沼液與木醋液浸種對黑豆育苗效果的影響

王靜靜, 黃 群, 劉偉偉, 馬 歡, 張 欣

(1.安徽農業大學工學院， 安徽 合肥 230036； 2.華中農業大學工學院， 湖北 武漢 430070； 3.安徽農業大學生命科學學院， 安徽 合肥 230036)

以厭氧消化為核心的沼氣工程技術是國內外畜禽糞污、有機垃圾、餐廚垃圾等多種生物質廢棄物無害化處理與資源化利用的重要途徑[1-3]，沼氣工程在生產生物燃氣[4]的同時，還有大量沼液、沼渣等發酵殘留物產出。沼液成分復雜，富含多種營養元素[5]、微量元素以及水解酶類、氨基酸和腐殖質酸類等生物活性物質[6]，研究表明，沼液可用于浸種、施肥、無土栽培、生物防治[7-10]等農業生產環節，具有良好的土壤環境改善及增產提質效果，是沼氣綜合利用研發的熱點方向[11]。沼液浸種能夠提高種子發芽率和幼苗素質，提高作物抗逆性及產量[12-13]。木醋液是生物質在熱解碳化過程中產生的氣體經冷凝回收獲得的混合有機液體，不同原料及方法制備的木醋液成分略有差異，但其組成是以酸類、酚類、酮類和醛類為主[14-15]。研究表明[16-20]，木醋液作為一種環境友好材料，可用于農林、畜牧、環境保護等諸多領域，具有促進作物生長和提升品質、抑菌、改良改善土壤等諸多功能。用于浸種則可促進幼苗根系生長和干物質積累，提高幼苗活力和長勢[21-22]。

近年來，已有研究報道[23]將沼液與木醋液作為浸種劑耦合使用，可顯著提高種子的發芽勢和幼苗素質，表明了二者協同作用有利于種子發芽、幼苗形態建成及生物量積累，具有應用潛力。而相關研究僅針對小麥種子，其他種子的浸種效果、木醋液與沼液耦合作用條件等仍未見報道。另外，木醋液對種子的影響具有選擇性，相同濃度的木醋液對不同作物的種子、不同濃度及配比的木醋液對同種作物的種子的作用效果也不盡相同[14]。本試驗以黑豆種子為研究對象，分別采用沼液原液、木醋液稀釋液及沼液稀釋木醋液不同倍數混合液進行浸種，綜合對比各種子發芽效果及幼苗素質。以期為沼液與木醋液浸種及綜合利用提供更加充分和科學的參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗材料選用的黑豆種子為傳統小粒黑豆；沼液取自安徽農業大學沼氣工程技術實驗室長期正常運行厭氧反應器內，其化學需氧量(COD)2350 mg·L-1，pH值7.83，總氮(TN)1670 mg·L-1，總磷(TP)605 mg·L-1；木醋液取自安徽某公司，經檢測其成分為乙酸(19.34%)，對苯二酚(3.80%)，2，6-二甲氧基-苯酚(3.74%)，苯酚(2.93%)，乙基環戊烯醇酮(2.20%)以及其他少量酯、酮、酚類物質，pH值 5.1。

1.2 試驗方法

試驗選擇粒徑均一、籽粒飽滿且無病蟲害的供試種子。黑豆種子每組30粒，雙層紗布包扎。浸種液濃度參考文獻[23]報道。分別置于清水(CK)，沼液原液(B)，木醋液500倍清水稀釋液(W)及沼液原液稀釋木醋液100倍混合液(M1)，300倍混合液(M2)，500倍混合液(M3)，700倍混合液(M4)的錐形瓶內。浸種溫度25℃±1℃，黑暗條件下浸種時間12 h。浸種后用無菌蒸餾水沖洗3次，無菌紙吸干表面水分，置于室內通風干燥處晾干備用。發芽試驗采用沙床培養法[24]，將種子均勻播種于沙床上。置于25℃恒溫培養箱中培養，光暗周期均為12 h，每天定時噴灑蒸餾水保持沙床濕潤(濕度50%～60%)，連續培養10 d。

