栎属(Quercus)是陆地生态系统中主要的阔叶树种，分布面积广(Bonner et al.，1987)。20世纪中后期，栎林出现退化和更新缓慢的现象(Giertych et al.，2011)。多数研究者进行了有针对性的研究，如海拔(Pulido et al.，2005)、养分、光照(Li et al.，2003;Kabeya et al.，2003)等环境因子以及传播(Fukumoto et al.，2000)、动物取食(Lombardo et al.，2009; Hou et al.，2010)和病菌侵染(Giertych et al.，2010)等生物因子对栎类种子萌发和生长的影响，发现栎类种子为了适应环境，形成了一些独特的萌发机制: 在子叶中存储大量养分预防昆虫将来对种子生活力的破坏(Yi et al.，2010); 通过延迟萌发和延长出苗期，错开早春动物对幼苗的取食(Yi et al.，2010); 萌发初期，子叶中的养分转存到主根中，预防生长初期昆虫等对幼苗和子叶的破坏性取食(Kabeya et al.，2003)。这些萌发机制有利于栎属植物种子完成其生活史，但不利于栎属的容器育苗。

容器育苗要求种子快速整齐的萌发，如果萌发时间较长，最先长出的叶片会遮住临近的幼苗，并阻挡水分的运输(Giertych et al.，2011)。栎属种子在自然条件下出苗整齐性差，最先出苗和后出苗的能相差数周(Giertych et al.，2011); Bonner等(1987)指出红栎亚属(Erythrobalanus)的种子存在延迟萌发的现象; Suszka等(2000)指出栎属种子胚芽比胚根晚萌发大约20天; Yi等(2010)指出槲栎(Q. aliena)种子秋季萌发时胚芽不进行伸长生长，而仅限于胚根的伸长。

栎属种子的萌发机制以及通过何种改善途径满足人类造林的需求受到普遍关注(Lombardo et al.，2009)。经过近20年的研究，取得了较大的进展，主要包括通过对种皮、子叶和幼根的切除机械处理和运用植物激素赤霉素(GA)等提高萌发速率和整齐性(Bonner et al.，1987; Giertych et al.，2011;ISTA，1999; Rakić et al.，2006)。去除种皮和切除部分子叶均能在一定程度上提高出苗率(Bonner et al.，1987; Giertych et al.，2011; ISTA，1999; Rakić et al.，2006); 去除少量子叶对夏栎幼苗的后期生长影响较小(Giertych et al.，2011); 切除子叶部位不同对栓皮栎(Quercus variabilis)种子萌发的影响有显著差异(Hou et al.，2010)。

房山栎(Q. × fangshanensis)主要分布在中国北方地区，深根性，耐旱。夏栎(Q. robur)是栎属的模式种，原生于欧洲、安那托利亚至高加索地区，北非部分地区亦有分布，大型落叶乔木，极耐寒。由于房山栎和夏栎种子富含淀粉，经常被啮齿类动物取食。一些研究表明: 种皮和小部分子叶被破坏的种子有利于苗的萌发和生长; 子叶破坏严重的影响了苗的萌发和生长。有关模拟自然界中动物取食或虫食的机械处理的研究多集中在栓皮栎(Bonner，1968; Hou et al.，2010)、夏栎(Suszka，2006;Giertych et al.，2011)、水栎(Q. nigra)(Bonner，1968)等，对房山栎的研究较少; 而且以往研究大多数只针对去除种皮和部分子叶对种子萌芽率的影响，忽略了对根和幼苗生长过程的研究，尤其是对根的生长过程(刘艳等，2012)。本文旨在研究除去种皮和部分子叶对房山栎和夏栎根和芽生长过程及根长、苗高的影响，找出合适的加快种子萌发和提高出根率和萌芽率的方法。

房山栎和夏栎种子于2009年秋采集于中国科学院北京植物园(116°20'E，39°56'N)。采集地年平均降雨量507.7 mm，年均温13 ℃，无霜期189天。采种母树基本情况见表 1。

