摘 要 沼液作為一種新型農(nóng)業(yè)有機肥料，富含農(nóng)作物生長所需的營養(yǎng)成分，但在農(nóng)業(yè)領域的應用還面臨標準不清、用量不明等問題，嚴重限制沼液資源的有效化利用及種養(yǎng)結合生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)的發(fā)展。試驗設置0（CK）、5%、10%、25%、50%、75%和100% 7個處理濃度豬糞沼液，研究其對玉米種子萌發(fā)的影響，以確定沼液對種子萌發(fā)的最適濃度。試驗結果表明，高濃度沼液會對玉米種子萌發(fā)產(chǎn)生不利影響，隨著沼液濃度降低，抑制作用逐漸減弱；5%為玉米種子萌發(fā)的最適沼液濃度，雖然種子的發(fā)芽率與清水對照相比并無明顯差異，但發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)卻分別比清水提高21.42%和18.18%，胚根長度比CK提高8.37%。

關鍵詞 沼液；玉米；種子萌發(fā)；發(fā)芽率

中圖分類號：S216.4；X713 文獻標志碼：A DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2024.17.012

目前，全球對環(huán)境保護和可持續(xù)發(fā)展的重視程度越來越高，能源轉型正在成為一個重要趨勢，傳統(tǒng)化石燃料如煤炭、石油等不僅儲備有限，而且在開采、使用過程中會對環(huán)境造成較大影響。沼氣作為一種新型可再生生物能源，在發(fā)電和產(chǎn)熱等方面具有巨大潛力，在一定程度上能夠替代化石燃料[1]，減輕溫室氣體排放壓力[2]，提供了更加清潔、可持續(xù)的能源選擇，對于推動能源結構調整和可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。沼液是人畜糞便和作物秸稈等經(jīng)微生物分解代謝后產(chǎn)生的殘余液體[3]，富含多種農(nóng)作物生長所需的營養(yǎng)物質，因其可充當農(nóng)業(yè)有機肥料，在提高農(nóng)作物的產(chǎn)量和品質、提高土壤肥力及改善土壤結構等方面都能發(fā)揮積極作用[4-5]，實現(xiàn)環(huán)境與經(jīng)濟效益雙贏，成為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)最具潛力的處理手段之一[6]。但由于沼液產(chǎn)量大，貯存及運輸成本過高，并且農(nóng)業(yè)生產(chǎn)具有季節(jié)性，難以精準地滿足沼液還田的要求，給沼液的推廣和應用帶來了一定挑戰(zhàn)。

國內(nèi)外對于沼液綜合利用的研究已有諸多報道，但沼液對植物的毒性風險卻很少受到關注，高濃度的沼液灌溉可能會使種子無法發(fā)芽，出現(xiàn)燒苗或減產(chǎn)現(xiàn)象[7-8]。吳樹彪等的研究結果表明，沼液雖然可促進種子發(fā)芽、提高農(nóng)作物產(chǎn)量、提升土壤肥力，但并不是用量越多效果就越好，一味增加沼液施用量，忽視土壤對沼液的最大承載能力，將會給生態(tài)環(huán)境造成損害[9]。雖然已有研究人員通過試驗得出了沼液的最優(yōu)灌溉量，如陳鐘佃等利用養(yǎng)殖場的豬糞沼液對秋玉米進行澆灌，發(fā)現(xiàn)50%化肥基施+50%沼液追施對秋玉米的單果質量和產(chǎn)量提升效果最優(yōu)，并且在秋玉米中未檢測到抗生素；此外，在水旱輪作種植中，施用沼液對土壤理化性質沒有造成影響，不會導致重金屬累積[10]。溫云杰等研究人員指出，將沼液與化肥以1︰1的比例混合配施，可顯著提高大蔥產(chǎn)量，相較于CK提升了約118.9%；此外，土壤中的TOC、TN、NH4+-N、AP、AK等含量也有不同程度增加，其中TN含量的提升效果最顯著，較CK提升了40.5%～69.6%[11]。劉敏等研究發(fā)現(xiàn)，沼液與化肥配施不僅可促進玉米的生長發(fā)育，還能顯著增加土壤中微生物數(shù)量，減少土壤真菌數(shù)量，與常規(guī)施肥CF相比，45%沼液+55%化肥配施可使土壤中微生物生物量碳、土壤微生物量氮、土壤微生物量磷和有機質的含量分別提高70%、195.6%、91.6%和71.6%[12]。然而，由于不同地區(qū)沼液中養(yǎng)分和重金屬等成分含量存在一定差異，對不同作物的適用性也各不相同。因此，當前研究的重點在于開展沼液因地因作物制宜灌施，了解各地沼液的特點，并結合不同作物的生長需求，制定出科學合理的灌施方案。

