大兴安岭3种树种木材组分燃烧烟对珍珠梅种子萌发的影响1)

杨波 谷会岩

(东北林业大学，哈尔滨，150040)

森林火灾是世界性的林业重大灾害，被联合国粮农组织认定为世界八大自然灾害之一，对森林生态系统产生严重破坏。中国是世界森林火灾受害较严重的国家之一[1]。大兴安岭林区是我国面积最大的一个林区，处于生态脆弱区[2]。自然或人为因素的影响使森林火灾高发，因此大面积的森林都受到过不同程度的火干扰[3]。森林火灾作为一种影响森林生态系统的重要生态因子，对森林生态系统有着重要的作用[4]。林地过火后，森林生态系统会遭受不同程度的破坏：轻度的火烧过后，加快林地更新；中、重度火烧破坏森林结构。因此物种多样性的恢复是衡量火干扰后森林群落恢复与重建的重要指标之一[1]。

森林干扰类型主要有火干扰、风干扰、病虫害干扰、抚育和采伐干扰[5]。大兴安岭林区是以火干扰为主的寒温带林区，南坡的火灾轮回期为30～40 a，北坡的火灾轮回期为110～120 a[6]。大兴安岭森林火灾发生区域的植被类型主要为:落叶松林、樟子松林、白桦-落叶松混交林、白桦林、蒙古栎林、沼泽和草甸[7]。该区的森林与北美北方针叶林、北欧的北方针叶林有许多相似之处：经常有规律地发生火灾；森林的发生、发展及演替都与林火密切相关[6，8]。当前开展火对植物影响的研究，主要集中在火行为、火烧对植物群落结构等的影响以及火生态研究的宏观分析等方面[9]，目的是减少因火造成的损失[10]，对火烧后植被恢复和生态功能恢复具有重要意义[11]。火烧形成的高热[12]、植物源性烟雾及火烧灰烬[13]对植物生理生态效应影响等已有了深入研究，但是微观分析仍然缺乏。

在雨后，过火后的林地会有许多种子萌发，长成新的植株。过火后的林地内，部分树种的种子萌发明显加快，种子萌发过程受许多外部环境因素控制，如光照、温度、水分以及内部生长调节剂，如赤霉素(GAs)与脱落酸(ABA)[14-16]。烟水对种子萌发影响的研究，主要集中在澳大利亚、南非和加利福尼亚的本地物种上。烟水含有多种化合物，这些活性物质被多次研究与鉴定[17-19]。已经鉴定和分离到的活性化合物主要有4种：丁烯羟酸内酯化合物[20]、氰醇[21]、丁烯内酯[22]、对苯二酚[23]，这些物质对部分种子的萌发有促进作用。国内对于烟水的研究还不够深入，仅限于证明了物源烟水能促进种子萌发和幼苗生长[24]。本研究尝试将木材通过化学方法分离提取，分别配制烟水，再通过种子萌发试验，更加直观地表现不同植物源烟水对种子萌发的影响。本研究以大兴安岭林区具有代表性的植物材料为研究对象，该区代表性的植被为以兴安落叶松(Larixgmelinii)为优势种和建群种的寒温带针叶林，其他乔木树种以及红皮云杉(Piceakoraiensis)、樟子松(Pinussylvestrisvar.mongolicaLitv)、白桦(Betulaplatyphylla)、山杨(Populusdavidiana)等[25]。探究大兴安岭地区的植物材料制得的烟水对种子的萌发率、发芽势和发芽指数的影响，为今后大兴安岭火烧后植被恢复初期树种更新及森林恢复提供参考。

1 材料与方法

1.1 植物材料与种子采集

植物材料主要选择了大兴安岭地区常见的3种乔木树种，落叶松(Larixgmelinii)、鱼鳞云杉(Piceajezoensisvar.microsperma)和白桦(Betulaplatyphylla)。树干去除树皮后，研磨成过80目筛木粉干燥保存备用。种子选用林下常见灌木珍珠梅种子，珍珠梅(Sorbariasorbifolia)是蔷薇科珍珠梅属植物，种子为蓇葖果，种子平均长度为4.45 mm、平均宽度为0.68 mm、平均质量为0.08 mg/粒。试验种子材料于2016年9月份在大兴安岭加格达奇林业局采集，清理植物残渣后于4 ℃避光保存在冰箱中备用。

1.2 植物源烟水的制备

1.2.1 木材中抽提成分的分离

木材抽提成分包含多种有机化合物，包括酚，萜烯，脂质，酸、碳水化合物，多糖等。目前，木材抽提成分的提取方法主要包括水提取、有机提取和碱提取[26]。

分别取白桦、落叶松和云杉过筛木粉100 g，装入索氏提取器萃取管中。索氏提取器底瓶加入V(苯)∶V(乙醇)=2∶1，加热回流提取4 h后，将萃取管中得到的脱脂木粉放置通风橱内风干。用旋转蒸发仪旋转蒸发底瓶中的液体得到粘稠物为抽提成分，主要含有可被有机溶剂溶解的小分子成分。

