灌施木醋液對土壤性質和植物生長的影響

李忠徽， 王旭東,2*

(1 西北農林科技大學資源環境學院，陜西楊凌 712100； 2 農業部西北植物營養與農業環境重點實驗室，陜西楊凌 712100)

1 材料與方法

1.1 試驗土壤

1.2 木醋液

試驗所用木醋液是由蘋果樹和一些雜木在制備生物炭過程中冷凝產生，最高溫度約為550℃。木醋液的基本性質為棕黃色，在有機化合物中各成分相對含量為有機酸 28.37%、 乙酸 21.14%、 酚類及衍生物 34.66%、 酮類 12.94%，pH 3.1，EC 3.37 mS/cm，有機碳含量 33.59 g/L。

1.3 試驗設計

1.3.1 土壤性質試驗 采用土壤培養試驗，每盆裝土2 kg，澆灌不同稀釋倍數木醋液溶液400 mL，共11個處理，3次重復，試驗的木醋液與水的比例見表1。每次待土壤干燥后進行下一次澆灌，連續灌施3次，分析土壤的酸度、 電導率、 有機碳含量、 不同級別結構體及其有機碳的變化。土壤有機碳、 水溶性有機碳、 土壤顆粒有機碳采用重鉻酸鉀容量法[13]，不同級別土壤顆粒含量采用約得法[14]，土壤的pH、 EC(電導率)用過1 mm篩的風干土以1 ∶1的水土比浸提后分別用 DELTA 320 pH 計和 DDSJ-308A 型電導儀測定。

表1 土壤和作物盆栽試驗中采用的木醋液稀釋倍數Table 1 Dilution folds of wood vinegar used in soil and pot experiments

1.3.2 辣椒盆栽試驗 供試作物為陜西大角椒，屬長椒類，株型矮小、 分枝性強、 葉片中等、 果實為長角形。每盆裝土3 kg，栽辣椒苗一株，澆水600 mL。當辣椒成活并穩定生長后，開始澆灌不同稀釋倍數的木醋液，試驗設置同表1。第一次澆灌溶液量為150 mL/pot，半個月后進行第二次澆灌，澆灌200 mL/pot，兩次澆灌木醋液期間視具體情況澆水，每個處理重復3次。觀察辣椒長勢，收獲時測定辣椒株高和辣椒產量等指標。

1.4 數據處理

實驗均用Microsoft Excel 2003軟件對數據進行統計分析，采用SAS軟件對數據進行LSD0.05差異顯著性檢驗。

2 結果與分析

2.1 灌施木醋液對土壤性質的影響

圖1 不同稀釋倍數木醋液的pH值Fig.1 pH value of wood vinegar under different dilution ratios[注(Note)： USWV—木醋液原液Undiluted solution wood vinegar.]

2.1.2 對土壤酸堿度(pH)和電導率(EC)的影響 木醋液本身具有較強的酸性(pH為3.1)，向土壤中澆灌不同稀釋倍數的木醋液，土壤的pH發生一定的改變(圖2)。與灌水相比，灌施原液后土壤pH下降了1.2個單位，降至7.23，差異達顯著水平。隨著木醋液稀釋倍數的增加，土壤pH與對照越來越接近，差異不顯著。

圖2 灌施不同稀釋倍數木醋液土壤的pHFig.2 pH of soils irrigated with different dilution ratios of wood vinegar solution[注(Note)： USWV—木醋液原液Undiluted solution wood vinegar.]

圖3 灌施不同稀釋倍數木醋液土壤的EC值Fig.3 EC of soils irrigated with different dilution ratios of wood vinegar solution[注(Note)： USWV—木醋液原液Undiluted solution wood vinegar.]

圖4 不同稀釋倍數木醋液對土壤有機碳的影響Fig.4 Soil organic C contents irrigated with different dilution ratios of wood vinegar solution[注(Note)： USWV—木醋液原液Undiluted solution wood vinegar.]

2.1.4 對土壤水溶性有機碳的影響 水溶性有機碳(WSOC)通常是指可通過0.45 μm微孔濾膜的水溶性有機物質。灌施木醋液直接增加了土壤水溶性有機碳含量(圖5)。從原液到稀釋倍數為1 ∶3，其水溶性有機碳含量顯著高于對照。稀釋倍數進一步提高后，灌施處理與對照差異不顯著。

圖5 灌施不同稀釋倍數木醋液土壤的水溶性有機碳含量Fig.5 Water soluble organic C contents irrigated with different dilution ratios of wood vinegar solution[注(Note)： USWV—木醋液原液Undiluted solution wood vinegar.]

圖6 不同稀釋倍數木醋液處理下土壤團聚體的分布Fig.6 Distribution of soil aggregate sizes treated with different dilution ratios of wood vinegar solution[注(Note)： USWV—木醋液原液Undiluted solution wood vinegar.]

表2 灌施不同稀釋倍數木醋液后的各粒級土壤有機碳含量(g/kg)Table 2 Soil organic C contents in different sizes of particles after irrigation with wood vinegar

注(Note): USWN—Undiluted solution wood vinegar. 同列數據后不同小寫字母表示處理間差異顯著 Values followed by different small letters mean significantly different among treatments.

