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提高南方主要造林树种种子品质的分选技术研究

作　者: 任晶晶
导　师: 马祥庆
学　校: 福建农林大学
专　业: 森林培育
关键词: 水引发技术 IDS分选技术近红外分选技术杉木马尾松火炬松湿地松
分类号: S722.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

种子居于农林业生产链条的最上源，是农林业生产中最基本、最重要的生产资料，也是人类生存和发展的基础。种子品质优劣是影响农林业产量及品质的重要因素。但是影响种子品质的原因众多，不仅包括种子基因，还包括了种子传粉或受精成败、发育过程中的环境因素、昆虫感染等原因。由于这些不可抗力的影响，收集的林木种子中有很大一部分是空粒、涩粒以及其它没有发芽力的种子。如何将这些空粒、涩粒及其它没有发芽力的种子进行剔除是我国林业种子生产中急需解决的问题。我国人工林面积大，根据全国森林资源第七次清查显示，中国森林面积为1.95亿公顷。其中，杉木、马尾松、湿地松、火炬松等南方主要的造林树种，占人工林面积的57%。但与林业发达国家相比，我国林业生产力水平低下，生产粗放，林业生产科技投入不足，种子分选技术的研究未得到足够的重视，导致林业主要造林树种播种种子的品质差，种子发芽率低，出苗不均一，成为当前林业持续高效生产的主要限制因子之一。因此，对提高我国林木种子品质的需求极为迫切，开展林木种子分选技术的研究对我国林业的可持续经营具有重要理论和现实意义。鉴于此，本文以我国南方主要造林树种杉木、马尾松、湿地松和火炬松的种子为研究对象，通过筛选不同种子适宜的水引发温度、引发含水量及引发时间，确定适合不同种子的水引发条件。在此基础上确定适合不同树种种子的干燥时间，完善IDS分选技术的条件，最后用近红外光谱仪对不同树种种子活力进行扫描分析，通过对不同波长分选结果的比较，研究适合不同树种的近红外光谱种子分选技术，建立适合南方林业实际生产的种子分选方法，提高我国南方主要造林树种种子品质。主要研究结果如下：1、不同树种种子的适宜水引发条件差异明显。杉木种子的最佳引发条件为在引发含水量40%、10℃下引发7d。马尾松种子的最佳引发条件为在引发含水量35%、15℃下引发7d。湿地松种子的最佳引发条件为在引发含水量40%、15℃下引发14d。火炬松种子的最佳引发条件为在引发含水量40%、15℃下引发7d。2、水引发分选技术可以显著提高种子的发芽率。引发后的杉木种子的发芽率比未引发的杉木种子的发芽率提高了13.77%，种子平均发芽时间增加了1.30d。引发后的马尾松种子的发芽率比未引发的马尾松种子的发芽率提高了35.33%，种子平均发芽时间增加了2.92d。引发后的湿地松种子的发芽率比未引发的湿地松种子的发芽率提高了4.74%，种子平均发芽时间减少了2.82d。引发后的火炬松种子的发芽率比未引发的火炬松种子的发芽率提高了12.82%，种子平均发芽时间减少了1.17d。3、在干旱处理和人工老化处理中，随着胁迫强度的增强，马尾松种子、湿地松种子和火炬松种子的发芽能力都在下降。在同等胁迫强度下，引发处理与未引发处理相比，引发处理过的种子发芽率更高，发芽能力更强，证明引发处理过的种子的抗干旱的能力和抗老化的能力更强。4、不同树种种子的IDS分选条件不同。杉木种子的最佳IDS分选条件为：先将种子在引发温度10℃、引发含水量40%下引发7d，然后在30℃下干燥2h，然后将种子投入水中，收集下沉的种子。马尾松种子的最佳IDS分选条件为：先将种子在引发温度15℃、引发含水量35%下引发7d，然后在30℃下干燥4h，然后将种子投入水中，收集下沉的种子。湿地松种子的最佳IDS分选条件为：先将种子在引发温度15℃、引发含水量40%下引发14d，然后在30℃下干燥4h，然后将种子投入水中，收集下沉的种子。火炬松种子的最佳IDS分选条件为：先将种子在引发温度15℃、引发含水量40%下引发7d，然后在30℃下干燥4h，然后将种子投入水中，收集下沉的种子。5、IDS分选技术可以显著提高种子的发芽率。分选后的杉木种子发芽率比未分选的杉木种子发芽率提高了27.19%，种子平均发芽时间增加了1.54d。分选后的马尾松种子发芽率比未分选的马尾松种子发芽率提高了37.23%，种子平均发芽时间增加了0.64d。分选后的湿地松种子发芽率比未分选的湿地松种子发芽率提高了5.15%，种子平均发芽时间减少了2.94d。分选后的火炬松种子发芽率比未分选的火炬松种子发芽率提高了5.84%，种子平均发芽时间减少了2.25d。IDS分选技术可以提高我国南方主要造林树种种子品质。6、有活力种子与无活力种子的近红外光谱差异较大。近红外分选技术可以通过判别模型分析，鉴定出不同活力的杉木、马尾松、湿地松和火炬松种子，该技术可以作为林木种子种质资源鉴定的新技术。7、通过不同活力种子含水量差别与近红外光谱的对应关系，建立鉴定种子活力的方法。分析不同波长、不同判别模型对不同种子的分选效果发现，适合杉木种子的近红外光谱分选技术的条件为：波长780-2500nm、用PLS-DA分析、分辨率0.5nm、扫描次数32次。适合马尾松种子的近红外光谱分选技术的条件为：波长780-1100nm、用PLS-DA、OPLS-DA分析均可、分辨率0.5nm、扫描次数32次。适合湿地松种子的近红外光谱分选技术的条件为：波长780-2500nm和1100-2500nm均可、用PLS-DA、OPLS-DA分析均可、分辨率0.5nm、扫描次数32次。适合火炬松种子的近红外光谱分选技术的条件为：波长780-2500nm、用OPLS-DA分析、分辨率0.5nm、扫描次数32次。8、根据分选目的不同，选择不同分选技术。若在较短时间内提高种子品质，可选择水引发技术，简便高效；若剔除种子中空粒、涩粒等，可选择IDS分选技术，可以将种子中的绝大部分空粒、涩粒等无活力种子去除；若对单粒种子进行分选，可以选择NIR分选技术，对4种树种种子的有活力种子及无活力种子的识别率均可达到100%。