1.3 測定項目與方法

試驗過程每24 h記錄一次發芽種子粒數，并記錄幼苗生長情況。連續觀察10 d。根據文獻[23]方法計算發芽率(X)和發芽勢(Y)，公式分別為：

式中：X為發芽率，%；Y為發芽勢，%；n1為 種子開始培養即日起10 d內正常發芽種子數；n2為種子開始培養即日起3 d內正常發芽種子數；N為供試種子總粒數。

實驗結束時，每組處理隨機抽取8個植株，將根與植株分離，重復3次。植物的地上部分和地下部分用水沖洗，用滅菌紙吸干幼苗表面水分后，電子分析天平測量根鮮質量和冠鮮質量。用線性截獲法測定根系主根長，記錄次生根數。用直尺測量株高，游標卡尺測量莖粗。最后用恒溫干燥箱105 ℃烘干后稱量單株根干質量和冠干質量，同樣參考文獻[23]方法計算單株根冠比及壯苗指數。計算方法如下：

根冠比 = 根干質量 / 冠干質量

壯苗指數 =(莖粗/株高 + 根干質量/冠干質量) × 總干質量

1.4 數據分析

試驗采用Excel 2007軟件進行數據處理和繪圖，并調用其中數據分析命令進行方差分析和差異顯著性檢驗。

2 結果與討論

2.1 不同浸種處理對黑豆種子發芽的影響

種子發芽率和發芽勢常用來表示種子的發芽力。發芽率高則表示有生活力的種子多，播種后出苗率高。發芽勢高則表示種子活力強，出苗一致性高，增產潛力大。圖1為不同浸種處理下黑豆種子發芽效果。

圖1的試驗結果顯示，除M4處理發芽率較CK組增加了9.90%外，其他處理的發芽率均低于CK組，其中B,M1,M2和M3組分別顯著(p<0.05)降低了20.09%,25.04%,50.07%和14.99%；發芽勢的實驗結果也僅有W處理較CK略有提高，但僅增加了5.50%，M4處理的發芽勢與CK組持平，其他處理的發芽勢均顯著(p<0.05)低于CK組，B,M1,M2和M3組分別降低了27.83%,22.17%,44.50%和27.83%。各試驗組中M2發芽率和發芽勢較CK最差，W和M4組試驗結果較CK增加。可以看出，隨著混合液稀釋比例的增加(木醋液含量的降低)，黑豆種子發芽率和發芽勢均呈先下降后上升的趨勢，說明較高濃度的木醋液對黑豆種子的萌發具有一定的抑制作用，而沼液含量的適當增加會促進種子萌發，這與沼液中含有的多種氨基酸、活性酶、生長素等生物活性物質有關[6-7, 12-13]。但對比M4,B和CK處理的試驗結果，說明沼液與木醋液混合浸種在一定程度上對黑豆種子的萌發有刺激作用。

2.2 不同浸種處理對黑豆幼苗形態的影響

由圖2可以看出，各處理的株高與CK組相比分別提高了100.00%,93.55%,122.58%,141.94%,129.03%和158.06%，差異顯著(p<0.05)，說明隨著混合浸種液中木醋液含量的降低，幼苗株高有增加趨勢；除沼液浸種B處理莖粗略低于CK外，其他各處理莖粗與對照組水平相當或略有提高，但差異不顯著(p>0.05)，說明木醋液的耦合作用有利于幼苗生長。壯苗指數是反映幼苗素質的重要指標。圖3的結果顯示，除M1處理與CK組壯苗指數水平相當外，B,W,M2,M3和M4處理比CK組分別降低了16.83%,28.10%,16.24%,17.85%和22.11%，其中W和M4處理顯著降低(p<0.05)。說明在試驗設計的范圍內，對于黑豆種子存在沼液與木醋液的適宜配比，即在100倍稀釋比例下更有利于黑豆幼苗的生長。以上的試驗結果說明在試驗設計范圍內，盡管較低濃度的木醋液浸種處理可促進幼苗生長(株高增加)，但綜合考慮幼苗形態和壯苗指數，較高濃度木醋液配合沼液耦合浸種則有利于黑豆幼苗的形態建成。

