木醋液在农业中的应用研究进展

彭冬梅，李明周，伍 恒，张 航，周 岭

（塔里木大学机械电气化工程学院，新疆 阿拉尔 843300）

0 引言

农林业生产过程中，以及粮食加工过程中产生大量的废弃物，包括纤维素、木质素、花生壳、秸秆、玉米芯等[1]。由于巨大的产量会造成直接和间接的环境污染，近年来合理开发应用生物质资源逐渐获得关注。

生物质具有可再生性，其原材料来源广泛，低污染，是一种绿色材料。有研究表明，通过一定的工艺和设备可以将农林废弃物同时转化为气、炭、液等产品。液体产品即为木醋液。

木醋液广泛应用在各个领域和行业。根据不同制备工艺、不同原料，可作为农药添加剂、堆肥促进剂、土壤改良剂、植物生长促进剂、食品添加剂、除臭剂、保鲜剂和医药原料等。鉴于我国能源紧缺，生物质资源的有效利用将是解决能源问题的途径之一。

1 木醋液的制备

木醋液是由生物质高温热解过程中经冷凝回收得到的混合气体，经静置或蒸馏处理除去大部分焦油和有害物质后形成木醋液，无毒害，是无污染的天然物质。制取木醋液的原料来源广泛，树枝、秸秆、木屑、农林废弃物等都可以作为木醋液的制取材料，如杏树枝、沙棘枝干以及柞木等树枝类；葵花秸秆、地瓜秸秆、花生秸秆等秸秆类材料；以及松子壳、酸枣核壳、苦杏壳、核桃壳等果壳类材料。同时木醋液的成分性质与热解时间、热解温度等条件密不可分[2]。

一般木醋液的制备分为粗制木醋液和精制木醋液。在原材料热解过程当中将烟气冷凝回收的直接产物即粗制木醋液，但粗制木醋液当中含有大量的木焦油成分，它会以浮游或沉淀的状态掺杂在木醋液当中；且由于化学成分复杂多变，含有易氧化、易聚合、易变色的化学成分，性质极其不稳定[3]；粗制木醋液中含有一定量的如苯酚等有害物质，对人体和牲畜有一定的影响，朴哲等研究表明，经过二次蒸馏和二次吸附的粗制木醋液样品中几乎检测不到苯酚的成分[4]。

常用木醋液的精制处理方法有：静置法、多层过滤法、活性炭吸附法、分配法、蒸馏法、有机溶剂萃取法、低温冷冻解冻法、木瓜酶酶解法、电解法、等。有研究者将秸秆制取的粗木醋液依次经过一级活性炭吸附和一级减压蒸馏，静置一段时间，将所收集的蒸馏液中间层再次经过活性炭吸附和减压蒸馏，静置后采集第二蒸馏液中间层再采取三级活性炭吸附，采用臭氧或紫外光照处理，获得所述精制木醋液，经过精制去除有害成分，才能将木醋液应用到化妆品、食品和医药等领域。

2 木醋液的成分与性质

在木醋液的制取过程中，由于热解时间、热解温度以及原材料等方面的差异，最终所收集的木醋液的成分与含量各不相同[5]。在木醋液中，乙酸的含量居多，除此之外还含有酮类化合物、酚类化合物、酯类、醛类和醇类等化合物，但是含量相对较少[6-7]。施琳等人制备苦杏壳木醋液多酚，证明了木醋液多酚具有很强的抗脂质过氧化能力，可有效防止核桃油脂发生过氧化[8]。

高海霞等研究表明，木醋液共含有42种化学成分，其中酸类和酚类是木醋液的主要组成物质，其中乙酸 （16.34%）和 2，6-二甲氧基苯酚（11.10%）相对含量较高，干燥的杜仲叶林枝木经过无氧高温热解过程中，经 E1（90—200℃）、E2（200—340 ℃）、E3（340—520 ℃）3 个温度所处理的木醋液性质差异明显，其中pH值分别为3.34、2.36、3.86； 总酸含量分别为 4.75、13.38、3.56；折光率分别为 1.95、41.15、15.25[9]。