全文目录

摘要  8-11
Abstract  11-15
前言  15-16
1 国内外研究进展  16-24
  1.1 引发分选技术研究进展  16-20
    1.1.1 种子引发方法的研究进展  17-18
    1.1.2 种子引发效果的研究进展  18-19
    1.1.3 水引发效果的研究进展  19-20
  1.2 IDS分选技术研究进展  20-21
  1.3 近红外技术研究进展  21-24
    1.3.1 NIR技术的基础理论  21-22
    1.3.2 NIR技术的关键因素  22-23
    1.3.3 NIR技术的应用  23-24
2 材料与方法  24-30
  2.1 试验材料  24
  2.2 试验设计  24-28
    2.2.1 水引发分选技术试验设计  24-27
    2.2.2 IDS分选技术试验设计  27
    2.2.3 NIR光谱分选技术试验  27-28
  2.3 研究技术路线  28-29
  2.4 数据统计分析  29-30
    2.4.1 水引发分选技术及IDS分选技术数据统计分析  29
    2.4.2 NIR分选技术数据统计分析  29-30
3 结果与分析  30-80
  3.1 水引发分选技术对南方主要造林树种种子的作用  30-49
    3.1.1 水引发分选技术对杉木种子的影响  30-35
    3.1.2 水引发分选技术对马尾松种子的影响  35-40
    3.1.3 水引发分选技术对湿地松种子的影响  40-44
    3.1.4 水引发分选技术对火炬松种子的影响  44-49
  3.2 不同种子水引发分选技术分选效果研究  49-61
    3.2.1 干旱处理对不同种子水引发分选技术分选效果的作用  49-53
    3.2.2 人工老化处理对不同种子水引发分选技术分选效果的作用  53-61
  3.3 IDS分选技术对南方主要造林树种种子的作用  61-70
    3.3.1 IDS分选技术对杉木种子的影响  61-63
    3.3.2 IDS分选技术对马尾松种子的影响  63-65
    3.3.3 IDS分选技术对湿地松种子的影响  65-68
    3.3.4 IDS分选技术对火炬松种子的影响  68-70
  3.4 不同种子近红外光谱（NIR）分析技术分选效果研究  70-79
    3.4.1 NIR分选技术对杉木种子的作用  70-72
    3.4.2 NIR分选技术对马尾松种子的作用  72-73
    3.4.3 NIR分选技术对湿地松种子的作用  73-75
    3.4.4 NIR分选技术对火炬松种子的作用  75-77
    3.4.5 NIR吸收谱带鉴别不同活力种子的原因分析  77-79
    3.4.6 适宜不同树种的NIR分选条件选择  79
  3.5 适宜不同树种的分选技术选择  79-80
4 讨论  80-85
  4.1 水引发分选技术对种子的作用  80-83
    4.1.1 水引发分选技术对种子发芽力的影响  80-81
    4.1.2 水引发分选技术对种子活力的影响  81-83
  4.2 IDS分选技术对种子的作用  83
  4.3 近红外光谱（NIR）分选技术对种子的作用  83-85
5 结论  85-87
参考文献  87-93
致谢  93

提高南方主要造林树种种子品质的分选技术研究

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