选用优良种子,淘汰劣质种子,是确保播种用种子具有优良品质的重要环节。通过种子品质检验可确定种子的使用价值,便于制定针对性的育苗措施;可以防止伪劣种子播种,避免造成生产上的损失;通过严格检验,加强种子检疫,可以防止病虫害蔓延;通过检验对种子品质做出正确评价,有利于按质论价,促进种子品质的提高。
园林植物种子的品质检验是应用科学、先进和标准的方法对种子样品的质量(品质)进行正确的分析测定,判断其质量的优劣,评定其种用价值的一门科学技术。种子品质是种子的不同特性的综合,通常包括遗传品质和播种品质两个方面。遗传品质是种子固有的品质,指保持母树原来的速生、丰产优质等的品质。种子品质检验主要是检验种子的播种品质,包括种子净度、种子发芽能力、种子重量、种子含水量、种子发芽势、种子生活力、种子优良度、种子病虫害感染程度等。
2.5.1 抽样
抽样是抽取具有代表性、数量能满足检验需要的样品。由于种子品质是根据抽取的样品经过检验分析确定的,因此抽样正确与否十分关键。如果抽取的样品没有充分的代表性,无论检验工作如何细致、准确,其结果也不能说明整批种子的品质。为使种子检验获得正确结果并具有重演性,必须从受检的一批种子(或种批)随机提取具有代表性的初次样品、混合样品和送检样品,尽最大努力保证送检样品能准确地代表该批种子的组成成分。
2.5.1.1 相关概念
种批是指来源和采集期相同、加工调制和贮藏方法相同、质量基本一致,并在规定数量之内的同一树种的种子。不同树种种批最大重量为:特大粒种子,如核桃、板栗、麻栎、油桐等为10000kg;大粒种子,如油茶、山杏、苦楝等为5000kg;中粒种子,如红松、华山松、樟树、沙枣等为3500kg;小粒种子,如油松、落叶松、杉木、刺槐等为1000kg;特小粒种子,如桉、桑、泡桐、木麻黄等为250kg。
初次样品是从种批的一个抽样点上取出的少量样品。混合样品是从一个种批中抽取的全部大体等量的初次样品合并混合而成的样品。送检样品是送交检验机构的样品,可以是整个混合样品,也可以是从中随机分取的一部分。测定样品是从送检样品中分取,供作某项品质测定用的样品。
2.5.1.2 抽样步骤
(1)用扦样器或徒手从一个种批取出若干初次样品;
(2)然后将全部初次样品混合组成混合样品;
(3)再从混合样品中按照随机抽样法或“十”字区分法等分取送检样品,送到种子检验室;
(4)在种子检验室,按照“十”字区分法等从送检样品中分取测定样品,进行各个项目的测定。
2.5.1.3 送检样品的重量
送检样品的重量至少应为净度测定样品的2~3倍,大粒种子重量至少应为1000g,特大粒种子至少要有500粒。净度测定样品一般至少含2500粒纯净种子。各树种送检样品的最低数量可参见表2-3。
表2-3 各树种送检样品的最低数量
2.5.2 净度分析
种子净度是指纯净种子的重量占测定样品中总重量的百分数。净度分析是测定供检验样品中纯净种子、其他植物种子和夹杂物的重量百分率,据此推断种批的组成,了解该种批的利用价值。测定方法和步骤为:
(1)试样分取:用分样板、分样器或采用四分法分取试样。
(2)称量测定样品。
(3)分析测定样品:将测定样品摊在玻璃板上,把纯净种子、废种子和夹杂物分开。
纯净种子是指完整的、没有受伤害的、发育正常的种子;发育不完全的种子和难以识别的空粒;虽已破口或发芽,但仍具发芽能力的种子;带翅的种子中,凡加工时种翅容易脱落的,其纯净种子是指除去种翅的种子;凡加工时种翅不易脱落的,其纯净种子包括留在种子上的种翅。壳斗科的纯净种子是否包括壳斗,取决于各个树种的具体情况:壳斗容易脱落的不包括壳斗;难于脱落的包括壳斗。复粒种子中至少含有一粒种子也可计为纯净种子。
废种子是指能明显识别的空粒、腐坏粒、已萌芽但显然丧失发芽能力的种子;严重损伤(超过种子原大小一半)的种子和无种皮的裸粒种子。
