豬糞沼液對玉米種子萌發的影響

摘 要 沼液作為一種新型農業有機肥料，富含農作物生長所需的營養成分，但在農業領域的應用還面臨標準不清、用量不明等問題，嚴重限制沼液資源的有效化利用及種養結合生態循環農業的發展。試驗設置0（CK）、5%、10%、25%、50%、75%和100% 7個處理濃度豬糞沼液，研究其對玉米種子萌發的影響，以確定沼液對種子萌發的最適濃度。試驗結果表明，高濃度沼液會對玉米種子萌發產生不利影響，隨著沼液濃度降低，抑制作用逐漸減弱；5%為玉米種子萌發的最適沼液濃度，雖然種子的發芽率與清水對照相比并無明顯差異，但發芽勢和發芽指數卻分別比清水提高21.42%和18.18%，胚根長度比CK提高8.37%。

關鍵詞 沼液；玉米；種子萌發；發芽率

中圖分類號：S216.4；X713 文獻標志碼：A DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2024.17.012

目前，全球對環境保護和可持續發展的重視程度越來越高，能源轉型正在成為一個重要趨勢，傳統化石燃料如煤炭、石油等不僅儲備有限，而且在開采、使用過程中會對環境造成較大影響。沼氣作為一種新型可再生生物能源，在發電和產熱等方面具有巨大潛力，在一定程度上能夠替代化石燃料[1]，減輕溫室氣體排放壓力[2]，提供了更加清潔、可持續的能源選擇，對于推動能源結構調整和可持續發展具有重要意義。沼液是人畜糞便和作物秸稈等經微生物分解代謝后產生的殘余液體[3]，富含多種農作物生長所需的營養物質，因其可充當農業有機肥料，在提高農作物的產量和品質、提高土壤肥力及改善土壤結構等方面都能發揮積極作用[4-5]，實現環境與經濟效益雙贏，成為現代農業最具潛力的處理手段之一[6]。但由于沼液產量大，貯存及運輸成本過高，并且農業生產具有季節性，難以精準地滿足沼液還田的要求，給沼液的推廣和應用帶來了一定挑戰。

國內外對于沼液綜合利用的研究已有諸多報道，但沼液對植物的毒性風險卻很少受到關注，高濃度的沼液灌溉可能會使種子無法發芽，出現燒苗或減產現象[7-8]。吳樹彪等的研究結果表明，沼液雖然可促進種子發芽、提高農作物產量、提升土壤肥力，但并不是用量越多效果就越好，一味增加沼液施用量，忽視土壤對沼液的最大承載能力，將會給生態環境造成損害[9]。雖然已有研究人員通過試驗得出了沼液的最優灌溉量，如陳鐘佃等利用養殖場的豬糞沼液對秋玉米進行澆灌，發現50%化肥基施+50%沼液追施對秋玉米的單果質量和產量提升效果最優，并且在秋玉米中未檢測到抗生素；此外，在水旱輪作種植中，施用沼液對土壤理化性質沒有造成影響，不會導致重金屬累積[10]。溫云杰等研究人員指出，將沼液與化肥以1︰1的比例混合配施，可顯著提高大蔥產量，相較于CK提升了約118.9%；此外，土壤中的TOC、TN、NH4+-N、AP、AK等含量也有不同程度增加，其中TN含量的提升效果最顯著，較CK提升了40.5%～69.6%[11]。劉敏等研究發現，沼液與化肥配施不僅可促進玉米的生長發育，還能顯著增加土壤中微生物數量，減少土壤真菌數量，與常規施肥CF相比，45%沼液+55%化肥配施可使土壤中微生物生物量碳、土壤微生物量氮、土壤微生物量磷和有機質的含量分別提高70%、195.6%、91.6%和71.6%[12]。然而，由于不同地區沼液中養分和重金屬等成分含量存在一定差異，對不同作物的適用性也各不相同。因此，當前研究的重點在于開展沼液因地因作物制宜灌施，了解各地沼液的特點，并結合不同作物的生長需求，制定出科學合理的灌施方案。

種子萌發作為植株生長的起始，具有關鍵意義，不僅標志著生命的開始和希望的萌芽，更對植株后期的生長發育起著決定性作用。本試驗采用遼西當地產豬糞沼液作為培養液，對該地區廣泛種植的玉米種子進行發芽試驗，通過對比分析不同沼液濃度處理下玉米種子的發芽率、發芽勢、發芽指數及胚根長度，旨在探尋遼西地區玉米種子發芽的最佳沼液濃度，為該地區沼液施用方案的優化提供有力數據支撐和理論依據。

