呂秀敏，劉瀟予，趙彩衣，蒲瑤瑤，焦加國(guó)，李輝信

（南京農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院/江蘇省有機(jī)固體廢棄物資源化協(xié)同創(chuàng)新中心，江蘇 南京 210095）

堆肥浸提液是用水或其他浸提劑通過(guò)不同的方式來(lái)將堆肥中的可溶性物質(zhì)充分浸提而得到的液體。堆肥浸提液不僅含有豐富的植物生長(zhǎng)所需的礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，而且含有許多有益微生物及其代謝產(chǎn)物，可以增加土壤肥力，抑制植株的病蟲(chóng)害，促進(jìn)植物產(chǎn)生利于本身生長(zhǎng)的激素，利于植株的根系生長(zhǎng)，改善作物的生長(zhǎng)環(huán)境，對(duì)不同種類(lèi)的作物有大致相似的促進(jìn)作用［1-4］。已有研究表明，施用濃度為1%的堆肥浸提液較清水對(duì)小麥地上部生物量有促進(jìn)作用，且與化肥配施效果更佳［5］。堆肥浸提液施用可促進(jìn)黃瓜地上部生長(zhǎng)［6］；施用堆肥浸提液可以改善黃瓜果實(shí)品質(zhì)，對(duì)黃瓜地上部生長(zhǎng)及葉綠素含量有顯著性促進(jìn)效果，有效提高黃瓜葉片中氮磷鉀含量，有利于果實(shí)中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的積累［7］；葉面噴施浸提液有效促進(jìn)番茄養(yǎng)分積累與分配，提高作物產(chǎn)量［8］。

蚯蚓堆肥是一種黑色、有自然泥土味的細(xì)碎類(lèi)物質(zhì)，有良好的孔性和透氣性，還有較高腐殖酸和有機(jī)質(zhì)，以及大量的微生物。噴施蚯蚓堆肥浸提液能顯著提高作物抗病能力，促進(jìn)作物生長(zhǎng)，提高作物干物質(zhì)量及果實(shí)產(chǎn)量，增加果實(shí)營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)［9-10］。蚯蚓堆肥浸提液有利于黑麥草和高羊茅地上部生物量的積累，但會(huì)抑制草坪植物的根系生長(zhǎng)，利于葉綠素含量的積累，對(duì)植物的光合作用和生長(zhǎng)有促進(jìn)作用［11］。

本研究利用蚯蚓堆肥作為浸提原材料，以水為浸提劑，研究有機(jī)浸提液對(duì)番茄、小白菜、水稻3種不同作物幼苗時(shí)期壯苗形成的影響。旨在利用蚯蚓堆肥浸提液替代傳統(tǒng)的無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)液，這對(duì)提高農(nóng)業(yè)廢棄物利用率、促進(jìn)作物幼苗生長(zhǎng)發(fā)育等具有重要意義，可為實(shí)現(xiàn)蔬菜優(yōu)質(zhì)高效有機(jī)栽培及農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供理論指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 蚯蚓堆肥浸提液的制備

將風(fēng)干后的蚯蚓堆肥（牛糞堆制而成）與純水按照1∶10（質(zhì)量比）的比例浸泡48 h，間歇震蕩，過(guò)濾，最后定容配制成質(zhì)量濃度為2.5%、5%、7.5%、10%的水浸提液，置4℃冰箱待用。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

供試作物為番茄、小白菜和水稻，均設(shè)置5個(gè)處理：對(duì)照（CK，無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)液）、2.5%V（2.5%蚯蚓堆肥浸提液+無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)液）、5 % V（5%蚯蚓堆肥浸提液+無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)液）、7.5%V（7.5%蚯蚓堆肥浸提液+無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)液）、10%V（10%蚯蚓堆肥浸提液+無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)液）。

將種子催芽至兩葉一心（3～5 cm）時(shí)，選取長(zhǎng)勢(shì)一致的幼苗移栽于培養(yǎng)杯（可容納1.1 L液體），置于溫室內(nèi)，蚯蚓堆肥浸提液與改良霍格蘭營(yíng)養(yǎng)液按照1∶1的比例進(jìn)行混勻，每5 d更換一次營(yíng)養(yǎng)液，每杯5株幼苗，每個(gè)處理4次重復(fù)，2018年1月8日進(jìn)行移植，培育20 d后采樣。

1.3 測(cè)定指標(biāo)與方法

1.3.1 蚯蚓堆肥浸提液理化性質(zhì)

