碱化橄榄油加工废弃液对纹党种子萌发及幼苗生理特性的影响

(陇南师范高等专科学校 农林技术学院；陇南特色农业生物资源研究开发中心；甘肃省高等学校农村电商人才培养重点实验室， 甘肃 成县 742500)

油橄榄(OleaeuropaeaL.)属木犀科、木犀榄属常绿乔木，油橄榄果油富含多种活性成分，是具有多种保健功效的高级食用油[1-5]。甘肃省陇南市油橄榄分布和种植面积及产量均居全国首位[4-5]。但在橄榄油加工过程中也产生了大量的果渣和废液，造成了极大的资源浪费和环境污染[2-4]。甘肃纹党[Codonopisispilosula(Franch.)Nannf.]是我国传统名贵中药材，纹党在甘肃陇南市种植面积和规模较大，陇南文县已经成为国内重要的纹党种植、加工和销售基地[6-8]。随着陇南油橄榄产业的规模化和国际化，所产生的废液数量也与日俱增，对废液最直接的利用方式就是直接或经过预处理之后用作有机肥料，这些废液所含有的混合物酸性较强，对土壤的微生物种群和酸碱度产生了较大的影响。所以对橄榄油加工废弃液进行碱化处理，调节和处理土壤的酸碱平衡，来提高橄榄园土壤的有机碳和腐殖质的含量，是目前解决污染的方案之一。

本试验用碱来处理橄榄油加工废弃液，对甘肃纹党种子进行室内培养试验，采用不同浓度橄榄油加工废弃液和不同浓度碳酸钠对应处理纹党种子，研究各处理对种子萌发和幼苗生长以及生理特性的影响。同时改善土壤的可使用性和生产能力，为废液的再利用和排放提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与培养液的配制

纹党种子购自甘肃省陇南市文县种子公司，橄榄油加工废弃液由陇南市武都区油橄榄中心初榨车间提供，用70%的橄榄油加工废弃液(OPLW)和蒸馏水配制成70%、50%、40%、30%、20%和10%的培养液[4-5]；碳酸钠分析纯配制成0.005%、0.01%、0.05%和0.10%的碱液。

1.2 种子萌发实验

参照叶文斌等[6-12]的方法，以滤纸作为培养基质，培养皿内均匀点播消毒后的纹党种子100粒，分别加入2.5 mL各浓度的橄榄油加工废弃液与2.5 mL各浓度Na2CO3溶液进行培养，重复5次，以蒸馏水培养为对照(ck)，置入25 ℃的光照培养箱中，暗培养3 d后开始记录萌发数目、萌发率并测定初生胚根及下胚轴的长度。

1.3 幼苗生长实验

参照叶文斌等[6-12]的方法，以沙作为培养基质，用花盆培养，每盆移栽萌发后的纹党幼苗25株，5次重复，按1.2中两者组合的方法加入25 mL各浓度橄榄油加工废弃液与25 mL各浓度Na2CO3溶液，以蒸馏水为对照，定时补以2种培养液和蒸馏水，每隔1 d补以25 mL培养液和蒸馏水1次，将花盆置于恒温25 ℃、光照12 h/d 550 lx ，湿度75%的智能温室培养[6-9]。第15天测定纹党幼苗的根长、苗高，将根与苗分开，用排水法[6]测定根的体积后，置于105 ℃的烘箱中杀青30 min，在调至75 ℃烘至恒重，称其每25株的苗干质量和根干质量[9-12]。

