羅志偉， 王昌梅,， 樸明國， 劉健峰,， 張無敵,， 尹 芳,

(1.云南師范大學， 云南 昆明 650500； 2.吉林東晟生物質能工程研究院， 吉林 通化 134118)

傳統種植模式下，化肥農藥的使用使得土地肥力酸化、土壤板結、土壤肥力下降，這導致農藥化肥更加過度使用，至此形成惡性循環(huán)[1-2]。因此，需要找尋新的農業(yè)耕種方式以促進農作物可持續(xù)栽培、穩(wěn)定發(fā)展，其中主要模式有：有機農業(yè)、自然農業(yè)、生態(tài)農業(yè)等[3]。

在有機農業(yè)種植過程中，未使用誘導劑及生長調節(jié)劑的種子易出現活力下降甚至消失的情況，從而限制了種子發(fā)芽和出苗能力。大量的研究證明，種子的活力是可以通過一些處理而獲得恢復或提高的，在眾多播前種子處理方法中，浸種引發(fā)是提高種子活力的一種有效途徑[4]。沼液中含豐富的氮、磷、鉀及多種微量元素、生長激素，而這些物質可通過滲透被種子吸收利用，加速種子休眠時期的代謝過程，從而促使種子萌發(fā)，故可作為有機蔬菜種植的浸種液使用[5]。

阿布力孜[6]等采用50%濃度沼液浸種并結合高濃度的沼液噴施的方法，顯著增加棉花的產量。程維舜[7]等利用不同濃度的沼液浸種提高西瓜種子發(fā)芽率和成苗率，其中40%濃度沼液浸種24 h處理的西瓜種子發(fā)芽率和成苗率效果最好。目前，沼液浸種研究大多集中在浸種濃度與時間對作物的生長影響上，而不同pH值沼液浸種對作物的影響研究較少，故本次實驗通過不同pH值沼液浸種生菜種子考察其對生菜發(fā)芽率和幼苗品質的影響，為后續(xù)有機蔬菜種植產量、品質的提高提供了參考依據。

1 材料和方法

1.1 試驗時間、地點

本實驗于2020年11月14日至11月21在云南師范大學農業(yè)農村重點實驗室內進行。

1.2 實驗材料

實驗浸種液：取自云南曲靖恒爍達公司豬糞厭氧發(fā)酵工程處理后得到的沼液，初始沼液pH值約為7.6～7.7。生菜種子：購自中國云南昆明華興種業(yè)公司，種子理論純度不低于96.0%，凈度不低于98%，水份不高于7%，執(zhí)行標準GB16715.5—2010。磷酸、氫氧化鉀等試劑均產自天津化學試劑六廠，均為分析純。

1.3 實驗設計

本文以清水浸種和干播種為對照，共設置7組種子，每組設置5個平行，6組用10.0 mL浸種處理，分別是弱酸沼液處理兩組、弱堿沼液處理兩組、沼液原液處理1組和清水處理1組，每組種子浸種10 h，最后1組采用干種子播種培養(yǎng)，浸種過程以沼液完全浸沒種子3 cm為準。弱酸性沼液是在原沼液的基礎上，通過滴加稀釋后的磷酸溶液將pH值調至6.0和6.5；弱堿性沼液是在原沼液的基礎上，通過滴加稀釋后的氫氧化鉀溶液將pH值調至8.0和8.5。沼液浸種完成后用清水清洗種子。種子放置在直徑9 cm培養(yǎng)皿中，培養(yǎng)皿內放置2層濾紙，于溫度23℃±2℃條件下培養(yǎng)。每皿放置20粒種子，初始每皿添加清水5.0 mL，間隔2 d每皿補充清水2.0 mL。

1.4 種子萌發(fā)指標測定

于培養(yǎng)的第2天統計發(fā)芽勢，于培養(yǎng)的第7天統計發(fā)芽率并測量統計發(fā)芽率、發(fā)芽指數、活力指數、莖的長度、根的長度、單株鮮重。

(1)

(2)

(3)

活力指數(VI)=GI×S

(4)

式中：Gt為第t天的種子發(fā)芽數;Dt為對應種子發(fā)芽第幾天天數;S為平均胚根長。

1.5 幼苗生長指標測定

培養(yǎng)7天后將浸種后的種子移至培養(yǎng)皿中培養(yǎng)，并用刻度尺測定幼苗胚根長，并統計幼苗胚根根長及根數；用萬分之一電子天平稱其整株鮮重。

