种子的基础生物学特征决定着种子的萌发特性及幼苗特征，千粒重与发芽率呈正相关，适当降低种子含水量可提高种子发芽率和延长种子寿命^[1-3]; 种子的贮藏条件与保持种子的品质及寿命有很大关系^[2-4]；苗木的生长规律是苗木遗传特性与环境条件适应的特征反映，掌握苗木生长过程中不同时期的生物学特性可避免苗木生产管理上的盲目性。1882年，德国植物生理学家萨克斯(J. von Julius von Sachs)报道了植物生长“慢-快-慢”的特性，认为1年生苗木的生长过程可划分为出苗期、生长初期、生长盛期和生长后期，此后国内外学者开始了植物生长节律的研究。

贵州石笔木(Tutcheria kweichowensis Chang et Y. K. Li)为山茶科石笔木属分布最北的物种(28° N)^[5], 生长于贵州省赤水市葫市镇金合村海拔900~1200 m的常绿阔叶落叶混交林中，是1983年由张宏达、李永康教授正式发表的贵州特有植物新种^[6]，常绿乔木，树形美观，材质优良，果实富含蛋白质、脂肪、茶多酚、VE、VC等，颇具开发利用价值。但由于其自然繁殖率低，物种散布受限，自然分布区狭小、局部种群普遍，种群斑块约为10 m×10 m~300 m× 100 m，各种群通过扩散个体相互联系，已成为具有Meta-种群生态特征的珍稀濒危植物^[7]。

在自然状态下，贵州石笔木结实率低，种子本身具有深度休眠特性，萌发困难，幼苗成活率低, 林下更新幼苗少见，在不同的种群斑块中，实测≤5年生幼苗所占比例≤20%，自然繁殖能力已严重衰退，种群扩散困难^[8]。目前对贵州石笔木的研究主要集中在种质保育、种子特性与散布机理、种质评价与利用等方面^[9-12]，而对贵州石笔木种子萌发特性及幼苗生长规律的报道较少。本文通过对贵州石笔木种子千粒重、生活力、含水量、吸水率等基础生物学特性进行测定，对不同贮藏方式下的种子进行萌发试验，观测记录出土幼苗的苗高、地径生长变化规律，探讨种子贮藏和种苗繁育的有效方式, 揭示其种子萌发特性及幼苗生长规律，为有效保护和合理利用贵州石笔木物种资源提供科学依据。

2015年11月，在贵州省赤水市葫市镇金合村(28°27′ N、105°59′ E)的水井湾、偏坡、金竹湾、中沟、九里湾(1号和2号)设置6个试验样地，海拔分别为650 m、750 m、849 m、915 m、920 m和926 m。每个样地设置8个样方，每个样方为10 m×10 m, 从每个样方中选取5棵胸径20~30 cm成年树进行采种。选择采种的样树高30~40 m，树龄10~20年，每个样地采集贵州石笔木种子20 kg，种子在室内通风干燥处自然晾干，湿沙层积保存。种子采集地属中亚热带湿润季风气候，年均气温18℃、湿度90%、降水量1200~1300 mm、日照时数约1000 h，土壤pH 5~6。种子萌发和育苗试验选择在亚热带高原湿润性季风气候的贵阳市六冲关贵州省植物园(26°34′ N、106°42′ E)进行，海拔1210~1411 m, 年均气温14℃、湿度80%、降水量约1400 mm、日照时数约1174 h。试验地主要为人工育苗的苗床和土壤疏松肥沃的种植圃两类，土壤紧实、质地较粘、pH 5.6，土层厚约35 cm。

种子千粒重  从采回的纯净种子中随机取100粒称重，8个重复，计算种子千粒重。

种子生活力  随机选取种子50粒，3个重复，采用TTC染色法测定其生活力^[13]。

种子含水量  选取各样地饱满种子粉碎，称取(100±0.1) g，3个重复，使用低恒温烘干法测定种子含水量^[14]。含水量=[(M₁-M₂)/M₁]×100%；M₁为烘干前种子质量，M₂为烘干后种子质量。