表1 OPLW和Na2CO3对纹党种子萌发的交叉胁迫

Na2CO3浓度(m/v%)OPLW浓度(v/v%)萌发率(%)萌发指数(I)胚根长(cm)下胚轴长(cm)ck(0)94.49±1.32a370.97±6.56a1.09±0.02a0.83±0.05a1094.52±1.35a375.48±5.92a1.11±0.03a0.88±0.03a2093.15±0.61b349.49±2.15b1.07±0.02a0.79±0.01ack(0)3090.02±1.81c329.18±7.12c0.91±0.06b0.68±0.04b4072.19±0.65d314.55±3.96c0.86±0.05b0.59±0.07c5054.27±0.97e298.09±2.17d0.43±0.02c0.39±0.04d7039.15±0.15f186.36±3.05e0.36±0.05d0.27±0.05eck(0)94.76±2.22b379.43±9.02b1.09±0.05b0.89±0.04a1096.82±1.12a382.67±4.13a1.12±0.12a0.88±0.06a2094.34±1.06b374.30±6.02b1.10±0.62b0.82±0.07b0.0053092.92±2.52c355.07±5.91c1.04±0.54b0.74±0.04c4081.45±2.39d329.19±4.17d0.91±0.72c0.68±0.07d5068.11±1.82e319.19±3.52e0.69±0.12d0.54±0.07e7055.20±2.87f279.86±3.95f0.56±0.03e0.47±0.05eck(0)94.84±1.56b375.70±6.42b1.07±0.62b0.81±0.03b1095.67±0.71a377.17±6.44b1.09±0.31b0.83±0.03b2096.28±0.39a388.34±7.17b1.12±0.40a0.87±0.07a0.013097.29±0.32a398.71±8.10a1.17±0.24a0.91±0.04a4083.19±0.46b328.41±6.73c0.99±0.19b0.77±0.01c5066.63±0.17c299.14±8.12d0.72±0.23c0.69±0.07c7059.75±0.45d286.31±3.44d0.67±0.05c0.56±0.05dck(0)85.43±0.43b338.78±4.49b0.85±0.04b0.75±0.04a1091.22±0.55a355.03±5.41a0.91±0.05a0.77±0.01a2067.38±0.75c295.45±2.47c0.72±0.01c0.62±0.03b0.053051.13±0.15d196.81±2.15d0.61±0.02d0.43±0.05c4041.31±0.23e123.21±1.95e0.37±0.03e0.33±0.01d5033.75±0.14f65.72±1.26f0.29±0.04f0.27±0.01e7031.45±0.19f45.59±1.13g0.21±0.01f0.21±0.01eck(0)72.24±2.11c311.45±4.42b0.72±0.02c0.54±0.05a1086.07±1.45b332.23±3.21b0.80±0.01c0.67±0.02b2053.10±2.33d253.28±2.99c0.65±0.02d0.41±0.02c0.103031.49±1.12e147.74±2.74d0.42±0.03e0.29±0.02e4022.56±0.91g54.19±1.17f0.29±0.02f0.21±0.02e5019.29±0.33h42.11±0.42f0.18±0.04g0.16±0.02f7016.27±0.25h38.33±0.26f0.14±0.00g0.11±0.01f

1.4 生理生化指标的测定

在智能温室培养第30天后取健康生长的纹党幼苗植株顶部第2、3 片全展叶[11-12]，测定可溶性糖含量、游离脯氨酸的含量和丙二醛(MDA)含量[14-17]；依据文献测定超氧阴离子O2-·产生速率[14]和H2O2[17]含量。

2 结果与分析

2.1 橄榄油加工废弃液和碳酸钠交叉胁迫对纹党种子萌发的影响

橄榄油加工废弃液在没有碱化处理的情况下，随着浓度的升高，纹党种子萌发后胚根和下胚轴生长受到了不同程度的抑制，浓度越高抑制程度越严重(见表1)。在0.005%碳酸钠和10%橄榄油加工废弃液交叉胁迫后，对纹党种子萌发和胚根的生长起到了较好的促进作用，与对照(0.005% Na2CO3～0%OPLW)相比具有显著差异(p<0.05)。随着碳酸钠浓度的升高，在0.01%碳酸钠处理下，经10%～30%橄榄油加工废弃液交叉胁迫后，对纹党种子萌发和胚根的生长与对照(0.005% Na2CO3～0%OPLW)相比起到了显著的促进作用(p<0.05)。在0.05%和0.1%碳酸钠处理下，经10%橄榄油加工废弃液交叉胁迫后，对纹党种子萌发和胚根的生长与对照相比(0.005% Na2CO3～0%OPLW和0.01% Na2CO3～0%OPLW)仍具有一定的促进作用外，其他浓度的碱化橄榄油加工废弃液与对照相比对纹党种子萌发和胚根的生长起到了显著的抑制作用(p<0.05)。

