王曉朋，張紅雪，胡 坤，朱巧蓮，毛艷玲，2*

（1.福建農(nóng)林大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，土壤生態(tài)系統(tǒng)健康與調(diào)控福建省高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，福建 福州350002；2.自然生物資源保育利用福建省高校工程研究中心，福建 福州 350002）

木醋液是木材及木材加工剩余物、農(nóng)業(yè)廢棄物等植物性原料在高溫?zé)峤馓炕^(guò)程中產(chǎn)生的氣體經(jīng)冷凝回流得到具熏臭味、赤褐色的液體，其成分復(fù)雜，含有酸、醛、酚、脂、酮、醇類(lèi)等多種有機(jī)質(zhì)成分［1-2］。木醋液的原料來(lái)源廣泛且成本低廉，樹(shù)枝、果殼、玉米芯、稻殼等都可用來(lái)制取木醋液；從1965年起日本政府開(kāi)始資助木醋液開(kāi)發(fā)和應(yīng)用研究［3］，中國(guó)對(duì)木醋液開(kāi)發(fā)和應(yīng)用研究起步較晚，始于20世紀(jì)80年代末期，主要集中在木醋液的制取、精制和成分研究上。木醋液目前主要應(yīng)用在殺菌消毒、改善土壤環(huán)境、促進(jìn)作物生長(zhǎng)、抑制病害發(fā)生等方面。木醋液制作原材料的不同，其成分也有所差異，作用效果也將有所不同［4］。李忠徽等［5］研究表明，稀釋5倍以下的蘋(píng)果樹(shù)等雜木所制木醋液對(duì)辣椒產(chǎn)生毒害作用，稀釋50倍以上可以促進(jìn)辣椒生長(zhǎng)，并增加其產(chǎn)量；韋強(qiáng)等［6］研究則表明，用稀釋200倍竹醋液灌根的綜合處理方法，能夠有效地促進(jìn)黃瓜葉片、莖粗和株高的生長(zhǎng)。

中國(guó)是食用菌生產(chǎn)大國(guó)，不僅栽培面積廣泛，而且總產(chǎn)量居于世界前列。2014年中國(guó)食用菌的生產(chǎn)總量達(dá)3 270萬(wàn)t，占世界食用菌總產(chǎn)量的75%以上。如此大的食用菌產(chǎn)量導(dǎo)致每年數(shù)億袋的廢菌棒被焚燒或作為垃圾丟棄，造成嚴(yán)重的環(huán)境污染和資源浪費(fèi)。本研究以食用菌廢菌棒為原料，采用便攜式生物質(zhì)炭化機(jī)制備生產(chǎn)木醋液，通過(guò)小白菜盆栽試驗(yàn)研究不同濃度木醋液對(duì)小白菜生長(zhǎng)和品質(zhì)的影響，以期為探索發(fā)展木醋液在生態(tài)農(nóng)業(yè)方面應(yīng)用和廢菌棒的綜合利用提供技術(shù)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)

室內(nèi)試驗(yàn)于2017年11～12月在福建農(nóng)林大學(xué)進(jìn)行。

1.2 試驗(yàn)材料

木醋液制備：本研究選用福建省古田縣的香菇廢菌棒，經(jīng)烘干、粉碎，過(guò)篩（1 cm）后，采用便捷式生物質(zhì)炭化機(jī)在500℃高溫條件下炭化2 h產(chǎn)生混濁液體，即粗木醋液。粗木醋液靜置1個(gè)月產(chǎn)生分層，虹吸中層澄清液體，加5%質(zhì)量分?jǐn)?shù)的活性炭震蕩30 min，過(guò)濾后密封保存在棕色試劑瓶。木醋液基本性質(zhì)：pH值4.07，密度為1.02 g/cm3，有機(jī)酸含量為3.48%，全鉀含量為3.03 mg/L。

供試土壤：紅壤取自福建省詔安縣（北緯23°35′～ 24°11′，東經(jīng) 116°55′～ 117°22′），年平均氣溫21.3℃，年降水量1447.5 mm，無(wú)霜期360 d。經(jīng)自然風(fēng)干后，除去石塊、石礫、動(dòng)植物殘?bào)w等雜物，粉碎過(guò)2 mm篩備用，初始土壤基本性質(zhì)：有機(jī)質(zhì)10.12 g/kg，堿解氮125.25 mg/kg，有效磷22.21 mg/kg，速效鉀70.31 mg/kg，pH值5.28。