2.2 灌施木醋液對辣椒生長的影響

表3 灌施不同稀釋倍數木醋液對辣椒生長的影響Table 3 Effect of wood vinegar on pepper growth

注(Note): USWN—Undiluted solution wood vinegar. 同列數據后不同小寫字母表示處理間差異顯著 Values followed by different small letters mean significantly different among treatments.

總體看來，稀釋倍數小于1 ∶5的木醋液溶液對辣椒生長產生抑制和毒害作用，稀釋5倍以上的木醋液溶液對辣椒生長具有促進作用，并且當稀釋倍數為1 ∶50時促進作用達到最明顯。隨著稀釋倍數進一步增加，雖然木醋液對辣椒生長產生促進作用，但其效果逐漸減弱。

3 討論

4 結論

1)灌施一定量的木醋液，對土壤的性質、 結構產生一定的影響。降低土壤pH值，提高土壤EC值。增加有機碳和水溶性有機碳含量，有利于土壤大團聚體形成，同時減少土壤微團聚體的數量。

參考文獻:

[1] Wei Q, Ma X H, Dong J. Preparation, chemical constituents and antimicrobial activity of pyroligneous acids from walnut tree branches[J]. J. Anal. Appl. Pyrol., 2012, 87: 24-28.

[2] 徐社陽，陳就記，曹德榕．木醋液的成分分析[J]．廣州化學，2006, (3)： 28-31．

Xu S Y, Chen J J, Cao D R. Component analysis of wood vinegar[J]. Guangzhou Chem., 2006, (3): 28-31.

[3] 王海英．木醋液對植物生長調節機理研究[D]．哈爾濱： 東北林業大學博士論文， 2005．

Wang H Y. Research of wood vinegar on plant growth regulating mechanism[D]. Harbin: PhD dissertation of Northeast Forestry University, 2005.

[4] Yatagai M, Nisimoto M N, Hori Ketal. Termiticidal activity of wood vinegar, its components and their homologues[J]. J. Wood Sci., 2002, 48: 338-342.

[5] 平安， 楊國亭， 于學軍．木醋液在農業上的應用研究進展[J]．中國農學通報， 2009， (19)： 244-247．

Ping A, Yang G T, Yu X J. The research progress of the pyroligneous acid applied in agriculture[J]. Chin. Agric. Sci. Bull., 2009, (19): 244-247.

[6] Kang M Y, Heo K H, Kim J Hetal. Effects of carbonized rice hull and wood charcoal mixed with pyroligneous acid on the yield, and antioxidant and nutritional quality of rice[J]. Turk. J. Agric., 2012, 36: 45-53.

[7] 吳昊，韓曉穎．木醋液的性質及應用研究進展[A]. 中國環境科學學會2010年學術年會論文集[C]. 北京： 中國環境科學出版社， 2010．

Wu H, Han X Y. The nature and research progress of wood vinegar [A]. Annual Conference Proceedings of the Chinese Society for Environmental Sciences[C]. Beijing: China Environmental Science Press, 2010.

[8] 平安．木醋液在農業上的應用及作用機理研究[D]．哈爾濱： 東北林業大學博士學位論文， 2010.

Ping A. Research on the agriculture application of pyroligneous acid and mechanism[D]. Harbin: PhD dissertation Northeast Forestry University, 2010.

[9] Wei Q, Ma X H, Zhao Z.etal. Antioxidant activities and chemical profiles of pyroligneous acids from walnut sheel[J]. J. Anal. Appl. Pyrolysis, 2010, 88: 149-154.

[10] Son T K, Lee J E, Kim S Ketal. Effect of mixture of charcoal and pyroligneous acid applied to the soil at different fertilizer levels on the growth and yield of rice[J]. Jpn. J. Crop. Sci., 2003, 72: 345-349.

[11] Univ L, Fukuoka K, Furuya Tetal. Effect of different kinds of environmental friendly materials on the growth of rice[J]. J. Fac. Agric., 2007, 52: 39-42.

[12] 楊華．木醋液對蔬菜種子發芽及其芽苗根莖生長作用的效果研究[J]．遼寧城鄉環境科技，1997, (3)： 78-80．

Yang H. Effect of wood vinegar on the germination of vegetable seeds and their sprouts roots growth[J]. Liaoning Urban Rural Environ. Sci. & Tech., 1997, (3): 78-80.

[13] 鮑士旦．土壤農化分析(第三版)[M]．北京： 中國農業出版社，2000．

Bao S D. Soil agrochemical analysis (Third Ed.)[M]. Beijing: China Agriculture Press, 2000.

[14] Six J, Paustian K, Elliott E T, Combrink C. Soil structure and organic matter Ⅰ. Distribution of aggregate-size classes and aggregate-associated carbon[J]. Soil Sci. Soc. Am. J., 2000, 62(2): 681-689.

[15] 王海英， 楊國亭． 三種木醋液基本參數和組分分析[J]．國土與自然資源研究， 2005, (4)： 91-92．

Wang H Y, Yang G T. The fundamental parameters and component alalysis of three kinds of wood vinegar[J]. Ter. Nat. Res. Study, 2005, (4): 91-92.

[16] 張琳，董琳，王甲辰，等．木醋液作為葉面施用對西紅柿長勢及品質的影響[J]．北京農業， 2010, (30)： 58-62．

Zhang L, Don L, Wang J Cetal. Influence of wood vinegar as leaves fertilizeron growth and quality of tomato[J]. Beijing Agric., 2010, (30): 58-62.