表 1 房山栎和夏栎采种母株资料 Tab.1 The maternal tree information of Q. × fangshanensis and Q. robur seeds

表 1 房山栎和夏栎采种母株资料 Tab.1 The maternal tree information of Q. × fangshanensis and Q. robur seeds 树种Species 胸径Breast-height diameter/cm 株高Plant height/m 枝下高Clear bole height /m 冠幅Crown width (EW/NS)/m 采集数量Quantity/kg 种子成熟时间Seed mature time 房山栎Q. × fangshanensis 34.3 8.3 2.4 6.0 /9.5 30 8月底The end of August 夏栎Q.robur 26 8.0 3.2 6.0 /5.2 5 9月中旬Mid-September

采收后分离壳斗(果碗)和种子。种子放在水池中用自来水浸泡，5 min 后弃掉漂浮在水面的种子(Nyandia et al.，1992)，将余下种子表面水分擦拭后平铺于托盘中阴干; 间隔2～3 h 翻动种子1次，2天后阴干种子置于贮藏柜(3 ± 1)℃中保存。房山栎和夏栎种子生活力(TTC 染色法)分别为84%和81%，含水量分别为38.9 g·kg^-1和34.4 g·kg^-1，百粒质量分别为230.6 g和223.2 g。

随机选取房山栎、夏栎种子，用刀进行去碗疤(RS)、去皮(RP)、去皮和切除1/2子叶(HC)、去皮和切除2/3子叶(TC)以及对照(CK)5种处理(图 1)，每处理3个重复，每重复15粒种子。2009年9月19日，分别将种子放入铺有3层滤纸的培养皿中(Bonner et al.，1987)，置于25 ℃、光照8 h培养箱进行发芽试验。种子萌发后每7天统计1次，分别统计出根数和萌芽数; 胚根长度超过种子长时即为出根，胚芽长出即为萌芽。试验结束时(137天)测量根长和苗高。

	图 1 房山栎种子不同机械处理示意 Fig. 1 The schematic diagram of different mechanical treatments of Q. × fangshanensis RS: Removing cup scar; RP (SC) : Removing pericarp (sound cotyledon) ; HC: Cutting off 1/2 cotyledon; TC: Cutting off 2/3 cotyledon. 下同。The same below.

根和芽的萌发率(germination percentage，GP)、活力指数(vigor index，VI)、平均萌发时间(mean germination time，$\overline t $)(Ranal et al.，2006)和萌发整齐性指数(synchronization index，Z)(Ranal et al.，2006)按照以下公式计算:

$\begin{array}{c} {\rm{GP}}=\sum {{n_i}/T \times 100\% }，\ {\rm{VI}}={\rm{GI}} \times S， \end{array}$

其中，GI(germination index)=$\sum {{n_i}/{t_i}} $;

$\begin{array}{l} \overline t =\sum\limits_{i=1}^k {{n_i}{t_i}/\sum\limits_{i=1}^k {{n_i}} }，\ Z=\sum {{C_{{n_i}，2}}/N}， \end{array}$

其中，${C_{{n_i}，2}}={n_i}\left({{n_i} - 1} \right)/2，N=\sum {{n_i}\left({\sum {{n_i} - 1} } \right)/2} $。式中，n_i为第i 天种子萌发的粒数，T 为供试种子总数，S 为第137天根长和苗高均值，t_i为试验开始到第i 天的时间(天或h)，k 为种子萌发的总天数。

试验过程中，分别统计出根(包括萌芽的种子)、萌芽和未萌芽(包括胚根长小于种子长的种子)的种子粒数，计算出根率、萌芽率、平均发芽时间、萌发整齐性指数和活力指数。试验结束时，计算只出根(不包括萌芽种子)、萌芽和未萌芽种子所占百分比，比较3种情况所占比例及差异性。用SPSS 11.5进行单因素方差分析，种子出根率、萌芽率方差分析前经反正弦转换，用Scheffe检验其差异显著性。结果以平均值±标准差(mean±SD)表示。图由SigmaPlot 10.0和Excel 2003辅助完成。