種子萌發(fā)作為植株生長的起始，具有關鍵意義，不僅標志著生命的開始和希望的萌芽，更對植株后期的生長發(fā)育起著決定性作用。本試驗采用遼西當?shù)禺a(chǎn)豬糞沼液作為培養(yǎng)液，對該地區(qū)廣泛種植的玉米種子進行發(fā)芽試驗，通過對比分析不同沼液濃度處理下玉米種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)及胚根長度，旨在探尋遼西地區(qū)玉米種子發(fā)芽的最佳沼液濃度，為該地區(qū)沼液施用方案的優(yōu)化提供有力數(shù)據(jù)支撐和理論依據(jù)。

1" 材料與方法

1.1" 試驗材料

試驗選用的玉米品種為遼糯5號A，購自遼寧萬孚種業(yè)有限公司，審定編號：遼審玉20220247。本研究中使用的種子培養(yǎng)液取自遼寧省某公司厭氧發(fā)酵產(chǎn)生的豬糞沼液。沼液顏色為黑綠色，pH 值7.91，氧化還原電位-50.30 mV，銨態(tài)氮404.81 mg·L-1，硝態(tài)氮44.58 mg·L-1，無機磷31.09 mg·L-1。沼液分析項目具體測定方法見表1。

1.2" 試驗設計與方法

將沼液原液和純水配制成濃度為0 （CK）、5%、10%、25%、50%、75%、100%的沼液作為玉米種子培養(yǎng)液，每個處理重復3次，后續(xù)補水處理只加純水。

手工挑選大小相近、顆粒飽滿的玉米種子，用清水將種子清洗干凈后，在純水中浸泡3 h，選取下沉種子。在培養(yǎng)皿中放置2層消毒過的醫(yī)用紗布，用鑷子將21粒種子均勻地平鋪在紗布上，種子間距離1.5倍粒長，其上再放置2層紗布覆蓋，用移液槍分別吸取15 mL培養(yǎng)液于紗布上，使其完全濕潤，用保鮮膜將培養(yǎng)皿口密封，同時進行開孔透氣處理，避免玉米種子缺氧。將培養(yǎng)皿放進溫度25 ℃、相對濕度45%的恒溫箱內(nèi)進行發(fā)芽試驗。種子放入恒溫箱后每隔12 h進行一次補水處理（注：每次補水各處理組均添加等量純水），并于第3 d將種子上的紗布撤掉。整個培育期共8 d，觀察并記錄發(fā)芽天數(shù)和發(fā)芽數(shù)量，并于第2、4、6、8 d測量發(fā)芽種子的胚根長度，計算種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)及平均根長。種子發(fā)芽標準為種皮破裂，露出白色的胚根和胚芽。

培育期結束后，將觀測和測量的結果進行整理并計算。依據(jù)下列公式，計算玉米種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)及平均根長。

發(fā)芽率=[正常發(fā)芽種子數(shù)測定樣品種子數(shù)]×100% （1）

發(fā)芽勢=[前3 d正常發(fā)芽種子數(shù)測定樣品種子數(shù)]×100% （2）

發(fā)芽指數(shù)=∑[每天新發(fā)芽種子數(shù)量對應的發(fā)芽天數(shù)] （3）

平均根長=[正常發(fā)芽種子根長之和正常發(fā)芽種子數(shù)] （4）

1.3" 數(shù)據(jù)分析與統(tǒng)計

試驗采用Excel 2019軟件對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計處理，利用SPSS 26.0軟件中的ANOVA進行單因素方差分析，Duncan's法進行差異顯著性分析，運用Origin 2018軟件做圖。

