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(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院， 安徽 合肥 230036； 2.華中農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院， 湖北 武漢 430070； 3.安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院， 安徽 合肥 230036)

以厭氧消化為核心的沼氣工程技術(shù)是國內(nèi)外畜禽糞污、有機垃圾、餐廚垃圾等多種生物質(zhì)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(chǎn)生物燃氣[4]的同時，還有大量沼液、沼渣等發(fā)酵殘留物產(chǎn)出。沼液成分復(fù)雜，富含多種營養(yǎng)元素[5]、微量元素以及水解酶類、氨基酸和腐殖質(zhì)酸類等生物活性物質(zhì)[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(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)，具有良好的土壤環(huán)境改善及增產(chǎn)提質(zhì)效果，是沼氣綜合利用研發(fā)的熱點方向[11]。沼液浸種能夠提高種子發(fā)芽率和幼苗素質(zhì)，提高作物抗逆性及產(chǎn)量[12-13]。木醋液是生物質(zhì)在熱解碳化過程中產(chǎn)生的氣體經(jīng)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(huán)境友好材料，可用于農(nóng)林、畜牧、環(huán)境保護等諸多領(lǐng)域，具有促進作物生長和提升品質(zhì)、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(zhì)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(fā)芽勢和幼苗素質(zhì)，表明了二者協(xié)同作用有利于種子發(fā)芽、幼苗形態(tài)建成及生物量積累，具有應(yīng)用潛力。而相關(guān)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(shù)混合液進行浸種，綜合對比各種子發(fā)芽效果及幼苗素質(zhì)。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(xué)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(tǒng)小粒黑豆；沼液取自安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)沼氣工程技術(shù)實驗室長期正常運行厭氧反應(yīng)器內(nèi)，其化學(xué)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(jīng)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(huán)戊烯醇酮(2.20%)以及其他少量酯、酮、酚類物質(zhì)，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(nèi)。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(nèi)通風(fēng)干燥處晾干備用。發(fā)芽試驗采用沙床培養(yǎng)法[24]，將種子均勻播種于沙床上。置于25℃恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，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(xù)培養(yǎng)10 d。

1.3 測定項目與方法

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

式中：X為發(fā)芽率，%；Y為發(fā)芽勢，%；n1為 種子開始培養(yǎng)即日起10 d內(nèi)正常發(fā)芽種子數(shù)；n2為種子開始培養(yǎng)即日起3 d內(nèi)正常發(fā)芽種子數(shù)；N為供試種子總粒數(shù)。

實驗結(jié)束時，每組處理隨機抽取8個植株，將根與植株分離，重復(fù)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(zhì)量和冠鮮質(zhì)量。用線性截獲法測定根系主根長，記錄次生根數(shù)。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(zhì)量和冠干質(zhì)量，同樣參考文獻[23]方法計算單株根冠比及壯苗指數(shù)。計算方法如下：

根冠比 = 根干質(zhì)量 / 冠干質(zhì)量

壯苗指數(shù) =(莖粗/株高 + 根干質(zhì)量/冠干質(zhì)量) × 總干質(zhì)量

1.4 數(shù)據(jù)分析

試驗采用Excel 2007軟件進行數(shù)據(jù)處理和繪圖，并調(diào)用其中數(shù)據(jù)分析命令進行方差分析和差異顯著性檢驗。

2 結(jié)果與討論

2.1 不同浸種處理對黑豆種子發(fā)芽的影響

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

圖1的試驗結(jié)果顯示，除M4處理發(fā)芽率較CK組增加了9.90%外，其他處理的發(fā)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(fā)芽勢的實驗結(jié)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(fā)芽勢與CK組持平，其他處理的發(fā)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(fā)芽率和發(fā)芽勢較CK最差，W和M4組試驗結(jié)果較CK增加?？梢钥闯觯S著混合液稀釋比例的增加(木醋液含量的降低)，黑豆種子發(fā)芽率和發(fā)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(fā)具有一定的抑制作用，而沼液含量的適當(dāng)增加會促進種子萌發(fā)，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(zhì)有關(guān)[6-7, 12-13]。但對比M4,B和CK處理的試驗結(jié)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(fā)有刺激作用。

2.2 不同浸種處理對黑豆幼苗形態(tài)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(dāng)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(shù)是反映幼苗素質(zhì)的重要指標。圖3的結(jié)果顯示，除M1處理與CK組壯苗指數(shù)水平相當(dāng)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(shè)計的范圍內(nèi)，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(jié)果說明在試驗設(shè)計范圍內(nèi)，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(tài)和壯苗指數(shù)，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(tài)建成。

2.3 不同浸種處理對黑豆幼苗根系發(fā)育的影響

圖4的試驗結(jié)果顯示了不同浸種處理對黑豆幼苗根系發(fā)育的影響?？梢钥闯?，盡管各處理的根數(shù)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(dāng)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(jié)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(yōu)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(zhì)可促進種苗根系發(fā)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(diào)節(jié)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(jié)果顯示了不同試驗處理下黑豆種苗及根、冠鮮質(zhì)量與干質(zhì)量、根冠比的結(jié)果?？梢钥闯觯c對照組相比，各處理全苗及各部分鮮質(zhì)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(zhì)量和總鮮質(zhì)量均呈先增加后減少的變化趨勢，M2處理的冠鮮質(zhì)量、根鮮質(zhì)量及總鮮質(zhì)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(shè)計范圍內(nèi)，全苗及各部分干質(zhì)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(zhì)量也呈先增加后減少的變化趨勢，其中M1處理的根干質(zhì)量和總干質(zhì)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(shù)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(zhì)量，選擇沼液稀釋木醋液100倍混合液作為最優(yōu)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(jié)果，對于試驗采用的黑豆種子，設(shè)計范圍內(nèi)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(xiàn)出較好的發(fā)芽率與發(fā)芽勢，說明沼液中多種生物活性物質(zhì)和營養(yǎng)元素對種子發(fā)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(fā)產(chǎn)生了一定抑制，這可能與木醋液中酚類物質(zhì)含量較高有關(guān)[17]。種苗素質(zhì)各項試驗結(jié)果表明，沼液與木醋液混合浸種對于幼苗形態(tài)、根系發(fā)育、根冠比均有協(xié)同促進作用，且在試驗設(shè)計范圍內(nèi)木醋液含量較高的M1處理種苗生物量積累最高，總干質(zhì)量達到0.2307 g，較CK提高18.73%，其壯苗指數(shù)、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(fā)芽率及發(fā)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(xiàn)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(yǎng)、生物活性物質(zhì)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(jié)果也與郜天磊[23]等研究結(jié)果相似。

3 結(jié)論

(1)較高濃度的木醋液對種子的萌發(fā)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(xié)同刺激作用，其中M4處理可提高種子發(fā)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(zhì)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。