棉花秸稈水浸提液對生菜的化感效應

劉躍鵬，席凱鵬，王慧杰，王 咪，武琳琳

（山西省農業科學院棉花研究所，山西運城044000）

我國作為一個農業大國，農作物秸稈資源豐富，全國每年作物秸稈總量達7億t，秸稈主要以棉花、小麥、玉米和水稻為主。目前，秸稈利用的主要方式是焚燒和還田，秸稈還田不僅可以提高秸稈的利用率，還具有培肥土壤、減少污染的作用[1-5]。有研究表明，作物秸稈中雖然富含有機質、腐植酸及作物生長所必需的氮、磷、鉀等無機營養元素，但直接將秸稈還田可能會引起化感物質的釋放，從而減少作物產量。近年來，對農業有機廢棄物的研究越來越受到人們的重視[6-9]，但是利用農作物秸稈浸提液充當營養液來調控蔬菜生長的報道較少。

本試驗以棉花秸稈為原料制備的浸提液為營養液，研究其對生菜種子萌發和幼苗生長發育的影響，為農業廢棄物利用提供理論依據。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

供體材料為棉花秸稈（晉棉57），采自山西省農業科學院棉花研究所農場。受體生菜種子為從日出種業購買的奶油生菜種子。

1.2 試驗方法

1.2.1 棉花秸稈浸提液的制備 將收獲后的棉花秸稈10 kg，80℃殺青2 h后在110℃烘干，然后用粉碎機粉碎，在室溫（25℃）下稱取粉碎秸稈1 kg，并加入10 kg蒸餾水，在振蕩器上振蕩浸提48 h，得到100 mg/mL的秸稈浸提母液[10]，再用蒸餾水將其稀釋成 5，10，20，40 mg/mL 的溶液，冷藏備用。用蒸餾水作為對照（CK）。

1.2.2 發芽及水培試驗 選取籽粒飽滿的生菜種子50粒，用1 g/L HgCl2消毒10 min，經蒸餾水沖洗數次，濾干后分別在發芽床上（直徑為9 cm的培養皿，內鋪有2層濕濾紙）均勻排列，每處理重復3次。在人工智能培養箱中恒溫（25℃）、光照4 000 lx（12 h）下進行培養。播種后48 h，開始統計萌發情況（胚根或胚軸突破種皮1～2 mm時為萌發），每24h統計1次，并及時補充等量水浸提液和蒸餾水，使濾紙始終保持濕潤。第10天統計發芽率，計算種子發芽指數和活力指數。

采用育苗移栽的方式，待生菜在育苗盤中長到六葉一心時[11]，清水洗凈根部后用海綿包裹定植于管道式水培種植設備。每個栽培裝置中種植36棵，生長過程中利用充氣泵供氧。每隔5 d換一次營養液，定植后第20天隨機取5株長勢相近的生菜，測定根長、苗高和鮮、干質量等指標。

1.3 測定項目及方法

發芽率、發芽指數計算參照文獻[12]進行。可溶性蛋白含量測定采用考馬斯亮藍G-250染色法；可溶性糖含量測定采用蒽酮-硫酸法；維生素C含量測定采用 2，4- 二硝基苯肼法[11，13]。

1.4 數據處理

試驗采用SPSS 12.0和Excel 2003進行方差分析和顯著性檢測。

2 結果與分析

2.1 秸稈水浸提液對生菜種子發芽的影響

作物秸稈水浸提液對種子發芽的影響表現有抑制、促進/抑制雙重作用及無顯著作用3種形式[14]。

從表1可以看出，棉花秸稈水浸提液對生菜種子的發芽率、發芽指數均表現為低濃度促進、高濃度抑制，處理質量濃度為10 mg/mL時，發芽率和發芽指數均最高。浸提液對種子活力指數完全表現為抑制，處理質量濃度在5～10 mg/mL時，種子活力指數隨質量濃度增加而略微降低；當處理質量濃度在20～40 mg/mL時，種子活力指數隨質量濃度增加而急劇下降，這可能是隨著質量濃度的增大，營養液中酚酸等影響種子萌發的物質增多，進而影響了種子的活力[15-17]。

