不同pH值沼液浸种对生菜种子萌发及幼苗品质的影响

罗志伟， 王昌梅,， 朴明国， 刘健峰,， 张无敌,， 尹 芳,

(1.云南师范大学， 云南 昆明 650500； 2.吉林东晟生物质能工程研究院， 吉林 通化 134118)

传统种植模式下，化肥农药的使用使得土地肥力酸化、土壤板结、土壤肥力下降，这导致农药化肥更加过度使用，至此形成恶性循环[1-2]。因此，需要找寻新的农业耕种方式以促进农作物可持续栽培、稳定发展，其中主要模式有：有机农业、自然农业、生态农业等[3]。

在有机农业种植过程中，未使用诱导剂及生长调节剂的种子易出现活力下降甚至消失的情况，从而限制了种子发芽和出苗能力。大量的研究证明，种子的活力是可以通过一些处理而获得恢复或提高的，在众多播前种子处理方法中，浸种引发是提高种子活力的一种有效途径[4]。沼液中含丰富的氮、磷、钾及多种微量元素、生长激素，而这些物质可通过渗透被种子吸收利用，加速种子休眠时期的代谢过程，从而促使种子萌发，故可作为有机蔬菜种植的浸种液使用[5]。

阿布力孜[6]等采用50%浓度沼液浸种并结合高浓度的沼液喷施的方法，显著增加棉花的产量。程维舜[7]等利用不同浓度的沼液浸种提高西瓜种子发芽率和成苗率，其中40%浓度沼液浸种24 h处理的西瓜种子发芽率和成苗率效果最好。目前，沼液浸种研究大多集中在浸种浓度与时间对作物的生长影响上，而不同pH值沼液浸种对作物的影响研究较少，故本次实验通过不同pH值沼液浸种生菜种子考察其对生菜发芽率和幼苗品质的影响，为后续有机蔬菜种植产量、品质的提高提供了参考依据。

1 材料和方法

1.1 试验时间、地点

本实验于2020年11月14日至11月21在云南师范大学农业农村重点实验室内进行。

1.2 实验材料

实验浸种液：取自云南曲靖恒烁达公司猪粪厌氧发酵工程处理后得到的沼液，初始沼液pH值约为7.6～7.7。生菜种子：购自中国云南昆明华兴种业公司，种子理论纯度不低于96.0%，净度不低于98%，水份不高于7%，执行标准GB16715.5—2010。磷酸、氢氧化钾等试剂均产自天津化学试剂六厂，均为分析纯。

1.3 实验设计

本文以清水浸种和干播种为对照，共设置7组种子，每组设置5个平行，6组用10.0 mL浸种处理，分别是弱酸沼液处理两组、弱碱沼液处理两组、沼液原液处理1组和清水处理1组，每组种子浸种10 h，最后1组采用干种子播种培养，浸种过程以沼液完全浸没种子3 cm为准。弱酸性沼液是在原沼液的基础上，通过滴加稀释后的磷酸溶液将pH值调至6.0和6.5；弱碱性沼液是在原沼液的基础上，通过滴加稀释后的氢氧化钾溶液将pH值调至8.0和8.5。沼液浸种完成后用清水清洗种子。种子放置在直径9 cm培养皿中，培养皿内放置2层滤纸，于温度23℃±2℃条件下培养。每皿放置20粒种子，初始每皿添加清水5.0 mL，间隔2 d每皿补充清水2.0 mL。

1.4 种子萌发指标测定

于培养的第2天统计发芽势，于培养的第7天统计发芽率并测量统计发芽率、发芽指数、活力指数、茎的长度、根的长度、单株鲜重。

(1)

(2)

(3)

活力指数(VI)=GI×S

(4)

式中：Gt为第t天的种子发芽数;Dt为对应种子发芽第几天天数;S为平均胚根长。

1.5 幼苗生长指标测定

培养7天后将浸种后的种子移至培养皿中培养，并用刻度尺测定幼苗胚根长，并统计幼苗胚根根长及根数；用万分之一电子天平称其整株鲜重。

1.6 不同pH值沼液及幼苗理化指标的测定

凯氏定氮法测定全氮、碱熔-钼锑抗分光光度法测定总磷、碱熔法测定总钾、原子吸收光谱仪测定铜和镉含量[8]、高效液相色谱仪测定赤霉素、吲哚乙酸、和细胞分裂素素[9]、烘箱105℃下烘制4 h测定总固体含量、分光光度法测定COD和氨态氮、紫外分光光度法测定叶绿素[10]和维生素C[11]，每个处理重复3次取平均值。

