報廢火藥水解產物在冬小麥上應用的生物效應

林海濤+劉兆輝+張余清+李燕+孫貴之+張玉鳳+牛加新+王江濤

摘要：我國每年有大量報廢火藥產生。報廢火藥的肥料化利用是一條重要途徑。筆者通過種子萌發試驗和盆栽試驗，分別研究了報廢火藥水解產物對小麥萌發和灌漿期關鍵生理生化指標的影響；通過田間試驗研究了含報廢火藥水解產物的葉面肥對冬小麥產量及其構成因子、經濟效益、營養品質的影響。結果表明：報廢火藥水解產物，在濃度范圍為0.01%～0.1%時能促進小麥種子萌發和幼苗生長，增加根冠比；當濃度為0.1%時，葉面噴施能顯著提高冬小麥灌漿期旗葉葉綠素含量、超氧化物歧化酶（SOD）活性，降低丙二醛含量，提高根系活力。含報廢火藥水解產物的葉面肥能提高冬小麥公頃穗數和穗粒數；大幅增加冬小麥產量和經濟效益，分別較對照增加19.4%和2 395.3元/hm2；明顯提高小麥籽粒粗蛋白和淀粉含量，分別較對照提高11.11%和10.74%。

關鍵詞：報廢火藥水解產物；冬小麥；生理生化；產量；營養品質；經濟效益

中圖分類號：S512.1+10.62文獻標識號：A文章編號：1001-4942（2017）12-0072-04

Abstract A lot of powders are scrapped every year in China. Used as fertilizer may be an important way for their safe utilization. Through seed germination experiment and pot test， the effects of scrapped propellant decomposition products（SPDP） were studied on seed germination and key physiological and biochemical indicators of flag leaves at filling stage of wheat.Field experiment was conducted to study the effects of spraying foliar fertilizer containing SPDP on the winter wheat economic benefit，yield and its components， and nutritional quality. The results showed that SPDP could promote wheat seed germination and seedling growth， and increase the ratio of root to shoot in the concentration range of 0.01%～0.1%. Foliar application at the concentration of 0.1% could significantly improve the chlorophyll content， SOD and root activity，but decreased the content of MDA in the winter wheat flag leaves. The foliar fertilizer containing SPDP could increase the panicle number per hectare and grain number per panicle， so the yield and economic benefit of winter wheat could significantly increase by 19.4% and 2395.3 yuan per hectare compared to the control. It could also increase the content of crude protein and starch by 11.11% and 10.74%compared to the control.

Keywords Scrapped propellant decomposition products （SPDP）； Winter wheat； Physiology and biochemistry； Yield； Nutritional quality； Economic benefits

目前，我國儲存了大量超過儲存年限以及隨著科技發展被淘汰的報廢火藥，其數量還在不斷增加。報廢火藥與其它廢棄物不同，它為含能材料，不安全且有一定毒性，其儲存和處理時都存在較大危險性。如何能安全、有效、無環境污染地處理大批量的報廢火藥一直都是世界各國面臨的難題。

通常，處置報廢火藥的方法是焚燒，這樣不僅浪費資源、污染環境，還消耗大量的人力、財力，且存在較大危險性。從長遠看，資源化利用是退役火藥最有效的處置方式。國外利用報廢火藥含有較高氮營養特點，曾用其試制緩釋肥，通過土壤和植物處理方式來處置報廢火藥，取得良好生物效應[1，2]。中國人民解放軍72465部隊通過“堿水解”成功地實現報廢火藥的安全水解，但水解產物在農業上的應用研究尚未見報道。水解產物主成分為無機氮、糖類物質和腐植酸，基本不含火藥成分，這為其農用提供了可能[3-6]。

小麥是我國主要糧食作物之一，“一噴三防”作為確保小麥增產的一項關鍵技術措施在我國小麥主產區得到大力推廣。鑒于此，研究報廢火藥水解產物在冬小麥上應用的生物效應，用其開發適于冬小麥“一噴三防”的葉面肥，則可為推動報廢火藥的資源化利用以及保障國家糧食安全提供技術支持。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