表1 秸稈水浸提液對生菜種子發芽的影響

2.2 秸稈水浸提液對生菜幼苗生長的影響

由表2可知，棉花秸稈水浸提液可抑制生菜幼苗根系的生長，且隨質量濃度加大抑制作用增強；對苗高則表現為促進/抑制雙重作用，處理質量濃度在5～10 mg/mL時，對苗高具有促進作用，處理質量濃度在20～40 mg/mL時，對苗高具有抑制作用。

表2 秸稈水浸提液對生菜幼苗生長的影響

2.3 秸稈水浸提液對生菜幼苗干鮮質量的影響

從表3可以看出，秸稈浸提液對生菜幼苗鮮質量影響大于對干質量的影響。秸稈浸提液對生菜鮮質量的影響為促進/抑制雙重作用，當處理質量濃度為5 mg/mL時，生菜幼苗鮮質量最大。秸稈浸提液對生菜幼苗干質量無顯著影響。

表3 秸稈水浸提液對生菜幼苗干鮮質量的影響

2.4 秸稈水浸提液對生菜種子可溶性蛋白含量、可溶性糖含量和維生素C含量的影響

可溶性蛋白、可溶性糖和維生素C的含量是蔬菜品質和營養的重要評價指標之一，反映了植物體內碳水化合物的運轉情況。由表4可知，低質量濃度棉花秸稈水浸提液培育的生菜的可溶性蛋白和可溶性糖含量均明顯高于對照，而高質量濃度棉花秸稈水浸提液處理的生菜可溶性蛋白含量和可溶性糖含量明顯低于對照。而生菜維生素C含量隨著處理質量濃度的增加不斷上升。由此可知，低質量濃度棉花秸稈水浸提液可以促進生菜生長，提高生菜品質；而高質量濃度棉花秸稈水浸提液可以抑制生菜的生長，降低其品質。

表4 秸稈水浸提液對生菜種子可溶性蛋白、可溶性糖和維生素C含量的影響 mg/g

3 結論與討論

植物的化感作用受化感物質性質、濃度、互作方式及受體植物敏感性的不同，可表現出促進作用、抑制作用、促進/抑制雙重作用和無顯著作用等多種形式[18-19]。大量研究表明，植物化感作用對受體作物的影響因梯度而異，具有明顯的濃度效應，本試驗的研究結果也證實了這一點。植物化感作用對受體的影響主要表現為對種子發芽率、苗高、根長、苗干、鮮質量和植物品質的影響，影響因濃度處理而異。本試驗得到類似結果，當水浸提液質量濃度為5～10 mg/mL時，秸稈浸提液對生菜的生長及品質均有促進作用；當質量濃度增加到20 mg/mL時，開始抑制生菜的生長，降低其品質，原因可能是根系直接接觸秸稈浸提液且質量濃度較高所致。至于秸稈水浸液中起作用的關鍵物質及其作用機理尚需進一步研究。

因此，將秸稈浸提液應用于蔬菜栽培是可行的，但作物的化感能力還與作物的品種緊密相關，作物品種間的化感能力差異非常顯著。另外，進行秸稈還田時，應當充分考慮秸稈的種類和秸稈對作物的化感作用而適量還田，以防秸稈過量還田對作物生長產生不利影響。本試驗在實驗室條件下進行，僅對受試蔬菜的發芽率、發芽指數、活力指數、根長、苗高、幼苗干鮮質量、可溶性蛋白、可溶性糖及維生素C含量等10項指標進行了測定分析，化感作用的大小具有一定的片面性，很難評價和定量分析化感效應。在實踐中，秸稈還田還需要考慮土壤、生物、氣候環境的綜合影響，需進一步研究。