1.2.2 综纤维素的分离

综纤维素，又称总纤维素，是指从植物纤维原料中去除抽提成分和木质素后剩下的物质(纤维素和半纤维素的总称)[27]。本试验采用亚氯酸钠法提取综纤维素。取30 g脱脂木粉置于圆底烧瓶中，加入975 mL去离子水混合后置于75 ℃水浴锅中，加入7.5 mL冰醋酸和9 g亚氯酸钠水浴加热1h ，1 h之后再加入7.5 mL冰醋酸和9 g亚氯酸钠水浴加热1 h，如此重复4～5次，直至试样变白。取出圆底烧瓶于冰水浴中冷却过滤后，用去离子水反复洗涤至滤液呈中性，再用丙酮洗涤3次，干燥。得到白色固形干燥物，即综纤维素。

1.2.3 纤维素和半纤维素的分离

本试验采用碱性溶液萃取和超声辅助的方法分离纤维素和半纤维素[28]。取30 g综纤维素加入到装有600 mL质量分数为17.5%氢氧化钠溶液的烧杯中，超声提取1 h，温度为50 ℃、功率为250 W。过滤提取液后得到的固体经洗涤干燥得到纤维素。滤液加入盐酸，调节溶液酸碱度值至pH=5.5～7.0，加入乙醇使乙醇体积分数达到80%，低温静置8 h以上，倾出上清液，下层混悬浊液离心，沉淀，用少量的体积分数为80%的乙醇洗涤2次，干燥得到半纤维素。

1.2.4 木质素的分离

木质素是一类复杂的有机聚合物，在化学上，木质素是交叉链接的酚聚合物。木质素的提取方法很多，其中，Klason法通常是使用体积分数为64%～72%的浓硫酸水解生物质中的纤维素等物质，而木质素则作为不溶物被分离出来[29]。

将1 g经苯醇抽提之后得到的脱脂木粉移入到容量为100 mL的具塞锥形瓶中，并加入冷却至12～15 ℃的(72.0±0.1)%硫酸15 mL，使试样全部为酸液浸透，并盖好瓶塞。常温放置1 h后，将上述锥形瓶内容物在蒸馏水的漂洗下全部移入1 000 mL圆底烧瓶中，加入蒸馏水至总体积为560 mL，再将此圆底烧瓶置于加热套上回流煮沸4 h，静置使木质素沉积，过滤并用热蒸馏水洗涤至洗液加入数滴质量分数10%氯化钡不再浑浊，用pH试纸检测不再呈酸性，烘干至恒质量，得到木质素。

1.2.5 燃烧试验

将分离得到的各物质装入耐高温的石舟中，放入节能型真空管式炉SK-3-2-10-6的石英管内，加热升温至500 ℃，直至燃烧完全。节能型真空管式炉的一端持续通入氮气，另一端连接由2个装有300 mL甲醇的洗气瓶的吸收装置，用于吸收烟气。吸收液用旋转蒸发仪旋转蒸发得到烟油，烟油用蒸馏水稀释10倍作为烟水母液，现用现配。

1.3 种子萌发试验

用镊子夹取30粒饱满的种子，整齐放置在铺有2层滤纸为基质的直径9 cm培养皿中。将烟水母液稀释成10、100、500、2 000、2 500倍梯度的稀释液。在每个培养皿中加入5 mL稀释液，在培养皿中加入5 mL蒸馏水作为空白对照组，每组均设置3个重复。将所有种子放入消毒灭菌的HPG-400BX型人工气候箱中培养。人工气候箱培养条件设置：光照——光照强度Ⅱ级，光照时间10 h，温度27 ℃，湿度64%；黑暗——无光14 h，温度17 ℃，湿度64%。每天观察并记录1次，胚根突出种皮1 mm以上则视为萌发，且打开培养皿盖透气。直至连续一周无种子萌发则停止记录。

1.4 数据分析

萌发试验数据统计完成后，用EXCEL2003计算试验中珍珠梅的萌发率、发芽势和发芽指数，利用SPSS 19.0软件进行单因素方差分析，用Duncan分析法进行差异显著性分析。利用Origin 9.0软件进行图表的绘制。萌发率、发芽势和发芽指数的公式如下：

式中:m为萌发种子的总数，M为每个重复中的种子总数，m1为发芽过程中日发芽种子数达到最高峰时发芽的种子数，ni为第i天萌发的种子数目，ti为第i天(注:GI越高表示在最短时间内种子萌发数目越多，反映出种子萌发速度越快、种子活性越强。)

