沼液与木醋液浸种对黑豆育苗效果的影响

王静静, 黄 群, 刘伟伟, 马 欢, 张 欣

(1.安徽农业大学工学院， 安徽 合肥 230036； 2.华中农业大学工学院， 湖北 武汉 430070； 3.安徽农业大学生命科学学院， 安徽 合肥 230036)

以厌氧消化为核心的沼气工程技术是国内外畜禽粪污、有机垃圾、餐厨垃圾等多种生物质废弃物无害化处理与资源化利用的重要途径[1-3]，沼气工程在生产生物燃气[4]的同时，还有大量沼液、沼渣等发酵残留物产出。沼液成分复杂，富含多种营养元素[5]、微量元素以及水解酶类、氨基酸和腐殖质酸类等生物活性物质[6]，研究表明，沼液可用于浸种、施肥、无土栽培、生物防治[7-10]等农业生产环节，具有良好的土壤环境改善及增产提质效果，是沼气综合利用研发的热点方向[11]。沼液浸种能够提高种子发芽率和幼苗素质，提高作物抗逆性及产量[12-13]。木醋液是生物质在热解碳化过程中产生的气体经冷凝回收获得的混合有机液体，不同原料及方法制备的木醋液成分略有差异，但其组成是以酸类、酚类、酮类和醛类为主[14-15]。研究表明[16-20]，木醋液作为一种环境友好材料，可用于农林、畜牧、环境保护等诸多领域，具有促进作物生长和提升品质、抑菌、改良改善土壤等诸多功能。用于浸种则可促进幼苗根系生长和干物质积累，提高幼苗活力和长势[21-22]。

近年来，已有研究报道[23]将沼液与木醋液作为浸种剂耦合使用，可显著提高种子的发芽势和幼苗素质，表明了二者协同作用有利于种子发芽、幼苗形态建成及生物量积累，具有应用潜力。而相关研究仅针对小麦种子，其他种子的浸种效果、木醋液与沼液耦合作用条件等仍未见报道。另外，木醋液对种子的影响具有选择性，相同浓度的木醋液对不同作物的种子、不同浓度及配比的木醋液对同种作物的种子的作用效果也不尽相同[14]。本试验以黑豆种子为研究对象，分别采用沼液原液、木醋液稀释液及沼液稀释木醋液不同倍数混合液进行浸种，综合对比各种子发芽效果及幼苗素质。以期为沼液与木醋液浸种及综合利用提供更加充分和科学的参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验材料选用的黑豆种子为传统小粒黑豆；沼液取自安徽农业大学沼气工程技术实验室长期正常运行厌氧反应器内，其化学需氧量(COD)2350 mg·L-1，pH值7.83，总氮(TN)1670 mg·L-1，总磷(TP)605 mg·L-1；木醋液取自安徽某公司，经检测其成分为乙酸(19.34%)，对苯二酚(3.80%)，2，6-二甲氧基-苯酚(3.74%)，苯酚(2.93%)，乙基环戊烯醇酮(2.20%)以及其他少量酯、酮、酚类物质，pH值 5.1。

1.2 试验方法

试验选择粒径均一、籽粒饱满且无病虫害的供试种子。黑豆种子每组30粒，双层纱布包扎。浸种液浓度参考文献[23]报道。分别置于清水(CK)，沼液原液(B)，木醋液500倍清水稀释液(W)及沼液原液稀释木醋液100倍混合液(M1)，300倍混合液(M2)，500倍混合液(M3)，700倍混合液(M4)的锥形瓶内。浸种温度25℃±1℃，黑暗条件下浸种时间12 h。浸种后用无菌蒸馏水冲洗3次，无菌纸吸干表面水分，置于室内通风干燥处晾干备用。发芽试验采用沙床培养法[24]，将种子均匀播种于沙床上。置于25℃恒温培养箱中培养，光暗周期均为12 h，每天定时喷洒蒸馏水保持沙床湿润(湿度50%～60%)，连续培养10 d。