3 木醋液的应用

3.1 生长促进剂

研究证明，木醋液对植物的根系生长具有促进作用，尤其在种子的萌发过程中。经木醋液浸种处理的白菜种子、茄子种子及西葫芦种子的发芽率、发芽指数明显提高，种子幼苗的干重和鲜重差异显著[10-12]。有研究认为，木醋液具有生长素IAA基因类似的调节机制，可调节Aux/IAA1、Aux/I AA5等基因的表达，为木醋液的调节机制的研究提供了有效依据[13]。可能由于木醋液本身成分含量复杂多变，同时对植株产生抑制或促进作用，因此作用机理相对复杂，具体的作用机理还有待进一步研究。

3.2 提高产量和品质

木醋液对水果蔬菜的质量影响也不可忽视，木醋液的用量不同对植物果实的品质的作用也不同。研究表明，木醋液的施用可以增加葡萄、玉米、草莓、甜瓜的糖度积累，改善苹果树、黑松的生长状况[14-17]。对棉花而言，木醋液不仅能够促进棉花种子萌发，而且可增加果枝台数，提高棉花的纤维品质，增加单铃重和总铃数，可有效提高棉花产量[18]。

还有研究表明,通过对苹果、猕猴桃及西瓜进行一定周期的木醋液喷施后，它们维生素C的含量都有明显的提高，使西瓜和苹果中的糖分增多，同时总酸含量有所下降，而猕猴桃的可滴定酸比重也大大减小[19-21]。适度的木醋液可增加西红柿的株高，提高可溶性糖和维生素C的含量，从而促进西红柿的生长及果实品质的[22-23]提高。另外，有研究表明，木醋可影响苦瓜的生长发育和提高黑木耳的产量[24-25]。

3.3 抑菌消毒

由于制取工艺、精致工艺及原材料的不同，木醋液的成分有也具有较大的差异，所以木醋液对不同细菌的抑制效果也有所不同，不同病原菌对同一种木醋液的耐受能力也具有差异性。毛巧芝等研究发现，木醋液制取过程中不同收集温度所产生的木醋液对试验对象的5种植物病原菌和4种霉菌都具有抑制作用，170—370℃的木醋液对植物病原菌的抑菌作用最强。同时对4种霉菌的作用效果说明，苦杏壳木醋液对霉菌具有选择性的抑制作用，为开发针对性的抑菌剂提供了有效基础[26]。与此同时，易允喻等研究通过施加由苦杏壳提取的不同浓度木醋液时，将金黄色葡萄球菌和大肠杆菌作为指示菌，通过它们的存活曲线和死亡曲线分析得出木醋液对这两种代表性的细菌的抑菌效果显著[27]。寇成以山杏壳为原料精制的木醋液，对6种供试细菌皆表现出抑菌活性，抑菌效果比对照品硫酸链霉素提高了1.6—1.7倍，最大抑菌圈直径可达42.33 mm[28]。

3.4 病虫妨害

木醋液对于农作物、水果、蔬菜、菌类等都具有良好的防病和防止虫害的作用。可有效防治柑橘类绿斑病和苹果斑点落叶病[29]。徐岩岩等通过田间试验证明除去了木焦油及有害物质的适宜浓度的精制山杏壳木醋液可显著抑制引起平菇细菌性褐斑病的托拉斯假单胞杆菌，同时促进平菇菌丝的生长[30]。

木醋液的原料来源广泛，不同原料所制得的木醋对于不同的害虫的防治效果显著却也有所差异。冯晨等研究得出舞毒蛾幼虫1—2龄是使用木醋液防治的最佳时期，使用松木屑木醋液后24 h是比较适宜的松木屑木醋液杀虫活性起效时间。20%体积的松木屑木醋液水溶液，在24 h校正死亡率超过半数致死率达到53.33%[31]。崔义等应用木醋液及其混合复配物喷雾法进行杀虫试验，研究结果表明，1 mL木醋液药液1次喷雾，松木屑木醋液与樟子松、黑皮油松混合鲜针叶精油复配溶液对黄粉虫幼虫的杀虫效果第1 d即达到100%。其他复配液及精制松木屑木醋液均对黄粉虫幼虫的生长具有抑制作用[32]，对石榴根结线虫病和番茄根结线虫病也有防治效果[33]。

