木醋液在植物上应用研究进展

彭恒辰 张琳 申培丽

（1.青岛明月海藻集团有限公司，山东 青岛 266400；2.农业农村部海藻类肥料重点实验室，山东 青岛 266400；3.海藻活性物质国家重点实验室，山东 青岛 266400）

木醋液（Wood Vinegar）又叫植物酸，是木质生物质在热解和炭化过程中导出的有机挥发物经冷凝分离后得到的一种液体产物［1］。木醋液起源于17世纪欧洲的木材干馏工业，初期主要用于生产甲醇、乙酸等工业产品［2］。直至20世纪30年代，美国才开始将木醋液应用于花卉园艺和林业生产，随后逐步在日本、韩国等国家得到应用。我国对于木醋液的开发与应用起步较晚，始于20世纪80年代末期，相关研究主要集中在木醋液的成分分析、精制提纯与农林业应用上［3］。近年来，木醋液因具有促进植物生长、提高果实品质、增强植物抗逆性、代替化肥使用为植物提供养分、防治病虫害等多种功能而引发植物学家的研究热潮。

本文综述了木醋液化学成分及其在植物上应用的相关研究进展，以期为我国木醋液在农林业上利用的深入研究及开发利用提供参考。

1 木醋液功能性成分组成

木醋液是一种极性和非极性化学物质的复杂混合物，根据其原料和加工条件不同，其组成成分和分子质量各不相同。木醋液的成分主要包括水、有机组分和无机组分，其中仅有机组分有约500种［4-6］。木醋液中的有机组分包括酚类、酮类、醛类、酸类、醇类、酯类等，其中酚类16种、酮类12种、酸类约50种、醇类约20种。通常乙酸在的比例最高（30.45～70.60 mg/mL），约占有机组分的50%［7］。而其他有机组分由于制取木醋液的生物质种类和制取工艺差距很大，导致其具体成分与比例关系十分复杂，实际产物差异性大，例如，李梦媛等利用相同的方法和3种不同桦木属植物制备木醋液，结果显示不同品种桦树木醋液成分具有显著性差异［8］；卢辛成等利用不同萃取剂对同种原料制备的木醋液进行萃取，发现不同萃取剂对木醋液活性组分具有不同的富集作用，水热处理和水热处理结合有机酸洗法对杉木废弃物热解制备的木醋液的成分有所不同，其中水热处理促进了半纤维素的分解，破坏了半纤维素的化学结构，而水热处理结合有机酸洗法则保留了部分木质素和半纤维素［9］。SHANG等发现，同种原料在不同加热温度下其分子组成有所不同，随着热解温度的升高，生成的木醋液中酚的含量增加，而醇、呋喃、酸和酮的含量减少，表现出较高的芳香性和较低的分子量［10］。另外，木醋液在长期贮存或陈化过程中是不稳定的，混合物的黏度逐渐增大，相分离缓慢发生［11］。除了高密度粒子和胶体物质的沉淀外，这可能是一系列化学反应的结果，如醛和醇之间的醛缩合反应，以及醛与活性低聚物之间的自聚集［12］。此外，金属组分也可能起到重要的反应催化作用［13］。因此，在探讨木醋液的功能过程中，应对其来源、纯度等性质进行描述，从而使其结果具有可比性。

2 在植物上的应用

2.1 促进植物生长

木醋液对作物种子的萌发和生长有显著的影响，PAN等发现，这种影响随木醋液浓度、制备条件和种子类型的不同而有所差异［14］。许灵杰等发现，不同浓度的木醋液抑制了烟草种子萌发和幼苗生长，但在叶片上喷洒100～400倍的木醋液可促进烟草生长并改善烟草品质［15］。梁凤臣等研究发现，木醋液液浸种处理对西葫芦种子的发芽势、发芽率、幼苗干质量、幼苗鲜质量及活力指数都有影响［16］。采用不同浓度的木醋液浸泡小麦种子，结果表明，900倍的木醋液能显著促进小麦生长［17］。

2.2 提高植物果实品质

木醋液含有的多种微量物质具有天然有机综合平衡作用，有利于提高植物的果实品质。王晓朋等对小白菜喷施木醋液，结果表明，稀释500倍的木醋液可显著提高小白菜的株高和鲜质量，提高维生素C含量，促进还原性糖积累，降低硝酸盐含量［18］。潘洁等用木醋液土壤灌溉提升番茄的可溶性糖和维生素C含量，降低番茄果实硝酸盐含量，结果表明，木醋液中含有促进糖分转化的成分和具有使土壤活化的能力［19］。另外，国外学者BENZON等研究表明，木醋液具有提高番茄果实产量的潜力和增加其抗氧化的能力［20］。此外，不同浓度的木醋液可不同程度地改善西瓜、甜瓜的性状，提高瓜类作物的产量及品质，增加作物的叶绿素含量。