2" 結果與分析

2.1" 沼液濃度對種子發(fā)芽率的影響

種子發(fā)芽率反映了種子的生長潛力和種子質量，高發(fā)芽率的種子通常具有較好的生長適應性和抗逆性，可更好地適應環(huán)境并保證作物的正常生長。圖1為不同濃度豬糞沼液處理對玉米種子發(fā)芽率的影響。從圖中可以看出，經(jīng)5%和10%沼液處理的玉米種子，其發(fā)芽率與CK相比并無明顯差異，但25%及更高濃度的沼液使種子發(fā)芽率急劇下降，具體來說，25%、50%沼液處理的種子發(fā)芽率分別較CK下降37.03%、53.70%（p＜0.05），而75%和100%沼液處理的發(fā)芽率僅為CK的40.74%和33.33%（p＜0.05）。表明高濃度的沼液會顯著抑制玉米種子發(fā)芽。

2.2" 沼液濃度對種子發(fā)芽勢的影響

由圖2可以看出，隨著沼液濃度增加，玉米種子發(fā)芽勢呈現(xiàn)出先上升后下降的趨勢。其中，5%沼液處理能夠顯著提高種子發(fā)芽勢，促使玉米提前發(fā)芽，較CK提高21.42%（p＜0.05）；10%沼液處理種子發(fā)芽勢和CK無顯著性差異。然而，更高濃度的沼液會抑制玉米種子的發(fā)芽勢，25%、50%沼液處理使種子發(fā)芽勢較CK分別下降35.71%、50.00%（p＜0.05）；75%和100%沼液處理的種子發(fā)芽勢僅為CK的42.85%和38.10%。

2.3" 沼液濃度對種子發(fā)芽指數(shù)的影響

發(fā)芽指數(shù)是一個綜合了種子發(fā)芽數(shù)量和發(fā)芽速率的指標，數(shù)值越大，種子的發(fā)芽能力越強。從圖3可以看出， CK的發(fā)芽指數(shù)為6.93，而經(jīng)5%沼液處理的玉米種子發(fā)芽指數(shù)為8.19，兩者存在顯著差異（p＜0.05）。10%沼液處理種子的發(fā)芽指數(shù)和CK相比無顯著差異；而當沼液濃度大于10%時，玉米種子的發(fā)芽指數(shù)呈現(xiàn)顯著下降趨勢，其中25%沼液處理的種子發(fā)芽指數(shù)較CK下降36.51%（p＜0.05）；50%、75%和100%處理沼液發(fā)芽指數(shù)均低于CK的50%（p＜0.05），分別僅為CK的46.75%、41.41%和38.96%。

2.4" 沼液濃度對種子根長的影響

從表2可以看出，不同濃度的豬糞沼液對玉米種子根長的影響不同。具體表現(xiàn)為，玉米種子根長隨沼液濃度的增加先升高后降低。在整個培育期內(nèi)，5%和10%沼液處理的種子根長均大于CK，且差異顯著（p＜0.05），即低濃度的豬糞沼液對玉米種子胚根有輕微刺激作用，能夠促進種子胚根的生長。培育期前4 d，25%沼液處理的種子根長大于CK，但在后4 d，兩組根長無顯著差異。整個培育期50%、75%和100%沼液處理的種子根長始終低于CK（p＜0.05）。

3" 討論與結論

3.1" 討論

將沼液作為玉米種子的培養(yǎng)液可為種子提供充足的水分和豐富的營養(yǎng)物質，有助于種子吸水和發(fā)芽。沼液中殘留的營養(yǎng)元素能為幼苗提供額外的營養(yǎng)支持，促進種子生長和根系的健康發(fā)育。

