木醋液在植物上應用研究進展

彭恒辰 張琳 申培麗

（1.青島明月海藻集團有限公司，山東 青島 266400；2.農業農村部海藻類肥料重點實驗室，山東 青島 266400；3.海藻活性物質國家重點實驗室，山東 青島 266400）

木醋液（Wood Vinegar）又叫植物酸，是木質生物質在熱解和炭化過程中導出的有機揮發物經冷凝分離后得到的一種液體產物［1］。木醋液起源于17世紀歐洲的木材干餾工業，初期主要用于生產甲醇、乙酸等工業產品［2］。直至20世紀30年代，美國才開始將木醋液應用于花卉園藝和林業生產，隨后逐步在日本、韓國等國家得到應用。我國對于木醋液的開發與應用起步較晚，始于20世紀80年代末期，相關研究主要集中在木醋液的成分分析、精制提純與農林業應用上［3］。近年來，木醋液因具有促進植物生長、提高果實品質、增強植物抗逆性、代替化肥使用為植物提供養分、防治病蟲害等多種功能而引發植物學家的研究熱潮。

本文綜述了木醋液化學成分及其在植物上應用的相關研究進展，以期為我國木醋液在農林業上利用的深入研究及開發利用提供參考。

1 木醋液功能性成分組成

木醋液是一種極性和非極性化學物質的復雜混合物，根據其原料和加工條件不同，其組成成分和分子質量各不相同。木醋液的成分主要包括水、有機組分和無機組分，其中僅有機組分有約500種［4-6］。木醋液中的有機組分包括酚類、酮類、醛類、酸類、醇類、酯類等，其中酚類16種、酮類12種、酸類約50種、醇類約20種。通常乙酸在的比例最高（30.45～70.60 mg/mL），約占有機組分的50%［7］。而其他有機組分由于制取木醋液的生物質種類和制取工藝差距很大，導致其具體成分與比例關系十分復雜，實際產物差異性大，例如，李夢媛等利用相同的方法和3種不同樺木屬植物制備木醋液，結果顯示不同品種樺樹木醋液成分具有顯著性差異［8］；盧辛成等利用不同萃取劑對同種原料制備的木醋液進行萃取，發現不同萃取劑對木醋液活性組分具有不同的富集作用，水熱處理和水熱處理結合有機酸洗法對杉木廢棄物熱解制備的木醋液的成分有所不同，其中水熱處理促進了半纖維素的分解，破壞了半纖維素的化學結構，而水熱處理結合有機酸洗法則保留了部分木質素和半纖維素［9］。SHANG等發現，同種原料在不同加熱溫度下其分子組成有所不同，隨著熱解溫度的升高，生成的木醋液中酚的含量增加，而醇、呋喃、酸和酮的含量減少，表現出較高的芳香性和較低的分子量［10］。另外，木醋液在長期貯存或陳化過程中是不穩定的，混合物的黏度逐漸增大，相分離緩慢發生［11］。除了高密度粒子和膠體物質的沉淀外，這可能是一系列化學反應的結果，如醛和醇之間的醛縮合反應，以及醛與活性低聚物之間的自聚集［12］。此外，金屬組分也可能起到重要的反應催化作用［13］。因此，在探討木醋液的功能過程中，應對其來源、純度等性質進行描述，從而使其結果具有可比性。

2 在植物上的應用

2.1 促進植物生長

木醋液對作物種子的萌發和生長有顯著的影響，PAN等發現，這種影響隨木醋液濃度、制備條件和種子類型的不同而有所差異［14］。許靈杰等發現，不同濃度的木醋液抑制了煙草種子萌發和幼苗生長，但在葉片上噴灑100～400倍的木醋液可促進煙草生長并改善煙草品質［15］。梁鳳臣等研究發現，木醋液液浸種處理對西葫蘆種子的發芽勢、發芽率、幼苗干質量、幼苗鮮質量及活力指數都有影響［16］。采用不同濃度的木醋液浸泡小麥種子，結果表明，900倍的木醋液能顯著促進小麥生長［17］。

2.2 提高植物果實品質

木醋液含有的多種微量物質具有天然有機綜合平衡作用，有利于提高植物的果實品質。王曉朋等對小白菜噴施木醋液，結果表明，稀釋500倍的木醋液可顯著提高小白菜的株高和鮮質量，提高維生素C含量，促進還原性糖積累，降低硝酸鹽含量［18］。潘潔等用木醋液土壤灌溉提升番茄的可溶性糖和維生素C含量，降低番茄果實硝酸鹽含量，結果表明，木醋液中含有促進糖分轉化的成分和具有使土壤活化的能力［19］。另外，國外學者BENZON等研究表明，木醋液具有提高番茄果實產量的潛力和增加其抗氧化的能力［20］。此外，不同濃度的木醋液可不同程度地改善西瓜、甜瓜的性狀，提高瓜類作物的產量及品質，增加作物的葉綠素含量。