蚯蚓堆肥浸提液的養(yǎng)分含量、EC等采用常規(guī)方法測(cè)定［12］。

1.3.2 幼苗生長(zhǎng)指標(biāo)

待培養(yǎng)周期結(jié)束后，每個(gè)培養(yǎng)杯隨機(jī)選取3株幼苗，進(jìn)行生長(zhǎng)指標(biāo)測(cè)定。株高：以營(yíng)養(yǎng)液液面到生長(zhǎng)點(diǎn)的高度為準(zhǔn)；莖粗（緊靠子葉節(jié)下部）：采用游標(biāo)卡尺進(jìn)行測(cè)定；相對(duì)葉綠素含量（SPAD值），便攜式葉綠素測(cè)定儀測(cè)定；生物量（鮮重、干重），樣品經(jīng)清水洗凈并用吸水紙吸干水分，1/10 000天平稱鮮重，再在通風(fēng)干燥箱105℃下殺青30 min，然后在75℃下烘至恒質(zhì)量后稱干重；幼苗的總根長(zhǎng)、根體積、根表面積、根尖數(shù)采用WinRHIZ2003b根系掃描儀分析；壯苗指數(shù)=（莖粗/株高+地下部干重/地上部干重）×全株干重。

1.3.3 幼苗生理指標(biāo)及測(cè)定方法

葉綠素含量，95%乙醇進(jìn)行浸提，比色法；根系活力，氯化三苯基四氮唑（TTC）法；過(guò)氧化氫酶（CAT）活性，紫外吸收法；過(guò)氧化物酶（POD）和超氧化物歧化酶（SOD）活性，比色法；丙二醛（MDA）含量，雙組分分光光度法［13］。

1.4 統(tǒng)計(jì)分析

采用SPSS 20.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，Excel 2007進(jìn)行圖形繪制。處理間差異顯著性用單因素方差分析法（P＜0.05），平均值多重比較用最小顯著極差法（LSD）。

2 結(jié)果與分析

2.1 蚯蚓堆肥浸提液的理化性質(zhì)

蚯蚓堆肥浸提液中的各營(yíng)養(yǎng)成分含量對(duì)保證幼苗的健康成長(zhǎng)有重要作用。從表1可以看出，隨著蚯蚓堆肥浸提液濃度的增加，全氮、全磷、全鉀及全碳各養(yǎng)分含量也呈現(xiàn)逐漸增加的趨勢(shì)。

表1 蚯蚓堆肥浸提液的理化性質(zhì)

2.2 蚯蚓堆肥浸提液對(duì)幼苗生長(zhǎng)指標(biāo)的影響

2.2.1 蚯蚓堆肥浸提液對(duì)幼苗地上部生長(zhǎng)的影響

表2可見(jiàn)，添加蚯蚓堆肥浸提液可顯著促進(jìn)番茄幼苗株高和SPAD值的增加，均以7.5%V處理效果最佳；添加蚯蚓堆肥浸提液增加了番茄幼苗莖粗，但未達(dá)到顯著水平。不同濃度蚯蚓堆肥浸提液對(duì)小白菜和水稻幼苗地上部生長(zhǎng)的影響和番茄一致，添加蚯蚓堆肥浸提液可顯著增加小白菜幼苗株高、莖粗和SPAD，均以7.5%V處理效果最佳。整體來(lái)看，添加蚯蚓堆肥浸提液可顯著促進(jìn)3種幼苗地上部生長(zhǎng)。

表2 蚯蚓堆肥浸提液對(duì)幼苗地上部生長(zhǎng)指標(biāo)的影響

2.2.2 蚯蚓堆肥浸提液對(duì)幼苗生物量的影響

添加蚯蚓堆肥浸提液可促進(jìn)番茄幼苗地上部鮮干重和地下部鮮干重的積累，均以7.5%V處理效果最佳。不同濃度蚯蚓堆肥浸提液對(duì)小白菜幼苗的影響和番茄一致，添加蚯蚓堆肥浸提液可顯著促進(jìn)小白菜幼苗地上部鮮干重和地下部鮮干重的積累，均以7.5%V處理效果最佳；而蚯蚓堆肥浸提液對(duì)水稻幼苗地上部鮮干重和地下部鮮干重基本無(wú)影響。