种子吸水率  于水井湾样地采集种子，选取形体较大、籽粒饱满的种子30粒，设3个重复, 采用称重法测定种子吸水率。吸水率=[(W_t-W)/ W]×100%。其中, W_t为种子吸水后的质量，W为种子吸水前的质量。

种子贮藏  于水井湾样地采集种子，选取形体较大、籽粒饱满的种子，按湿沙层积、花砵沙藏(相对湿度60%)和常温储藏方式进行贮藏试验，次年观察种子的萌发情况。每处理50粒，3个重复。

种子催熟  以相对湿度80%湿沙为层积垫物，在通风良好，恒温25℃恒温箱中分别层积10 d、20 d、30 d、40 d，随后在同一环境中进行种子萌发试验。

播种育苗  将黄心土与珍珠岩体积比为3:2的基质消毒后装入7×15穴的育苗专用盘待用，于2015年11月16日将饱满种子均匀点播在穴孔内，覆盖1.0~1.5 cm基质，待出苗较整齐后, 移栽至植物园种植地常规管理，适时浇水、除草、松土、追肥，每月均分2次定期测定苗高、地径, 观察记录幼苗的生长情况。

生长模型拟合   Logistic方程是常用于林业描述植物生长的数学模型^[15]，其模型为：Y=K/(1+ e^a-bt), 式中：Y为累积生长量，t为生长时间，K为生长结束时的生长量，a、b为待定系数^[16-17]。根据贵州石笔木苗期生长过程中所需的时间(t，d)、苗高(H，cm)和地径(D，cm)，利用SPSS13.0软件拟合可以得到的苗高、地径的Logistic拟合方程。对t求二阶导数并令d²y/dt²=0，得到树木生长发育速度最大值时的t值，即t=a/b，t为速增点，可求算得苗高、地径的速增点。

实验数据用SPSS 21.0软件进行分析^[18]，图表处理采用Excel软件。

对不同样地采集的贵州石笔木种子的千粒重、生活力、含水量进行测量(图 1)，结果表明，种子千粒重平均值为0.92 kg，种子的千粒重、生活力、含水量随海拔的升高而减小，海拔最低的水井湾样地的种子千粒重最大为927.11 g，生活力、含水量也最大，分别为71.0%、12.15%，海拔最高的九里湾2号样地的种子千粒重最小，为917.05 g，生活力、含水量也最小，分别为63.0%、11.27%；金竹湾、中沟、九里湾样地间种子千粒重的差异不显著，但与水井湾、偏坡样地的差异显著(P＜0.01)。6个样地的种子生活力差异显著(P＜0.01)，平均值为66.17%；水井湾、偏颇、金竹湾3个样地的种子含水量差异不显著，中沟和九里湾3个样地的种子含水量差异也不显著，前3个样地的种子含水量高于后3个样地，且与后3个样地间存在显著差异(P＜0.01)。贵州石笔木种子在0~4 h内吸水量快速增加，4~20 h吸水速率保持恒定增加，20~28 h吸水速率缓慢，28~34 h吸水率达到15.64%，趋于稳定状态(图 2)。

图 1(Fig. 1)

图 1 贵州石笔木种子的千粒重、生活力、含水量与海拔的关系。n=3；不同小写和大写字母分别表示差异显著(P＜0.05)和极显著(P＜0.01)。 Fig. 1 Relationship between thousand grain weight, viability, water content of Tutcheria kweichowensis seeds and altitude. n=3; Different small and capital letters indicate significant difference at 0.05 and 0.01 levels, respectively.