2.3 提高植物抗逆性

木醋液作为一种新型的功能性肥料，因其可提高植物的抗胁迫能力而备受关注。使用木醋液浸泡小麦根系，可以启动一种早期防御机制来缓解干旱胁迫。已有对蓝莓抗寒的试验研究表明，木醋液可以提高蓝莓植株的脯氨酸含量，有利于增强蓝莓的抗寒性能。另外，木醋液对低温胁迫下水稻幼苗的生长状况、根系活力、光合作用、抗氧化酶活性、细胞膜稳性和渗透调节能力具有双重作用效果。周建云等研究发现，在干旱胁迫条件下，木醋液能减缓烤烟受干旱的胁迫程度，可一定程度上提高烤烟的抗旱能力［21］。由此可见，木醋液可以提高植物抗逆性。

2.4 替代化肥使用为植物提供养分

木醋液可作为有机肥直接作用于植株，为植物提供养分。生物炭和木醋液单独或联合施用对土壤性质影响不大，但增加了土壤养分的有效性［22］。李忠徽等研究发现，高浓度木醋液灌溉到土壤中可以增加土壤有机碳的含量，从而增加土壤团粒数量［23］。与传统的肥料和土壤改良剂相比，木醋液有较强的保护土壤和螯合重金属等功能［24-25］。杜薇等研究发现，木醋液对土壤具有改良作用，可影响沙地土壤微生物的生物量和酶活性［26］。另外，木醋液可以使肥料中氮元素不被流失以及减少肥料发酵时产生的温室气体［27］。木醋液的制备可充分利用废弃植物性资源，保护氮元素不流失，并提高土壤中的营养物质含量，为植物提供养分。

2.5 防治植物病虫害

日本学者木岛利男利用200～300倍木醋液根施于番茄植株周围，结果表明，木醋液能防止番茄枯萎病的发生，且对细菌性病害的防治效果较好［28］。LI等发现，木醋液可以抑制人参黑穗病和灰霉病致病菌的菌丝生长［29］。刘润宇等研究表明，在适当浓度下，木醋液通过抑制细菌蛋白质合成，引起细胞代谢紊乱，导致细胞凋亡，从而达到预防细菌病害的目的［30］。曲再红研究发现，木醋液通过增加土壤微生物数量来降低番茄早疫病的病原菌数量，可对番茄早疫病起到间接的抑制作用［31］。张利亚等研究发现，木醋液对枯草芽孢杆菌、大肠杆菌、表皮葡萄球菌等具有良好的抑制效果［32］。刘长风等认为，木醋液中的酸性物质是抑菌的主导作用物质，但不只是酸性物质在起作用［33］。刘勇等运用分子生物学手段发现木醋液能较好地控制炭疽病的危害［34］。研究表明，木醋液的抗菌作用与酚类化合物的含量有关，酚类含量高抗菌作用强［35］。CHEN等发现，木醋液处理显著降低了葡萄灰霉病的疾病发生率和疾病严重程度。运用分子生物学手段研究木醋液防治桃炭疽病，发现木醋液能较好地控制炭疽病危害，结果表明，稀释300倍后对炭疽病病原菌的抑菌效果仍在70%以上［36］。由众多学者的试验成果来看，木醋液对植物病虫害的防治有着极大的增益效果，对很多真菌和细菌均有较好的抑制效果。

3 问题及展望

木醋液是一种新型功能性肥料，应该在农业和林业受到足够的重视，不应仅限于实验室，应该研究怎样大量应用于实际生产中，注重在选择效果最好的精制方法及最环保的原料，这为木醋液发展提供了更好的台阶，因此应该对木醋液及其相关功能性有机肥更深更广的去利用，同时还考虑最大限度地降低成本。我国是农业大国，又有着成熟的制取工艺和丰富的原料。加大其投入力度与开发深度，最重要是要大力推广应用，使其成为一项产业，真正应用于国内的各项生产中。使用木醋液不仅能提高作物的产量，提升植物品质，随即提高市场竞争力，开发其附属价值，更因其独特的作用机制，能大幅减少农药、化肥的使用，减少种植投入和对环境的污染，改善生态环境，提升人们的生活质量，具有巨大的社会、经济和生态效益。针对木醋液的利用现状，今后需加大产品的研究和开发力度，持续加强木醋液的产品创新，研究出符合市场需求的产品。应对传统木醋液提取工艺进行改良，在确保产品质量的基础上减少生产成本，降低肥料价格。未来几年，随着科技的进步，木醋液的生产工艺将得到进一步优化，生产成本也将得到有效降低，木醋液的种类也将更加丰富，可以预测木醋液将拥有广阔的市场空间和推广前景。