2.2.3 蚯蚓堆肥浸提液對(duì)幼苗根系生長(zhǎng)的影響

整體來(lái)看，添加蚯蚓堆肥浸提液可顯著促進(jìn)番茄和小白菜幼苗根系生長(zhǎng)，而對(duì)水稻幼苗根系生長(zhǎng)影響不大。對(duì)番茄幼苗，添加蚯蚓堆肥浸提液可顯著促進(jìn)其根長(zhǎng)、根表面積和根尖數(shù)增加，番茄幼苗根體積雖有增加，但未達(dá)到顯著水平。不同濃度蚯蚓堆肥浸提液對(duì)小白菜幼苗根系生長(zhǎng)情況影響與番茄一致，所有處理中，均以7.5%V處理效果最佳；而對(duì)水稻而言，蚯蚓堆肥浸提液對(duì)其幼苗根系生長(zhǎng)基本無(wú)影響。

表3 蚯蚓堆肥浸提液對(duì)幼苗生物量的影響 （g/株）

表 4 蚯蚓堆肥浸提液對(duì)幼苗根系生長(zhǎng)的影響

2.2.4 蚯蚓堆肥浸提液對(duì)幼苗壯苗指數(shù)的影響

由圖1可知，番茄幼苗壯苗指數(shù)以7.5%V處理最高，達(dá)到44.32×10-3，最低為處理2.5%V值達(dá)26.48×10-3，兩者差異顯著，但7.5%V處理與其余處理（2.5%V除外）無(wú)顯著性差異。與對(duì)照組相比，蚯蚓堆肥浸提液更有利于小白菜幼苗壯苗的形成，且隨著添加蚯蚓堆肥浸提液濃度的升高，呈先升高后降低的趨勢(shì)，以7.5%V處理壯苗指數(shù)最高，達(dá)14.93×10-3，與對(duì)照組形成顯著性差異。水稻幼苗壯苗指數(shù)各處理間差異不顯著。

2.3 蚯蚓堆肥浸提液對(duì)幼苗生理指標(biāo)的影響

2.3.1 蚯蚓堆肥浸提液對(duì)幼苗葉綠素含量的影響

整體來(lái)看，添加蚯蚓堆肥浸提液可以提高番茄、小白菜和水稻的葉綠素含量，尤其對(duì)葉綠素a含量的促進(jìn)作用更為明顯。添加蚯蚓堆肥浸提液可以顯著增加番茄和水稻幼苗的葉綠素a含量，而對(duì)葉綠素b含量無(wú)影響。在所有處理中，以7.5%V處理的綜合效果最佳。

圖1 蚯蚓堆肥浸提液對(duì)幼苗壯苗指數(shù)的影響

表5 蚯蚓堆肥浸提液對(duì)幼苗葉綠素含量的影響（mg/g）

2.3.2 蚯蚓堆肥浸提液對(duì)幼苗根系活力的影響

由圖2可知，與對(duì)照（純霍格蘭營(yíng)養(yǎng)液）相比，蚯蚓堆肥浸提液可以不同程度提高3種幼苗的根系活力，而隨著蚯蚓堆肥浸提液濃度的不斷增加，呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)。3種幼苗均以處理為7.5%蚯蚓堆肥浸提液的根系活力最大，分別為 615.23、566.24、509.07 μ g/（g·h）。番茄幼苗的根系活力各處理之間無(wú)顯著性差異；小白菜幼苗處理7.5%V與其他處理有顯著性差異；水稻幼苗處理7.5%V的根系活力與對(duì)照和處理10%V具有顯著性差異，與其余處理差異不顯著。由此可見(jiàn)，添加7.5%V蚯蚓堆肥浸提液更有利于植株根系的生長(zhǎng)。

圖2 蚯蚓堆肥浸提液對(duì)幼苗根系活力的影響

2.3.3 蚯蚓堆肥浸提液對(duì)幼苗抗氧化酶活性及丙二醛的影響

從圖3可見(jiàn)，添加蚯蚓堆肥浸提液可提高番茄、小白菜和水稻幼苗的POD活性、SOD活性和CAT活性，并降低MDA含量。對(duì)番茄而言，添加蚯蚓堆肥浸提液可提高POD活性，但未達(dá)顯著水平，但顯著提高了SOD和CAT活性，均以7.5%V處理效果最佳；添加蚯蚓堆肥浸提液顯著降低了MDA含量，而當(dāng)浸提液濃度達(dá)到10%V時(shí)，MDA含量增加。蚯蚓堆肥浸提液對(duì)小白菜和水稻幼苗抗氧化酶活性及丙二醛的影響趨勢(shì)與番茄一致。添加蚯蚓堆肥浸提液提高番茄、小白菜和水稻幼苗POD、SOD和CAT活性，且降低MDA含量，均以處理7.5%V效果最佳。