1" 材料與方法

1.1" 試驗材料

試驗選用的玉米品種為遼糯5號A，購自遼寧萬孚種業有限公司，審定編號：遼審玉20220247。本研究中使用的種子培養液取自遼寧省某公司厭氧發酵產生的豬糞沼液。沼液顏色為黑綠色，pH 值7.91，氧化還原電位-50.30 mV，銨態氮404.81 mg·L-1，硝態氮44.58 mg·L-1，無機磷31.09 mg·L-1。沼液分析項目具體測定方法見表1。

1.2" 試驗設計與方法

將沼液原液和純水配制成濃度為0 （CK）、5%、10%、25%、50%、75%、100%的沼液作為玉米種子培養液，每個處理重復3次，后續補水處理只加純水。

手工挑選大小相近、顆粒飽滿的玉米種子，用清水將種子清洗干凈后，在純水中浸泡3 h，選取下沉種子。在培養皿中放置2層消毒過的醫用紗布，用鑷子將21粒種子均勻地平鋪在紗布上，種子間距離1.5倍粒長，其上再放置2層紗布覆蓋，用移液槍分別吸取15 mL培養液于紗布上，使其完全濕潤，用保鮮膜將培養皿口密封，同時進行開孔透氣處理，避免玉米種子缺氧。將培養皿放進溫度25 ℃、相對濕度45%的恒溫箱內進行發芽試驗。種子放入恒溫箱后每隔12 h進行一次補水處理（注：每次補水各處理組均添加等量純水），并于第3 d將種子上的紗布撤掉。整個培育期共8 d，觀察并記錄發芽天數和發芽數量，并于第2、4、6、8 d測量發芽種子的胚根長度，計算種子發芽率、發芽勢、發芽指數及平均根長。種子發芽標準為種皮破裂，露出白色的胚根和胚芽。

培育期結束后，將觀測和測量的結果進行整理并計算。依據下列公式，計算玉米種子的發芽率、發芽勢、發芽指數及平均根長。

發芽率=[正常發芽種子數測定樣品種子數]×100% （1）

發芽勢=[前3 d正常發芽種子數測定樣品種子數]×100% （2）

發芽指數=∑[每天新發芽種子數量對應的發芽天數] （3）

平均根長=[正常發芽種子根長之和正常發芽種子數] （4）

1.3" 數據分析與統計

試驗采用Excel 2019軟件對數據進行統計處理，利用SPSS 26.0軟件中的ANOVA進行單因素方差分析，Duncan's法進行差異顯著性分析，運用Origin 2018軟件做圖。

2" 結果與分析

2.1" 沼液濃度對種子發芽率的影響

種子發芽率反映了種子的生長潛力和種子質量，高發芽率的種子通常具有較好的生長適應性和抗逆性，可更好地適應環境并保證作物的正常生長。圖1為不同濃度豬糞沼液處理對玉米種子發芽率的影響。從圖中可以看出，經5%和10%沼液處理的玉米種子，其發芽率與CK相比并無明顯差異，但25%及更高濃度的沼液使種子發芽率急劇下降，具體來說，25%、50%沼液處理的種子發芽率分別較CK下降37.03%、53.70%（p＜0.05），而75%和100%沼液處理的發芽率僅為CK的40.74%和33.33%（p＜0.05）。表明高濃度的沼液會顯著抑制玉米種子發芽。

2.2" 沼液濃度對種子發芽勢的影響

由圖2可以看出，隨著沼液濃度增加，玉米種子發芽勢呈現出先上升后下降的趨勢。其中，5%沼液處理能夠顯著提高種子發芽勢，促使玉米提前發芽，較CK提高21.42%（p＜0.05）；10%沼液處理種子發芽勢和CK無顯著性差異。然而，更高濃度的沼液會抑制玉米種子的發芽勢，25%、50%沼液處理使種子發芽勢較CK分別下降35.71%、50.00%（p＜0.05）；75%和100%沼液處理的種子發芽勢僅為CK的42.85%和38.10%。

2.3" 沼液濃度對種子發芽指數的影響

發芽指數是一個綜合了種子發芽數量和發芽速率的指標，數值越大，種子的發芽能力越強。從圖3可以看出， CK的發芽指數為6.93，而經5%沼液處理的玉米種子發芽指數為8.19，兩者存在顯著差異（p＜0.05）。10%沼液處理種子的發芽指數和CK相比無顯著差異；而當沼液濃度大于10%時，玉米種子的發芽指數呈現顯著下降趨勢，其中25%沼液處理的種子發芽指數較CK下降36.51%（p＜0.05）；50%、75%和100%處理沼液發芽指數均低于CK的50%（p＜0.05），分別僅為CK的46.75%、41.41%和38.96%。