2 结果与分析

2.1 落叶松木材及其分离提取物制备的烟水对种子萌发的影响

2.1.1 落叶松来源不同的烟水对种子萌发的影响

不同落叶松来源的烟水对种子萌发的影响不同，同种落叶松来源的烟水处理随着处理液体积分数的变化，种子的萌发情况也发生改变。蒸馏水处理的空白对照组种子从第2天开始萌发，第3天种子萌发数最大，随后每天种子萌发数逐渐减低，到第8天停止萌发。

使用不同稀释倍数的落叶松木材制备烟水处理种子，试验结果如图1(A)所示：均从第3天开始萌发；处理液为V(母液)∶V(蒸馏水)=1∶10的试验组，种子第6天的萌发数最大，第17天停止萌发；处理液为V(母液)∶V(蒸馏水)=1∶100的试验组，种子第4天的萌发数最大，第10天停止萌发；处理液为V(母液)∶V(蒸馏水)=1∶500的试验组，种子第4天的萌发数最大，第17天停止萌发；处理液为V(母液)∶V(蒸馏水)=1∶2 000的试验组，种子第4天的萌发数最大，第18天停止萌发；处理液为V(母液)∶V(蒸馏水)=1∶2 500的试验组，种子第4天的萌发数最大，第18天停止萌发。

使用不同稀释倍数的落叶松木材纤维素制备烟水处理种子，试验结果如图1(B)所示：处理液为V(母液)∶V(蒸馏水)=1∶10的试验组，第4天种子开始萌发，第6天的萌发数最大，第20天停止萌发；处理液为V(母液)∶V(蒸馏水)=1∶100的试验组，第4天种子开始萌发，第5天的萌发数最大，第12天停止萌发；处理液为V(母液)∶V(蒸馏水)=1∶500的试验组，第3天种子开始萌发，第4天的萌发数最大，第15天停止萌发；处理液为V(母液)∶V(蒸馏水)=1∶2 000的试验组，种子第4天开始萌发，并且第4天的萌发数最大，第16天停止萌发；处理液为V(母液)∶V(蒸馏水)=1∶2 500的试验组，第3天种子开始萌发，第4天的萌发数最大，第13天停止萌发。

使用不同稀释倍数的落叶松木材半纤维素烟水处理种子，试验结果如图1(C)所示：处理液为V(母液)∶V(蒸馏水)=1∶10的试验组，第4天种子开始萌发，且第4天的萌发数最大，第11天停止萌发；处理液为V(母液)∶V(蒸馏水)=1∶100的试验组，第3天种子开始萌发，第4天的萌发数最大，第15天停止萌发；处理液为V(母液)∶V(蒸馏水)=1∶500的试验组，第4天种子开始萌发，且第4天的萌发数最大，第18天停止萌发；处理液为V(母液)∶V(蒸馏水)=1∶2 000的试验组，种子第4天开始萌发，并且第4天的萌发数最大，第18天停止萌发；处理液为V(母液)∶V(蒸馏水)=1∶2 500的试验组，第3天种子开始萌发，第4天的萌发数最大，第11天停止萌发。

使用不同稀释倍数的落叶松木材木质素制备烟水处理种子，试验结果如图1(D)所示：处理液为V(母液)∶V(蒸馏水)=1∶10的试验组，第3天种子开始萌发，第5天的萌发数最大，第13天停止萌发；处理液为V(母液)∶V(蒸馏水)=1∶100的试验组，第3天种子开始萌发，第5天的萌发数最大，第13天停止萌发；处理液为V(母液)∶V(蒸馏水)=1∶500的试验组，第4天种子开始萌发，第5天的萌发数最大，第14天停止萌发；处理液为V(母液)∶V(蒸馏水)=1∶2 000的试验组，种子第3天开始萌发，第4天的萌发数最大，第14天停止萌发；处理液为V(母液)∶V(蒸馏水)=1∶2 500的试验组，第4天种子开始萌发，第5天的萌发数最大，第10天停止萌发。

使用不同稀释倍数的落叶松木材抽提物制备烟水处理种子，试验结果如图1(E)所示：处理液为V(母液)∶V(蒸馏水)=1∶10的试验组，第3天种子开始萌发，第5天的萌发数最大，第14天停止萌发；处理液为V(母液)∶V(蒸馏水)=1∶100的试验组，第3天种子开始萌发，第4天的萌发数最大，第10天停止萌发；处理液为V(母液)∶V(蒸馏水)=1∶500的试验组，第3天种子开始萌发，第4天的萌发数最大，第16天停止萌发；处理液为V(母液)∶V(蒸馏水)=1∶2 000的试验组，种子第2天开始萌发，第4天的萌发数最大，第18天停止萌发；处理液为V(母液)∶V(蒸馏水)=1∶2 500的试验组，第3天种子开始萌发，第4天的萌发数最大，第18天停止萌发。