2.2 橄榄油加工废弃液和碳酸钠交叉胁迫对纹党幼苗生长的影响

橄榄油加工废弃液在没有碱化处理的情况下，随着浓度的升高，纹党幼苗生长和生物量的积累受到不同程度的抑制，浓度越高抑制程度越严重(见表2)。在0.05%和0.01%碳酸钠处理下，10%～30%橄榄油加工废弃液与之混合，对纹党幼苗生长的交叉胁迫和生物量积累都显著高于对照(0.005%Na2CO3～0%OPLW和0.01%NaM2CO3～0%OPLW)(p<0.05)，0.01%碳酸钠和30%橄榄油加工废弃液交叉胁迫后，对纹党幼苗根长、苗高、根体积、苗干重和根干重都具有显著的促进作用，与对照(0.01%Na2CO3～30%OPLW)相比具有显著差异(p<0.05)。在0.05%碳酸钠处理下，和10%橄榄油加工废弃液交叉胁迫后，纹党幼苗生长和生物量的积累都稍高于对照(0.05% Na2CO3～0%OPLW)，但两者相比无显著差异(p>0.05)。在0.10%碳酸钠处理下，与之相交叉的橄榄油加工废弃液在10%～70%的浓度下对纹党幼苗生长和生物量的积累均产生了明显的抑制(p<0.05)。

表2 OPLW和Na2CO3对纹党幼苗生长的交叉胁迫

Na2CO3浓度(m/v%)OPLW浓度(v/v%)根长(cm)苗高(cm)根体积(ml)根干重(g)苗干重(g)ck(0)2.80±0.12a5.01±0.62b1.55±0.06b0.24±0.01b1.82±0.17a102.83±0.17a5.28±0.37a1.64±0.05a0.27±0.03a1.88±0.15a202.41±0.13b4.07±0.19c1.21±0.02c0.23±0.01b1.67±0.17bck(0)302.13±0.22c2.56±0.07d0.82±0.05d0.20±0.04b1.57±0.08b401.68±0.23d2.21±0.14e0.70±0.07e0.12±0.01c1.24±0.13c501.40±0.09e2.03±0.22f0.61±0.05f0.10±0.01c1.21±0.02c701.24±0.07f1.63±0.17g0.42±0.05g0.08±0.01c1.01±0.02dck(0)2.82±0.52a5.17±1.11b1.58±0.32b0.25±0.11a1.84±0.09b102.85±1.02a5.30±1.42a1.65±0.42a0.26±0.02a1.95±0.05a202.87±0.72a5.26±1.17a1.67±0.27a0.27±0.05a1.97±0.02a0.005302.89±0.22a4.29±0.82c1.66±0.16a0.28±0.04a1.99±0.06a402.03±0.62b3.85±0.82d1.43±0.62c0.21±0.02a1.79±0.01b501.55±0.14c2.11±0.19e0.73±0.22d0.15±0.01b1.35±0.34c701.35±0.11d2.01±0.14e0.63±0.10d0.12±0.05b1.29±0.40dck(0)2.85±0.72b5.20±0.12b1.62±0.14b0.26±0.02a1.88±0.13b102.88±0.61b5.33±1.02b1.65±0.07b0.28±0.07a1.95±0.06a202.91±0.18a5.36±0.72a1.71±0.15b0.27±0.02a1.99±0.10a0.01302.99±0.24a5.89±0.12a1.96±0.09a0.29±0.10a2.04±0.19a402.43±0.15c4.45±0.82c1.53±0.17c0.21±0.11b1.79±0.18b501.75±0.19d2.18±0.52d0.93±0.32d0.17±0.09c1.55±0.09c701.45±0.15e2.10±0.29d0.68±0.22e0.13±0.04c1.32±0.32dck(0)2.81±0.36a5.11±0.72a1.56±0.52a0.23±0.02a1.70±0.22a102.82±0.74a5.23±1.12a1.53±0.13a0.22±0.03a1.69±0.34a202.50±0.22b4.00±0.32b1.27±0.07b0.20±0.06a1.54±0.47b0.05302.24±0.17c3.46±0.52c1.10±0.02c0.17±0.01b1.41±0.13b401.71±0.56d3.24±0.92c0.75±0.02d0.14±0.02b1.26±0.05c501.09±0.19e2.04±0.15d0.61±0.04e0.11±0.01b1.16±0.05d700.89±0.15f1.74±0.11e0.41±0.02f0.09±0.01c1.12±0.02dck(0)2.76±0.36a4.81±0.42a1.43±0.42a0.20±0.02a1.71±0.22a102.36±0.52b4.33±0.37b1.31±0.24a0.16±0.04a1.55±0.17b202.27±0.21c3.67±0.71b1.01±0.06b0.14±0.02a1.47±0.02b0.10302.06±0.14c2.27±0.16c0.72±0.12c0.11±0.03b1.38±0.09b401.55±0.06d1.94±0.29c0.48±0.06d0.07±0.01c1.02±0.04c501.02±0.05e1.84±0.06c0.36±0.07d0.05±0.02c0.83±0.03c700.82±0.02f1.44±0.06d0.24±0.07e0.04±0.01c0.56±0.01d