图 2(Fig. 2)

图 2 贵州石笔木种子吸水率的变化 Fig. 2 Change in water absorption rate of Tutcheria kweichowensis seeds

贵州石笔木种子在不同方式下贮藏6个月，观察其萌发状况(表 1)。结果表明，不同贮藏条件对贵州石笔木种子萌发的影响均达到极显著水平。湿沙层积处理的发芽率高达78.33%，花钵沙藏处理的发芽率为55.67%，常温储藏的种子几乎没有发芽。贵州石笔木有明显的生理后熟现象，湿沙层积不同时间对种子催熟结果存在显著差异(表 2)，在一定的时间范围(40 d)内，层积时间越长，发芽率和发芽势也越高，因此，种子采回来后，为保障其后熟发育及萌发，应在适宜的温度和湿度条件下，湿沙层积贮藏在40 d以上，这将有利于种子完成生理后熟，并获得较高的种子发芽率。

表 1(Table 1)

表 1 贮藏方式对贵州石笔木种子萌发的影响 Table 1 Effect of storage methods on germination of Tutcheria kweichowensis seeds 贮藏方式Storage method 种子发芽率Germination rate (%) 种子发芽势Germination energy (%) 湿沙层积Layered wet sand storage 78.33±1.33Aa 65.00±2.31Aa 花钵沙藏Wet sand storage in flowerpot 55.67±3.53Bb 48.67±2.67Bb 常温储藏Room temperature storage 4.67±0.67Cc 0.67±0.67Cc 同列数据后不同小写和大写字母分别表示差异显著(P＜0.05)和极显著(P＜0.01)。下表同。 Data followed different small and capital letters within column indicate significant difference at 0.05 and 0.01 levels, respectively. The same is following Tables.

表 1 贮藏方式对贵州石笔木种子萌发的影响 Table 1 Effect of storage methods on germination of Tutcheria kweichowensis seeds

表 2(Table 2)

表 2 层积时间对贵州石笔木种子萌发的影响 Table 2 Effect of stratification time on germination of Tutcheria kweichowensis seeds 层积时间 Stratification days 发芽率(%) Germination rate 种子发芽势(%) Germination energy 40 80.00±2.60Aa 67.00±1.12Aa 30 55.00±3.46Bb 49.00±2.91Bb 20 38.67±1.16Cc 34.00±1.16Cc 10 35.67±0.67Dd 27.45±1.16Dd 0 6.67±0.67Ee 2.67±0.67Ee

表 2 层积时间对贵州石笔木种子萌发的影响 Table 2 Effect of stratification time on germination of Tutcheria kweichowensis seeds

将贵州石笔木种子萌发的幼苗，移栽到贵州省植物园种植圃抚育1年。从图 3可见，1年生苗高均值为16.51 cm、净生长量为12.42 cm，地径为0.257 cm、净生长量为0.142 cm。幼苗在3月1日(105 d)-6月1日(197 d)，苗高净生长量曲线较平缓，变化幅度小；6月1日-9月16日(304 d)苗高持续增长、变化幅度大，净生长量在6月1日-8月1日(258 d)呈持续增大的趋势，最大值为2.78 cm。在8月1日-9月16日逐渐减小，9月16日-10月16日(334 d)苗高生长曲线又趋于平稳，净生长量逐渐减小。幼苗在3月1日-5月1日(166 d)，地径的净生长量曲线趋于平稳，变化幅度小；5月1日-9月1日(289 d)，地径生长加快，变化幅度大，净生长量在5月1日-7月16日(242 d)呈持续增大趋势，最大值为0.025 cm。在7月16日-9月1日逐渐减小，9月1日-10月16日(334 d)地径生长曲线趋于平稳，净生长量逐渐减小，直到10月16日，生长速度缓慢而趋于停止生长。

图 3(Fig. 3)

图 3 贵州石笔木苗高和地径的年生长动态 Fig. 3 Annual dynamics on height and diameter growth of Tutcheria kweichowensis

根据贵州石笔木苗期生长过程中所需的时间(t，d)、苗高(H，cm)和地径(D，cm)，利用SPSS 13.0软件拟合得到的Logistic方程分别为：H=27.455/(1+ e^3.666-0.013t) R²=0.950, P=0.0001＜0.001; D=0.391/ (1+e^1.944-0.008t) R²=0.963, P=0.0001＜0.001。