目前，已有多位學者研究認為，沼液可顯著促進玉米種子萌發(fā)，如楊雪妍等利用廚余沼液對黃瓜種子進行處理時發(fā)現(xiàn)，稀釋1 000倍的廚余沼液A處理的種子發(fā)芽率為91%，顯著高于對照CK[13]。曹宇東等利用玉米秸稈、番茄藤葉、牛糞等多種發(fā)酵原料的沼液對玉米種子浸泡18 h后發(fā)現(xiàn)，玉米秸稈沼液可以顯著提升玉米種子的發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)及活力指數(shù)，番茄藤葉沼液對種子胚芽長度的促進作用最明顯[14]。但黃亞麗等則認為，低濃度沼液對黃瓜種子的發(fā)芽率并無顯著影響，但卻明顯提高了種子發(fā)芽勢，促進胚芽及胚根的生長[15]。此外，劉媛媛等也通過試驗得出，沼液稀釋80倍以上時雖然對種子萌發(fā)影響不大，但對種子的根長及芽長卻有一定的促進作用[16]。這兩位學者的研究結果與本試驗結論相一致，只是在最適濃度上存在差異。一方面與種子自身的因素有關，不同種類的種子自身發(fā)芽能力不同，對沼液的接受程度也不同[17]；另一方面可能與沼液的成分有關，沼液的發(fā)酵原料不同，導致沼液中的營養(yǎng)元素、植物激素、重金屬等成分存在一定差異，從而影響種子萌發(fā)。

沼液是人畜糞便和作物秸稈等厭氧發(fā)酵產(chǎn)生的副產(chǎn)品，不僅包含作物生長所必需的營養(yǎng)成分，同時還含有大量的重金屬元素[18-20]。沼液濃度過高會對玉米種子發(fā)芽產(chǎn)生不利影響，這可能是由于沼液中的重金屬元素對種子產(chǎn)生了毒害作用。Bian等對水稻施用沼液時發(fā)現(xiàn)，高濃度沼液會降低水稻種子發(fā)芽率，這可能是受到沼液中重金屬元素Pb的影響[21]。此外，劉明久等在探究不同濃度Pb2+對水稻種子萌發(fā)的影響時發(fā)現(xiàn)，當Pb2+濃度大于300 mg·L-1時會對種子的發(fā)芽率產(chǎn)生抑制作用，并且隨著沼液濃度增大，抑制作用越強[22]。但王彥杰等則認為，高濃度沼液抑制種子萌發(fā)是因為種子原生質膜和液泡膜失水受到破壞，高濃度沼液阻礙了膜的自動修復，進而抑制種子的萌發(fā)[23]。本研究因試驗條件受限，未能探究沼液處理對種子細胞膜透性的影響，在后續(xù)的研究工作中，會將此課題當作研究重點，為遼西地區(qū)沼液施用方案的優(yōu)化提供更準確可靠的理論基礎。

綜上所述，在使用豬糞沼液作為玉米種子培養(yǎng)液時，應將沼液稀釋到合適的濃度，避免濃度過高對種子萌發(fā)產(chǎn)生抑制作用，適宜濃度沼液完全可以作為優(yōu)質有機肥。

3.2" 結論

本試驗研究豬糞沼液對玉米種子萌發(fā)的影響，設置0（CK）、5%、10%、25%、50%、75%、100%等7個不同濃度梯度處理沼液，發(fā)現(xiàn)不同濃度沼液對玉米種子萌發(fā)存在顯著影響，其中5%沼液可以顯著提升玉米種子發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)，促進種子胚根生長，但對種子發(fā)芽率沒有顯著影響；10%處理沼液僅可以促進玉米種子胚根的生長；25%處理沼液雖然對種子胚根生長無明顯促進作用，但會對種子的其他發(fā)芽指標造成不利影響；50%及以上濃度沼液對種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)及胚根的生長均會產(chǎn)生抑制作用，并且這種抑制作用隨著沼液濃度的增加而增強。

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（責任編輯：敬廷桃）

基金項目：遼寧省應用基礎研究計劃（青年專項，2023JH2/101600007）；遼寧省教育廳面上項目（LJKMZ20220596）。

作者簡介：王鵬（1997—），在讀碩士，主要研究方向為受損及污染生態(tài)系統(tǒng)修復。E-mail：15242443288@qq.com。

*為通信作者，E-mail：lymeihua1983@163.com。