灌施木醋液对土壤性质和植物生长的影响

李忠徽， 王旭东,2*

(1 西北农林科技大学资源环境学院，陕西杨凌 712100； 2 农业部西北植物营养与农业环境重点实验室，陕西杨凌 712100)

1 材料与方法

1.1 试验土壤

1.2 木醋液

试验所用木醋液是由苹果树和一些杂木在制备生物炭过程中冷凝产生，最高温度约为550℃。木醋液的基本性质为棕黄色，在有机化合物中各成分相对含量为有机酸 28.37%、 乙酸 21.14%、 酚类及衍生物 34.66%、 酮类 12.94%，pH 3.1，EC 3.37 mS/cm，有机碳含量 33.59 g/L。

1.3 试验设计

1.3.1 土壤性质试验 采用土壤培养试验，每盆装土2 kg，浇灌不同稀释倍数木醋液溶液400 mL，共11个处理，3次重复，试验的木醋液与水的比例见表1。每次待土壤干燥后进行下一次浇灌，连续灌施3次，分析土壤的酸度、 电导率、 有机碳含量、 不同级别结构体及其有机碳的变化。土壤有机碳、 水溶性有机碳、 土壤颗粒有机碳采用重铬酸钾容量法[13]，不同级别土壤颗粒含量采用约得法[14]，土壤的pH、 EC(电导率)用过1 mm筛的风干土以1 ∶1的水土比浸提后分别用 DELTA 320 pH 计和 DDSJ-308A 型电导仪测定。

表1 土壤和作物盆栽试验中采用的木醋液稀释倍数Table 1 Dilution folds of wood vinegar used in soil and pot experiments

1.3.2 辣椒盆栽试验 供试作物为陕西大角椒，属长椒类，株型矮小、 分枝性强、 叶片中等、 果实为长角形。每盆装土3 kg，栽辣椒苗一株，浇水600 mL。当辣椒成活并稳定生长后，开始浇灌不同稀释倍数的木醋液，试验设置同表1。第一次浇灌溶液量为150 mL/pot，半个月后进行第二次浇灌，浇灌200 mL/pot，两次浇灌木醋液期间视具体情况浇水，每个处理重复3次。观察辣椒长势，收获时测定辣椒株高和辣椒产量等指标。

1.4 数据处理

实验均用Microsoft Excel 2003软件对数据进行统计分析，采用SAS软件对数据进行LSD0.05差异显著性检验。

2 结果与分析

2.1 灌施木醋液对土壤性质的影响

图1 不同稀释倍数木醋液的pH值Fig.1 pH value of wood vinegar under different dilution ratios[注(Note)： USWV—木醋液原液Undiluted solution wood vinegar.]

2.1.2 对土壤酸碱度(pH)和电导率(EC)的影响 木醋液本身具有较强的酸性(pH为3.1)，向土壤中浇灌不同稀释倍数的木醋液，土壤的pH发生一定的改变(图2)。与灌水相比，灌施原液后土壤pH下降了1.2个单位，降至7.23，差异达显著水平。随着木醋液稀释倍数的增加，土壤pH与对照越来越接近，差异不显著。

图2 灌施不同稀释倍数木醋液土壤的pHFig.2 pH of soils irrigated with different dilution ratios of wood vinegar solution[注(Note)： USWV—木醋液原液Undiluted solution wood vinegar.]

图3 灌施不同稀释倍数木醋液土壤的EC值Fig.3 EC of soils irrigated with different dilution ratios of wood vinegar solution[注(Note)： USWV—木醋液原液Undiluted solution wood vinegar.]

图4 不同稀释倍数木醋液对土壤有机碳的影响Fig.4 Soil organic C contents irrigated with different dilution ratios of wood vinegar solution[注(Note)： USWV—木醋液原液Undiluted solution wood vinegar.]

2.1.4 对土壤水溶性有机碳的影响 水溶性有机碳(WSOC)通常是指可通过0.45 μm微孔滤膜的水溶性有机物质。灌施木醋液直接增加了土壤水溶性有机碳含量(图5)。从原液到稀释倍数为1 ∶3，其水溶性有机碳含量显著高于对照。稀释倍数进一步提高后，灌施处理与对照差异不显著。

图5 灌施不同稀释倍数木醋液土壤的水溶性有机碳含量Fig.5 Water soluble organic C contents irrigated with different dilution ratios of wood vinegar solution[注(Note)： USWV—木醋液原液Undiluted solution wood vinegar.]

图6 不同稀释倍数木醋液处理下土壤团聚体的分布Fig.6 Distribution of soil aggregate sizes treated with different dilution ratios of wood vinegar solution[注(Note)： USWV—木醋液原液Undiluted solution wood vinegar.]

表2 灌施不同稀释倍数木醋液后的各粒级土壤有机碳含量(g/kg)Table 2 Soil organic C contents in different sizes of particles after irrigation with wood vinegar

注(Note): USWN—Undiluted solution wood vinegar. 同列数据后不同小写字母表示处理间差异显著 Values followed by different small letters mean significantly different among treatments.

2.2 灌施木醋液对辣椒生长的影响

表3 灌施不同稀释倍数木醋液对辣椒生长的影响Table 3 Effect of wood vinegar on pepper growth

注(Note): USWN—Undiluted solution wood vinegar. 同列数据后不同小写字母表示处理间差异显著 Values followed by different small letters mean significantly different among treatments.

