氮肥配施不同用量木醋液對春小麥產量及營養品質的影響

高 妍，狄雅莉，郭賦涵，董 旋，金蘭淑，鄒洪濤，林國林，韓曉日

（沈陽農業大學土地與環境學院，養分管理與資源高效利用實驗室，遼寧 沈陽 110866）

木醋液的pH值在3.0左右，又被稱為植物酸，它是以植物廢棄物（秸稈）或廢棄木材為原料，經過高溫碳化或干餾后的收集過程中形成的煙氣，再經冷凝回收后分離得到的一種褐色的、澄清的并且帶有煤煙味的液體［1］。木醋液的主要成分是醋酸（乙酸），同時富含有機酸（超過50%）、醛、酮、醇、酚及其衍生物以及一些Ca、Mg、Na、Fe等的堿性物質，為植物的生長發育提供了大量元素和微量元素［2］。木醋液可以被植物直接吸收降解，沒有殘留，不會破壞生態環境［3-4］。申鳳善等［5］將木醋液精制后進行主要成分分離，并應用到水稻的發芽和苗期生長上，經研究發現，酸類和酚類物質起主要作用。胡春花等［6］研究發現，木醋液中含有豐富的有機酸、醇類、酚類、大量元素和微量元素，施入到土壤中后可以有效地調節土壤環境，促進根系對養分的吸收，進而提高植株地上部的生長發育。已有研究表明，不同濃度的木醋液施入土壤或葉面噴施［7］均能不同程度地改善番茄［8-12］、有機煙草［13］、馬鈴薯［14］、茄子［15］、苦瓜［16］等植株的性狀，提高作物產量及品質。此外，木醋液還對花卉種子和幼苗的生長發育等方面有明顯的促進作用［17］。已有研究表明，木醋液在殺蟲抑菌［18-19］、改善植株性狀［20］、提高作物產量及品質、土壤改良［21］、飼料添加及食品添加、改善環境等方面都有應用，并且具有明顯的效果。木醋液在美國、日本和韓國等應用非常廣泛，因此在中國的開發利用也具有非常廣闊的發展前景［22］。

木醋液是來源于自然的植物生長調節劑，對環境無污染作用，且生產成本低，在發展綠色農業中前景廣泛，同時在減少化肥用量和生物質資源化利用上也起到了重要作用。已有研究多將木醋液稀釋成不同的倍數應用于番茄、茄子等蔬菜或瓜果上，而在小麥等糧食作物上卻鮮有報道。鑒于此，本試驗采用盆栽的方法，將氮肥與不同用量的木醋液配施，結合春小麥植株光合特性，產量及營養品質變化特征，研究氮肥與不同用量木醋液配施對春小麥植株生長發育、產量及品質的影響，以期為今后木醋液作為新型植物生長調節劑在農業生產上的應用提供一定的理論依據和參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試土壤：供試土壤為棕壤，于2019年5月取自沈陽農業大學后山試驗基地，土壤肥力中等，土壤基本理化性質為：堿解氮36.54 mg/kg、有效磷5.98 mg/kg、速效鉀193.5 mg/kg、pH值7.13、有機質6.09 g/kg。

供試小麥品種為遼春18號，木醋液產于山東省泰然生物工程有限公司，利用美國Agilent公司6890-5973N型氣相色譜-質譜（GC-MS）聯用儀對木醋液試樣進行分析［23］，其具體成分見表1。

表1 木醋液成分分析表

1.2 試驗設計

試驗采取盆栽，選用直徑為21.5 cm、高24 cm的聚乙烯塑料桶。共設置6個處理，分別為（1）單施化肥處理（WV0）；（2）化肥+0.1 mL/kg木醋液（WV1）；（3）化肥+0.2 mL/kg木醋液（WV2）；（4）化肥+0.3 mL/kg木醋液（WV3）；（5）化肥+0.4 mL/kg木醋液（WV4）；（6）化肥+0.5 mL/kg木醋液（WV5）。供試肥料：尿素（N 46%）、過磷酸鈣（P2O514%）、硫酸鉀（K2O 54%）。每個處理均等量施入氮0.15 g/kg、P2O50.1 g/kg，K2O 0.16g/kg。每盆準確稱取5 kg過2 mm篩的風干土樣，其中氮肥與木醋液混合均勻后分別在春小麥出苗后和拔節抽穗期施用，磷肥與鉀肥作基肥一次性施入土壤。每個處理種植12盆，隨機區組排列，每盆5穴，每穴3粒種子，在三葉期定植，每穴定植1株。2019年6月11日播種，2019年8月17日收獲，種植密度相當于每公頃600萬株。在小麥的整個生育期內，水分始終保持在田間持水量的60%，管理措施同大田常規管理，小麥生長季內每隔3 d將盆的位置打亂，重新排放，在小麥各生育期測定SPAD值，在成熟期采集植株樣品測定植株養分積累量和營養品質并測產。