房山栎和夏栎对照种子分别于18天和38天开始出根，出根持续时间28天，培养45天后基本没有种子再出根，第137天试验结束时的出根率分别为24.4%和20.0%(图 2)。2个树种种子萌芽时间均比出根推迟约14天，萌芽率均比出根率低。房山栎和夏栎种子的生活力均在80%以上，但出根率和萌芽率均不超过30%，说明种子存在延迟萌发、只出根不萌芽、出苗不整齐等现象。

	图 2 不同种皮处理对房山栎(A)和夏栎(B)种子萌发的影响 Fig. 2 The influence of different treatments of pericarp on rooting and germinating of Q. × fangshanensis (A) and Q. robur (B) seeds

去皮和切除部分子叶均能加快房山栎和夏栎种子出根、萌芽速率，并能提高根和芽的萌发整齐性。去皮、切除1/2和2/3子叶处理，房山栎和夏栎分别于第4天和第10天出根(图 2)，出根和萌芽时间分别比对照提前了14天和21天。去碗疤处理，房山栎和夏栎种子出根和萌芽时间均比对照提前约7天。去皮、去碗疤、切除1/2和2/3子叶均显著缩短了房山栎和夏栎种子根和芽的平均萌发时间(图 3)，但去碗疤处理房山栎根和夏栎芽的平均萌发时间显著高于去皮和切除1/2子叶处理，其他各处理间无显著差异。说明去皮、去碗疤、切除1/2和2/3子叶处理均能加快房山栎和夏栎出根和萌芽，去皮、切除1/2和2/3子叶效果要好于去碗疤处理。

	图 3 房山栎和夏栎种子平均萌发时间 Fig. 3 The mean germination time of Q. × fangshanensis and Q. robur seeds 图中不同字母表示差异显著(P＜0.05)。下同。Means with the different letters are significantly different from each other (P＜0.05). The same below.

经去皮、切除1/2和2/3子叶处理的房山栎和夏栎种子根和芽的萌发整齐性指数均显著高于对照(图 4)，且3个处理间无显著差异，说明3个处理均能有效提高房山栎和夏栎种子的萌发整齐性。去碗疤处理只显著提高了房山栎芽的萌发整齐性指数，而房山栎和夏栎根以及夏栎芽的萌发整齐性指数与对照无显著差异，说明去除碗疤对解决种子萌发不整齐现象效果不显著。

	图 4 房山栎和夏栎种子根和芽的萌发整齐性指数 Fig. 4 The shoot and root synchronization index of Q. × fangshanensis and Q. robur seeds

137天时，各处理间房山栎和夏栎种子的出根率(F=42.419，df=4，P＜0.000 1; F=34.143，df =4，P＜0.000 1)和萌芽率(F=63.029，df=4，P＜0.000 1; F=33.338，df=4，P＜0.000 1)有显著差异(图 5)。去皮、切除1/2子叶均能极显著提高房山栎和夏栎种子的出根率和萌芽率(所有P＜0.000 1)。切除2/3子叶的房山栎和夏栎种子的出根率与萌芽率显著高于对照(房山栎: P =0.006，P=0.004; 夏栎: P=0.006，P=0.010)，但显著低于去皮种子(出根率: P=0.012，P =0.010; 萌芽率: P=0.012，P=0.021)。去碗疤处理房山栎和夏栎种子的出根率(P=0.852，P =0.657)与萌芽率(P=0.600，P=0.657)均与对照无显著差异。

	图 5 房山栎(A)和夏栎(B)种子萌芽、出根、未萌芽百分比 Fig. 5 The germinant, rooted and ungerminated percentage of Q. × fangshanensis (A) and Q. robur(B) seeds in 137 days