夹杂物是指不属于被检验的其他植物种子;叶片、鳞片、苞片、果皮、种翅、壳斗、种子碎片、土块和其他杂质;昆虫的卵块、成虫、幼虫和蛹。
(4)把组成测定样品的各个部分称重;
(5)计算净度。
种子净度的计算公式:
式中:J——种子净度(%);
Z0——供检种子重量(g);
Z1——纯净种子重量(g)。
净度是种子品质的主要指标之一,是计算播种量的必要条件。净度高品质好,使用价值高;净度低表明种子中夹杂物多,不宜贮藏。
2.5.3 重量测定
种子重量主要指千粒重,通常指气干状态下1000粒种子的重量,以克(g)为单位。千粒重能够反映种粒的大小和饱满程度,重量越大,说明种粒越大越饱满,内部含有的营养物质越多,发芽迅速整齐,出苗率高,幼苗健壮。种子千粒重测定有百粒法、千粒法和全量法。
2.5.3.1 百粒法
通过手工或用数种器材从待测样品随机数取8个重复,每个重复100粒,分别称重。根据8个组的称重读数,算出100粒种子的平均重量,再换算成1000粒种子的重量。
2.5.3.2 千粒法
适用于种粒大小、轻重极不均匀的种子。通过手工或用数种器材从待测样品随机数取两个重复,分别称重,计算平均值,求算千粒重。大粒种子,每个重复数500粒;小粒种子,每个重复数1000粒。
2.5.3.3 全量法
珍贵树种,种子数量少,可将全部种子称重,换算千粒重。
目前,电子自动种子数粒仪是种子数粒的有效工具,可用于千粒重测定。
2.5.4 含水量测定
种子含水量是种子中所含水分的重量与种子重量的百分比。通常将种子置入烘箱用105℃烘烤8小时后,测定种子前后重量之差来计算含水量。
种子含水量的计算公式:
式中:H——种子含水量(%);
Q0——干燥前供检种子重量(g);
Q1——干燥后供检种子重量(g)。
测定种子含水量时,桦、桉、侧柏、马尾松、杉木等细小粒种子,以及榆树等薄皮种子,可以原样干燥;红松、华山松、槭树和白蜡等厚皮种子,以及核桃、板栗等大粒种子,应将种子切开或弄碎,然后再进行烘干。
2.5.5 发芽能力测定
种子发芽能力是播种质量最重要的指标,其测定的目的是测定种子批的最大发芽潜力,评价种子批的质量。种子发芽力是指种子在适宜条件下发芽并长成植株的能力,用发芽势和发芽率表示。
发芽势是种子发芽初期(规定日期内)正常发芽种子数占供试种子数的百分率。通常以发芽实验规定的期限的最初三分之一期间内的发芽数,占供试种子总数的百分比表示。发芽势高,表示种子活力强,发芽整齐,生产潜力大。
发芽率也称实验室发芽率,是指在发芽试验终期(规定日期内)正常发芽种子数占供试种子数的百分率。种子发芽率高,表示有生活力的种子多,播种后出苗多。
2.5.5.1 发芽实验设备和用品
种子发芽实验中常用的设备有电热恒温发芽箱、变温发芽箱、光照发芽箱、人工气候箱、发芽室,以及活动数种板和真空数种器等。发芽床应具备保水性好、通气性好、无毒、无病菌等特性,且有一定强度。常用的发芽床材料有纱布、滤纸、脱脂棉、细沙和蛭石等。
2.5.5.2 发芽实验方法
1.器具和种子灭菌
为了预防真菌感染,发芽试验前要对准备使用的器具灭菌。发芽箱可在实验前用甲醛喷射后密封2~3d,然后再使用。种子可用过氧化氢(35%,1h)、甲醛(0.15%,20min)等进行灭菌。
2.发芽促进处理
种子置床前通过低温预处理或用GA3,HNO3,KNO3,H2O2等处理,可破除休眠。对种皮致密,透水性差的树种如皂荚、台湾相思、刺槐等,可用45℃的温水浸种24h,或用开水短时间烫种(2min),促进发芽。
3.种子置床
种子要均匀放置在发芽床上,使种子与水分良好接触。每粒之间要留有足够的间距,以防止种子受真菌感染并蔓延,同时也为发芽苗提供足够的生长空间
4.贴标签