1.3 测定项目与方法

试验过程每24 h记录一次发芽种子粒数，并记录幼苗生长情况。连续观察10 d。根据文献[23]方法计算发芽率(X)和发芽势(Y)，公式分别为：

式中：X为发芽率，%；Y为发芽势，%；n1为 种子开始培养即日起10 d内正常发芽种子数；n2为种子开始培养即日起3 d内正常发芽种子数；N为供试种子总粒数。

实验结束时，每组处理随机抽取8个植株，将根与植株分离，重复3次。植物的地上部分和地下部分用水冲洗，用灭菌纸吸干幼苗表面水分后，电子分析天平测量根鲜质量和冠鲜质量。用线性截获法测定根系主根长，记录次生根数。用直尺测量株高，游标卡尺测量茎粗。最后用恒温干燥箱105 ℃烘干后称量单株根干质量和冠干质量，同样参考文献[23]方法计算单株根冠比及壮苗指数。计算方法如下：

根冠比 = 根干质量 / 冠干质量

壮苗指数 =(茎粗/株高 + 根干质量/冠干质量) × 总干质量

1.4 数据分析

试验采用Excel 2007软件进行数据处理和绘图，并调用其中数据分析命令进行方差分析和差异显著性检验。

2 结果与讨论

2.1 不同浸种处理对黑豆种子发芽的影响

种子发芽率和发芽势常用来表示种子的发芽力。发芽率高则表示有生活力的种子多，播种后出苗率高。发芽势高则表示种子活力强，出苗一致性高，增产潜力大。图1为不同浸种处理下黑豆种子发芽效果。

图1的试验结果显示，除M4处理发芽率较CK组增加了9.90%外，其他处理的发芽率均低于CK组，其中B,M1,M2和M3组分别显著(p<0.05)降低了20.09%,25.04%,50.07%和14.99%；发芽势的实验结果也仅有W处理较CK略有提高，但仅增加了5.50%，M4处理的发芽势与CK组持平，其他处理的发芽势均显著(p<0.05)低于CK组，B,M1,M2和M3组分别降低了27.83%,22.17%,44.50%和27.83%。各试验组中M2发芽率和发芽势较CK最差，W和M4组试验结果较CK增加。可以看出，随着混合液稀释比例的增加(木醋液含量的降低)，黑豆种子发芽率和发芽势均呈先下降后上升的趋势，说明较高浓度的木醋液对黑豆种子的萌发具有一定的抑制作用，而沼液含量的适当增加会促进种子萌发，这与沼液中含有的多种氨基酸、活性酶、生长素等生物活性物质有关[6-7, 12-13]。但对比M4,B和CK处理的试验结果，说明沼液与木醋液混合浸种在一定程度上对黑豆种子的萌发有刺激作用。

2.2 不同浸种处理对黑豆幼苗形态的影响

由图2可以看出，各处理的株高与CK组相比分别提高了100.00%,93.55%,122.58%,141.94%,129.03%和158.06%，差异显著(p<0.05)，说明随着混合浸种液中木醋液含量的降低，幼苗株高有增加趋势；除沼液浸种B处理茎粗略低于CK外，其他各处理茎粗与对照组水平相当或略有提高，但差异不显著(p>0.05)，说明木醋液的耦合作用有利于幼苗生长。壮苗指数是反映幼苗素质的重要指标。图3的结果显示，除M1处理与CK组壮苗指数水平相当外，B,W,M2,M3和M4处理比CK组分别降低了16.83%,28.10%,16.24%,17.85%和22.11%，其中W和M4处理显著降低(p<0.05)。说明在试验设计的范围内，对于黑豆种子存在沼液与木醋液的适宜配比，即在100倍稀释比例下更有利于黑豆幼苗的生长。以上的试验结果说明在试验设计范围内，尽管较低浓度的木醋液浸种处理可促进幼苗生长(株高增加)，但综合考虑幼苗形态和壮苗指数，较高浓度木醋液配合沼液耦合浸种则有利于黑豆幼苗的形态建成。

