1. 研究目的与意义
内容：采用穴盘育苗技术，并重点对穴盘育苗中基质的选择和种子引发技术进行研究，考察其对出苗率及幼苗生理指标的影响，并通过Topsis法，对各育苗措施进行综合评价，以筛选出适宜于茅苍术育苗的基质及种子引发技术。
意义：在茅苍术的种植生产中，一般采用根茎作为繁殖材料，但是经过多年的切根繁殖，会导致其抗逆性降低、病虫害增加、药材品质下降等不利情况。为解决这一局面，实践中常采用茅苍术有性繁殖的材料种子进行育苗，从中筛选出具有优良性状的个体，再通过无性繁殖的方式固定并推广生产。但是，在传统的种子育苗过程中，也存在了诸多不利因素，如种子的结实率低、种子易老化不耐贮藏，种子育苗的成苗率低、幼苗长势缓慢、生长周期长等，这些都限制了茅苍术种子育苗的实际操作进行。
穴盘育苗作为设施育苗技术的一个方面，是一种适合工厂化生产种苗的育苗方式，具有育苗时间短、产苗量大、幼苗质量好等特点。本次试验将穴盘育苗引入到茅苍术的种子育苗中，通过对育苗过程中的育苗基质、种子引发技术等关键技术进行研究，以期为茅苍术的设施育苗体系的建成及发展提供基础资料，服务于茅苍术种苗的实际生产。
2. 文献综述
茅苍术种子育苗研究现状
濮春娟040013150
（南京中医药大学药学院 ，江苏南京，210023）
摘要：药用植物繁殖材料是药用植物栽培生产的物质基础，其数量多少决定着药用植物栽培生产的规模，质量高低直接影响着中药材的产量与品质。优质种子、种苗是实现中药材生产规范化与规模化的基础和源头。本文综述了目前种子育苗的研究现状，为茅苍术的种子育苗提供研究方向和手段。
关键字：茅苍术；种子；育苗
1.概述
茅苍术Atractylodes lancea (Thunb.)D C.是菊科多年生草本植物，与北苍术 Atractylodes chinensis (DC. ) Koidz.的干燥根茎一同被药典收载作苍术入药茅苍术是临床常用的大宗药材之一，具有燥湿徤脾，祛风散寒，明目的功效[1]。江苏茅山是茅苍术的道地产区，茅苍术主要产于江苏、湖北、浙江及安徽等地，传统上以江苏省茅山一带为中药材茅苍术的道地产区，包括现今江苏省南京、句容和金坛等地，历代本草专著均认为其质量好、疗效佳，曾作为贡品享誉全国[2]。近年来，随着人为因素的影响，茅苍术的生存环境遭到破坏，江苏地区的野生茅苍术资源日益枯竭，已无法满足市场需求[3]。进行人工栽培是实现茅苍术资源保护和利用的有效途径，但目前发展茅苍术人工栽培面临的首要问题是种苗来源严重不足。
2.种子繁殖
繁殖是生物体发育到一定阶段产生和自身相似新个体以延续后代的过程。药用植物种类繁多，繁殖方法多种多样，根据繁殖时种、栽的材料不同，可将药用植物繁殖方法分为无性的营养繁殖和有性的种子繁殖。营养繁殖是由植物营养器官（根、茎、芽、叶等）发芽、生根产生新个体；种子繁殖是由雌、雄两性配子结合形成的种子发芽、生长形成新个体[4]。种子繁殖是药用植物繁殖的主要方式。植物的胚珠受精后形成种子。由种子发育而形成新个体繁殖方法称为种子繁殖。种子繁殖方法简便而经济，繁殖系数大，有利于引种驯化和培育新品种，在药用植物栽培实践中应用最广泛。但种子繁殖的后代由于遗传物质的重组在生长过程中易产生变异，且开花结果较迟，成熟年限较长。
3.茅苍术种子育苗研究现状
茅苍术是天然异花授粉植物，生产中通常使用根茎作为繁殖材料。长期利用无性繁殖方法种植，容易引起品种退化，降低丰产性能，药材品质和抗逆能力[5]。用种子繁殖，可以获得遗传基因丰富，生命力强，且容易分离变异，更具有遗传性和广泛适应性的个体，有利于品种驯化和培育新品种，且技术简单，成本低，繁殖系数高，容易扩大生产规模。虽实生后代普遍存在有效成分变异,后代难以保持亲代优良品质等弱点,但实生后代的多变异群体为茅苍术的良种选育提供了大量的育种材料。通过近几年的茅苍术种植实践发现，茅苍术种子（瘦果）存在出苗率低、出苗缓慢、出苗不整齐等问题，对有性繁殖造成很大障碍。相关的文献检索结果表明,近年来国内外对苍术的研究多集中于植物体化学成分及药理作用，国内则对挥发油的研究较多,包括挥发油的化学组成、炮制对挥发油的影响、药理作用、以挥发油为主成分的药材质量控制、遗传距离、遗传分化以及茅苍术生态影响因子等方面。然而，对于茅苍术生物学基础研究（如生长特性等）、栽培技术和种子种苗质量标准方面相关研究偏少。为给茅苍术种苗的大规模生产提供技术支持，有关茅苍术种子育苗方面的研究亟待开展。