总体看来，稀释倍数小于1 ∶5的木醋液溶液对辣椒生长产生抑制和毒害作用，稀释5倍以上的木醋液溶液对辣椒生长具有促进作用，并且当稀释倍数为1 ∶50时促进作用达到最明显。随着稀释倍数进一步增加，虽然木醋液对辣椒生长产生促进作用，但其效果逐渐减弱。

3 讨论

4 结论

1)灌施一定量的木醋液，对土壤的性质、 结构产生一定的影响。降低土壤pH值，提高土壤EC值。增加有机碳和水溶性有机碳含量，有利于土壤大团聚体形成，同时减少土壤微团聚体的数量。

参考文献:

[1] Wei Q, Ma X H, Dong J. Preparation, chemical constituents and antimicrobial activity of pyroligneous acids from walnut tree branches[J]. J. Anal. Appl. Pyrol., 2012, 87: 24-28.

[2] 徐社阳，陈就记，曹德榕．木醋液的成分分析[J]．广州化学，2006, (3)： 28-31．

Xu S Y, Chen J J, Cao D R. Component analysis of wood vinegar[J]. Guangzhou Chem., 2006, (3): 28-31.

[3] 王海英．木醋液对植物生长调节机理研究[D]．哈尔滨： 东北林业大学博士论文， 2005．

Wang H Y. Research of wood vinegar on plant growth regulating mechanism[D]. Harbin: PhD dissertation of Northeast Forestry University, 2005.

[4] Yatagai M, Nisimoto M N, Hori Ketal. Termiticidal activity of wood vinegar, its components and their homologues[J]. J. Wood Sci., 2002, 48: 338-342.

[5] 平安， 杨国亭， 于学军．木醋液在农业上的应用研究进展[J]．中国农学通报， 2009， (19)： 244-247．

Ping A, Yang G T, Yu X J. The research progress of the pyroligneous acid applied in agriculture[J]. Chin. Agric. Sci. Bull., 2009, (19): 244-247.

[6] Kang M Y, Heo K H, Kim J Hetal. Effects of carbonized rice hull and wood charcoal mixed with pyroligneous acid on the yield, and antioxidant and nutritional quality of rice[J]. Turk. J. Agric., 2012, 36: 45-53.

[7] 吴昊，韩晓颖．木醋液的性质及应用研究进展[A]. 中国环境科学学会2010年学术年会论文集[C]. 北京： 中国环境科学出版社， 2010．

Wu H, Han X Y. The nature and research progress of wood vinegar [A]. Annual Conference Proceedings of the Chinese Society for Environmental Sciences[C]. Beijing: China Environmental Science Press, 2010.

[8] 平安．木醋液在农业上的应用及作用机理研究[D]．哈尔滨： 东北林业大学博士学位论文， 2010.

Ping A. Research on the agriculture application of pyroligneous acid and mechanism[D]. Harbin: PhD dissertation Northeast Forestry University, 2010.

[9] Wei Q, Ma X H, Zhao Z.etal. Antioxidant activities and chemical profiles of pyroligneous acids from walnut sheel[J]. J. Anal. Appl. Pyrolysis, 2010, 88: 149-154.

[10] Son T K, Lee J E, Kim S Ketal. Effect of mixture of charcoal and pyroligneous acid applied to the soil at different fertilizer levels on the growth and yield of rice[J]. Jpn. J. Crop. Sci., 2003, 72: 345-349.

[11] Univ L, Fukuoka K, Furuya Tetal. Effect of different kinds of environmental friendly materials on the growth of rice[J]. J. Fac. Agric., 2007, 52: 39-42.

[12] 杨华．木醋液对蔬菜种子发芽及其芽苗根茎生长作用的效果研究[J]．辽宁城乡环境科技，1997, (3)： 78-80．

Yang H. Effect of wood vinegar on the germination of vegetable seeds and their sprouts roots growth[J]. Liaoning Urban Rural Environ. Sci. & Tech., 1997, (3): 78-80.

[13] 鲍士旦．土壤农化分析(第三版)[M]．北京： 中国农业出版社，2000．

Bao S D. Soil agrochemical analysis (Third Ed.)[M]. Beijing: China Agriculture Press, 2000.

[14] Six J, Paustian K, Elliott E T, Combrink C. Soil structure and organic matter Ⅰ. Distribution of aggregate-size classes and aggregate-associated carbon[J]. Soil Sci. Soc. Am. J., 2000, 62(2): 681-689.

[15] 王海英， 杨国亭． 三种木醋液基本参数和组分分析[J]．国土与自然资源研究， 2005, (4)： 91-92．

Wang H Y, Yang G T. The fundamental parameters and component alalysis of three kinds of wood vinegar[J]. Ter. Nat. Res. Study, 2005, (4): 91-92.

[16] 张琳，董琳，王甲辰，等．木醋液作为叶面施用对西红柿长势及品质的影响[J]．北京农业， 2010, (30)： 58-62．

Zhang L, Don L, Wang J Cetal. Influence of wood vinegar as leaves fertilizeron growth and quality of tomato[J]. Beijing Agric., 2010, (30): 58-62.