去皮、切除1/2子叶和2/3子叶均能显著提高房山栎和夏栎种子根和芽的活力指数(图 6)。切除1/2子叶处理，房山栎种子根的活力指数显著低于去皮处理，却与切除2/3子叶处理无显著差异; 夏栎种子根和芽的活力指数均与去皮处理差异不显著，但显著高于切除2/3子叶处理。去碗疤处理不能显著提高房山栎和夏栎种子根和芽的活力指数。

	图 6 房山栎和夏栎根和芽的活力指数 Fig. 6 The shoot and root vigor index of Q. × fangshanensis and Q. robur seeds

与对照比，去皮和切除1/2子叶处理均显著促进了房山栎和夏栎根的生长(图 7)。去皮和切除1/2子叶处理的房山栎和夏栎种子的苗高显著高于对照。切除2/3子叶处理只显著促进了夏栎根的生长，但没有明显促进房山栎根长、房山栎和夏栎种子苗高的生长。去碗疤房山栎和夏栎种子的根长和苗高与对照均没有显著差异。

	图 7 房山栎和夏栎的苗高和根长 Fig. 7 The shoot height and root length of Q. × fangshanensis and Q. robur seeds in 137 days

平均萌发时间是衡量种子发芽快慢的一个指标，可作为衡量各处理解决栎属种子延迟萌发效果的指标。去皮、切除1/2和2/3子叶均显著减小了房山栎、夏栎种子根和芽的平均萌发时间，说明3个处理能显著加快房山栎和夏栎种子根和芽的萌发;与栓皮栎(Hou et al.，2010)和锐齿槲栎(Quercus aliena var. acuteserrata)(Liu et al.，2012)的研究结果相似。Giertych等(2011)指出夏栎去除基部小于质量1/5的子叶，能显著加快其种子出苗(提前2周)，且显著增加出苗率(20%)。Yi等(2011)试验认为只要槲栎的胚没有受到伤害就能萌发和成苗，而Andersson等(1996)认为去除子叶对种子萌发影响不显著。去除部分子叶能提高萌发速率，可能是因为: 1)去除子叶减少了水分到达胚的时间，有助于胚吸收到足够的水分，并且缩短了子叶养分运送到胚根的时间，从而有利于吸水后的萌发(Finch-Savage et al.，1994); 2)种子萌发时，由于减少了种皮的机械束缚，使得子叶比较容易分开，促进胚根吸水和生长(Liu et al.，2012); 3)去除子叶提高了植物生长调节剂尤其是IAA的水平(Finch-Savage et al.，1997)，而IAA 的水平影响种子吸水(Schuch et al.，1994)。

萌发整齐性指数能反映种子萌发的整齐度，指数越高说明种子萌发越整齐。去皮、切除1/2和2/3子叶房山栎和夏栎根与芽的萌发整齐性指数显著高于对照，说明3种处理能有效解决栎类种子萌发不整齐的现象。原因可能是去皮和切除部分基部子叶加快了种子根和芽的萌发，缩短了萌发时间，导致大部分根和芽在较短的时间内萌发出来。

去皮、切除1/2和2/3子叶显著提高了房山栎和夏栎种子的出根率和萌芽率。Bonner(1968)指出去除种皮水栎种子发芽率显著增加，Liu等(2012)和刘艳等(2012)研究表明去除种皮能显著增加锐齿槲栎和麻栎(Quercus acutissima)的出根率和萌芽率，均得到与本研究相似的结果。去除种皮能促进种子萌发的原因是: 1)种皮对种子的机械束缚力，阻碍了种子萌发时的细胞扩增(Brown et al.，1972)，因此胚根需要较大的力才能突破种皮; 2)种皮的结构阻挡了水分和气体进出种子(Peterson，1983; Sobrino-Vesperinas et al.，2000)，而且种皮内容积的缓慢增加阻碍了子叶吸水后的膨胀(Brown et al.，1972; Peterson，1983); 3)种皮中含有抑制种子萌发的物质，如脱落酸(Hopper et al.，1982)及其他化学抑制物质(Rakić et al.，2006; Peterson，1983)。

