苹果渣发酵酵素菌肥对小麦种子萌发及幼苗生长的影响

马 欣,郭俊花,许先猛

（运城职业技术学院健康学院,运城044000）

酵素又称农用酶,是酵素菌在维持生命活动过程中分泌的一些酶和活性物质,具有较强的好气性发酵能力,可以迅速催化农作物秸秆、杂草、落叶等有机物质,并可以将其分解,形成腐殖质、沸石页岩等矿物质,活化营养元素,增加作物产量;同时还能分解农药、化肥等人工合成的有毒化学物质,改良土壤结构,减少土壤和水体的化肥和农药污染,改善作物生长环境[1]。因此,酵素菌技术的出现及应用,给我国种植业带来了希望,将有助于提高农产品品质,减少环境污染,是生产绿色食品的理想肥料。

苹果在我国果业生产中占有重要地位,2016年全国苹果产量达4380万t,居全国各种水果产量之首。在苹果加工过程中会产生大量的副产物（苹果渣）,约占原料总量25%左右。目前,我国浓缩苹果汁产业年产苹果渣已达120万t,但其综合利用率偏低,除少量用作燃料、饲料和提取果胶外,其他大部分都被当作垃圾处理[2]。丢弃的果渣会在短时间内腐烂,变酸变臭,严重污染环境,并造成资源的巨大浪费,而将其进行生物转化发酵生产肥料,不仅可以降低生产成本,解决残渣污染、浪费问题,做到资源优化利用,而且能够为生产者带来较为可观的经济效益。目前,鲜见有关苹果渣发酵酵素菌肥对粮食作物生长影响方面的报道。因此,本研究采用室内培养皿法,初步探讨苹果渣发酵酵素菌肥对小麦种子萌发及幼苗生长的影响,为苹果渣发酵酵素菌肥的应用提供一定的理论基础。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 供试品种

小麦种子:‘晋麦84号’,购于山西金鼎生物种业股份有限公司。

1.1.2 供试菌肥

酵素菌肥:由山西泽源润达生物科技有限公司生产,有效活菌数≥2.0亿∕g。

1.2 试验方法

1.2.1 酵素菌肥对小麦种子萌发试验

用蒸馏水将液态发酵酵素肥分别稀释成1∶10、1∶100、1∶1000的溶液。选取籽粒饱满、大小一致的小麦种子,在25℃条件下分别用上述各稀释溶液浸泡12 h,以蒸馏水为对照。浸种期间,每6—8 h搅拌1次。完毕后,取各处理种子放置于铺有2层滤纸的培养皿中,种子上方覆盖一层纱布,每皿中加入相应稀释倍数的溶液各10 mL,每处理重复3次,每重复处理40粒种子,置于27℃恒温培养箱中培养,培养期间补充蒸馏水保持滤纸湿润。种子萌发以露白为标准。从种子置于恒温培养箱开始,3 d后测定发芽势,7 d后测定发芽率[3]。

发芽势=（3 d内发芽种子数∕总种子数）×100%

发芽率=（发芽种子数∕总种子数）×100%

1.2.2 酵素菌肥对小麦幼苗形态及生理生长试验

选取籽粒饱满、大小一致的小麦种子,用蒸馏水浸种12 h,浸种结束后,将种子置于铺有2层滤纸的培养皿中,加入蒸馏水刚好浸没种子的一半,置于27℃光照培养箱中培养。48 h后,分别取稀释10倍、100倍、1000倍的液态发酵酵素肥溶液各10 mL加入相应培养皿中,以蒸馏水为对照,每处理重复3次,每重复处理40粒种子。培养条件为温度27℃,光照处理14 h∕d,黑暗处理10 h∕d,光照强度为3000—4000 lx。培养期间补充蒸馏水保持水分浸没种子的一半。

培育7 d后,每重复随机选取15株小麦幼苗,分别测定幼苗株高、最长根长、根系分蘖数和鲜重;另取幼苗叶片进行生理生化指标检测,叶绿素含量采用乙醇提取-分光光度法测定[4],光合作用强度采用改良半叶法测定[5]。

2 结果与分析

2.1 酵素菌肥对小麦种子萌发的影响

发芽率是反映种子质量优劣的重要指标之一。经酵素菌肥各稀释溶液处理的小麦种子发芽率与对照相比,均有极显著提升,在一定范围内稀释倍数越大,发芽率越高,其中,稀释1000倍的菌肥溶液的促进作用最大,发芽率达到99.17%（表1）。发芽势是鉴别种子发芽整齐度的主要指标。与对照相比,稀释100倍、1000倍的菌肥溶液能够极显著提高小麦种子的发芽势,而稀释10倍的菌肥溶液抑制小麦种子发芽势,且在0.01水平上存在极显著差异。因此,稀释1000倍菌肥溶液处理下,小麦种子的发芽率最高、发芽势最强,对小麦种子萌发的促进作用最显著。

表1 酵素菌肥对小麦种子萌发的影响Table 1 Effects of ferment fertilizer fermented by apple pomace on seed germination of wheat

2.2 酵素菌肥对小麦幼苗形态的影响

从表2可知,不同稀释倍数的酵素菌肥溶液对小麦幼苗的农艺性状产生不同的影响。与对照组相比,经过稀释100倍菌肥溶液处理后,小麦幼苗平均株高提高了24.85%,存在极显著差异。