2.3 橄榄油加工废弃液和碳酸钠交叉胁迫对纹党幼苗生理指标的影响

橄榄油加工废弃液和碳酸钠交叉胁迫对纹党幼苗中生理指标的影响见表3，10%的橄榄油加工废弃液处理下，纹党幼苗中可溶性糖、丙二醛、游离脯氨酸、H2O2含量和O2-·产生速率都有明显的降低趋势，而在50%～70%的橄榄油加工废弃液处理下，纹党幼苗中可溶性糖、丙二醛、游离脯氨酸、H2O2含量和O2-·产生速率都呈逐渐升高的趋势。0.01%碳酸钠与30%橄榄油加工废弃液交叉胁迫后，纹党幼苗中渗透调节物质、H2O2含量和O2-·产生速率降低最为明显，40%～70%橄榄油加工废弃液交叉胁迫后，纹党幼苗中渗透调节物质、H2O2含量和O2-·产生速率都明显高于对照(0.005% Na2CO3～0%OPLW和0.01% Na2CO3～0%OPLW)(p<0.05)；在0.10%碳酸钠处理下，与不同浓度相交叉的橄榄油加工废弃液在10%～70%的浓度下对纹党幼苗中可溶性糖、丙二醛、游离脯氨酸、H2O2含量和O2-·产生速率均有明显的增高(p<0.05)。