1.3 樣品采集與測定

1.3.1 小麥葉片葉綠素值（SPAD）

每個處理分別選擇有代表性的小麥倒三葉5片，分別于苗期（7月4日）、分蘗期（7月15日）、拔節抽穗期（7月25日）和成熟期（8月4日）用SPAD-502 Plus葉綠素儀直接測定倒三葉的SPAD值，測定時間選擇在晴天9：00～11：00進行，各處理隨機選擇5株植株進行測定，并計算其平均值。

1.3.2 植株養分含量測定

植株樣品研磨后，全氮、全磷和全鉀采用H2SO4-H2O2消煮，分別用凱氏定氮法、釩鉬黃比色法、火焰光度法測定［24］。

1.3.3 產量及其構成因素的測定

在成熟期每個處理隨機選取10株進行室內考種，測定株高、穗長、穗粒數、千粒重等，將盆栽實際產量折成公頃產量。

1.3.4 品質性狀測定

籽粒樣品研磨后，采用H2SO4-K2SO4-CuSO4-Se消煮法測定粗蛋白質含量［19］，脂肪測定采用索氏抽提法［19］，淀粉測定采用酸水解法［19］。

1.4 數據處理

采用Excel 2007對數據進行整理分析和圖表制作，采用SPSS 20.0進行單因素方差分析，其中多重比較采用LSD法。

本研究同時采用隸屬函數法［25］對春小麥主要營養品質進行綜合性評價，在進行隸屬函數計算時，利用下列公式對各個指標進行標準化處理。

其中，xj表示第j個指標，xmax表示第j個指標中的最大值，xmin表示第j個指標中的最小值。如果某一個指標與營養品質負相關，則用式（2）。

然后，按照式（3）計算標準差系數vj，按照式（4）計算權重系數Wj，按照式（5）計算隸屬函數值（D），隸屬函數值越大，表示營養品質越好。

2 結果與分析

2.1 氮肥配施不同用量木醋液對春小麥SPAD值的影響

SPAD值的大小可以直觀地反映光合作用的強弱。從圖1可以看出，各處理SPAD值變化表現為從苗期到成熟期均表現為先增加而后逐漸降低的趨勢。苗期時各處理的SPAD值變化不大且無顯著性差異。分蘗期時，WV3和WV4處理的SPAD值最大，分別為102.6和103.3，較WV0處理相比，分別顯著提高3.64%和4.34%。拔節抽穗期時，WV4處理的SPAD值最高，較WV0處理相比提高了4.69%；其次是WV5處理，較WV0處理顯著提高2.61%；WV3處理的SPAD值略高于WV0處理，而WV2處理的SPAD值略低于WV0處理，但兩個處理與WV0處理相比SPAD值無顯著性差異。在成熟期時，WV4處理的SPAD值最高，其數值為66.3，顯著高于其他處理，其次是WV3處理，SPAD值為60.3，WV4和WV3處理較WV0處理相比，SPAD值分別顯著提高了12.92%和23.93%，其他處理與WV0處理之間SPAD值無顯著性差異，說明WV3和WV4處理的木醋液用量延長了春小麥葉片光合作用的時間，增強了葉片的光合強度，有利于春小麥植株積累更多的干物質。

圖1 氮肥與不同用量木醋液配施對春小麥SPAD值的影響

2.2 氮肥配施不同用量木醋液對春小麥養分吸收積累的影響

從圖2可以看出，氮肥配施木醋液比未施配施木醋液處理顯著提高了春小麥植株對養分的吸收積累量。各處理整體趨勢表現為隨著木醋液用量的增加，植株的養分吸收積累量逐漸增多，用量到達一定限度后再增加木醋液的用量，春小麥植株的養分吸收積累量開始逐漸降低。由圖2A可知，在氮素的吸收積累上，氮肥與木醋液配施處理的植株氮素吸收積累量高于未配施木醋液的處理。其中WV4處理的植株氮素累積量顯著高于其余處理，其植株氮素累積量比WV0處理增加了26.34%，其次是WV3處理，比WV0處理植株氮素累積量顯著增加19.29%。由圖2B可知，在植株磷素吸收積累量方面，WV4處理的植株磷素累積量最多，高達22.24 kg/hm2，比WV0處理顯著提高73.89%，其次是WV3處理，比WV0處理顯著提高57.15%。由圖2C可知，在植株鉀素吸收積累量方面，WV4處理的植株鉀素積累量最多，為78.25 kg/hm2，比WV0處理顯著提高45.58%，WV2和WV3處理的植株鉀素累積量略低于WV4處理，與WV4處理無顯著性差異，但比WV0處理分別顯著提高37.69%和37.58%。由圖2D可知，在植株總養分的吸收積累量方面，WV4處理的總養分吸收積累量最多，為383.41 kg/hm2，其次是WV3處理，為365.34 kg/hm2，比WV0處理分別提高31.23%和25.05%。說明氮肥與木醋液配施能在不同程度上促進春小麥植株對養分的吸收積累，其配施效果優于單施氮肥處理。木醋液的施用量大于最佳用量時會抑制春小麥植株對養分的吸收積累。