3 討論

本試驗(yàn)研究結(jié)果表明，添加蚯蚓堆肥浸提液可促進(jìn)番茄、小白菜和水稻幼苗的生長(zhǎng)發(fā)育，隨著蚯蚓堆肥浸提液濃度的增加呈現(xiàn)先促進(jìn)、后抑制的趨勢(shì)，其中以添加7.5%V處理的蚯蚓堆肥浸提液效果最佳。

良好形態(tài)的建成是保證作物高產(chǎn)的重要因素。徐大兵等研究發(fā)現(xiàn)豬糞堆肥浸提液能明顯改善棉花植株的生長(zhǎng)發(fā)育，增加棉花產(chǎn)量［14］；戴國(guó)華研究發(fā)現(xiàn)施用新鮮蚯蚓堆肥浸提液能夠促進(jìn)植物生長(zhǎng)，改善黃瓜植株生長(zhǎng)狀況，調(diào)節(jié)盆栽土壤微生物數(shù)量等，從而一定程度上抑制了黃瓜炭疽病的發(fā)生［15］；雷思勤等研究發(fā)現(xiàn)蚯蚓提取物對(duì)草莓莖粗、近似葉片面積和產(chǎn)量的增加有顯著地促進(jìn)作用，且與提取物的濃度成正相關(guān)性［16］；唐超等研究表明蚯蚓堆肥浸提液顯著增加了黑麥草生物量以及促進(jìn)了根系的生長(zhǎng)［17］；武東波等發(fā)現(xiàn)功能性堆肥及其浸提液促進(jìn)根系發(fā)育，有利于甜瓜葉面積、莖粗和株高的增加及葉片葉綠素的積累等［18］；李旭試驗(yàn)結(jié)果表明澆灌堆肥浸提液可以提高植株P(guān)OD、CAT活性，說(shuō)明堆肥與堆肥浸提液的施用會(huì)增強(qiáng)植株生命活動(dòng)，增強(qiáng)植株自身的抗病性，有利于減少農(nóng)藥的施用［19］。本試驗(yàn)蚯蚓堆肥浸提液可以提高POD、CAT活性，與前人研究結(jié)果一致。

圖3 蚯蚓堆肥浸提液對(duì)幼苗抗氧化酶活性及丙二醛的影響

隨著培養(yǎng)液中蚯蚓堆肥浸提液濃度的升高，有機(jī)質(zhì)和氮磷鉀等元素的含量不斷增加，為幼苗的前期生長(zhǎng)提供良好的生長(zhǎng)環(huán)境和充足的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，可滿足幼苗的生長(zhǎng)需求。逆境條件通常先抑制膜保護(hù)酶系統(tǒng)的防御功能，其最終產(chǎn)物MDA會(huì)對(duì)生物膜造成嚴(yán)重的損傷［20-21］。POD、SOD、CAT是膜保護(hù)酶系統(tǒng)的重要組成部分，協(xié)同作用消除代謝過(guò)程中產(chǎn)生的活性氧，避免膜脂過(guò)氧化作用及其他傷害過(guò)程。本研究表明，隨著堆肥浸提液濃度的升高，三種幼苗的SOD、POD、CAT活性呈上升趨勢(shì)，MDA含量呈先降低后升高。當(dāng)浸提液濃度不斷升高，浸提液中營(yíng)養(yǎng)元素已經(jīng)較為充足，不再是主要的限制因子，可能是較高的化感物質(zhì)含量降低了根系生理活性，導(dǎo)致水分和養(yǎng)分吸收和運(yùn)輸能力降低，整體生物量降低。

4 小結(jié)

本研究結(jié)果表明，與純霍格蘭營(yíng)養(yǎng)液相比，添加不同濃度蚯蚓堆肥浸提液對(duì)番茄、小白菜及水稻幼苗的地上部生長(zhǎng)、物質(zhì)積累分配、根系生長(zhǎng)、壯苗指數(shù)、葉綠素含量、根系活力、抗氧化酶活性等指標(biāo)均有不同程度提高，以添加濃度為7.5%的蚯蚓堆肥浸提液效果最好。