姚珊[6]等发现育苗基质和催芽药剂对茅苍术种子出苗率的影响显著，千粒重影响不显著；育苗基质对茅苍术苗期根冠比影响显著，种子千粒重各个水平间无显著性差异；千粒重对茅苍术叶绿素含量影响最大，育苗基质和催芽药剂也达到了显著水平。侯皓然[7]等探究了茅苍术种子萌发与内源性抑制物之间的关系，结果表明茅苍术种子中含有某些醇溶性抑制物质，能抑制油菜种子的萌发和胚根的生长，且能够抑制油菜种子萌发过程中CAT、POD、SOD等关键酶的活性。内源性抑制物质的存在，可能是导致茅苍术出苗率不高，幼苗长势缓慢的原因之一。
4.不同处理对种子育苗的影响
4.1 不同基质对种子育苗的影响
基质育苗方法是利用砂砾、炉渣、珍珠岩、珍珠岩、炭化稻壳、泥炭、锯木屑等无机或有机材料作为育苗基质的育苗法，目前育苗基质已经实现商业化生产。利用基质育苗，可使秧苗能够固定，些基质还含有一些矿质营养(如砂碟含有铁、锰、硼、锌等微量元素,炭化稻壳含有磷、鉀、镁等营养元素),对秧苗生长有利。另外,基质有一定的保水性，基质经过清洗、消毒后还可以反复使用。基质育苗的方法简单,基本和床土育苗相似,不同之处就在于需要经常地给秧苗提供营养液[8]。
基质是幼苗根系赖以生长的物质基础，基质的好坏直接影响到种苗的质量，且基质栽培具有病虫害少、节水节肥、栽种灵活、可控性较高等优点[9]。基质栽培作为无土栽培的一种，具有病虫害少、节水节肥、栽种灵活、可控性较高等优点，近几十年来在国内外得到了广泛的发展和应用。现阶段，无土栽培基质广泛应用于蔬菜、花卉、烟草、林木等的育苗领域。同时，在中药领域，多位专家学者也将无土栽培基质引入中药材育苗的生产实践中，并取得了不错的成果，如杜仲[10]、白术[11]、当归[12]罗布麻[13]等。
目前常用的栽培基质有草炭、蛭石、珍珠岩、岩棉等[9]。基质的性状包括物理性状、化学性状和生物性状。基质作为植物生长的介质，应该具备透气、持水、缓冲、提供养分以及支持和固定植株的功能。
表1常用栽培基质的分类
分类依据 | 类别 | 举例 |
来源 | 天然基质 | 草炭、芦苇末、锯末 |
人工合成基质 | 岩棉、硅胶、多孔陶粒 | |
组成 | 无机基质 | 浮石、陶粒、蛭石、珍珠岩、岩棉 |
有机基质 | 砻糠灰、草炭、尿醛泡沫、木屑 | |
性质 | 惰性基质 | 砂砾、岩棉、泡沫塑料 |
活性基质 | 泥炭、蛭石 | |
组分 | 单一基质 | |
复合基质 |
[9]
表2不同基质的特点
品种 | 来源 | 特点 |
草炭 | 泥炭类苔藓在酸性沼泽地条件下形成 | 通透性较好，吸水能力强 不可再生天然资源，过量开采破坏沼泽地的生态环境 |
岩棉 | 以玄武岩、白云石等为主要原材料，经高温熔融后由高速离心设备制成的人造无机纤维 | 通透性较好，昼夜温度变化不大，容重小，搬运方便，病菌少，持水强 |
蛭石 | 天然无毒的矿物质 | 容重小、总孔隙度大、较高的缓冲能力和阳离子交换 能力，是一种良好的供钾基质 |
炉渣灰 | 民用燃料的废弃物 | 数量大，取材方便，含有大量速效P、K 和丰富的微量元素(Cu、Fe、Zn、Mn）及重金属元素 保水吸水性能差、热容量小、变温幅度大和偏碱性 |
棉籽壳 | 棉籽经过剥壳机分离后除去棉仁剩下的外壳 | 容重小，持水能力强，含有丰富的有机质和N、P、K元素，pH较为适宜，C/N比较低。 |
珍珠岩 | 火山喷发的酸性熔岩经急剧冷却而成的玻璃质岩石 | 吸水性强，搬运方便，病菌少 养分低，阳离子交换量小 |
