醋糟與粉煤灰不同配比對龍葵生長的影響

楊博雯，底庭偉，姚淑姣，趙宇，李森，亢秀萍

（山西農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院，山西太谷030801）

醋糟與粉煤灰不同配比對龍葵生長的影響

楊博雯，底庭偉，姚淑姣，趙宇，李森，亢秀萍

（山西農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院，山西太谷030801）

為了研究不同配比的醋糟與粉煤灰混合基質(zhì)對龍葵生長的影響，以期實現(xiàn)醋糟和粉煤灰的資源化利用，采用粉煤灰和醋糟混合進(jìn)行基質(zhì)配比，通過分析龍葵幼苗的出苗數(shù)、分蘗率、株高等，進(jìn)而研究醋糟與粉煤灰的不同配比對龍葵的生長影響。結(jié)果表明，醋糟與粉煤灰按體積比2∶1混合后，龍葵的生長狀況最好。

醋糟；粉煤灰；龍葵

在我國經(jīng)濟的迅猛發(fā)展中，電力發(fā)揮著重要作用。我國電力的76%依靠火力發(fā)電，而粉煤灰是火力發(fā)電廠排出的顆粒非常微小的工業(yè)廢渣，每年可排放超過1億t[1]。粉煤灰的堆放不僅占用土地，而且細(xì)微的顆粒極易對空氣和水體造成環(huán)境污染。醋糟產(chǎn)生于制造醋的副產(chǎn)品，其酸性強，含水率高，纖維含量高，自然降解慢[2]。山西省是產(chǎn)醋產(chǎn)煤大省，大量的醋糟與粉煤灰給環(huán)境治理帶來巨大壓力。然而，粉煤灰與醋糟混合后形成的基質(zhì)既能降低粉煤灰的pH值，又可改善粉煤灰的營養(yǎng)狀況[3]。

植物修復(fù)是20世紀(jì)80年代前期提出的一項污染環(huán)境治理技術(shù)，植物提取修復(fù)被認(rèn)為是最有發(fā)展前途的提取方式，即利用超積累植物對重金屬的超富集作用以去除污染土壤中超標(biāo)的重金屬。最初是由BROOKS等[4]于1977年提出的超富集植物，CHANEY于1987年提出利用超富集植物清除土壤中的重金屬。植物修復(fù)是指利用植物和植物生長及其共存的微生物來凈化環(huán)境中的有機和無機污染物。與其他土壤修復(fù)相比，植物修復(fù)具有價格低廉、環(huán)境友好等優(yōu)點，是一項具有社會效益的綠色技術(shù)。目前報道的超富集植物已經(jīng)有500多種[5]，但是植物提取技術(shù)尚未成熟，超富集植物的修復(fù)效率受到限制，還很難大規(guī)模應(yīng)用于商業(yè)中，因此，提高超富集植物的修復(fù)效率，篩選合適的植物品種仍是植物修復(fù)工作的重點。

面對日益退化的環(huán)境，我國在植物修復(fù)方面也取得了卓越的成就[6]，植物修復(fù)憑借其操作相對簡單，順應(yīng)時代和社會發(fā)展的要求，尤其在我國有著廣泛的應(yīng)用市場前景[7]。優(yōu)選的超富集植物一般對重金屬具有超量積累性，且同時積累幾種重金屬。龍葵對Cd，Zn超積累的基本特性符合Cd超積累植物的基本特征[8]。因此，可以確定龍葵是Cd超積累植物。

龍葵（Solanum nigrum）為茄科（Solanaceae）茄屬（Solanum）一年生草本植物，抗性強，生長快，地上部分Cd大于根部Cd含量，成為土壤修復(fù)的植物種之一[9]。近年來，龍葵在重金屬脅迫條件下已有諸多研究，為植物修復(fù)技術(shù)的實際應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)。

本研究通過將醋糟與粉煤灰混合配制形成不同配比的混合基質(zhì)，對龍葵的生長進(jìn)行測定，以期研究出更好的方案對粉煤灰和醋糟這2種廢棄物進(jìn)行再利用，從而為下一步的植物修復(fù)環(huán)節(jié)奠定基礎(chǔ)。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