2.1.2落叶松木粉及各组分制得的烟水对珍珠梅种子的萌发率、发芽势及发芽指数的影响

单因素方差分析结果表明(见表1)，不同落叶松来源的烟水处理后，珍珠梅种子萌发率、发芽势以及发芽指数都受到不同程度影响。其中，与空白对照组相比，各稀释倍数的落叶松木材制备的烟水处理液都显著降低了珍珠梅种子萌发率(p≤0.05)，但是不同稀释倍数的落叶松木材制备的烟水处理的试验组之间的萌发率没有显著差异。各稀释倍数的落叶松木材木质素制备的烟水和落叶松木材抽提物制备的烟水处理对种子萌发率无显著影响，处理液为V(母液)∶V(蒸馏水)=1∶100的落叶松木材纤维素烟水、V(母液)∶V(蒸馏水)=1∶500的落叶松木材纤维素烟水、V(母液)∶V(蒸馏水)=1∶100的落叶松木材半纤维素烟水显著降低了种子的萌发率(p≤0.05)，其他稀释倍数的落叶松木材纤维素和落叶松木材半纤维素烟水处理液对种子萌发率无显著影响。处理液为V(母液)∶V(蒸馏水)=1∶100的落叶松木材纤维素制备的烟水的处理组萌发率最低(约65.56%)，与对照组相比降低了约23.33%。

各组落叶松制备的烟水处理液对种子发芽势均显著降低。各稀释倍数的落叶松木材纤维素、落叶松木材抽提物、落叶松木材制备的烟水处理，均显著降低了种子的发芽势，且处理液为V(母液)∶V(蒸馏水)=1∶10的落叶松木材纤维素烟水试验组的种子发芽势最低(约22.22%)；处理液为V(母液)∶V(蒸馏水)=1∶10的落叶松木材半纤维素烟水、处理液为V(母液)∶V(蒸馏水)=1∶100的落叶松木材半纤维素烟水、处理液为V(母液)∶V(蒸馏水)=1∶2 000的落叶松木材半纤维素烟水，显著降低了种子的发芽势，其他稀释倍数的落叶松木材半纤维素烟水无显著影响；处理液为V(母液)∶V(蒸馏水)=1∶10、1∶100的落叶松木材木质素烟水显著降低了种子的发芽势，其他稀释倍数的落叶松木材木质素烟水对种子的发芽势无显著影响。

各稀释倍数的落叶松木材纤维素烟水处理对种子的发芽指数均无影响。各稀释倍数的落叶松木材半纤维素烟水、落叶松木材木质素烟水、落叶松木材抽提物烟水、落叶松木材烟水均显著降低了种子的发芽指数，且处理液为V(母液)∶V(蒸馏水)=1∶10的落叶松木材制备的烟水处理的种子发芽指数最小(为3.68)。

表1 落叶松来源的烟水处理珍珠梅种子萌发状况

2.2 白桦木材及其分离提取物制备的烟水对种子萌发的影响

2.2.1 白桦来源不同的烟水对种子萌发的影响

不同白桦来源的烟水对种子的萌发过程具有不同影响。使用不同稀释倍数的白桦木材制备烟水处理种子，试验结果如图2(A)所示：处理液为V(母液)∶V(蒸馏水)=1∶10的试验组，种子第5天开始萌发，第6天的萌发数最大，第13天停止萌发；处理液为V(母液)∶V(蒸馏水)=1∶100的试验组，种子第4天开始萌发，第5天的萌发数最大，第19天停止萌发；处理液为V(母液)∶V(蒸馏水)=1∶500的试验组，种子第4天开始萌发，第5天的萌发数最大，第16天停止萌发；处理液为V(母液)∶V(蒸馏水)=1∶2 000的试验组，种子第4天开始萌发，第5天的萌发数最大，第10天停止萌发；处理液为V(母液)∶V(蒸馏水)=1∶2 500的试验组，种子第4天开始萌发，第5天的萌发数最大，第12天停止萌发。

使用不同稀释倍数的白桦木材纤维素制备烟水处理种子，试验结果如图2(B)所示：处理液为V(母液)∶V(蒸馏水)=1∶10的试验组，第4天种子开始萌发，第5天的萌发数最大，第20天停止萌发；处理液为V(母液)∶V(蒸馏水)=1∶100的试验组，第3天种子开始萌发，第4天的萌发数最大，第13天停止萌发；处理液为V(母液)∶V(蒸馏水)=1∶500的试验组，第3天种子开始萌发，第4天的萌发数最大，第13天停止萌发；处理液为V(母液)∶V(蒸馏水)=1∶2 000的试验组，第3天种子开始萌发，第4天的萌发数最大，第10天停止萌发；处理液为V(母液)∶V(蒸馏水)=1∶2 500的试验组，第3天种子开始萌发，第4天的萌发数最大，第16天停止萌发。