苗高的速增点为282 d，地径的速增点为243 d，其对应日期分别为8月26日与7月17日，苗高的速增点比地径的速增点晚39 d，差异检验的结果证明Logistic回归方程与实测值之间呈极显著相关(P＜0.001)，说明用Logistic曲线方程来拟合贵州石笔木苗高与地径生长过程是合适的。

采用有序样品聚类法对贵州石笔木幼苗的株高净生长量和地径的净生长量进行有序聚类分析(表 3)。贵州石笔木幼苗一年的生长时期可划分为出苗期、生长前期、生长盛期、生长后期4个时期。苗高、地径的出苗期持续时间长达4个月, 这一时期苗高、地径的生长率分别为25.38%和45.92%, 说明出苗期苗高和地径生长量较大，而且地径生长量大于苗高。生长前期的苗高、地径的持续时间较出苗期短，此时期苗高、地径的净生长量较出苗期小，分别占总生长量的6.78%和4.28%。生长盛期的苗高、地径的净生长量较大，分别占总生长量的65.48%、42.02%。生长后期的苗高、地径的持续时间较短，净生长量较小，分别占总生长量的2.36%和7.78%。由此可知，贵州石笔木1年生苗木生长主要集中在生长前期和生长盛期。

表 3(Table 3)

表 3 贵州石笔木幼苗一年内的生长时期划分 Table 3 Growth stage division of Tutcheria kweichowensis seedlings 生长时期 Growth stage 起止日期(M-D) Date from start to end 天数 Days 净生长量(cm) Net growth 生长率(%) Growth rate 苗高 Height 出苗期Seedling 11-16~03-16 120 4.19 25.38 生长前期Early growth 03-17~06-01 77 1.12 6.78 生长盛期Active growth 06-02~09-16 107 10.81 65.48 生长后期Late growth 09-17~10-16 30 0.39 2.36 地径 Base diameter 出苗期Seedling 11-16~03-16 120 0.118 45.92 生长前期Early growth 03-17~05-01 46 0.011 4.28 生长盛期Active growth 05-02~08-16 107 0.108 42.02 生长后期Late growth 08-17~10-16 61 0.02 7.78

表 3 贵州石笔木幼苗一年内的生长时期划分 Table 3 Growth stage division of Tutcheria kweichowensis seedlings

海拔高度是植物生存环境的重要影响因素，不同的海拔高度，其光照、温度、水分等生态因子均有差异，这也是影响植物种子形态发生及发育的关键生态因子，各个因子的作用并不是孤立的，而是综合起作用^[19]；植物种子的重量和海拔的相关性依其不同的生长区域和生活型不同而存在差异性变化^[20]；生长于不同海拔高度的植物种群所承受的生境选择压力也不尽相同，最终可能导致种群间的遗传分化^[21]；种子的大小作为一个重要的生态学特征影响着物种更新对策的许多方面，包括一定生态条件下的种子产量、种子扩散方式和幼苗建成^[22]等, 也影响着植物种群繁衍的动态发展，并由于植物结实量与成熟率的差异而造成植物种群更新出现不同的时空规律^[23]，这对于植物种子发育的质量极为重要并具有物种生物学意义。

贵州石笔木种子的平均千粒重为920.14 g，属于大粒种子，种皮角质坚硬，与山茶属(Camellia)植物种子一样采取大型种子繁殖策略^[24]。贵州石笔木种子的常态含水量为11.75%，但其吸水率可达到15.62%，吸水性强，说明种子在萌发过程中仍需充足水分来参与其生理代谢。种子生活力、含水量也随着海拔的升高而减小，与千粒重变化相一致，这与因海拔高度不同引起的光照和温湿度变化有关, 温度低，植物光合作用受到抑制，贮藏物质的转运及种子内营养物质的积累减少，影响了种子质量, 出现空粒或不饱满种子。贵州石笔木种子的千粒重、含水量、生活力等特征随海拔高度发生变化的情况主要是其生境中各生态因子综合作用的结果。也有研究表明，植物的生殖投资随着海拔的升高而减小^[25]，而植物的营养生长随着海拔的升高而增大^[26], 这同样说明了植物生长的海拔高度影响到了植物种子的形态特征和生理特性，贵州石笔木种子的生理特征呈现随海拔的升高而增大的趋势，表明了海拔高度对贵州石笔木种子的生物学特性具有较大的影响，说明贵州石笔木的结实生理对环境要求严格，需要适宜的温度和湿度环境，这对于开展贵州石笔木的种苗繁育和推广应用栽培具有指导意义。