小麦高产稳产的物质基础是地上部生物产量高,而生物产量的高低在很大程度上取决于根系的发育状况。与对照组相比,稀释100倍、1000倍的菌肥溶液都能够显著促进小麦最长根的生长,其中,100倍菌肥溶液处理比对照增加了77.15%,且差异极显著。另外,稀释100倍、1000倍的菌肥溶液对小麦幼苗根系的分蘖数也有一定的促进作用,其中,100倍菌肥溶液促进作用最显著,与对照组相比,小麦幼苗根系的分蘖数平均值分别增加了4.11倍。而稀释10倍的菌肥溶液处理下小麦最长根长和根系分蘖数与对照差异不显著,存在一定的抑制作用。

与对照相比,稀释100倍、1000倍的菌肥溶液对小麦鲜重均有增加效果,并且100倍处理小麦幼苗平均鲜重达0.20 g,比对照增加了66.67%,存在极显著差异,而稀释10倍处理无明显增加效果。因此,总体来看,在一定稀释倍数下酵素菌肥对小麦幼苗的生长具有一定的促进作用,稀释100倍能有效促进小麦株高、最长根长、根系分蘖数以及鲜重的增长,促进效果极显著。

表2 酵素菌肥对小麦幼苗形态的影响Table 2 Effects of ferment fertilizer fermented by apple pomace on seedling morphology of wheat

2.3 酵素菌肥对小麦幼苗生理生化的影响

2.3.1 酵素菌肥对小麦幼苗叶绿素含量的影响

从图1可知,稀释100倍和1000倍的酵素菌肥溶液均能显著提高小麦幼苗叶绿素的含量,且以稀释1000倍菌肥溶液处理的效果最好,叶绿素a、叶绿素b和叶绿素总含量分别达到1.14 mg∕g、0.33 mg∕g、1.47 mg∕g,与对照相比,分别提高了1.20倍、1.03倍和1.16倍,存在显著差异,而稀释10倍处理与对照差异不显著。说明在一定范围内,小麦幼苗叶绿素含量与酵素菌肥溶液稀释倍数呈正相关。

图1 酵素菌肥对小麦叶片叶绿素含量的影响Fig.1 Effect of ferment fertilizer on chlorophyll content in wheat leaves

2.3.2 酵素菌肥对小麦幼苗CO2同化量和光合作用的影响

不同稀释度酵素菌肥对小麦浸种处理,经7 d培养后,与对照相比,小麦幼苗的光合作用强度和CO2同化量都产生了一定的变化。从图2、图3可知,稀释10倍、100倍的菌肥溶液对小麦幼苗光合作用强度和CO2同化量均有增加效果,且都达到了显著水平。其中,稀释10倍的菌肥溶液增加效果最明显,光合作用强度和 CO2同化量都达到最大值,分别为 5.22 mg∕（dm2·h）、7.67 mg∕（dm2·h）,与对照组相比,均增加了4.75倍;而稀释1000倍处理效果不明显,与对照差异不显著。这一结果说明,在一定范围内,小麦幼苗的光合作用强度和CO2同化量与酵素菌肥的稀释倍数呈负相关。

图2 酵素菌肥对小麦幼苗光合作用的影响Fig.2 Effect of ferment fertilizer on wheat photosynthesis

图3 酵素菌肥对小麦幼苗CO2同化量的影响Fig.3 Effect of ferment fertilizer on wheat carbon dioxide assimilation

3 结论与讨论

酵素菌技术本身作为一项高科技农业生产技术,自从引进我国以后,发展迅速,在种植业、养殖业和食用菌生产中的应用已展现了其广阔的应用范围和良好的适应性。生产和推广酵素菌肥是实现农业可持续发展的切实可行的技术路线之一,目前它已成为生产有机产品、绿色产品的首选肥料[6]。

本试验初步研究了不同稀释倍数的苹果渣发酵酵素菌肥对小麦种子萌发、幼苗形态和生理生化等方面的影响,研究结果表明:（1）稀释1000倍的菌肥溶液能极显著提高小麦种子的发芽率和发芽势,且发芽率比对照提高了40.01%,而在相同的培养条件下,秦亚芬等[7]利用液体复合微生物菌剂处理小麦种子发芽率仅提高8.30%。这可能与苹果渣富含维生素和果酸有关,有利于微生物直接吸收利用,经好气性发酵使有机物分解形成更多的氨基酸、葡萄糖和核酸,被吸收后能促进细胞分裂和繁殖,加快种子的萌发进程。（2）对小麦幼苗形态的影响方面,稀释100倍的菌肥溶液能极显著提高小麦幼苗株高、最长根长和鲜重,尤其能明显促进小麦根系分蘖,经处理后的根系分蘖数比对照增加了4.11倍,而在相同温度、光照和时间等培养条件下,秦亚芬等[7]的研究结果表明:液体微生物菌剂对于小麦幼苗根系分蘖数影响不大,促进作用最好效果仅提高7.72%,本试验结果显著优于秦亚芬等[7]的研究效果,这可能是因为苹果残渣经发酵后产生多功能的酶和活性物质,能够刺激植物根系的生长和发育。（3）对小麦生理生化的影响方面,适宜的稀释倍数能够显著增加小麦幼苗叶片的叶绿素a、叶绿素b和叶绿素总含量,提高光合作用强度。

综上所述,苹果渣发酵酵素菌肥能够显著促进小麦种子的萌发和幼苗的生长,并表现出优于液态微生物菌肥的良好效果,为酵素菌肥在绿色、有机小麦种植方面的应用提供了一定的科学参考依据。本研究仅为室内结果,还需进一步开展田间试验,以探究苹果渣发酵酵素菌肥对小麦生产的作用规律,为小麦生产提供更为具体和科学的指导。