圖2 氮肥與不同用量木醋液配施對春小麥植物養分吸收積累量的影響

2.3 氮肥配施不同用量木醋液對春小麥產量及其構成因素的影響

從表2可以看出，氮肥和木醋液配施處理與未施用木醋液處理相比，春小麥的株高、穗長、穗粒數、千粒重和折合產量提高，并隨著木醋液用量的增加各指標均有所增加，當木醋液用量到達一定限度后，再增加施用木醋液各指標均逐漸降低。WV4處理的株高、穗長、千粒重和折合產量均最高且顯著高于其他處理，比WV0處理分別顯著提高14.16%、15.60%、5.85%和12.16%，雖然WV4處理的穗粒數顯著低于WV2和WV3處理，但與WV0處理無顯著性差異。WV3處理的株高、穗長、千粒重和折合產量顯著低于WV4處理，但明顯優于其余處理，比WV0處理分別提高11.42%、7.60%、4.10%和8.05%，且穗粒數顯著高于WV0處理，增幅為10.68%。說明當木醋液用量為WV4處理的用量時，對春小麥的產量及其產量構成因素影響最大，產量最高。

表2 氮肥與不同用量木醋液配施對春小麥產量及其構成因素的影響

2.4 氮肥配施不同用量木醋液對春小麥營養品質的影響及綜合評價

由表3可以看出，氮肥與木醋液配施處理對春小麥的品質也有顯著的影響，并且隨著木醋液用量的增加，春小麥的粗蛋白質含量表現出先逐漸增加而后降低的趨勢。淀粉含量則表現出隨著木醋液用量的增加逐漸增加的趨勢，而脂肪則表現為隨著木醋液用量的增加逐漸減少的趨勢。其中，WV4處理的春小麥籽粒粗蛋白質含量為20.62%，比WV0處理籽粒粗蛋白質含量顯著提高5.47%，其次是WV2處理，較WV0處理相比提高0.61%。氮肥與木醋液配施處理，對春小麥淀粉含量的影響顯著，隨著木醋液用量的增加，春小麥籽粒中的淀粉含量逐漸升高，WV5處理的春小麥籽粒中淀粉含量最高，為52.78%，比WV0處理顯著提高了10.67%，在施用木醋液的5個處理中，WV1處理的春小麥籽粒中淀粉含量最低，僅有48.46%，比WV0處理顯著增加了1.61%。在脂肪含量上，WV0處理的春小麥籽粒中含量較高，高達3.08%，其余處理脂肪含量均小于WV0處理。其中WV5處理脂肪含量降低最明顯，與WV0處理相比顯著降低了16.56%，氮肥配施木醋液對春小麥籽粒的品質影響顯著，在實際生產應用中，可以根據春小麥不同的用途選擇與氮肥配施的最佳用量。

表3 氮肥與不同用量木醋液配施對春小麥營養品質的影響 （%）

通過模糊隸屬函數法對春小麥穗粒數、千粒重、脂肪、淀粉和粗蛋白質進行綜合評價，得到其隸屬函數總平均值（表5），根據隸屬函數值進行排序為：WV4＞WV3＞WV2＞WV5＞WV1＞WV0。從隸屬函數值的排名可以看出，與WV0處理相比，不同用量的木醋液與氮肥配施后均能提高春小麥籽粒的主要營養品質，且WV4處理效果最佳。這可能是由于配施木醋液后促進了春小麥植株對大量元素的吸收，特別是對鉀素的吸收，從而改善了春小麥籽粒的品質。

表4 不同處理間主要營養品質的綜合評價

2.5 木醋液最佳用量的研究

通過對小麥產量數據的相關分析，在保證常規施肥用量且產量不降低的前提下，探索了木醋液等氮增效的最佳用量，結果如圖4所示，散點為不同用量木醋液處理下所對應產量的原始數據，其多項式擬合方程為y=-3571.8x2+2646.3x+3336.5（R2=0.6447）。由圖可知，隨著木醋液施用量的增加，小麥產量先逐漸升高，當升高到最大值后，產量開始降低。且由擬合曲線可得出，當木醋液的用量為0.37 mL/kg時所對應的產量為最大值。