2.3 不同浸种处理对黑豆幼苗根系发育的影响

图4的试验结果显示了不同浸种处理对黑豆幼苗根系发育的影响。可以看出，尽管各处理的根数均为1条，但与CK处理相比，其他各试验组根长均显著增加(p<0.05)，其中沼液原液浸种B组根长最大(达10.50 cm)，较CK组提高101.92%。随着混合液稀释比例的增大，黑豆根长呈先上升后下降的趋势，M2组达到与B组相当水平，根长为10.30 cm，较CK组提高98.08%，说明适宜的沼液与木醋液混合比例有利于黑豆种苗根系生长。以上试验结果说明试验所采用的沼液原液、沼液稀释木醋液300倍混合液均可具有优选的促进黑豆种苗根系生长效果。沼液中含有丰富的生物活性物质可促进种苗根系发育。木醋液中大量的H+可造成种苗根系H+离子和有机酸分泌量增加，引起细胞间酸化，进而易于分裂、促进根系生长[25]，以及木醋液与生长素吲哚以酸(IAA)类似的调节机理[26]，也是提高种苗根长的重要原因。

2.4 不同浸种处理对黑豆幼苗生物量的影响

表1的试验结果显示了不同试验处理下黑豆种苗及根、冠鲜质量与干质量、根冠比的结果。可以看出，与对照组相比，各处理全苗及各部分鲜质量均有所增加，其中沼液与木醋液混合各处理M1,M2,M3,M4的冠鲜质量和总鲜质量均呈先增加后减少的变化趋势，M2处理的冠鲜质量、根鲜质量及总鲜质量较对照组分别显著(p<0.05)提高了45.47%, 92.05%和52.52%；试验设计范围内，全苗及各部分干质量也大都有所提高，其中沼液与木醋液混合各处理M1,M2,M3,M4的干质量也呈先增加后减少的变化趋势，其中M1处理的根干质量和总干质量分别较对照组提高42.15%和18.73%，差异显著(p<0.05)；各处理均可增加根冠比，沼液与木醋液混合各处理根冠比呈先减少后增加的变化趋势，其中M1处理较对照组显著提高31.71%，说明较高含量的木醋液可抑制叶片数量和叶片伸展，促进种苗主根伸长，与文献[26]报道一致。综合考虑根冠比与总干质量，选择沼液稀释木醋液100倍混合液作为最优处理。

表1 不同浸种液处理黑豆幼苗生物量 (g)

2.5 不同浸种处理对黑豆育苗影响的综合分析

综合分析以上试验结果，对于试验采用的黑豆种子，设计范围内沼液原液作为浸种剂以及沼液含量较高的混合液处理均表现出较好的发芽率与发芽势，说明沼液中多种生物活性物质和营养元素对种子发芽具有刺激作用，而木醋液500倍清水稀释液与含量较高的沼液稀释混合液均对种子萌发产生了一定抑制，这可能与木醋液中酚类物质含量较高有关[17]。种苗素质各项试验结果表明，沼液与木醋液混合浸种对于幼苗形态、根系发育、根冠比均有协同促进作用，且在试验设计范围内木醋液含量较高的M1处理种苗生物量积累最高，总干质量达到0.2307 g，较CK提高18.73%，其壮苗指数、根冠比等综合指标均达到各实验组最高水平，分别达到0.18和0.54，其中根冠比较CK提高31.71%。因此尽管M1组发芽率及发芽势在各实验组中处于中等水平，但综合考虑仍选择沼液100倍稀释木醋液作为最佳组合。各处理幼苗株高、根长、全苗及各部分鲜重与干重等指标也总体呈现先升高再降低的基本趋势。其原因可能是沼液的添加使混合浸种液营养、生物活性物质更加丰富和全面，但也说明沼液和木醋液混合浸种时有一定的相互作用，存在最佳的稀释比例，此结果也与郜天磊[23]等研究结果相似。

3 结论

(1)较高浓度的木醋液对种子的萌发具有一定的抑制作用，而沼液与木醋液混合浸种具有一定协同刺激作用，其中M4处理可提高种子发芽率至73.30%，较对照提高9.90%。

(2)各处理均能显著提高种苗株高和根长，其中M4处理株高较对照提高达158.06%，B和M2处理根长较对照提高分别达101.92%和98.08%。

(3)M1处理黑豆种苗生物量积累最高，其总干质量达0.2307 g，较对照提高18.73%，同时根冠比达0.54，较对照提高31.71%。选择M1处理为沼液与木醋液混合浸种的最佳条件。