供試蔬菜：小白菜，品種是‘四季536快菜’。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用室內(nèi)盆栽試驗(yàn)，所用盆規(guī)格（口徑20 cm，高15 cm，底徑16 cm），裝2.5 kg土，施肥量按每千克土施N 0.25 g、P2O50.12 g、K2O 0.25 g的標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算，折合大田施用量為N 500 kg/hm2、P2O5240 kg/hm2、K2O 500 kg/hm2。每盆栽種小白菜苗（株高約5 cm）5株。栽種后1周，對(duì)小白菜葉面噴施不同稀釋倍數(shù)木醋液，共5個(gè)處理，重復(fù)3次，不同稀釋倍數(shù)木醋液pH值見(jiàn)表1。處理1（CK）：對(duì)照，噴施去離子水；處理2（M100）：噴施稀釋100倍木醋液；處理3（M300）：噴施稀釋300倍木醋液；處理4（M500）：噴施稀釋500倍木醋液；處理5（M700）：噴施稀釋700倍木醋液。小白菜生長(zhǎng)周期為40 d，木醋液每周葉面噴施1次，每次噴施10 mL，折合大田施用量為20 000 kg/hm2，共噴施4次。

表1 不同稀釋倍數(shù)的木醋液pH值

1.4 測(cè)定指標(biāo)

小白菜生長(zhǎng)指標(biāo)的測(cè)定：收獲當(dāng)天，清洗每株小白菜，用紗布吸干水分，稱重、測(cè)株高。

小白菜品質(zhì)指標(biāo)的測(cè)定：全磷含量采用釩鉬黃比色法測(cè)定；全鉀含量采用火焰光度計(jì)測(cè)定；可溶性糖采用蒽酮比色法；Vc測(cè)定采用2，6-二氯酚靛酚滴定法；硝酸鹽采用水楊酸比色法。

土壤指標(biāo)的測(cè)定：土壤碳氮采用碳氮元素分析儀（德國(guó)ELEMENTAR）測(cè)定，土壤有效磷采用0.5 mol/L NaHCO3浸提—鉬銻抗比色法測(cè)定，土壤速效鉀采用NH4OAc浸提火焰光度法測(cè)定，土壤全磷、全鉀采用NaOH熔融法測(cè)定。

木醋液成分的測(cè)定：有機(jī)組分采用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀（GC-MS）測(cè)定。金屬成分（Ni，Cu，Cd，Co，Zn，Pb，K，Na）采用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（ICP-MS）測(cè)定。

1.5 統(tǒng)計(jì)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel 2013和SPSS 20.0軟件統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 噴施木醋液對(duì)小白菜株高和鮮重的影響

由表2可看出，M300、M500處理下小白菜的株高和鮮重與對(duì)照組有顯著差異，可以發(fā)現(xiàn)隨著木醋液稀釋倍數(shù)的增加，小白菜的株高呈現(xiàn)逐步增加的趨勢(shì)，株高在M500處理時(shí)達(dá)到最大值26.66 cm，鮮重在M300處理達(dá)到最大值14.45 g，株高比對(duì)照增加33.33%，鮮重增加38.01%。M100與M300處理株高基本無(wú)區(qū)別，M300與M500處理的鮮重相近；M700處理下小白菜株高和鮮重與CK相近。高濃度木醋液處理M100對(duì)小白菜株高和鮮重?zé)o顯著促進(jìn)作用，低濃度木醋液處理M700對(duì)小白菜株高和鮮重?zé)o顯著促進(jìn)作用。噴施不同稀釋倍數(shù)的木醋液對(duì)小白菜的株高和鮮重有一定的影響，處理M500效果最明顯，隨著稀釋倍數(shù)增加，處理M700的效果最不明顯。

表2 噴施木醋液對(duì)小白菜株高和鮮重的影響

2.2 噴施木醋液對(duì)小白菜全鉀和全磷含量的影響

由表3可知，M500處理下小白菜的全磷、全鉀含量與對(duì)照組有顯著差異，M100、M300、M500處理下小白菜的全鉀含量與對(duì)照有顯著差異，可以看出隨著稀釋倍數(shù)的增加，小白菜的全磷和全鉀含量也逐漸增加，在M500處理小白菜全磷和全鉀含量都達(dá)到最大值，全磷含量最大值達(dá)到0.75 mg/kg，比對(duì)照增加25%，全鉀含量最大值達(dá)到9.51 mg/kg，比對(duì)照增加55.90%。M100全磷含量與CK效果相近，全鉀含量比CK增加12.78%；M700與M300處理下小白菜全磷、全鉀含量相近；M500與M100相比，全磷含量增加15.38%，全鉀含量增加29.91%。