细沙 | 天然形成 | 搬运不便，缺乏可溶性营养元素 一般用作复合基质的少量配料 |
菇渣 | 经食用菌分解后的产物 | 有一定的营养 |
[9]
陈绕生[11]在用不同基质培育白术幼苗时发现棉籽壳是有机物质,没有充分分解成无机矿物质,不能提供幼苗足够的养料，而且棉籽壳在发酵腐熟过程中存在发热烧苗的危险，生产上不提倡采用。孙敏杰[14]等在用不同配比的基质培育洋桔梗幼苗时发现，草炭、珍珠岩和蛭石的配比为7:2:1和6:3:1的混合基质总孔隙度、气体孔隙度和土壤持水量较好，水气比适宜，表明这两种混合基质输送、透气性和保水性能好。张美德[10]等以以泥炭、珍珠岩、蛭石等常用育苗基质为材料，对杜仲进行了不同基质配方的育苗效果试验。结果表明，以泥炭：珍珠岩：蛭石＝3:0:2的基质配方育苗效果好，比较适合杜仲穴盘育苗方式。梁海恬[15]等在研究菇渣、草炭和蛭石混合基质化处理产物对番茄苗期发育特性的影响时发现，菇渣：草炭： 蛭石=1:1:1培育幼苗的各项发育指标优于其他处理的幼苗，随着复配基质中菇渣基质化处理产物的添加比例增高，对番茄幼苗发育初期根系的发育可能产生一定的抑制作用，从而影响幼苗地上部生物量的积累；而在番茄幼苗发育后期，增加菇渣基质化处理产物的添加比例可以显著促进番茄幼苗根系的发育，提高幼苗地上部生物量的累积。李晓强[16]在研究菇渣复合基质栽培对蔬菜幼苗生长的影响时发现，在浇清水的情况下，菇渣∶珍珠岩为 2∶1 、菇渣∶珍珠岩为 3∶1 混合基质育苗效果如株高、茎粗、叶片面积都比草炭混合基质好，尤其是幼苗的壮苗指数有明显的提高，有利于清水育苗生产。
4.2 不同规格的穴盘对种子育苗的影响
工厂化穴盘育苗起始于20世纪60年代末70年代初,近年在欧美及日本等先进国家发展迅速，已成为花卉、蔬菜育苗的主要方式[17]。作为穴盘育苗的基础,穴盘的选择显得尤为重要，它必须从生产管理、经济效益、作物特性和生长发育等方面加以综合考虑。目前，应用于工厂化育苗的穴盘有50多种规格，穴格形状不同，穴格数目18-800不等，穴格容积7-70 cm3不等[18]。在高度集约化生产的条件下，穴盘的构造决定了无论地上还是地下部分营养面积都很小，而营养面积是影响秧苗素质和最终产量的重要决定因素之一。
杨暹等[19]指出不同穴盘规格对青花菜幼苗素质有明显的影响，穴盘规格越小，幼苗越易徒长，综合素质较差。戴忠良等[20]研究表明，苗龄在35天时,72穴苗盘青花菜幼苗在秧苗的各项数量性状和壮苗指标都高于128穴苗盘幼苗,这与72穴苗盘幼苗生长在空间相对较大的营养环境下有关。
4.3 不同引发处理对种子育苗的影响
种子引发技术，也称种子的渗透调节，是一项控制种子缓慢吸水和逐步回干的播前种子处理技术。其通过改变和调控种子内部的生理生化活动与过程，允许种子内预发芽的代谢，使种子处在细胞膜、细胞器、DNA修复、酶活化准备发芽的代谢状态，可以改善种子的品质，优化种子的发芽特性[21-22]，经过引发的种子出苗快而整齐，成苗率高，抗逆、抗病性增强[23]。目前这项技术已广泛应用于粮食作物、蔬菜、林木种子等方面，在药用植物种子方面也多有涉及，如白花蛇舌草[24]、决明[25]、夏枯草[26]、紫苏[27]等。
引发方法若按基质类别可划分为:液体引发(liquid priming)、水引发(hydro-priming)、固体基质引发(solid matrix priming)和生物引发(bio-priming)等[28]。上述方法虽各有特点, 但其原理都是在控制条件下使种子缓慢吸水, 通过萌发早期阶段和为萌发作好生理准备。