1.6 不同pH值沼液及幼苗理化指標的測定

凱氏定氮法測定全氮、堿熔-鉬銻抗分光光度法測定總磷、堿熔法測定總鉀、原子吸收光譜儀測定銅和鎘含量[8]、高效液相色譜儀測定赤霉素、吲哚乙酸、和細胞分裂素素[9]、烘箱105℃下烘制4 h測定總固體含量、分光光度法測定COD和氨態(tài)氮、紫外分光光度法測定葉綠素[10]和維生素C[11]，每個處理重復3次取平均值。

1.7 數據處理

利用Excel 2010進行數據整理，origin 2017軟件制圖，應用SPSS Statistics 22統計分析軟件對各指標進行Duncan新復極差法顯著性檢驗(p<0.05)及主成分分析。

2 結果和分析

2.1 沼液理化性質

沼液原液、弱酸性沼液和弱堿性沼液的理化參數如表1所示，弱酸性沼液中由于添加了磷酸，總磷(TP)略有提高，弱堿性沼液中由于添加了氫氧化鉀，總鉀(TK)略有提高。重金屬元素鉛、鎘均在標準范圍內，且不同的pH值對沼液中重金屬元素鉛、鎘含量無明顯影響，不同的pH值對沼液中氨態(tài)氮，COD及烘干后所測量的總固含量也無明顯影響。 結合2.1中沼液成分的變化，并由圖1可知，不同pH值對沼液中3種植物生長素(赤霉素、吲哚乙酸、細胞分裂素)的指標有不同的影響。在弱酸性沼液中，赤霉素、吲哚乙酸和細胞分裂素含量與原沼液中含量相比沒有明顯的變化；在弱堿性沼液中，赤霉素、吲哚乙酸含量與原沼液中含量相比呈現降低現象，且兩種植物生長素含量減少明顯。細胞分裂素iPR在不同pH值的條件下沒有明顯變化。

表1 沼液原液和調整pH值后沼液的理化參數

圖1 沼液原液和調整pH值的沼液中3種植物生長素含量變化

2.2 不同pH值沼液浸種對生菜種子萌發(fā)及生長指標的影響

根據公式(1)～(4)統計相關萌發(fā)數據指標，由表2可知沼液浸種處理組生菜種子萌發(fā)率較高，且萌發(fā)速率快，培養(yǎng)第2天種子萌發(fā)率達最高，其中pH值6.5沼液處理組發(fā)芽率最高，達到85.00%；用清水浸種的生菜處理組萌發(fā)率最低，只有66.40%。不同pH值沼液處理組對生菜幼苗莖長度沒有明顯影響，但對生菜種子的發(fā)芽勢、發(fā)芽指數、活力指數、根長及苗重均存在著顯著影響(p<0.05)。利用弱酸沼液處理的生菜種子的發(fā)芽指數、活力指數、苗重指標顯著優(yōu)于清水、干播種及弱堿性沼液處理組處理組(p<0.05)，當浸種沼液pH值6.5時，發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數、活力指數及苗重達到最大值。利用弱堿性沼液處理的生菜種子的發(fā)芽勢、發(fā)芽率優(yōu)于清水處理組，但活力指數較低，當浸種沼液pH值8.5時，活力指數僅有407.17，且根長結果較其他處理組有差異顯著(p<0.05)，根系發(fā)育不良。這表明，弱酸性沼液有利于提高生菜種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢、活力及幼苗根系生長，使得生菜在幼苗階段取得良好的生長結果；弱堿性沼液在一定程度上提高了發(fā)芽率、發(fā)芽勢，但對生菜種子的活力指數有抑制效果，且對生菜幼苗根系發(fā)育抑制嚴重。

表2 不同處理組間生菜種子萌發(fā)及幼苗生長指標比較結果

2.3 不同pH值沼液浸種對生菜萌發(fā)后幼苗生理特性影響

葉綠素a(Chla)和葉綠素b(Chlb)約占總葉綠素(Chla+Chlb+Lut)含量的75%，因此葉綠素的含量對植物光合作用及逆環(huán)境生長具有重要意義[12]。由表3可知，浸種處理對生菜幼苗葉綠素的含量有顯著影響(p<0.05)，浸種沼液pH值為6.5～7.7時，Chla含量較高為13.466～22.566 mg·g-1；浸種沼液pH值為6.0～7.7時，Chlb含量較高為2.367～3.766 mg·g-1；浸種沼液pH值為6.5～6.5時，葉黃素(Lut)含量較高為5.433～5.766 mg·g-1；浸種沼液pH值為6.0～7.7時，總葉綠素含量較高為18.467～31.433 mg·g-1。浸種沼液pH值為6.0～6.5時，Chlb及Lut含量顯著高于其他處理組(p<0.05)；當浸種沼液pH值為6.5時，Chla含量最高為22.566 mg·g-1。與清水浸種相比，浸種沼液pH值為6.5～8.5時，幼苗維生素C的含量得到一定提高，生素C含量提高約66.9%～90.4%，其中浸種沼液pH值為6.5，8.0和8.5與清水、干播種處理組相比幼苗維生素C的含量變化明顯(p<0.05)。