表3 噴施木醋液對(duì)小白菜全鉀和全磷含量的影響（mg/kg）

2.3 噴施木醋液對(duì)小白菜Vc含量的影響

由圖1可知，噴施不同稀釋倍數(shù)木醋液后，小白菜中Vc含量得到提高，在M500處理達(dá)到最大值26.40 g/kg，之后隨著稀釋倍數(shù)增加，Vc含量降低。M100、M300、M500、M700處理下小白菜Vc含量與CK相比有所增加，增加幅度為5.98%～31.56%，分別為M100增加5.98%、M300增加20.93%、M500增加31.56%、M700增加7.31%。M500處理下Vc含量 比M100增 加24.11%；M100、M700與CK的Vc含量分別為21.27、21.53和20.07 g/kg，3個(gè)處理之間差異不顯著。噴施木醋液處理的Vc含量有一定的增加，其中M500效果最好。

圖2 噴施木醋液對(duì)小白菜可溶性糖含量的影響

圖1 噴施木醋液對(duì)小白菜Vc含量的影響

2.4 噴施木醋液對(duì)小白菜可溶性糖含量的影響

由圖2可知，葉面噴施木醋液對(duì)小白菜可溶性糖含量的增加有促進(jìn)作用，增加幅度為2.94%～31.55%。隨著稀釋倍數(shù)的增加，可溶性糖呈現(xiàn)增多的趨勢(shì)，在葉面噴施稀釋500倍木醋液中小白菜可溶性糖含量達(dá)到最大值29.87 g/kg，之后增加稀釋倍數(shù)，可溶性糖含量降低，M700降低到23.37 g/kg。與對(duì)照相比，M300增加17.72%，M500增加31.55%，達(dá)到顯著性水平，說(shuō)明噴施木醋液提高小白菜含糖量，從而改善了小白菜的口感。M100與CK相比，可溶性糖含量基本無(wú)差異；M700比M100增加3.09%；各處理中，M500最大值比M700最小值增加28%。

2.5 噴施木醋液對(duì)小白菜硝酸鹽含量的影響

從圖3可以看出，葉面噴施木醋液能顯著降低小白菜硝酸鹽含量，幅度范圍為15.99%～37.77%。木醋液稀釋倍數(shù)的增加，小白菜中硝酸鹽含量逐漸降低，M500達(dá)到最小值0.20 g/kg，再增加稀釋倍數(shù)，硝酸鹽含量增加，M700達(dá) 到0.27 g/kg。M300、M500、M700處 理 與CK差異達(dá)到了顯著水平，說(shuō)明噴施木醋液對(duì)硝酸鹽含量的降低有顯著效果。M500比M100降低33.33%，比CK降低37.77%；M500比M700降低25.92%。噴施不同稀釋倍數(shù)的木醋液對(duì)小白菜的硝酸鹽含量均有一定的影響，其中處理M500效果最顯著。

圖3 噴施木醋液對(duì)小白菜硝酸鹽含量的影響

2.6 噴施木醋液對(duì)土壤pH值及NPK含量的影響

由表4可知，噴施不同稀釋倍數(shù)木醋液對(duì)土壤全碳、全氮、全磷沒(méi)有顯著影響。隨著稀釋倍數(shù)的增加，土壤pH值隨之增加，其中M100顯著降低土壤pH值，其他處理對(duì)土壤pH值無(wú)顯著影響；噴施不同稀釋倍數(shù)木醋液對(duì)土壤速效鉀均有顯著增加效果，其中M100與CK相比，增加40.04%，與M300、M500、M700均達(dá)顯著性差異；噴施不同稀釋倍數(shù)木醋液對(duì)土壤有效磷均有顯著增加效果；M100和M300顯著提高土壤堿解氮含量，增幅為17.39%和13.66%。

表4 噴施木醋液對(duì)土壤pH、全碳及氮、磷、鉀含量的影響

2.7 木醋液組分分析

由表5可知，本試驗(yàn)所用木醋液中主要有機(jī)成分有37種，分別是有機(jī)酸類(lèi)、酮類(lèi)、酚類(lèi)、醇類(lèi)、雜環(huán)化合物類(lèi)、酯類(lèi)、肼類(lèi)、胺類(lèi)、糖類(lèi)和氨類(lèi)等，其中相對(duì)含量較高的有機(jī)成分是n-棕櫚酸18.44%、6-油酸9.35%、氨6.87%、1，4：3，6-二氫-α-d-吡喃葡萄糖6.62%等。本試驗(yàn)所用木醋液有機(jī)成分中酮類(lèi)、有機(jī)酸類(lèi)相對(duì)含量較高，醇類(lèi)、酚類(lèi)物質(zhì)相對(duì)含量較低，有機(jī)酸類(lèi)物質(zhì)占總含量達(dá)35.48%，酮類(lèi)物質(zhì)占總含量達(dá) 16.6%。由表6可知，廢菌棒所制木醋液中各重金屬含量均低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)環(huán)境不會(huì)造成二次污染。