試驗材料有粉煤灰、醋糟（風(fēng)干至顆粒狀）、營養(yǎng)土（克萊斯曼基質(zhì)）。粉煤灰取自山西榆社電廠，醋糟取自榆次懷仁小醋坊。供試龍葵種子由中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育研究所提供，發(fā)芽率在85%以上。

1.2 試驗方法

試驗于2014年7月5日在中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育研究所植物逆境分子生物學(xué)實驗室內(nèi)進(jìn)行。以龍葵種子為材料，挑選籽粒飽滿、大小均勻的龍葵種子，流水清洗干凈，用50%濃度的84消毒液消毒8 min，滅菌蒸餾水沖洗5次，滅菌濾紙吸干種子表面水分，之后均勻播種在20cm×20 cm×15 cm的花盆內(nèi)，每盆為一個處理。試驗共設(shè)5個處理，分別為粉煤灰、基質(zhì)1（V粉煤灰∶V醋糟＝2∶1）、基質(zhì)2（V粉煤灰∶V醋糟＝1∶1）、營養(yǎng)土、基質(zhì)3（V粉煤灰∶V醋糟＝1∶2），每個處理重復(fù)3次。試驗采用平盆撒播的方法，每盆30粒，在溫室中栽培，白天溫度22～26℃，夜間溫度14～17℃。當(dāng)基質(zhì)表面較干時，進(jìn)行統(tǒng)一噴水；出苗后每隔5 d取樣1次，用于形態(tài)觀測分析。

1.3 測定指標(biāo)及方法

1.3.1 株高用刻度尺測量根基到生長點的長度為株高。

1.3.2 根長測定測量莖基部到最長根根尖長度為根長。

1.3.3 根、莖、葉干物質(zhì)量的測定將幼苗從基質(zhì)中取出根，用蒸餾水沖洗，再在2 mmol/LEDTA-Na2溶液中交換15 min，以去除根系表面黏附的金屬離子，再用去離子水沖洗干凈，用濾紙將表面水分吸干，蒸餾水沖洗干凈，105℃下分別將葉片、根和莖殺青30 min，然后在烘箱中75℃烘干至恒質(zhì)量，測量根、莖、葉的干質(zhì)量。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同基質(zhì)中龍葵幼苗出苗數(shù)的比較

由圖1可知，各處理出苗數(shù)從高到低排序為基質(zhì)3＞營養(yǎng)土＞基質(zhì)2＞基質(zhì)1＞粉煤灰。處理龍葵種子5 d后開始陸續(xù)出苗，5種處理的出苗數(shù)很接近，其中，基質(zhì)3的出苗數(shù)最高，營養(yǎng)土次之。因為種子均采用在基質(zhì)的表面直接播種，而粉煤灰含量高，致使基質(zhì)結(jié)構(gòu)緊密，滲水較慢，基質(zhì)表面水分留存時間久，影響種子萌發(fā)；基質(zhì)3與營養(yǎng)土持水力較接近，影響種子萌發(fā)效果較小。

2.2 不同基質(zhì)中龍葵生物量的比較

由表1可知，基質(zhì)3與營養(yǎng)土中龍葵出苗率接近，差異較小，出苗率在基質(zhì)3中最高，而在粉煤灰和基質(zhì)1中出苗率差異較大。由植株鮮質(zhì)量與干質(zhì)量測量結(jié)果可知，基質(zhì)3中的植株質(zhì)量與營養(yǎng)土中相近，然后依次為基質(zhì)2、基質(zhì)1。這與出苗率影響有關(guān)，在播種后12 d里，幼苗植株萌發(fā)后長勢大體相似。綜合分析可知，基質(zhì)3是最利于龍葵生長的。在龍葵植株分蘗數(shù)上，基質(zhì)3明顯多于營養(yǎng)土，基質(zhì)2與營養(yǎng)土相同，而粉煤灰甚至還出現(xiàn)植株矮小，停止生長的狀況?；|(zhì)1卻很少分蘗出現(xiàn)，有葉片枯萎或者發(fā)黃的病態(tài)現(xiàn)象。相同栽培條件下，這種現(xiàn)象可能是因基質(zhì)1中保水性較差。而粉煤灰中植株停止生長，與粉煤灰中礦質(zhì)離子、重金屬離子含量過高從而抑制植株生長有關(guān)。