表3 OPLW和Na2CO3对纹党幼苗生理指标的交叉胁迫

Na2CO3浓度(m/v %)OPLW浓度(v/v %)可溶性糖(μmol/g)丙二醛(μmol/g)游离脯氨酸(μg/g)O2-·产生速率( nmol/g·min)H2O2含量(μmol/g)ck(0)10.40±0.26c10.24±0.91d158.56±2.72e3.63±0.12d10.14±1.08e1010.37±0.34c10.32±0.44c103.64±2.13f3.35±0.08e8.91±0.90f2010.41±0.42c10.46±0.73c189.10±2.16d4.89±0.42c13.69±0.63dck(0)3010.56±0.19b11.12±0.54b220.23±2.42c5.10±0.65c18.63±1.12c4010.95±0.47b11.29±0.57b236.96±3.02b8.89±0.31b24.25±2.13b5012.09±0.73a12.49±0.02a241.12±1.98a9.26±1.15a33.52±2.22a7023.33±0.93a23.02±2.17a244.59±2.28a10.44±2.25a35.02±3.20ack(0)10.46±1.13c10.34±1.25c195.96±2.23c4.76±0.29d14.74±0.39c1010.38±1.15d10.26±0.93d179.66±2.43d3.90±0.24e11.01±0.42d2010.34±0.84e10.21±0.37e114.59±2.89e3.29±0.09f10.09±0.09e0.0053010.32±0.70e10.19±0.45e105.91±2.76f3.19±0.47g9.26±0.44e4010.75±0.43b10.77±0.67b197.64±2.46c5.09±1.02c12.85±0.76c5011.12±1.04b11.60±0.83b217.35±3.14b7.73±0.52b25.41±0.94b7021.27±0.99a21.76±0.84a224.03±3.55a8.84±0.89a28.49±1.43ack(0)10.50±1.73d10.43±0.35c210.33±3.13a5.34±0.12c15.14±2.19c1010.29±0.99e10.20±0.76d161.21±2.74b3.27±0.24e10.16±2.84e2010.20±1.45e10.09±0.56e108.74±3.25d3.13±0.18e9.79±0.19f0.01309.53±0.33f9.84±0.13f94.19±0.77f2.83±0.61f9.63±0.23g4010.90±0.67c10.04±0.34e105.76±1.27e4.89±0.45d11.43±0.41d5011.19±0.93b11.12±0.59b130.43±0.81c7.66±0.72b22.63±2.85b7014.33±1.43a16.83±2.09a156.49±0.28b8.37±0.58a25.54±2.33ack(0)11.42±0.89d10.63±1.09d224.54±4.21b5.46±0.75d17.04±0.55d1010.47±0.41f10.37±0.21e171.37±3.15d3.75±0.38k13.19±0.13e2010.39±0.39e10.22±0.23e117.51±1.66f4.13±0.23f13.27±0.19e0.053010.29±0.21f10.12±0.17f112.31±2.41f3.81±0.27f13.21±1.58e4012.98±1.19c11.17±2.02c126.96±1.26e6.49±0.36c20.18±2.05c5013.42±1.25b13.94±0.15b201.44±2.27c8.26±0.27b25.39±3.17b7016.38±1.57a18.24±1.15a231.16±2.29a9.13±0.71a26.12±3.64ack(0)12.39±1.28e12.35±2.08e244.66±2.29i6.18±0.57k18.67±0.97d1011.95±1.35d12.27±1.88i198.39±2.29i4.83±0.26k14.94±2.01d2012.67±2.25c12.05±2.12h183.24±2.29f4.62±0.24h14.72±1.28c0.103012.15±1.14b11.77±1.11f170.71±2.29d4.39±0.17f13.86±1.17c4013.34±1.97b12.14±1.54d219.76±2.29b7.18±0.82c27.38±2.47b5014.14±1.05a15.54±1.78a223.52±2.29a8.67±0.77a31.45±2.45a7018.89±1.33a19.04±2.58a253.58±2.29a9.85±0.23a37.35±3.77a

3 结论与讨论

本研究结果表明，30%橄榄油加工废弃液和0.05%的碳酸钠碱化处理能明显促进纹党种子的萌发，刺激幼苗生长，说明此组合是最佳配比。其他橄榄油加工废弃液和碳酸钠碱化处理都随着浓度的升高，纹党种子萌发率明显降低，幼苗叶片H2O2含量增加明显，O2-·产生速率加快，幼苗叶渗透调节物质(脯氨酸、可溶性糖和丙二醛含量)也显著升高。而高浓度碳酸钠碱处理橄榄油加工液体废弃物后，抑制了植物的生长和发育能力。

植物为了适应逆境条件会主动积累可溶性糖，来降低渗透势，以适应外界环境条件的变化[6-12]。较高碱化浓度的橄榄油加工废弃液会刺激产生大量的可溶性糖，促使纹党幼苗叶片过氧化物增加，刺激植物提高清除能力，同时高浓度的碱处理橄榄油加工废弃物作为外界交叉胁迫因子还会引发游离脯氨酸和丙二醛积累，导致纹党细胞发生膜脂过氧化作用，破坏细胞膜的通透性，破坏细胞壁上纤维素分子间的桥键，抑制蛋白质的合成，显著的积累增加脯氨酸的含量[6-12]，引起生理生化过程紊乱，导致体内大量产生O2-·和H2O2，从而破坏膜的结构并最终导致纹党幼苗的伤害[6-12]。