2.3 提高植物抗逆性

木醋液作為一種新型的功能性肥料，因其可提高植物的抗脅迫能力而備受關注。使用木醋液浸泡小麥根系，可以啟動一種早期防御機制來緩解干旱脅迫。已有對藍莓抗寒的試驗研究表明，木醋液可以提高藍莓植株的脯氨酸含量，有利于增強藍莓的抗寒性能。另外，木醋液對低溫脅迫下水稻幼苗的生長狀況、根系活力、光合作用、抗氧化酶活性、細胞膜穩性和滲透調節能力具有雙重作用效果。周建云等研究發現，在干旱脅迫條件下，木醋液能減緩烤煙受干旱的脅迫程度，可一定程度上提高烤煙的抗旱能力［21］。由此可見，木醋液可以提高植物抗逆性。

2.4 替代化肥使用為植物提供養分

木醋液可作為有機肥直接作用于植株，為植物提供養分。生物炭和木醋液單獨或聯合施用對土壤性質影響不大，但增加了土壤養分的有效性［22］。李忠徽等研究發現，高濃度木醋液灌溉到土壤中可以增加土壤有機碳的含量，從而增加土壤團粒數量［23］。與傳統的肥料和土壤改良劑相比，木醋液有較強的保護土壤和螯合重金屬等功能［24-25］。杜薇等研究發現，木醋液對土壤具有改良作用，可影響沙地土壤微生物的生物量和酶活性［26］。另外，木醋液可以使肥料中氮元素不被流失以及減少肥料發酵時產生的溫室氣體［27］。木醋液的制備可充分利用廢棄植物性資源，保護氮元素不流失，并提高土壤中的營養物質含量，為植物提供養分。

2.5 防治植物病蟲害

日本學者木島利男利用200～300倍木醋液根施于番茄植株周圍，結果表明，木醋液能防止番茄枯萎病的發生，且對細菌性病害的防治效果較好［28］。LI等發現，木醋液可以抑制人參黑穗病和灰霉病致病菌的菌絲生長［29］。劉潤宇等研究表明，在適當濃度下，木醋液通過抑制細菌蛋白質合成，引起細胞代謝紊亂，導致細胞凋亡，從而達到預防細菌病害的目的［30］。曲再紅研究發現，木醋液通過增加土壤微生物數量來降低番茄早疫病的病原菌數量，可對番茄早疫病起到間接的抑制作用［31］。張利亞等研究發現，木醋液對枯草芽孢桿菌、大腸桿菌、表皮葡萄球菌等具有良好的抑制效果［32］。劉長風等認為，木醋液中的酸性物質是抑菌的主導作用物質，但不只是酸性物質在起作用［33］。劉勇等運用分子生物學手段發現木醋液能較好地控制炭疽病的危害［34］。研究表明，木醋液的抗菌作用與酚類化合物的含量有關，酚類含量高抗菌作用強［35］。CHEN等發現，木醋液處理顯著降低了葡萄灰霉病的疾病發生率和疾病嚴重程度。運用分子生物學手段研究木醋液防治桃炭疽病，發現木醋液能較好地控制炭疽病危害，結果表明，稀釋300倍后對炭疽病病原菌的抑菌效果仍在70%以上［36］。由眾多學者的試驗成果來看，木醋液對植物病蟲害的防治有著極大的增益效果，對很多真菌和細菌均有較好的抑制效果。

3 問題及展望

木醋液是一種新型功能性肥料，應該在農業和林業受到足夠的重視，不應僅限于實驗室，應該研究怎樣大量應用于實際生產中，注重在選擇效果最好的精制方法及最環保的原料，這為木醋液發展提供了更好的臺階，因此應該對木醋液及其相關功能性有機肥更深更廣的去利用，同時還考慮最大限度地降低成本。我國是農業大國，又有著成熟的制取工藝和豐富的原料。加大其投入力度與開發深度，最重要是要大力推廣應用，使其成為一項產業，真正應用于國內的各項生產中。使用木醋液不僅能提高作物的產量，提升植物品質，隨即提高市場競爭力，開發其附屬價值，更因其獨特的作用機制，能大幅減少農藥、化肥的使用，減少種植投入和對環境的污染，改善生態環境，提升人們的生活質量，具有巨大的社會、經濟和生態效益。針對木醋液的利用現狀，今后需加大產品的研究和開發力度，持續加強木醋液的產品創新，研究出符合市場需求的產品。應對傳統木醋液提取工藝進行改良，在確保產品質量的基礎上減少生產成本，降低肥料價格。未來幾年，隨著科技的進步，木醋液的生產工藝將得到進一步優化，生產成本也將得到有效降低，木醋液的種類也將更加豐富，可以預測木醋液將擁有廣闊的市場空間和推廣前景。