使用不同稀释倍数的白桦木材半纤维素制备烟水处理种子，试验结果如图2(C)所示：处理液为V(母液)∶V(蒸馏水)=1∶10的试验组，第3天种子开始萌发，第4天的萌发数最大，第18天停止萌发；处理液为V(母液)∶V(蒸馏水)=1∶100的试验组，第3天种子开始萌发，第4天的萌发数最大，第9天停止萌发；处理液为V(母液)∶V(蒸馏水)=1∶500的试验组，第3天种子开始萌发，第4天的萌发数最大，第10天停止萌发；处理液为V(母液)∶V(蒸馏水)=1∶2 000的试验组，种子第3天开始萌发，第4天的萌发数最大，第11天停止萌发；处理液为V(母液)∶V(蒸馏水)=1∶2 500的试验组，第3天种子开始萌发，且第3天的萌发数最大，第9天停止萌发。

使用不同稀释倍数的白桦木材木质素制备烟水处理种子，试验结果如图2(D)所示：处理液为V(母液)∶V(蒸馏水)=1∶10的试验组，第3天种子开始萌发，第4天的萌发数最大，第20天停止萌发；处理液为V(母液)∶V(蒸馏水)=1∶100的试验组，第4天种子开始萌发，第5天的萌发数最大，第18天停止萌发；处理液为V(母液)∶V(蒸馏水)=1∶500的试验组，第4天种子开始萌发，第5天的萌发数最大，第16天停止萌发；处理液为V(母液)∶V(蒸馏水)=1∶2 000的试验组，种子第3天开始萌发，且第3天的萌发数最大，第8天停止萌发；处理液为V(母液)∶V(蒸馏水)=1∶2 500的试验组，第3天种子开始萌发，且第3天的萌发数最大，第7天停止萌发。

使用不同稀释倍数的白桦木材抽提物制备烟水处理种子，试验结果如图2(E)所示：处理液为V(母液)∶V(蒸馏水)=1∶10的试验组，第4天种子开始萌发，且第4天的萌发数最大，第20天停止萌发；处理液为V(母液)∶V(蒸馏水)=1∶100的试验组，第3天种子开始萌发，第4天的萌发数最大，第9天停止萌发；处理液为V(母液)∶V(蒸馏水)=1∶500的试验组，第2天种子开始萌发，第3天的萌发数最大，第9天停止萌发；处理液为V(母液)∶V(蒸馏水)=1∶2 000的试验组，种子第3天开始萌发，且第3天的萌发数最大，第12天停止萌发；处理液为V(母液)∶V(蒸馏水)=1∶2 500的试验组，第3天种子开始萌发，且第3天的萌发数最大，第16天停止萌发。

2.2.2白桦木粉及各组分制得的烟水对珍珠梅种子的萌发率、发芽势及发芽指数的影响

如表2所示，单因素方差分析结果表明：与对照组相比，白桦木材及其分离提取物制备的烟水处理液对种子萌发率的影响各有不同，各稀释倍数的白桦木材制备的烟水处理液降低了种子的萌发率。处理液为V(母液)∶V(蒸馏水)=1∶10白桦木材制备的烟水处理显著降低了种子萌发率(p<0.05)，其他稀释倍数白桦木材烟水处理极显著降低了种子萌发率；处理液为V(母液)∶V(蒸馏水)=1∶10的白桦木材纤维素烟水对种子萌发率无影响，处理液为V(母液)∶V(蒸馏水)=1∶100、1∶500、1∶2 000、1∶2 500的白桦木材纤维素烟水对种子萌发率无显著影响；白桦木材半纤维素、抽提物制备的烟水对种子萌发率影响显著，但是部分稀释倍数处理增大了种子萌发率；白桦木材木质素烟水对种子萌发率无显著影响，但V(母液)∶V(蒸馏水)=1∶2 000白桦木材木质素烟水处理增大了种子的萌发率。处理液为V(母液)∶V(蒸馏水)=1∶2 500白桦木材烟水处理组的萌发率最低(约41.11%)，处理液为V(母液)∶V(蒸馏水)=1∶2 500白桦木材半纤维素烟水处理组的萌发率最高(约98.89%)。