种子放置完后,必须在发芽皿或其他发芽容器上贴上标签,注明树种名称、测定样品号、置床日期、重复次数等,并将有关项目登记在种子发芽试验记录表上。
5.发芽实验管理
(1)水分:发芽床要始终保持湿润,切忌断水,但不能使种子四周出现水膜。
(2)温度:调节适宜的种子发芽温度,多数树种以25℃为宜。榆和栎类为20℃;白皮松,落叶松和华山松为20~25℃;火炬松、银杏、乌桕、核桃、刺槐、杨和泡桐为20~30℃;桑、喜树和臭椿为30℃。变温有利于种子发芽。
(3)光照:多数种子可在光照或黑暗条件下发芽。但国际种子检验规程规定,对大多数种子,最好加光培养,目的是光照可抑制真菌繁殖,同时有利于正常幼苗鉴定,区分黄化和白化等不正常苗。
(4)通气:用发芽皿发芽时,要常开盖,以利通气,保证种子发芽所需的氧气。
(5)处理发霉现象:发现轻微发霉的种子,应及时取出洗涤去霉。发霉种子超过5%时,应调换发芽床。
6.持续时间和和观察记录
(1)种子放置发芽的当天,为发芽实验的第一天。各树种发芽实验需要持续的时间不一样。
(2)鉴定正常发芽粒、异状发芽粒和腐坏粒并计数。正常幼苗为长出正常幼根。大、中粒种子,其幼根长度大于种粒长度的1/2;小粒种子幼根长度大于种粒长度。异状发芽粒为胚根形态不正常、畸形、残缺等;胚根不是从珠孔伸出,而是出自其他部位;胚根呈负向地性;子叶先出等;腐坏粒:内含物腐烂。但发霉粒种子不能算作腐坏粒。
7.计算发芽试验结果
发芽试验到规定结束的日期时,记录未发芽粒数,统计正常发芽粒数,计算发芽势和发芽率。试验结果以粒数的百分数表示。
种子发芽率的计算公式:
式中:F——种子发芽率(%);
L0——供检种子粒数;
L1——供检种子发芽粒数。
种子发芽势的计算公式:
式中:Fs——种子发芽势(%);
L0——供检种子粒数;
Ls——种子发芽达到最高峰时种子发芽粒数(最初1/3天数内)。
2.5.6 生活力测定
种子生活力是指种子发芽的潜力或种胚所具有的生命力。测定种子生活力可快速地估计种子样品尤其是休眠种子的发芽潜能。有些树种的种子休眠期很长,需要在短时间内确定种子品质时,必须用快速的方法测定生活力。有时由于缺乏设备,或者经常急需了解种子发芽力而时间很紧迫,不可能采用正规的发芽试验来测定发芽力,也必须通过测定生活力来预测种子发芽能力。
种子生活力常用具有生命力的种子数占试验样品种子总数的百分率表示。测定生活力的方法常用化学药剂的溶液浸泡处理,根据种胚(和胚乳)的染色反应来判断种子生活力。主要的化学药剂有四唑染色法、靛蓝染色法、碘-碘化钾染色法。此外,也可用X射线法和紫外荧光法等进行测定。最常用的且列入国际种子检验规程的生活力测定方法是生物化学(四唑)染色法。
四唑全称为2,3,5-氯化(或溴化)三苯基四氮唑,简称四唑或红四唑,缩写为TTC(TTB)或TZ,是一种生物化学试剂,为白色粉末,分子式为C19H15N4Cl。四唑的水溶液无色,在种子的活组织中,四唑参与活细胞的还原过程,从脱氢酶接受氢离子,被还原成红色的、稳定的、不溶于水的2,3,5-三苯基甲潜。而无生活力的种子则没有这种反应,即染色部位为活组织,而不染色部位则为坏死组织。因此,可依据坏死组织出现的部位及其分布状况判断种子的生活力。四唑的使用浓度多为0.1%~1.0%的水溶液,常用0.5%。可将药剂直接加入pH值为6.5~7的蒸馏水进行配制。如果蒸馏水的pH值不能使溶液保持6.5~7,则将四唑药剂加入缓冲液中配制。溶液浓度高,则反应快,但药剂消耗量大。
四唑染色测定种子生活力的主要步骤为:
1.预处理
将种子浸入20~30℃水中,使其吸水膨胀,目的促使种子充分快速吸水,软化种皮,方便样品准备,同时促进组织酶系统活化,以提高染色效应。浸种时间因树种而异,小粒的、种皮薄的种子浸泡2d,大粒的、种皮厚的泡3~5d。注意每天要换水。
2.取胚