3.5 土壤改良

我国在1954年就开始有关于木醋液制取的相关报道，直至1986年木醋液应用与土壤改良才被人逐渐的认识并重视。现今木醋液被广泛应用在土壤改良方面，有研究者表明木醋液的单一成分对于土壤的性质没有显著的效果，由此可以说明是由于木醋液多种成分共同作用的结果。可以有效的改善土壤的物理性质、化学性质以及生物学性质。木醋液的施加可以改变土壤团粒级别构成情况，促使大团聚体的形成，改善土壤的孔隙结构，起到疏松土壤的作用，有利于土壤养分的有效保存，防止养分流失，更有效的保持水分，为土壤当中的微生物提供了良好的栖息空间。木醋液在改变土壤物理性质的同时对土壤当中的酶活性具有一定的积极作用[34]。有研究者证明，添加了木醋液的土壤中0.25 mm的土壤团聚体颗粒数量增多，这一级别团聚体质量分数与对照相比有所提高。同时随着稀释倍数的增加，＞0.25 mm的团聚体呈现减少的趋势[35]。另一方面，有研究证明木醋液可以防止土壤水分的扩散，对水分的转移造成一定的阻碍作用，在水分运移的垂直方向上效果更为显著，水分保持在一定区域不过快流失[36]。

木醋液在施加到土壤的过程当中对土壤的化学性质具有影响，早在1999年，潘永亮将木醋液与木炭按照一定比例混合施加到土壤中，得出木醋液有效改善了土壤的酸碱度，为土壤提供了一定的微量元素[37]。木醋液可以提高土壤有机质、速效氮、速效磷、速效钾的含量[38]，对土壤当中的离子和微量元素具有一定的调节作用；申健等研究通过在蓝莓的栽培土中添加木醋液的试验得出上述结论，并且木醋液对土壤的pH值降低效果很明显，对土壤改良起到了促进作用[39]。张亚兰等研究者将木醋液应用于盐碱土的改良证明木醋液可显著地降低土壤的pH值[40-41]。王远兰通过试验研究得出，木醋液对西瓜和甜瓜的种植区土壤中的微量元素的作用效果不同，有效Zn含量差异显著[42]。说明木醋液对不同地区、不同作用植株以及不同的施加时间的土壤理化性质的改变指标也不尽相同，是由多种成分的混合物共同作用的结果。但都足以说明木醋液对土壤的理化性质具有显著的效果。

木醋液施加到土壤当中可以提高微生物的数量，更迅速的激活土壤微生物[43-45]，为微生物提供所需要的营养，同时对于土壤当中的酶活性具有提高作用[46]；高浓度的木醋液反而会使部分微生物活性和部分酶活性受到抑制[47-48]。

3.6 保鲜剂和抗氧化剂

1989年，国外已经将木醋液应用于新鲜的鱼类和肉类的保存，并证明木醋液具有杀菌和抗氧化的作用[49]。随着人们对于木醋液研究的不断深入，发现木醋液对鲜花的保鲜及水果的运输及贮藏起到了特殊的作用。薛桂新等研究证明，用浓度5 g/L的木醋液处理桃，能很好地减缓失水，从而延长桃的保鲜期[50]。此浓度的木醋液对樱桃和西红柿具有相同效果，可有效降低失水率和腐烂率[51]。薛桂新以不同浓度的木醋液作为麝香百合的保鲜液，测验结果表明，3.4 g/L的木醋液对延长花的盛放期、抑制过氧化物的活性、延长鲜花的保鲜期有显著作用[52]。

3.7 堆肥发酵及除臭剂

1965年，日本开始木醋液相关的研究[53]，之后不断地将木醋液应用于新的领域[54-55]。韩杰将木醋液与生物炭混合后喂食仔猪后发现，可有效降低幼猪粪便中氨气、硫化氢气体的排放[56]。颜海龙等使用苹果木醋也证明了木醋液能有效的降解畜禽粪便的臭气[57]。在堆肥过程中木醋液也起到了积极作用，将木醋液添加到不同的堆料当中所产生的的影响也不相同，有研究表明，木醋液的添加可以降低堆肥升温时间、提高发酵温度、加快堆料腐熟[58-61]，王磊元等研究证明，木醋液使牛粪堆肥过程中热传递更加均匀化，使硝态氮及铵态氮成分有所增加，有效抑制了甲烷气体和二氧化碳气体的排放[62-63]。

4 结论

随着国家生产方式的发展和人们健康生活的观念以及国家可持续发展战略的推进，生物质能源的发展将受到广泛的认同，与此同时木醋液作为无污染、可再生的绿色材料，它的研究开发也将受到各行各业的重视，但是由于影响其成分的因素众多，木醋液本身化学成分种类复杂，且极易分解，因此，木醋液的具体有效成分和作用机理还有待进一步研究。

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