報廢火藥水解母液，由中國人民解放軍濟南軍區72465部隊提供，用1∶1的鹽酸調pH值至8.05。小麥品種為濟麥22。種子萌發用材料：直徑9 cm培養皿和定性濾紙。盆栽用材料：直徑3 mm石英砂、霍格蘭營養液及直徑18 cm塑料盆。大田試驗用材料：市售腐植酸葉面肥（總養分為20%，養分式為8-6-6）；自制報廢火藥型葉面肥，由報廢火藥水解產物添加無機態氮磷鉀組配而成（總養分為200 g/L，養分式為8-6-6，水解產物所占體積比為50%）。大田試驗于2014年在山東省桓臺縣中國農大綜合試驗站進行。土壤為褐土，耕層（0～20 cm）有機質含量為11.1 g/kg，堿解氮53.9 mg/kg，有效磷25.9 mg/kg，速效鉀197.0 mg/kg，pH值為8.9。endprint

1.2 試驗設計

小麥種子萌發試驗設置5個濃度處理，即100%、10%、1%、0.1%、0.01%水解火藥母液。對照清水。

盆栽試驗設置4個處理，即t1：葉面噴施清水（CK）；t2：葉面噴施硝酸鉀，噴施濃度為0.1%；t3：葉面噴施腐植酸鉀，噴施濃度為0.1%；t4：葉面噴施報廢火藥水解母液，噴施濃度為0.1%。

大田試驗設置4個處理，即T1：常規施肥（CK）；T2：常規施肥+葉面噴施清水；T3：常規施肥+葉面噴施腐植酸型葉面肥；T4：葉面噴施水解火藥型葉面肥。

1.3 試驗方法

小麥種子萌發試驗：采用光照培養箱，各處理重復4次，每個重復3皿，皿內濾紙上100粒種子。

盆栽試驗：在玻璃溫室內進行，各處理重復4次，每個重復3盆，定期更換霍格蘭營養液，報廢火藥水解產物噴施在小麥灌漿期進行，噴施濃度為0.1%。

大田試驗：采用小區試驗，隨機區組排列，每個處理重復3次，小區面積為3 m×20 m=60 m2。葉面肥在整個生育期共噴施兩次，一次在返青-拔節期，一次在揚花期。市售腐植酸型葉面肥每次公頃用量300 g，對水225 L；水解火藥型葉面肥每次公頃用量750 mL（濃度為40%），對水225 L，均勻噴灑在小麥葉面。整個試驗過程中，除了噴施肥料不同，底肥和追肥以及灌溉、除草、噴灑農藥等其它農藝措施均相同。

1.4 項目測定

發芽率：以3個培養皿為統計單元計算發芽率。

根數：用平均根數表示，即：根數/種子數。

芽長：用平均芽長表示，即：芽長/種子數。

盆栽試驗中，旗葉葉綠素含量采用乙醇浸提比色法測定，旗葉丙二醛（MDA）含量采用硫代巴比妥酸（TBA）比色法測定，旗葉超氧化物歧化酶（SOD）活性采用氮藍四唑光化還原法測定，根系活力（TTC）采用氯化三苯基四氮唑法測定，以上指標均于小麥灌漿期測定。

大田試驗中，小麥成熟時，每小區選9 m2收獲測產，同時取1 m雙行小麥用于考種。考種指標：公頃穗數、穗粒數、千粒重。品質指標中，粗蛋白含量測定采用《GB/T 5511—2008 谷物和豆類 氮含量測定和粗蛋白質含量計算——凱氏法》；淀粉含量測定采用《GB/T 5514—2008糧油檢驗糧食、油料中淀粉含量測定》。

1.5 數據處理

所有數據采用DPS 7.05和Microsoft Excel 2003進行處理，用鄧肯氏新復極差法（DMRT）對試驗數據進行比較分析。

2 結果與分析

2.1 水解火藥母液濃度對冬小麥萌發的影響

從表1中可以看出，小麥種子發芽率隨水解火藥母液濃度的降低呈增加趨勢，當濃度≥1%時，小麥種子萌發受到抑制，濃度100%時種子不能萌發。究其原因可能與水解母液含鹽量較高有關（經測定，水解母液含氮量為4%，氮素形態主要是硝態氮和銨態氮）。當施用濃度≤0.1%時，對小麥種子萌發無顯著影響。小麥芽長，施用濃度為1%時表現為促進，但施用濃度為0.01%時表現為抑制。施用濃度≤10%時，對發根數無顯著影響，但對根長影響顯著，當施用濃度≥1%時，根長顯著變短。施用濃度<0.1%時，對冬小麥的根冠比有促進作用，施用濃度>0.1%時則有抑制作用。綜上，水解火藥母液適宜施用濃度為0.01%～0.1%，可促進冬小麥種子萌發和生長。