2.3 不同浸種處理對黑豆幼苗根系發育的影響

圖4的試驗結果顯示了不同浸種處理對黑豆幼苗根系發育的影響。可以看出，盡管各處理的根數均為1條，但與CK處理相比，其他各試驗組根長均顯著增加(p<0.05)，其中沼液原液浸種B組根長最大(達10.50 cm)，較CK組提高101.92%。隨著混合液稀釋比例的增大，黑豆根長呈先上升后下降的趨勢，M2組達到與B組相當水平，根長為10.30 cm，較CK組提高98.08%，說明適宜的沼液與木醋液混合比例有利于黑豆種苗根系生長。以上試驗結果說明試驗所采用的沼液原液、沼液稀釋木醋液300倍混合液均可具有優選的促進黑豆種苗根系生長效果。沼液中含有豐富的生物活性物質可促進種苗根系發育。木醋液中大量的H+可造成種苗根系H+離子和有機酸分泌量增加，引起細胞間酸化，進而易于分裂、促進根系生長[25]，以及木醋液與生長素吲哚以酸(IAA)類似的調節機理[26]，也是提高種苗根長的重要原因。

2.4 不同浸種處理對黑豆幼苗生物量的影響

表1的試驗結果顯示了不同試驗處理下黑豆種苗及根、冠鮮質量與干質量、根冠比的結果。可以看出，與對照組相比，各處理全苗及各部分鮮質量均有所增加，其中沼液與木醋液混合各處理M1,M2,M3,M4的冠鮮質量和總鮮質量均呈先增加后減少的變化趨勢，M2處理的冠鮮質量、根鮮質量及總鮮質量較對照組分別顯著(p<0.05)提高了45.47%, 92.05%和52.52%；試驗設計范圍內，全苗及各部分干質量也大都有所提高，其中沼液與木醋液混合各處理M1,M2,M3,M4的干質量也呈先增加后減少的變化趨勢，其中M1處理的根干質量和總干質量分別較對照組提高42.15%和18.73%，差異顯著(p<0.05)；各處理均可增加根冠比，沼液與木醋液混合各處理根冠比呈先減少后增加的變化趨勢，其中M1處理較對照組顯著提高31.71%，說明較高含量的木醋液可抑制葉片數量和葉片伸展，促進種苗主根伸長，與文獻[26]報道一致。綜合考慮根冠比與總干質量，選擇沼液稀釋木醋液100倍混合液作為最優處理。

表1 不同浸種液處理黑豆幼苗生物量 (g)

2.5 不同浸種處理對黑豆育苗影響的綜合分析

綜合分析以上試驗結果，對于試驗采用的黑豆種子，設計范圍內沼液原液作為浸種劑以及沼液含量較高的混合液處理均表現出較好的發芽率與發芽勢，說明沼液中多種生物活性物質和營養元素對種子發芽具有刺激作用，而木醋液500倍清水稀釋液與含量較高的沼液稀釋混合液均對種子萌發產生了一定抑制，這可能與木醋液中酚類物質含量較高有關[17]。種苗素質各項試驗結果表明，沼液與木醋液混合浸種對于幼苗形態、根系發育、根冠比均有協同促進作用，且在試驗設計范圍內木醋液含量較高的M1處理種苗生物量積累最高，總干質量達到0.2307 g，較CK提高18.73%，其壯苗指數、根冠比等綜合指標均達到各實驗組最高水平，分別達到0.18和0.54，其中根冠比較CK提高31.71%。因此盡管M1組發芽率及發芽勢在各實驗組中處于中等水平，但綜合考慮仍選擇沼液100倍稀釋木醋液作為最佳組合。各處理幼苗株高、根長、全苗及各部分鮮重與干重等指標也總體呈現先升高再降低的基本趨勢。其原因可能是沼液的添加使混合浸種液營養、生物活性物質更加豐富和全面，但也說明沼液和木醋液混合浸種時有一定的相互作用，存在最佳的稀釋比例，此結果也與郜天磊[23]等研究結果相似。

3 結論

(1)較高濃度的木醋液對種子的萌發具有一定的抑制作用，而沼液與木醋液混合浸種具有一定協同刺激作用，其中M4處理可提高種子發芽率至73.30%，較對照提高9.90%。

(2)各處理均能顯著提高種苗株高和根長，其中M4處理株高較對照提高達158.06%，B和M2處理根長較對照提高分別達101.92%和98.08%。

(3)M1處理黑豆種苗生物量積累最高，其總干質量達0.2307 g，較對照提高18.73%，同時根冠比達0.54，較對照提高31.71%。選擇M1處理為沼液與木醋液混合浸種的最佳條件。