各稀释倍数白桦木材烟水处理对种子发芽势均有显著影响。处理液为V(母液)∶V(蒸馏水)=1∶10白桦木材烟水处理显著降低了种子的发芽势，其他稀释倍数极显著降低了种子的发芽势；处理液为V(母液)∶V(蒸馏水)=1∶10白桦木材纤维素烟水极显著降低了种子的发芽势，处理液为V(母液)∶V(蒸馏水)=1∶100白桦木材纤维素烟水显著降低了种子的发芽势，其余稀释倍数处理对种子发芽势无影响；处理液为V(母液)∶V(蒸馏水)=1∶10白桦木材半纤维素烟水极显著降低了种子发芽势，处理液为V(母液)∶V(蒸馏水)=1∶2 500白桦木材半纤维素烟水显著提高了种子的发芽势，其他稀释倍数的白桦木材半纤维素烟水处理对种子无显著影响；处理液为V(母液)∶V(蒸馏水)=1∶10、1∶500的白桦木材木质素烟水显著降低了种子的发芽势，其他稀释倍数的处理液无显著影响；处理液为V(母液)∶V(蒸馏水)=1∶10白桦木材抽提物烟水极显著降低了种子的发芽势。处理液为V(母液)∶V(蒸馏水)=1∶100白桦木材烟水的处理组种子发芽势最低(约20%)，处理液为V(母液)∶V(蒸馏水)=1∶2 500白桦木材半纤维素烟水的处理组种子发芽势最高(约93.33%)。

白桦来源的烟水均显著降低了种子发芽势指数，即各处理均降低了种子的活力。处理液为V(母液)∶V(蒸馏水)=1∶2 500白桦木材烟水的处理组种子发芽指数最低(2.23)。

2.3 云杉木材及其分离提取物制备的烟水对种子萌发的影响

2.3.1 云杉来源不同的烟水对种子萌发的影响

使用不同稀释倍数的云杉木材制备的烟水处理种子，试验结果图3(A)所示：处理液为V(母液)∶V(蒸馏水)=1∶10的试验组，第3天开始萌发，且第3天的种子萌发数最大，第8天停止萌发；处理液为V(母液)∶V(蒸馏水)=1∶100的试验组，种子第2天开始萌发，第3天的萌发数最大，第8天停止萌发；处理液为V(母液)∶V(蒸馏水)=1∶500的试验组，种子第3天开始萌发，第4天的萌发数最大，第11天停止萌发；处理液为V(母液)∶V(蒸馏水)=1∶2 000的试验组，种子第3天开始萌发，第4天的萌发数最大，第8天停止萌发；处理液为V(母液)∶V(蒸馏水)=1∶2 500的试验组，种子第3天开始萌发，第4天的萌发数最大，第12天停止萌发。

使用不同稀释倍数的云杉木材纤维素制备的烟水处理种子，试验结果如图3(B)所示：处理液为V(母液)∶V(蒸馏水)=1∶10的试验组，第2天种子开始萌发，第3天的萌发数最大，第7天停止萌发；处理液为V(母液)∶V(蒸馏水)=1∶100的试验组，第2天种子开始萌发，第3天的萌发数最大，第9天停止萌发；处理液为V(母液)∶V(蒸馏水)=1∶500的试验组，第2天种子开始萌发，第3天的萌发数最大，第7天停止萌发；处理液为V(母液)∶V(蒸馏水)=1∶2 000的试验组，种子第2天开始萌发，第3天的萌发数最大，第10天停止萌发；处理液为V(母液)∶V(蒸馏水)=1∶2 500的试验组，第2天种子开始萌发，第3天的萌发数最大，第9天停止萌发。

使用不同稀释倍数的云杉木材半纤维素制备的烟水处理种子，试验结果如图3(C)所示：处理液为V(母液)∶V(蒸馏水)=1∶10的试验组，第3天种子开始萌发，第4天的萌发数最大，第11天停止萌发；处理液为V(母液)∶V(蒸馏水)=1∶100的试验组，第2天种子开始萌发，第3天的萌发数最大，第9天停止萌发；处理液为V(母液)∶V(蒸馏水)=1∶500的试验组，第3天种子开始萌发，第4天的萌发数最大，第12天停止萌发；处理液为V(母液)∶V(蒸馏水)=1∶2 000的试验组，种子第2天开始萌发，第3天的萌发数最大，第7天停止萌发；处理液为V(母液)∶V(蒸馏水)=1∶2 500的试验组，第2天种子开始萌发，第3天的萌发数最大，第10天停止萌发。

使用不同稀释倍数的云杉木材木质素制备的烟水处理种子，试验结果如图3(D)所示：处理液为V(母液)∶V(蒸馏水)=1∶10的试验组，第3天种子开始萌发，第5天的萌发数最大，第13天停止萌发；处理液为V(母液)∶V(蒸馏水)=1∶100的试验组，第3天种子开始萌发，第5天的萌发数最大，第13天停止萌发；处理液为V(母液)∶V(蒸馏水)=1∶500的试验组，第4天种子开始萌发，第5天的萌发数最大，第14天停止萌发；处理液为V(母液)∶V(蒸馏水)=1∶2 000的试验组，种子第3天开始萌发，第4天的萌发数最大，第14天停止萌发；处理液为V(母液)∶V(蒸馏水)=1∶2 500的试验组，第4天种子开始萌发，第5天的萌发数最大，第10天停止萌发。