表1 基質(zhì)對龍葵的出苗及生物量的影響

2.3 不同基質(zhì)中龍葵株高的比較

由圖2可知，在龍葵植株高度上，基質(zhì)3明顯高于營養(yǎng)土，而粉煤灰中卻無明顯生長跡象出現(xiàn)，甚至還出現(xiàn)葉片枯萎或者發(fā)黃的病態(tài)現(xiàn)象。粉煤灰的含量越多，龍葵幼苗生長被抑制的程度越高。相同栽培條件下，這種現(xiàn)象可能是由于基質(zhì)中重金屬離子含量過高引起的。

3 討論與結(jié)論

龍葵種子的出苗試驗結(jié)果表明，通過醋糟和粉煤灰的不同配比，可以使重金屬較多的粉煤灰和酸性較大的醋糟中和成為適合于龍葵生長的營養(yǎng)基質(zhì)。粉煤灰和醋糟混配，可調(diào)整孔隙度，改善持水力，但高鹽分制約作物生長，可通過淋洗降低鹽害[10-11]。

粉煤灰和醋糟的基質(zhì)中含有過量的重金屬元素（主要為重金屬Cd），龍葵生長過程中有重金屬的富集現(xiàn)象。在試驗過程中會明顯發(fā)現(xiàn)Cd對幼苗有抑制作用，基質(zhì)中的高鹽分及重金屬可能會引起二次污染。所以，應(yīng)當(dāng)考慮對基質(zhì)中重金屬鹽進(jìn)行消除。在植物的栽培中，可添加花卉的種植；觀賞花卉的栽培[12]，滿足有機栽培基質(zhì)的同時以免重金屬富集而產(chǎn)生二次污染物。因地制宜，以醋糟為栽培基質(zhì)，添加粉煤灰可資源化利用[13-19]。

選用基質(zhì)時，需考慮相應(yīng)物種的篩選，同時可添加功能微生物，提高基質(zhì)的利用率。利用生物工程和微生物發(fā)酵工程，將醋糟、粉煤灰、糞肥進(jìn)行發(fā)酵，發(fā)酵后的基質(zhì)用作植物栽培基質(zhì)，可實現(xiàn)資源整合與利用[20]。

本研究采用醋糟與粉煤灰混合配制形成不同配比的混合基質(zhì)，對龍葵的生長進(jìn)行測定，以期選取最適合龍葵生長的基質(zhì)作為最佳配方。結(jié)果表明，醋糟與粉煤灰以體積比2∶1混合后，龍葵的生長狀況最好，營養(yǎng)土次之，基質(zhì)2最差，基質(zhì)1與粉煤灰對龍葵生長有明顯的抑制作用。

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Effect of Different Matching with Fly Ash and Vinegar on the Growth ofSolanum nigrum

YANGBowen，DI Tingwei，YAOShujiao，ZHAOYu，LI Sen，KANGXiuping
（College ofHorticulture，Shanxi Agricultural University，Taigu 030801，China）

Tostudythe different ratioofvinegar residue and fly ash mixed substrates on growth effect of Solanum nigrum,to realize the resource utilization of vinegar residue and fly ash,the paper studied the effects of different ratio of vinegar residue and fly ash on the growth of Solanum nigrum by analyzing the seedling number,tiller rate,plant height of Solanum nigrum seedlings.The results showed that vinegar residue and flyash mixed with the volume ratioof2∶1,growth status ofSolanum nigrum was the best.

vinegar;flyash;Solanum nigrum

S141

A

1002-2481（2017）04-0581-03

10.3969/j.issn.1002-2481.2017.04.22

2016-11-10

楊博雯（1989-），女，山西忻州人，在讀碩士，研究方向：花卉種質(zhì)資源創(chuàng)新與生物技術(shù)應(yīng)用。趙宇為通信作者。