劉躍鵬，席凱鵬，王慧杰，王 咪，武琳琳

（山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所，山西運(yùn)城044000）

我國作為一個(gè)農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)作物秸稈資源豐富，全國每年作物秸稈總量達(dá)7億t，秸稈主要以棉花、小麥、玉米和水稻為主。目前，秸稈利用的主要方式是焚燒和還田，秸稈還田不僅可以提高秸稈的利用率，還具有培肥土壤、減少污染的作用[1-5]。有研究表明，作物秸稈中雖然富含有機(jī)質(zhì)、腐植酸及作物生長所必需的氮、磷、鉀等無機(jī)營養(yǎng)元素，但直接將秸稈還田可能會(huì)引起化感物質(zhì)的釋放，從而減少作物產(chǎn)量。近年來，對(duì)農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物的研究越來越受到人們的重視[6-9]，但是利用農(nóng)作物秸稈浸提液充當(dāng)營養(yǎng)液來調(diào)控蔬菜生長的報(bào)道較少。

本試驗(yàn)以棉花秸稈為原料制備的浸提液為營養(yǎng)液，研究其對(duì)生菜種子萌發(fā)和幼苗生長發(fā)育的影響，為農(nóng)業(yè)廢棄物利用提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

供體材料為棉花秸稈（晉棉57），采自山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所農(nóng)場。受體生菜種子為從日出種業(yè)購買的奶油生菜種子。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 棉花秸稈浸提液的制備 將收獲后的棉花秸稈10 kg，80℃殺青2 h后在110℃烘干，然后用粉碎機(jī)粉碎，在室溫（25℃）下稱取粉碎秸稈1 kg，并加入10 kg蒸餾水，在振蕩器上振蕩浸提48 h，得到100 mg/mL的秸稈浸提母液[10]，再用蒸餾水將其稀釋成 5，10，20，40 mg/mL 的溶液，冷藏備用。用蒸餾水作為對(duì)照（CK）。

1.2.2 發(fā)芽及水培試驗(yàn) 選取籽粒飽滿的生菜種子50粒，用1 g/L HgCl2消毒10 min，經(jīng)蒸餾水沖洗數(shù)次，濾干后分別在發(fā)芽床上（直徑為9 cm的培養(yǎng)皿，內(nèi)鋪有2層濕濾紙）均勻排列，每處理重復(fù)3次。在人工智能培養(yǎng)箱中恒溫（25℃）、光照4 000 lx（12 h）下進(jìn)行培養(yǎng)。播種后48 h，開始統(tǒng)計(jì)萌發(fā)情況（胚根或胚軸突破種皮1～2 mm時(shí)為萌發(fā)），每24h統(tǒng)計(jì)1次，并及時(shí)補(bǔ)充等量水浸提液和蒸餾水，使濾紙始終保持濕潤。第10天統(tǒng)計(jì)發(fā)芽率，計(jì)算種子發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)。

采用育苗移栽的方式，待生菜在育苗盤中長到六葉一心時(shí)[11]，清水洗凈根部后用海綿包裹定植于管道式水培種植設(shè)備。每個(gè)栽培裝置中種植36棵，生長過程中利用充氣泵供氧。每隔5 d換一次營養(yǎng)液，定植后第20天隨機(jī)取5株長勢相近的生菜，測定根長、苗高和鮮、干質(zhì)量等指標(biāo)。

1.3 測定項(xiàng)目及方法

發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)計(jì)算參照文獻(xiàn)[12]進(jìn)行?？扇苄缘鞍缀繙y定采用考馬斯亮藍(lán)G-250染色法；可溶性糖含量測定采用蒽酮-硫酸法；維生素C含量測定采用 2，4- 二硝基苯肼法[11，13]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)采用SPSS 12.0和Excel 2003進(jìn)行方差分析和顯著性檢測。

2 結(jié)果與分析

2.1 秸稈水浸提液對(duì)生菜種子發(fā)芽的影響

作物秸稈水浸提液對(duì)種子發(fā)芽的影響表現(xiàn)有抑制、促進(jìn)/抑制雙重作用及無顯著作用3種形式[14]。

從表1可以看出，棉花秸稈水浸提液對(duì)生菜種子的發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)均表現(xiàn)為低濃度促進(jìn)、高濃度抑制，處理質(zhì)量濃度為10 mg/mL時(shí)，發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)均最高。浸提液對(duì)種子活力指數(shù)完全表現(xiàn)為抑制，處理質(zhì)量濃度在5～10 mg/mL時(shí)，種子活力指數(shù)隨質(zhì)量濃度增加而略微降低；當(dāng)處理質(zhì)量濃度在20～40 mg/mL時(shí)，種子活力指數(shù)隨質(zhì)量濃度增加而急劇下降，這可能是隨著質(zhì)量濃度的增大，營養(yǎng)液中酚酸等影響種子萌發(fā)的物質(zhì)增多，進(jìn)而影響了種子的活力[15-17]。