使用不同稀释倍数的云杉木材抽提物制备的烟水处理种子，试验结果如图3(E)所示：处理液为V(母液)∶V(蒸馏水)=1∶10的试验组，第3天种子开始萌发，第4天的萌发数最大，第12天停止萌发；处理液为V(母液)∶V(蒸馏水)=1∶100的试验组，第3天种子开始萌发，且第3天的萌发数最大，第11天停止萌发；处理液为V(母液)∶V(蒸馏水)=1∶500的试验组，第2天种子开始萌发，第4天的萌发数最大，第8天停止萌发；处理液为V(母液)∶V(蒸馏水)=1∶2 000的试验组，种子第3天开始萌发，第4天的萌发数最大，第12天停止萌发；处理液为V(母液)∶V(蒸馏水)=1∶2 500的试验组，第3天种子开始萌发，第4天的萌发数最大，第9天停止萌发。

表2 白桦来源的烟水处理珍珠梅种子萌发状况

2.3.2云杉木粉及各组分制得的烟水对珍珠梅种子的萌发率、发芽势及发芽指数的影响

单因素方差分析表明，不同云杉来源的烟水对种子萌发影响各有不同。云杉木材制得的烟水处理液对种子萌发率有显著影响，处理液为V(母液)∶V(蒸馏水)=1∶500、1∶2 500云杉木材烟水处理组种子萌发率显著降低，其他稀释倍数的无显著影响；处理液为V(母液)∶V(蒸馏水)=1∶10云杉木材纤维素烟水处理的种子萌发率显著降低，处理液为V(母液)∶V(蒸馏水)=1：100、1∶500、1∶2 500云杉木材烟水处理对种子萌发率无显著影响，但烟水处理后种子萌发率有所增大，处理液为V(母液)∶V(蒸馏水)=1∶2 500的处理组无显著影响，有一定的降低萌发率的效果；各稀释倍数的云杉木材半纤维素、云杉木材木质素制备的烟水对种子萌发率无影响；处理液为V(母液)∶V(蒸馏水)=1∶10云杉木材抽提物烟水处理种子萌发率显著降低，其他稀释倍数有一定的降低萌发率的效果。处理液为V(母液)∶V(蒸馏水)=1∶2 000云杉木材纤维素制备的烟水处理组的种子萌发率最大(93.33%)，处理液为V(母液)∶V(蒸馏水)=1∶10云杉木材抽提物制备的烟水处理组的种子萌发率最小(约64.44%)。

云杉来源烟水对种子的发芽势无促进效果，处理液为V(母液)∶V(蒸馏水)=1∶10云杉木材烟水显著降低了种子的发芽势；处理液为V(母液)∶V(蒸馏水)=1∶100云杉木材烟水对发芽势无显著影响，小幅度增大了种子的发芽势；处理液为V(母液)∶V(蒸馏水)=1∶10云杉木材纤维素烟水显著降低了种子的发芽势，其他稀释倍数的云杉木材纤维素烟水对种子的发芽势无影响；各稀释倍数的云杉木材半纤维素和云杉木材木质素制备的烟水对种子的发芽势无影响；处理液为V(母液)∶V(蒸馏水)=1∶10的云杉木材抽提物烟水处理组种子发芽势显著降低，处理液为V(母液)∶V(蒸馏水)=1∶100云杉木材抽提物烟水能降低种子发芽势，其他稀释倍数的云杉木材抽提物制备的烟水对种子发芽势无显著差异。处理液为V(母液)∶V(蒸馏水)=1∶500云杉木材木质素烟水的处理组种子发芽势最大(约80.00%)，处理液为V(母液)∶V(蒸馏水)=1∶10云杉木材烟水的处理组种子发芽势最小(约35.56%)。

处理液为V(母液)∶V(蒸馏水)=1∶100云杉木材烟水显著降低了种子的发芽指数，其他稀释倍数的云杉木材烟水处理对种子的发芽指数无影响；处理液为V(母液)∶V(蒸馏水)=1∶10云杉木材纤维素烟水显著降低了种子的发芽指数，其他稀释倍数的云杉木材纤维素烟水处理对种子的发芽指数无影响；处理液为V(母液)∶V(蒸馏水)=1∶10云杉木材半纤维素烟水显著降低了种子的发芽指数，处理液为V(母液)∶V(蒸馏水)=1∶2 500云杉木材木质素烟水显著降低了种子的发芽指数，其他稀释倍数处理对种子的发芽指数无影响；处理液为V(母液)∶V(蒸馏水)=1∶10云杉木材抽提物烟水极显著降低了种子的发芽指数(p<0.01)，其他稀释倍数的云杉木材抽提物烟水处理显著降低了种子萌发率(p<0.05)。处理液为V(母液)∶V(蒸馏水)=1∶2 500云杉木材半纤维素烟水的处理组种子发芽指数最大(约10.08)，处理液为V(母液)∶V(蒸馏水)=1∶10云杉木材抽提物烟水的处理组种子发芽指数最小(约4.38)。