杨小环等[29]用 100 mmolL1NaCl 溶液, 在 16 ℃下引发种子 36 h 后,发现采用种子引发技术可以不同程度地促进盐胁迫下高粱种子萌发,缩短种子出苗时间, 提高出苗率和成苗率, 减轻盐胁迫对幼苗的伤害, 促进幼苗生长, 提高其耐盐性。朱再标等[24]用366mgkg-1GA3引发1h显著促进白花蛇舌草种子萌发，提高干旱条件下种子的发芽率、发芽指数、活力指数并促进幼苗的生长；3.0％KNO3引发1h显著促进白花蛇舌草种子萌发，但对白花蛇舌草幼苗期的抗旱性没有显著影响。张波等[30]在20℃下浸种48h，发现茅苍术种子的发芽率和发芽势均得到提高。毛仁俊等[25]在研究不同微量元素浸种对决明种子萌发及幼苗生长的影响时发现，适宜浓度的铁、锌浸种能够促进决明种子萌发及幼苗生长，又以10mmol/L的锌处理效果最佳。张贤秀[26]等用20% -30%聚乙二醇(PEG)，200-400 mgL-1赤霉素(GA3)引发夏枯草种子，发现该处理可促进夏枯草种子萌发,提高种子活力；而0.6% -3.0% NaCl引发，夏枯草种子发芽率降低。郭巧生等[31]发现用适宜浓度的PEG、GA3、KNO3-KH2PO4引发种子，可以增强夏枯草种子萌发阶段抗旱能力。
4.4 施肥对种子育苗的影响
在无土育苗过程中，基质中的不同施肥量是影响幼苗健壮生长的关键因素。通常认为,穴盘育苗中基肥加营养液的施肥方式能够保证幼苗整个生育期养分的供应,有利于幼苗的生长发育。
孙晓梅[32]在培育黄瓜幼苗时发现，在基肥方式中,当基质养分不足时,幼苗生长受到抑制,增加施肥量,有助于幼苗的生长发育。但养分的供应并不是越多越好,超过一定的量,作物的生长反而受到抑制,且随着肥料用量的增加,单位肥效也越来越小,这样不但加大生产成本,而且可能会因养分浓度过高产生盐分障碍。赵明等[33]在以草炭、蛭石、珍珠岩为原料的育苗基质中增施P肥，可以促进西瓜幼苗的营养生长和干物质积累，使幼苗株高、全株干物重、根体积和壮苗指数显著增加；在增施P肥的基础上配合施用N、K肥，有利于改善幼苗生长质量。
5.总结与展望
药用植物的繁殖材料是药用植物栽培生产的物质基础，其数量多少决定着药用植物栽培生产的规模，质量高低直接影响着中药材的产量与品质。优质种子、种苗是实现中药材生产规范化与规模化的基础和源头。茅苍术作为江苏地区最负盛名的道地药材之一，我们必须充分利用和发掘这一优良种质资源,并确保其质量和资源的可持续利用,推动茅苍术的现代化研究和产业化开发。通过研究茅苍术种子育苗的最佳方法，制定出茅苍术种子育苗的操作规程，从而从源头上保证茅苍术的药材质量和产量。
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3. 设计方案和技术路线
研究方案：
选取均匀、饱满的茅苍术种子，用多菌灵和甲基托布津（1:1）500倍液浸种30 min，蒸馏水洗净，晾干，然后采用4种不同浓度的聚乙二醇（PEG-6000）、硝酸钾（KNO3）、赤霉素（GA3）和硫酸锌（ZnSO4）及自来水对茅苍术种子进行处理，25 ℃恒温条件下，分别引发处理24 h，然后取出种子，晾干，播于32孔穴盘内，每穴2粒，基质采用草炭、蛭石、珍珠岩（3:1:1）和腐熟鸡粪（5 kg/m3）的混合基质。以经消毒后晾干待用的茅苍术种子为对照。每个处理组均播种3个穴盘，每个穴盘为1次重复。茅苍术小苗育有3~4片小叶后，择晴天将小苗移栽至大田，按照常规的田间管理规范进行管理。
技术路线：
4. 工作计划
2022年12月-2022年3月确立课题，查找课题的相关文献，撰写开题报告，开展育苗试验，并观察并育苗过程中种子的萌发及幼苗的生长状态。
2022年3月-2022年4月对育成的幼苗进行生长及生理指标的测定。
2022年4月-2022年5月实就验所得数据进行整理归纳，完成毕业论文的初稿。
5. 难点与创新点
首次将穴盘育苗技术引入到茅苍术的种子育苗中，并对育苗基质的选择和种子引发处理等关键技术进行研究，为茅苍术的设施育苗体系的建成及发展提供了基础资料，服务茅苍术种苗的实际生产。
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