浸种后切开种皮和胚乳,取出种胚。也可连胚乳一起染色。取胚同时,记录空粒、腐烂粒、感染病虫害粒及其他显然没有生活力的种粒。
3.染色
将胚放入小烧杯或发芽皿中,加入四唑溶液,以淹没种胚为宜。然后置黑暗处或弱光处进行染色反应。因为光线可能使四唑盐类还原而降低其浓度,影响染色效果。染色的温度保持在20~30℃,以30℃最适宜,染色时间至少3h。一般在20~45℃的温度范围内,温度每增加5℃,其染色时间可减少一半。如某树种的种胚,在25℃的温度条件下适宜染色时间是6h,移到30℃条件下只需染色3h,35℃下只需1.5h。
4.鉴定染色结果
染色完毕,取出种胚,用清水冲洗,置白色湿润滤纸上,逐粒观察胚(和胚乳)的染色情况并记录。鉴定染色结果时因树种不同而判断标准有所差别,但主要依据染色面积的大小和染色部位进行判断。如果子叶有小面积未染色,胚轴仅有小粒状或短纵线未染色,均应认为有活力。因为子叶的小面积伤亡,不会影响整个胚的发芽生长;胚轴小粒状或短纵线伤亡,不会对水分和养分的输导形成大的影响。但是,胚根未染色、胚芽未染色、胚轴环状未染色、子叶基部靠近胚芽处未染色,应视为无生活力。
5.计算种子生活力
根据鉴定记录结果,统计有生活力和无生活力的种胚数,计算种子生活力。
种子生活力的计算公式:
式中:Sh——种子生活力(%);
L0——供检种子粒数;
Lh——有生活力种子粒数。
2.5.7 优良度测定
优良度是指优良种子占供试种子的百分数。优良种子是通过人为的直观观察来判断的,这是最简易的种子品质鉴定方法。在生产上采购种子,急需在现场确定种子品质时,可依据种子硬度、种皮颜色和光泽、胚和胚乳的色泽、状态、气味等进行评定。优良度测定适用于种粒较大的银杏、栎类、油茶、樟树和檫树的种子品质鉴定。
2.5.8 种子健康状况测定
种子健康状况测定主要是测定种子是否携带有真菌、细菌、病毒等各种病原菌,以及是否带有线虫和害虫等有害动物,主要目的是防止种子携带的危险性病虫害传播和蔓延。
2.5.9 种子质量检验结果及质量检验管理
完成种子质量的各项测定工作后,要填写种子质量检验结果单。完整的结果报告单包括签发站名称、抽样及封缄单位名称、种子批的正式登记号和印章、来样数量、代表数量、抽样日期、检验收到样品的日期、样品编号、检验项目、检验日期。
评价树木种子质量时,主要依据种子净度分析、发芽试验、生活力测定、含水量测定和优良度测定等结果,进行树木种子质量分级。
中华人民共和国种子法规定,国务院农业、林业行政主管部门分别负责全国农作物和林木种子质量监督管理工作;县级以上地方人民政府农业、林业行政主管部门分别负责本行政区域内的农作物和林木种子质量监督管理工作。种子的生产、加工、包装、检验、贮藏等质量管理办法和标准由国务院农业、林业行政主管部门制定。
承担种子质量检验的机构应当具备相应的检测条件和能力,并经省级以上农业、林业行政主管部门考核合格。处理种子质量争议,以省级以上种子质量检验机构出具的检验结果为准。种子质量检验机构应当配备种子检验员。种子检验员应当经省级以上农业、林业行政主管部门培训,考核合格,发给《种子检验员证》。
思考题
1.什么是树木结实的大小年和间隔期?产生大小年和间隔期的原因是什么?如何缩小大小年和间隔期?
2.影响树木结实的因子是什么?
3.确定种实成熟的方法有哪些?
4.试述采种时一般应掌握的原则,采种前应做的准备工作和采种时应注意的问题。
5.干果类、球果类、肉质果类各如何调制种实?
6.影响种子生活力的内外因素有哪些?怎样延长种子寿命?
7.种子贮藏的方法有几种?简述种子湿藏法。
8.种子品质检验有何意义?主要的检验项目有哪些?
9.种子发芽能力如何测定?
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