表5 木醋液主要有機(jī)成分

表6 木醋液中金屬含量

3 討論

試驗(yàn)結(jié)果表明，葉面噴施不同稀釋倍數(shù)木醋液對(duì)小白菜的株高和鮮重的影響，呈現(xiàn)的趨勢(shì)為隨著稀釋倍數(shù)的增加，株高和產(chǎn)量也隨之增加，在M500處理下達(dá)到最大值，隨著稀釋倍數(shù)繼續(xù)增加，M700處理株高和產(chǎn)量反而降低。木醋液的濃度對(duì)作物的株高和鮮重有影響，王坤等［7］研究表明，葉面噴施200倍木醋液處理能使茅蒼術(shù)根莖產(chǎn)量可提高60.33%，200倍和300倍木醋液的處理效果與對(duì)照有顯著差異（P＜0.05），而100倍和400倍與對(duì)照處理之間無(wú)顯著差異（P＞0.05）。張琳等［8］在設(shè)施大棚設(shè)置不同濃度梯度的木醋液西紅柿葉面噴施的試驗(yàn)結(jié)果顯示，施用稀釋300倍的木醋液液能顯著提高西紅柿品質(zhì)和產(chǎn)量，而稀釋500倍處理與對(duì)照無(wú)差異。分析原因是高濃度木醋液的pH值太低，對(duì)小白菜生長(zhǎng)發(fā)育有抑制作用，以往研究也證明了木醋液濃度過(guò)高對(duì)植物生長(zhǎng)有抑制作用［9］；而木醋液濃度太低對(duì)小白菜作用不顯著，原因是稀釋倍數(shù)過(guò)高，木醋液中營(yíng)養(yǎng)元素含量太低［10-11］，無(wú)法發(fā)揮其促進(jìn)作物生長(zhǎng)發(fā)育的作用。不同品種的蔬菜對(duì)木醋液的濃度要求及其產(chǎn)生的效果是有差異的，實(shí)際最佳噴施濃度應(yīng)根據(jù)木醋液種類(lèi)以及噴施對(duì)象做進(jìn)一步研究［8］。

本研究中，葉面噴施不同稀釋倍數(shù)木醋液能提高小白菜的還原性糖和Vc含量，降低硝酸鹽的含量。姚玲等［10］研究表明葉面噴施稀釋木醋液能顯著提高獼猴桃的Vc含量，最高可比對(duì)照增加56.50%；張琳等［8］研究表明M100、M200、M300、M500處理的西紅柿Vc含量與CK相比有所增加，增加范圍為3.54%～23.71%；潘潔等［12］研究表明，木醋液可提高番茄可溶性糖含量5.27%～10.28%，提高Vc含量3.46%～17.15%，降低硝酸鹽含量4.25%～15.33%。分析原因是木醋液是多種有機(jī)物的混合體［13］，其中含有小白菜生長(zhǎng)發(fā)育所必需的大量、微量營(yíng)養(yǎng)元素和有機(jī)物等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)［14］，噴施過(guò)程中一部分木醋液進(jìn)入土壤提高了土壤中微生物的活性［15］，增加了土壤肥力，同時(shí)提高根系吸收養(yǎng)分能力，從而提高小白菜的產(chǎn)量和品質(zhì)。噴施后，小白菜對(duì)木醋液中有效成分有所吸收，特別是其中的微量元素，而微量元素在生化代謝中可作為催化劑加速代謝活動(dòng)，提高酶的合成效率，合成自身所需營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，在一定程度上提高本身的生物活性［16］。

葉面噴施木醋液后，部分木醋液進(jìn)入土壤中，降低土壤pH值，提高土壤堿解氮、速效鉀和有效磷含量，其中有效磷和速效鉀增加效果最為明顯，原因可能為木醋液本身呈酸性且含有大量有機(jī)分子（尿素占2.21%），進(jìn)入土壤后，木醋液有機(jī)成分中的氨類(lèi)化合物有增加土壤氮元素的作用［17］，木醋液中的鉀含量有助于土壤鉀元素的增加，從而導(dǎo)致土壤堿解氮和速效鉀含量的提高。木醋液有機(jī)酸的含量高達(dá)35.48%，有機(jī)酸中的有機(jī)陰離子與土壤中的Fe、Al和 Ca等金屬離子間絡(luò)合反應(yīng)［18-20］，活化土壤磷元素，促進(jìn)不同磷酸鹽中磷的釋放和難溶性磷酸鹽溶解［21-22］，從而提高土壤磷的有效性。

4 結(jié)論

本試驗(yàn)中稀釋500倍廢菌棒木醋液效果最好，株高和鮮重可提高33.33%和35.99%，維生素C和可溶性糖含量分別提高31.56%和31.55%，硝酸鹽降低37.77%，可以滿足蔬菜產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益的需求。本研究中所制木醋液是以廢菌棒為原料獲得的綠色產(chǎn)品，具有生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、安全無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)于發(fā)展綠色產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。