2.2 不同處理對冬小麥生理生化的影響

由表2可知，葉面噴施硝酸鉀、腐植酸鉀、水解火藥母液均能顯著提高冬小麥灌漿期旗葉葉綠素含量、根系活力、旗葉SOD活性，而后者較前兩者優。葉面噴施腐植酸鉀、水解火藥母液均能顯著降低冬小麥灌漿期旗葉丙二醛含量，而后者較前者效果顯著。

2.3 不同處理對冬小麥產量構成因子的影響

不同處理冬小麥產量構成因子表現見表3。公頃穗數，在常規施肥（T1）基礎上噴施清水（T2）較T1有所增加，但差異不顯著，而在T1基礎上噴施市售腐植酸型葉面肥（T3）、水解火藥型葉面肥（T4）處理增加顯著，且T4優于T3。穗粒數，T2、T3處理較 T1有所增加，但不顯著，而在常規施肥基礎上噴施水解火藥型葉面肥（T4）增加顯著。千粒重，T2、T4比T1有所增加，但差異不顯著，T3較T1增加顯著。

2.4 不同處理對冬小麥產量和經濟效益的影響

不同處理冬小麥產量和經濟效益結果見表4。產量，T4>T3>T2> T1，較對照（T1）分別增產19.4%、12.2%、2.9%，且T3、T4與T1產量差異達到顯著水平，T3、T4產量差異也達顯著水平。產值和相對收益，水解火藥型葉面肥（T4）最高，較對照（T1）每公頃分別增加3 010.30元和2 395.30元。

2.5 不同處理對冬小麥營養品質的影響

由表5看出，不同處理冬小麥粗蛋白含量，T4>T3>T2>T1，較對照（T1）分別增加11.11%、5.86%、1.80%；淀粉含量，T4>T3>T2>T1，較對照（T1）分別增加10.74%、4.62%、0.93%。

3 討論與結論

水解火藥母液在0.01%～0.1%濃度下，能促進小麥種子萌發和幼苗生長，增加根冠比，有利于培育壯苗。水解火藥母液葉面噴施能夠顯著提高冬小麥灌漿期旗葉光合作用、根系吸收能力以及抗逆性，降低逆境傷害。水解火藥型葉面肥能提高冬小麥公頃穗數和穗粒數；大幅提高冬小麥產量和經濟效益，較對照產量增加19.4%，經濟效益提高2 395.3元/hm2；改善冬小麥品質，粗蛋白和淀粉含量，分別較對照提高11.11%和10.74%。

水解火藥母液對冬小麥發芽率的影響、幼苗期生長的促進作用以及灌漿期抗逆性的提高可能與母液含有黃腐酸有關。高鴻生[7]在研究腐植酸拌種對春小麥出苗率的影響時發現，腐植酸的濃度越高越不利于春小麥出苗，這與本研究結果是一致的。楊曉玲[8]研究發現，用濃度為50～100 mg/L黃腐酸小麥浸種，能促進幼苗生長，增加根/冠比值，并能降低丙二醛的含量。冬小麥抗逆性的提高也可能與水溶性多糖的存在有關，楊小峰等[9]的研究結果表明，甘草多糖能降低脅迫條件下葉片丙二醛的含量，提高超氧化物歧化酶的活性，從而對小麥葉片的膜損傷和相關酶具有保護作用。水解火藥母液對冬小麥灌漿期葉綠素含量及根系活力的提高也可能與母液含有黃腐酸有關[10，11]水解火藥型葉面肥對公頃穗數的影響也可能與黃腐酸有關，常鴻[12]研究表明，黃腐酸能促進小麥分蘗；穗粒數的增加或許與多糖有關；趙康等[13]的研究結果表明，施用海藻多糖不僅能明顯增加小麥穗粒數，而且可以提高蛋白質含量。水解火藥葉面肥對冬小麥產量的提高是綜合作用的結果。

參 考 文 獻：

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