2.4" 沼液濃度對種子根長的影響

從表2可以看出，不同濃度的豬糞沼液對玉米種子根長的影響不同。具體表現為，玉米種子根長隨沼液濃度的增加先升高后降低。在整個培育期內，5%和10%沼液處理的種子根長均大于CK，且差異顯著（p＜0.05），即低濃度的豬糞沼液對玉米種子胚根有輕微刺激作用，能夠促進種子胚根的生長。培育期前4 d，25%沼液處理的種子根長大于CK，但在后4 d，兩組根長無顯著差異。整個培育期50%、75%和100%沼液處理的種子根長始終低于CK（p＜0.05）。

3" 討論與結論

3.1" 討論

將沼液作為玉米種子的培養液可為種子提供充足的水分和豐富的營養物質，有助于種子吸水和發芽。沼液中殘留的營養元素能為幼苗提供額外的營養支持，促進種子生長和根系的健康發育。

目前，已有多位學者研究認為，沼液可顯著促進玉米種子萌發，如楊雪妍等利用廚余沼液對黃瓜種子進行處理時發現，稀釋1 000倍的廚余沼液A處理的種子發芽率為91%，顯著高于對照CK[13]。曹宇東等利用玉米秸稈、番茄藤葉、牛糞等多種發酵原料的沼液對玉米種子浸泡18 h后發現，玉米秸稈沼液可以顯著提升玉米種子的發芽率、發芽指數及活力指數，番茄藤葉沼液對種子胚芽長度的促進作用最明顯[14]。但黃亞麗等則認為，低濃度沼液對黃瓜種子的發芽率并無顯著影響，但卻明顯提高了種子發芽勢，促進胚芽及胚根的生長[15]。此外，劉媛媛等也通過試驗得出，沼液稀釋80倍以上時雖然對種子萌發影響不大，但對種子的根長及芽長卻有一定的促進作用[16]。這兩位學者的研究結果與本試驗結論相一致，只是在最適濃度上存在差異。一方面與種子自身的因素有關，不同種類的種子自身發芽能力不同，對沼液的接受程度也不同[17]；另一方面可能與沼液的成分有關，沼液的發酵原料不同，導致沼液中的營養元素、植物激素、重金屬等成分存在一定差異，從而影響種子萌發。

沼液是人畜糞便和作物秸稈等厭氧發酵產生的副產品，不僅包含作物生長所必需的營養成分，同時還含有大量的重金屬元素[18-20]。沼液濃度過高會對玉米種子發芽產生不利影響，這可能是由于沼液中的重金屬元素對種子產生了毒害作用。Bian等對水稻施用沼液時發現，高濃度沼液會降低水稻種子發芽率，這可能是受到沼液中重金屬元素Pb的影響[21]。此外，劉明久等在探究不同濃度Pb2+對水稻種子萌發的影響時發現，當Pb2+濃度大于300 mg·L-1時會對種子的發芽率產生抑制作用，并且隨著沼液濃度增大，抑制作用越強[22]。但王彥杰等則認為，高濃度沼液抑制種子萌發是因為種子原生質膜和液泡膜失水受到破壞，高濃度沼液阻礙了膜的自動修復，進而抑制種子的萌發[23]。本研究因試驗條件受限，未能探究沼液處理對種子細胞膜透性的影響，在后續的研究工作中，會將此課題當作研究重點，為遼西地區沼液施用方案的優化提供更準確可靠的理論基礎。

綜上所述，在使用豬糞沼液作為玉米種子培養液時，應將沼液稀釋到合適的濃度，避免濃度過高對種子萌發產生抑制作用，適宜濃度沼液完全可以作為優質有機肥。

3.2" 結論

本試驗研究豬糞沼液對玉米種子萌發的影響，設置0（CK）、5%、10%、25%、50%、75%、100%等7個不同濃度梯度處理沼液，發現不同濃度沼液對玉米種子萌發存在顯著影響，其中5%沼液可以顯著提升玉米種子發芽勢和發芽指數，促進種子胚根生長，但對種子發芽率沒有顯著影響；10%處理沼液僅可以促進玉米種子胚根的生長；25%處理沼液雖然對種子胚根生長無明顯促進作用，但會對種子的其他發芽指標造成不利影響；50%及以上濃度沼液對種子發芽率、發芽勢、發芽指數及胚根的生長均會產生抑制作用，并且這種抑制作用隨著沼液濃度的增加而增強。

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（責任編輯：敬廷桃）

基金項目：遼寧省應用基礎研究計劃（青年專項，2023JH2/101600007）；遼寧省教育廳面上項目（LJKMZ20220596）。

作者簡介：王鵬（1997—），在讀碩士，主要研究方向為受損及污染生態系統修復。E-mail：15242443288@qq.com。

*為通信作者，E-mail：lymeihua1983@163.com。