表1 秸稈水浸提液對(duì)生菜種子發(fā)芽的影響

2.2 秸稈水浸提液對(duì)生菜幼苗生長的影響

由表2可知，棉花秸稈水浸提液可抑制生菜幼苗根系的生長，且隨質(zhì)量濃度加大抑制作用增強(qiáng)；對(duì)苗高則表現(xiàn)為促進(jìn)/抑制雙重作用，處理質(zhì)量濃度在5～10 mg/mL時(shí)，對(duì)苗高具有促進(jìn)作用，處理質(zhì)量濃度在20～40 mg/mL時(shí)，對(duì)苗高具有抑制作用。

表2 秸稈水浸提液對(duì)生菜幼苗生長的影響

2.3 秸稈水浸提液對(duì)生菜幼苗干鮮質(zhì)量的影響

從表3可以看出，秸稈浸提液對(duì)生菜幼苗鮮質(zhì)量影響大于對(duì)干質(zhì)量的影響。秸稈浸提液對(duì)生菜鮮質(zhì)量的影響為促進(jìn)/抑制雙重作用，當(dāng)處理質(zhì)量濃度為5 mg/mL時(shí)，生菜幼苗鮮質(zhì)量最大。秸稈浸提液對(duì)生菜幼苗干質(zhì)量無顯著影響。

表3 秸稈水浸提液對(duì)生菜幼苗干鮮質(zhì)量的影響

2.4 秸稈水浸提液對(duì)生菜種子可溶性蛋白含量、可溶性糖含量和維生素C含量的影響

可溶性蛋白、可溶性糖和維生素C的含量是蔬菜品質(zhì)和營養(yǎng)的重要評(píng)價(jià)指標(biāo)之一，反映了植物體內(nèi)碳水化合物的運(yùn)轉(zhuǎn)情況。由表4可知，低質(zhì)量濃度棉花秸稈水浸提液培育的生菜的可溶性蛋白和可溶性糖含量均明顯高于對(duì)照，而高質(zhì)量濃度棉花秸稈水浸提液處理的生菜可溶性蛋白含量和可溶性糖含量明顯低于對(duì)照。而生菜維生素C含量隨著處理質(zhì)量濃度的增加不斷上升。由此可知，低質(zhì)量濃度棉花秸稈水浸提液可以促進(jìn)生菜生長，提高生菜品質(zhì)；而高質(zhì)量濃度棉花秸稈水浸提液可以抑制生菜的生長，降低其品質(zhì)。

表4 秸稈水浸提液對(duì)生菜種子可溶性蛋白、可溶性糖和維生素C含量的影響 mg/g

3 結(jié)論與討論

植物的化感作用受化感物質(zhì)性質(zhì)、濃度、互作方式及受體植物敏感性的不同，可表現(xiàn)出促進(jìn)作用、抑制作用、促進(jìn)/抑制雙重作用和無顯著作用等多種形式[18-19]。大量研究表明，植物化感作用對(duì)受體作物的影響因梯度而異，具有明顯的濃度效應(yīng)，本試驗(yàn)的研究結(jié)果也證實(shí)了這一點(diǎn)。植物化感作用對(duì)受體的影響主要表現(xiàn)為對(duì)種子發(fā)芽率、苗高、根長、苗干、鮮質(zhì)量和植物品質(zhì)的影響，影響因濃度處理而異。本試驗(yàn)得到類似結(jié)果，當(dāng)水浸提液質(zhì)量濃度為5～10 mg/mL時(shí)，秸稈浸提液對(duì)生菜的生長及品質(zhì)均有促進(jìn)作用；當(dāng)質(zhì)量濃度增加到20 mg/mL時(shí)，開始抑制生菜的生長，降低其品質(zhì)，原因可能是根系直接接觸秸稈浸提液且質(zhì)量濃度較高所致。至于秸稈水浸液中起作用的關(guān)鍵物質(zhì)及其作用機(jī)理尚需進(jìn)一步研究。

因此，將秸稈浸提液應(yīng)用于蔬菜栽培是可行的，但作物的化感能力還與作物的品種緊密相關(guān)，作物品種間的化感能力差異非常顯著。另外，進(jìn)行秸稈還田時(shí)，應(yīng)當(dāng)充分考慮秸稈的種類和秸稈對(duì)作物的化感作用而適量還田，以防秸稈過量還田對(duì)作物生長產(chǎn)生不利影響。本試驗(yàn)在實(shí)驗(yàn)室條件下進(jìn)行，僅對(duì)受試蔬菜的發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)、根長、苗高、幼苗干鮮質(zhì)量、可溶性蛋白、可溶性糖及維生素C含量等10項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行了測定分析，化感作用的大小具有一定的片面性，很難評(píng)價(jià)和定量分析化感效應(yīng)。在實(shí)踐中，秸稈還田還需要考慮土壤、生物、氣候環(huán)境的綜合影響，需進(jìn)一步研究。