表3 不同處理組間生菜幼苗生理特性比較結果

但不同pH值沼液浸種對生菜幼苗的粗蛋白含量無明顯影響，這可能與幼苗后期生長過程中光合作用強弱有關，而弱酸性沼液浸種后生菜幼苗含有較高的葉綠素，更利于生菜生長過程中光合作用下營養(yǎng)物質的積累[13]。結合2.2中生菜種子萌發(fā)及生長指標，弱酸性沼液浸種后生菜種子具有更好的生理生化綜合特性，兩者結果與各項性狀評價相近，這表明利用弱酸性沼液浸種處理生菜種子對有機農業(yè)模式下生菜的育苗具有一定的參考價值。

3 討論

袁炳富和曹云[14-15]的研究顯示沼液含多種可溶性小分子物質，可被種子直接吸收，進而種子發(fā)芽及幼苗生長提供一定的營養(yǎng)元素，其次沼液中含抗菌類物質，這些物質能殺滅種子表面病菌，增強種子抗病力，起到催芽、壯苗的作用。該實驗中，通過對比清水浸種與原沼液浸種處理結果，生菜種子在發(fā)芽率、活力指數等方面有顯著差異，這也與上述研究結果相似。此外常規(guī)浸種導致生菜種子發(fā)芽率偏低，出苗不整齊，制約了有機蔬菜產業(yè)化持續(xù)性發(fā)展[16]。分析原因除了土地因化肥農藥的使用使得土地肥力酸化、土壤板結、土壤肥力下降的原因外，還與生菜種子自身萌發(fā)條件相關[17]。

沼液中含有促進作物生長的赤霉素、吲哚乙酸、細胞分裂素等植物激素物質，這些植物激素常被作為誘導作物萌發(fā)試劑使用，其通過激活胚的新陳代謝促進種子的出苗率和出苗齊性[18]。其中赤霉素、吲哚乙酸參與植物根、莖、葉等各個器官的生長發(fā)育，能提高植物幼苗生物量，對幼苗鮮重、植株高度及生根率作用明顯，是蔬菜種子壯苗的理想調節(jié)劑[19-20]。根據王利明[21]等利用不同生長調節(jié)劑對萵苣進行實驗，研究發(fā)現生長調節(jié)劑可以提高萵苣葉綠素含量，并可能參與光合反應的調節(jié)。通過沼液浸種實驗我們發(fā)現，不同pH值會對沼液中部分植物激素產生影響，隨著pH值升高，沼液中部分植物激素含量降低，結合表3中葉綠素的變化，研究結果具有相似處。而王衛(wèi)和趙馮康[22-23]研究表明，赤霉素在pH值約為4.0的環(huán)境中由赤霉菌產生，而吲哚乙酸也屬于酸性物質，在堿性條件下會發(fā)生分解，故赤霉素與吲哚乙酸受環(huán)境pH值條件影響較大。

本次研究發(fā)現，用弱酸性沼液浸種組，生菜幼苗與其他處理組相比存在以下優(yōu)點:1)根數增多明顯，根系發(fā)達程度顯著； 2)生菜幼苗葉片顯現綠色，葉綠素產生提前，且幼苗所含維生素C有明顯提高； 3)生菜苗較為茁壯。經葉根長、鮮重、根系活力等測定，其值也是顯著高于清水處理組，部分指標顯著高于干播種處理組。另外，同樣是以弱酸性沼液浸種，pH值6.0與pH值6.5沼液浸種相比，生菜苗生長指標也存在著差異，其中利用pH值6.5沼液浸種所得生菜種子萌發(fā)指標及幼苗品質綜合效果最佳。

4 結論

(1)弱酸性沼液浸種可有效提高生菜種子活力指數及萌發(fā)速度，其含有的活性物質—植物生長激素可增強生菜幼苗根系、莖長的生長能力，pH值對沼液中部分植物生長激素影響較大，故浸種時需要要調節(jié)好沼液的pH值。其中，pH值在6.5左右的沼液浸種后生菜種子發(fā)芽率、萌發(fā)速率等幼苗生長指標最佳。

(2)根據幼苗生理特性分析，弱酸性沼液浸種處理生菜種子對提高生菜幼苗葉綠素及維生素C的含量有促進作用，這利于幼苗更早進行光合作用從而促進幼苗生長發(fā)育與營養(yǎng)物質的積累。