贵州石笔木种子存在生理后熟现象，采摘后不宜立即播种，随采随播种子的发芽率≤6.67%。可能是因为贵州石笔木种子有胚后熟现象，在层积高温、高湿条件下能更好地促进其胚成熟。较高的湿度通常能促进种子呼吸作用加强，积累大量有毒物质，在有氧呼吸进行比较旺盛时，由于产生较多呼吸热而对种子产生不良影响，影响种子生活力。当胚中含水量过低时，可能导致种子失活，主要原因是种子失水过度会导致原生质和细胞膜损伤，种子内部生理代谢遭到破坏。研究结果表明贵州石笔木种子生活力受含水量的影响较大，干藏失水后, 其种子基本不能萌发。在自然状态下，种子在10-11月成熟，由于冬季气候比较干燥，种子失去发芽条件，不能及时发芽，到了春季，大量种子因失水而失去活性或因蛋白质含量高引起霉变和腐烂，加之动物的取食，到第二年土壤种子库中有生活力的种子极少，这便导致了自然种群中贵州石笔木幼苗很少, 其种群更新能力较差的结果。

本研究结果表明，贮藏条件对贵州石笔木种子萌发的影响均达到极显著水平。湿沙层积处理的发芽率高达78.33%，在一定的时间内(40 d)，层积时间越长，发芽率和发芽势也越高，因此，种子采回来后，长期贮藏采用低温湿沙层积较好，短期催芽适宜采用在恒温25℃，相对湿度80%湿沙中层积40 d，以保障种子的发芽率达到80%以上，这对其物种资源的保育及种苗生产利用有重要参考价值。

“缓慢萌动-旺盛生长-滞长休眠”是贵州石笔木幼苗“慢-快-慢”的年生长节律，当年的11月至翌年的3月为缓慢萌动期，5-9月是旺盛生长期，10-12月进入滞长休眠期。在滞长休眠期进行间苗、定苗、促进苗木抗逆性能增强，在缓慢萌动期适当施肥、促进地下根系生长，是保障苗木旺盛生长期快速生长和提高苗木生产效益的基础和前提。11月至翌年3月份为贵州石笔木种子出苗期，持续时间较长, 苗高、地径的净生长量较大，由于此时间段内贵阳地区处于寒冷冬季，气温低，降低植物体内酶的生理活性，影响了幼苗的生理代谢和生长过程，致使幼苗在上半年生长缓慢。在这一时期对苗木要采取合理的保育措施，包括搭盖荫棚、喷药防病、间苗移植、适时适量灌溉等措施，可施用适当量的低氮高磷混合肥，促进地下根系生长，为生长高峰期打下基础。3-5月是苗木的生长前期，此时期苗高、地径的净生长量较小，应拆除荫棚，并进行1~2次间苗。5-9月苗高和地径生长出现高峰，持续时间较长，净生长量较大，幼苗生长旺盛，可能由于这一段时期的温度逐步升高，试验地均温在25℃左右, 降雨充足、气候湿润、相对湿度维持在80%，特别适宜于贵州石笔木的生理发育和植株生长，这一时期是决定苗木质量的关键时期，应施高氮低钾低磷肥，充足灌溉，全面除草，以最大限度地提高苗木生长量。9-11月苗高、地径生长进入生长后期，苗木生长速度开始缓慢下降，可能由于这一段时期的温度开始下降，气候逐渐干燥，苗木又进入了生长停滞期，生长量逐渐减小，逐步趋于静态生长，此时期可少量施用磷肥和钾肥，逐步减少灌溉，并注意病虫害防治、间苗、定苗，促进苗木木质化，提高抗旱性和抗寒性，以提高生产管理的质量和经济效益。