表3 云杉来源的烟水处理珍珠梅种子萌发状况

3 讨论与结论

火灾促进种子萌发的生态效应已有文献报道[30-31]。目前科研工作者针对一些生态系统进行了相关研究，例如南加利福尼亚州的Chaparral[32]，澳大利亚的Kwongan[33]和南非的Fynbos[34]，这些研究都表明与火相关的因素能够刺激许多物种的种子萌发。火对种子萌发的影响被认为是野火过程中产生的物理和化学线索之间相互作用的结果[35]。有证据显示，烟雾的动态效应[36]对种子萌发具有刺激作用。多数科学家认为，植物来源的烟雾中含有几种原始化合物，如氰醇、碳氢化合物，可刺激种子萌发[21-22，37-39]。因此，烟能提高发芽性能[40]和植物发育[41]，增加幼苗的次生根[42]和幼苗鲜质量[43]。本研究表明，不同的植物制得的烟水对种子萌发的影响不同。白桦木粉和落叶松木粉制得的各稀释倍数的烟水均抑制种子的萌发，白桦木粉烟水的抑制效果强于落叶松木粉烟水，且白桦木粉烟水的抑制效果具有稀释倍数依赖性。落叶松木粉烟水的抑制效果没有显著的稀释倍数依赖性，可能是其中具有抑制活性的物质含量较低导致的。试验结果表明，云杉木粉烟水对种子萌发有抑制作用，也有促进作用，处理液为V(母液)∶V(蒸馏水)=1∶100时，对种子萌发有促进作用。

落叶松木粉烟水能降低种子萌发率、发芽势、发芽指数。落叶松木粉分离提取的各物质制得的烟水也具有降低种子萌发率、发芽势、发芽指数的能力，表明落叶松烟水中含有一些抑制种子萌发的物质。落叶松木材纤维素烟水，虽然降低了种子的萌发率，但没有降低种子的发芽指数，表明种子的活力没有降低。白桦木粉烟水显著降低了种子的萌发率、发芽势、发芽指数，但白桦木粉分离与提取的物质制得的烟水对种子萌发的影响与其稀释倍数相关，不同稀释倍数的白桦木粉分离与提取的物质制得的烟水对种子萌发的影响不同，有促进作用或抑制作用。其中，白桦木材纤维素SW5(约95.56%)、白桦木材半纤维素SW5(约98.89%)、白桦木材木质素SW4(约95.56%)和白桦木材抽提物SW4(约92.22%)处理组的种子萌发率均大于对照组，表现出一定的促进作用，说明该烟水中可能含有某些物质在一定稀释倍数条件下促进种子萌发。白桦木材半纤维素SW5增大了种子的发芽势，说明种子的活力增强了，其他的白桦木粉分离提取的各物质制得的烟水均抑制了种子活力。云杉木粉烟水SW3的萌发率约为92.22%、发芽势约为78.89%、发芽指数约为10.05，说明烟水中可能存在某些物质具有提高种子的萌发率、发芽势、发芽指数的功能。依据本研究，未来有望通过分离纯化和活性跟踪的方法从云杉木材纤维素烟水中识别促进种子萌发的物质。

本研究认为，并非所有植物都适合制备烟水用于促进种子萌发。例如，来源于落叶松木粉的烟水抑制了珍珠梅种子的发芽，并降低了种子的活力。因此抑制的物质可能存在于落叶松木粉的半纤维素中；来源于白桦木粉的烟水抑制了珍珠梅种子的发芽，并降低了种子的活力，而白桦木粉分离物制得的烟水对种子萌发有一定的促进作用，促进物质可能存在于白桦木粉的半纤维素中，但仍然降低了种子活力；来源于云杉木粉的烟水在一定稀释倍数范围内促进种子萌发，云杉木粉提取的纤维素制得的烟水在处理液为V(母液)∶V(蒸馏水)=1∶2 000时促进效果最明显，也增强了种子活力，其他分离物制得的烟水抑制种子发芽。生产烟水的技术简单且成本较低，使得烟水成为生态恢复中实用的工具。本研究提出了一些具有生物学功能的烟水稀释倍数，但对于烟水中具有抑制或促进萌发活性的物质基础还有待进一步研究。