圖3 木醋用量與產量的關系

3 討論

葉片SPAD值通常用來表征葉片中葉綠素的相對含量，從而直接反映作物的生長狀況，其含量大小直接影響光合作用并最終影響到產量的形成［26］。適當用量的木醋液與氮肥配施后，顯著提高了葉片的SPAD值，但用量過多則會抑制葉片中葉綠素的形成，這與周建云等［27］和曹瑩等［28］的研究結果一致。本研究中發現，當木醋液用量為0.4 mL/kg并與氮肥配施時，春小麥植株成熟期葉綠素含量提高最多。

氮肥與不同用量木醋液配施均能顯著影響春小麥植株對養分的吸收和利用，并且隨著木醋液用量的增加，春小麥植株對養分的吸收積累量呈現先逐漸增強而后下降的趨勢，顯著增強了對氮素、磷素和鉀素的吸收，最終總養分積累量均顯著提高。當氮肥與0.5 mL/kg木醋液配施時，春小麥植株對磷素和鉀素的吸收積累量減弱，植株的生長發育受到抑制，這與魏泉源等［29］和常青等［4］的研究結果相一致。楊華［30］研究發現：木醋液能夠促進大白菜、蘿卜和黃瓜等蔬菜根莖的生長，施用木醋液能夠有效促進植物的發根力，顯著增加植物的側根數，從而增強植株從土壤吸收養分的能力并促進植株生長。當氮肥與0.4 mL/kg木醋液配施時，與未施用木醋液處理相比，顯著促進了春小麥植株對養分的吸收與積累，且對氮素吸收的影響較大。這與常青［31］和王遠蘭［32］的研究結果不一致，可能由于制備木醋液所選用的原材料不同，使得木醋液中有機酸等活性物質的含量不同，加之施肥方式也不相同，王遠蘭［32］在種植大棚西瓜時，施用木醋液采用葉面噴施的方法，而本試驗采用的方法是與氮肥混合均勻后灌施于土壤，葉面噴施的方法使葉片能直接更快地吸收木醋液，而土壤灌施的方法則需植株從土壤中間接的吸收，導致最佳用量有所不同。

氮肥與木醋液配施較未與木醋液配施處理，能夠顯著增加春小麥植株的株高、穗長和穗粒數，并提高千粒重和產量，這與常青［31］的研究結果相一致。孔高杰［33］將小麥秸稈制成木醋液后（分別稀釋至400、600、800和1000倍），分別在水稻的分蘗期、拔節孕穗期、抽穗開花期和灌漿結實期噴施，經研究發現，4個稀釋倍數的木醋液均能增加水稻的株高、株重、穗粒數和千粒重等指標；于紅梅等［34］經研究后發現，將木醋液稀釋400倍后應用在高架草莓上，能明顯提高株高16.59%，使得草莓單株產量和商品果率分別增加18.61%和11.01%，本試驗研究結果與其相一致。

氮肥與不同用量的木醋液配施在不同程度上提高了小麥的品質，孔高杰［33］經研究后發現，當木醋液稀釋至600倍時，能較好地改善豫粳8號、中質優2004和黃優520 3種水稻成熟籽粒中粗蛋白質含量，分別提高10.81%、16.09%和7.95%。且施用不同稀釋倍數的木醋液與未施用木醋液處理相比，均能提高成熟期籽粒中直鏈淀粉的含量。本試驗研究結果與其相近。

木醋液能夠提高小麥產量和品質的原因可能是木醋液中含有小麥植株生長發育過程中所必需的大量元素、微量元素和有機酸等營養物質以及一些有益微生物等。氮肥與木醋液配施后促進了春小麥植株根系對養分的吸收，提高土壤肥力，改善了土壤微生物環境和數量，從而提高了春小麥的產量和品質［33，35］。木醋液因用量不同進而對植物生長具有促進或抑制的雙重作用，這與前人研究結果相一致［36-38］。木醋液用量過大，其中有機酸的含量過多對小麥植株產生毒害作用，用量過小導致其有效成分含量降低，對春小麥植株產量和品質的影響較小。

4 結論

根據盆栽試驗結果可知，當木醋液用量為0.4 mL/kg時，促進植株對養分的吸收與積累，極大地提高了春小麥的產量和品質。另根據擬合曲線進一步優化木醋液用量，當木醋液用量為0.37 mL/kg時，所對應的產量能達到最大值。本試驗的研究結果可為木醋液在農業生產中作為新型植物生長調節劑的推廣和應用提供一定的理論依據和參考，但仍需開展大田及長期定位試驗進行進一步研究。