1.7 数据处理

利用Excel 2010进行数据整理，origin 2017软件制图，应用SPSS Statistics 22统计分析软件对各指标进行Duncan新复极差法显著性检验(p<0.05)及主成分分析。

2 结果和分析

2.1 沼液理化性质

沼液原液、弱酸性沼液和弱碱性沼液的理化参数如表1所示，弱酸性沼液中由于添加了磷酸，总磷(TP)略有提高，弱碱性沼液中由于添加了氢氧化钾，总钾(TK)略有提高。重金属元素铅、镉均在标准范围内，且不同的pH值对沼液中重金属元素铅、镉含量无明显影响，不同的pH值对沼液中氨态氮，COD及烘干后所测量的总固含量也无明显影响。 结合2.1中沼液成分的变化，并由图1可知，不同pH值对沼液中3种植物生长素(赤霉素、吲哚乙酸、细胞分裂素)的指标有不同的影响。在弱酸性沼液中，赤霉素、吲哚乙酸和细胞分裂素含量与原沼液中含量相比没有明显的变化；在弱碱性沼液中，赤霉素、吲哚乙酸含量与原沼液中含量相比呈现降低现象，且两种植物生长素含量减少明显。细胞分裂素iPR在不同pH值的条件下没有明显变化。

表1 沼液原液和调整pH值后沼液的理化参数

图1 沼液原液和调整pH值的沼液中3种植物生长素含量变化

2.2 不同pH值沼液浸种对生菜种子萌发及生长指标的影响

根据公式(1)～(4)统计相关萌发数据指标，由表2可知沼液浸种处理组生菜种子萌发率较高，且萌发速率快，培养第2天种子萌发率达最高，其中pH值6.5沼液处理组发芽率最高，达到85.00%；用清水浸种的生菜处理组萌发率最低，只有66.40%。不同pH值沼液处理组对生菜幼苗茎长度没有明显影响，但对生菜种子的发芽势、发芽指数、活力指数、根长及苗重均存在着显著影响(p<0.05)。利用弱酸沼液处理的生菜种子的发芽指数、活力指数、苗重指标显著优于清水、干播种及弱碱性沼液处理组处理组(p<0.05)，当浸种沼液pH值6.5时，发芽势、发芽率、发芽指数、活力指数及苗重达到最大值。利用弱碱性沼液处理的生菜种子的发芽势、发芽率优于清水处理组，但活力指数较低，当浸种沼液pH值8.5时，活力指数仅有407.17，且根长结果较其他处理组有差异显著(p<0.05)，根系发育不良。这表明，弱酸性沼液有利于提高生菜种子发芽率、发芽势、活力及幼苗根系生长，使得生菜在幼苗阶段取得良好的生长结果；弱碱性沼液在一定程度上提高了发芽率、发芽势，但对生菜种子的活力指数有抑制效果，且对生菜幼苗根系发育抑制严重。

表2 不同处理组间生菜种子萌发及幼苗生长指标比较结果

2.3 不同pH值沼液浸种对生菜萌发后幼苗生理特性影响

叶绿素a(Chla)和叶绿素b(Chlb)约占总叶绿素(Chla+Chlb+Lut)含量的75%，因此叶绿素的含量对植物光合作用及逆环境生长具有重要意义[12]。由表3可知，浸种处理对生菜幼苗叶绿素的含量有显著影响(p<0.05)，浸种沼液pH值为6.5～7.7时，Chla含量较高为13.466～22.566 mg·g-1；浸种沼液pH值为6.0～7.7时，Chlb含量较高为2.367～3.766 mg·g-1；浸种沼液pH值为6.5～6.5时，叶黄素(Lut)含量较高为5.433～5.766 mg·g-1；浸种沼液pH值为6.0～7.7时，总叶绿素含量较高为18.467～31.433 mg·g-1。浸种沼液pH值为6.0～6.5时，Chlb及Lut含量显著高于其他处理组(p<0.05)；当浸种沼液pH值为6.5时，Chla含量最高为22.566 mg·g-1。与清水浸种相比，浸种沼液pH值为6.5～8.5时，幼苗维生素C的含量得到一定提高，生素C含量提高约66.9%～90.4%，其中浸种沼液pH值为6.5，8.0和8.5与清水、干播种处理组相比幼苗维生素C的含量变化明显(p<0.05)。