去碗疤显著降低了房山栎和夏栎种子根与芽的平均萌发时间，但萌发整齐性指数、出根率和萌芽率与对照差异不显著，与Liu等(2012)对锐齿槲栎的研究结果相一致。然而Rakić等(2006)指出去碗疤前后夏栎发芽率分别为18%和89%，去碗疤处理效果较好。原因可能是尽管去碗疤一定程度上减少了种皮对种子萌发的机械束缚，促进了种子的吸水，但剩余种皮仍对种子有较大的束缚力，影响了种子的萌发，或者说去碗疤只是使远离胚端子叶吸水比较容易(刘艳等，2012); 而且种皮中的萌发抑制物质阻碍了种子的萌发(刘艳等，2012)。

活力指数是种子发芽和生长量的综合反映，是种子活力更好的指标。去皮、切除1/2和2/3子叶均显著增加了房山栎、夏栎根和芽的活力指数。去皮和切除1/2子叶显著促进了房山栎和夏栎根与芽的生长，切除2/3子叶和去碗疤与对照没有显著差异。但Hopper等(1982)指出去皮对水栎苗的生长没有显著影响，而切除子叶对栎属种子的萌发也没有显著作用(Andersson et al.，1996)。Fukumoto等(2000)的试验表明切除过多子叶(1/2和1/3)对栓皮栎的生长有消极作用，这与本试验结果不同; 原因可能是不同树种之间子叶对种子萌发所起的作用有差异，而且去除过多子叶影响了种子出根和出苗的养分供给。Hou等(2010)指出去除靠近胚端的子叶能降低栓皮栎种子的发芽率、活力和幼苗的生长，而切除远离胚端子叶对种子的萌发和生长影响不显著。

对房山栎和夏栎萌发的研究，进一步验证了栎属种子存在延迟萌发、出苗不整齐和只出根不萌芽的现象。Suszka等(2000)发现自然条件下，栎属种子出苗整齐性很差，最先出苗和后出苗的相差可达数周。Guo等(2001)的田间试验发现，经过200天，仍有一些锐齿槲栎种子只出根不发芽。这可能是适应环境中生物因子和非生物因子的结果。栎属种子为淀粉类种子，是大型动物(鸟类、松鼠等哺乳动物)、昆虫［象鼻虫(Curculio)等］的主要食物，种子通过增加种皮的机械强度来减少或抑制被取食，少量的子叶即可保证种子萌发成幼苗，而多数的子叶是种子应对昆虫取食的防御策略: 一是昆虫取食部分子叶后仍能保证种子完成萌发; 二是地上幼苗被取食后，剩余的子叶养分仍然能够保证新的幼苗再生; 三是通过推迟发芽和不整齐性出苗，错过地上害虫对幼苗的大量捕食期。

栎属种子自身的一些防御措施成为造林后种子萌发、苗木生长的束缚，探索削减这些萌发抑制的方法，对造林成功具有实践意义。机械处理对房山栎和夏栎种子的萌发均有一定的作用，去皮、去除1/2子叶和2/3子叶均能有效加快房山栎和夏栎种子出根和萌芽，较好解决了延迟萌发和出苗不整齐的现象，对于提高育苗速度和整齐性有重要的实践意义。去碗疤一定程度上缩短了2种栎树种子出根和萌芽的时间。在进行直播造林和容器育苗时，可以先将栎属植物种子的种皮去掉，以加快种子的出根、萌芽，增加出苗整齐性，提高苗木质量。

通过不同机械处理对房山栎和夏栎种子根和芽的萌发过程、平均萌发时间、萌发整齐性指数、活力指数、根长和苗高的研究表明: 去皮、去皮及1/2子叶处理效果最好，显著加快了房山栎和夏栎种子根和芽萌发、提高了萌发整齐性和种子活力、增加了出根率和萌芽率、促进了根和芽的生长，对房山栎和夏栎的育苗工作有重要的实践意义。