表3 不同处理组间生菜幼苗生理特性比较结果

但不同pH值沼液浸种对生菜幼苗的粗蛋白含量无明显影响，这可能与幼苗后期生长过程中光合作用强弱有关，而弱酸性沼液浸种后生菜幼苗含有较高的叶绿素，更利于生菜生长过程中光合作用下营养物质的积累[13]。结合2.2中生菜种子萌发及生长指标，弱酸性沼液浸种后生菜种子具有更好的生理生化综合特性，两者结果与各项性状评价相近，这表明利用弱酸性沼液浸种处理生菜种子对有机农业模式下生菜的育苗具有一定的参考价值。

3 讨论

袁炳富和曹云[14-15]的研究显示沼液含多种可溶性小分子物质，可被种子直接吸收，进而种子发芽及幼苗生长提供一定的营养元素，其次沼液中含抗菌类物质，这些物质能杀灭种子表面病菌，增强种子抗病力，起到催芽、壮苗的作用。该实验中，通过对比清水浸种与原沼液浸种处理结果，生菜种子在发芽率、活力指数等方面有显著差异，这也与上述研究结果相似。此外常规浸种导致生菜种子发芽率偏低，出苗不整齐，制约了有机蔬菜产业化持续性发展[16]。分析原因除了土地因化肥农药的使用使得土地肥力酸化、土壤板结、土壤肥力下降的原因外，还与生菜种子自身萌发条件相关[17]。

沼液中含有促进作物生长的赤霉素、吲哚乙酸、细胞分裂素等植物激素物质，这些植物激素常被作为诱导作物萌发试剂使用，其通过激活胚的新陈代谢促进种子的出苗率和出苗齐性[18]。其中赤霉素、吲哚乙酸参与植物根、茎、叶等各个器官的生长发育，能提高植物幼苗生物量，对幼苗鲜重、植株高度及生根率作用明显，是蔬菜种子壮苗的理想调节剂[19-20]。根据王利明[21]等利用不同生长调节剂对莴苣进行实验，研究发现生长调节剂可以提高莴苣叶绿素含量，并可能参与光合反应的调节。通过沼液浸种实验我们发现，不同pH值会对沼液中部分植物激素产生影响，随着pH值升高，沼液中部分植物激素含量降低，结合表3中叶绿素的变化，研究结果具有相似处。而王卫和赵冯康[22-23]研究表明，赤霉素在pH值约为4.0的环境中由赤霉菌产生，而吲哚乙酸也属于酸性物质，在碱性条件下会发生分解，故赤霉素与吲哚乙酸受环境pH值条件影响较大。

本次研究发现，用弱酸性沼液浸种组，生菜幼苗与其他处理组相比存在以下优点:1)根数增多明显，根系发达程度显著； 2)生菜幼苗叶片显现绿色，叶绿素产生提前，且幼苗所含维生素C有明显提高； 3)生菜苗较为茁壮。经叶根长、鲜重、根系活力等测定，其值也是显著高于清水处理组，部分指标显著高于干播种处理组。另外，同样是以弱酸性沼液浸种，pH值6.0与pH值6.5沼液浸种相比，生菜苗生长指标也存在着差异，其中利用pH值6.5沼液浸种所得生菜种子萌发指标及幼苗品质综合效果最佳。

4 结论

(1)弱酸性沼液浸种可有效提高生菜种子活力指数及萌发速度，其含有的活性物质—植物生长激素可增强生菜幼苗根系、茎长的生长能力，pH值对沼液中部分植物生长激素影响较大，故浸种时需要要调节好沼液的pH值。其中，pH值在6.5左右的沼液浸种后生菜种子发芽率、萌发速率等幼苗生长指标最佳。

(2)根据幼苗生理特性分析，弱酸性沼液浸种处理生菜种子对提高生菜幼苗叶绿素及维生素C的含量有促进作用，这利于幼苗更早进行光合作用从而促进幼苗生长发育与营养物质的积累。