不同廚余沼液及其稀釋倍數對黃瓜和蘿卜種子萌發的影響

楊雪妍 劉佳琪 李彥明 陳 清 常瑞雪*

（1 中國農業大學資源與環境學院，北京 100193；2 中國農業大學有機循環研究院，江蘇蘇州 215168）

隨著我國經濟的快速發展和人民生活水平的日益提高，每年有大量的有機固體廢棄物產生，其中廚余垃圾日產生量可達20 萬t，且以超過10%的年增長率不斷增長（鄭祥 等，2022），處理和利用廚余垃圾的壓力日漸緊迫。廚余垃圾處理方式包括好氧堆肥和厭氧發酵等（孫蓓蓓 等，2021），其中厭氧發酵因利用效率高等優點成為主要的處理方式。但是在厭氧發酵產生沼氣的過程中也會產生大量沼液和沼渣副產物，廚余沼液一般經過處理達標后排放，這種方式雖然簡單有效，但無形之中也增加了投入成本。而廚余沼液富含營養元素，具有回收利用價值；且與其他原料沼液相比，廚余沼液原料中重金屬含量較少，在回收利用過程中對環境造成污染的風險也較低（陳仙平和曹群芳，2008）。

沼液中含有豐富的營養元素、水解酶類、有機酸類、維生素、植物激素類以及微生物分泌的多種活性物質（雍山玉和桑得福，2013；翟賽亞，2022），這些可溶性營養物質可以通過滲透作用被種子吸收利用，有效激活種胚和胚乳中的酶源，增強酶活性，加速種子休眠時期的代謝過程，從而促進種子萌發（宋聚波 等，2007；羅志偉 等，2021）。但前人關于沼液對種子發芽影響的研究多集中在畜禽糞便沼液上，針對廚余沼液的應用研究相對較少。此外，有研究表明，沼液中的營養物質在種子發芽過程中均存在低濃度促進、高濃度抑制的效果（吳玉紅 等，2017；陸國弟 等，2019；李嬌 等，2021），這就使沼液在實際應用中存在稀釋倍數的不確定性，容易導致沼液未發揮最大效果或者產生毒害作用。

基于此，本試驗在實驗室控溫條件下，研究了不同稀釋倍數的廚余沼液對黃瓜、蘿卜種子萌發的影響，旨在探尋廚余沼液對不同作物種子萌發促進或抑制的臨界濃度，進一步拓寬廚余沼液的利用方式，為廚余沼液的廣泛應用提供依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試種子：黃瓜品種為津研4 號，蘿卜品種為京紅4 號，均購自天津市宏豐蔬菜研究有限公司。

供試廚余沼液：廚余沼液A 取自浙江湖州美欣達生物科技有限公司，在對廚余垃圾進行分揀、除雜、固液分離預處理后，將液相進行厭氧消化系統發酵，發酵完成后儲存在厭氧發酵罐中。廚余沼液B 取自內蒙古赤峰，將廚余垃圾收集并進行預處理后，在升流式固體厭氧反應器中進行發酵處理，發酵完成后取樣。所取樣品均為在罐中存儲的沼液。試驗開始前測定兩個廚余沼液樣品的基本理化指標，結果如表1 所示。

表1 供試廚余沼液理化性質

1.2 試驗方法

試驗設置沼液原液（稀釋倍數為0）和不同稀釋倍數的處理液。將廚余沼液A、B 和去離子水分別為以1∶99、1∶249、1∶499；1∶999 的體積比進行混合，即得到稀釋倍數為100、250、500、1 000 倍的沼液處理液。

選擇成熟、飽滿、均勻一致的健康種子，在1%的NaClO 溶液中浸泡消毒10 min，其間不斷攪拌，用去離子水沖洗3 次，置于陰涼處風干至初始含水量。然后在直徑為9 cm 的培養皿中分別加入不同稀釋倍數的沼液A、B 處理液10 mL，以等量無菌水作對照（CK）。每個培養皿中均放入1 層無菌定性濾紙，然后均勻放置20 粒種子，每種作物種子共10 個處理（即A0、A100、A250、A500、A1000、B0、B100、B250、B500、B1000），每 個處理9 個重復。培養皿加皿蓋保濕，置于溫度為25 ℃培養箱中暗培養。

1.3 評價指標

根據GB/T 3543《農作物種子檢驗規程》，每天14：00 記錄種子萌發數，用精度為1 mm 的米尺測量胚根長、胚芽長，以胚根長超過種子長度的1/2 計為發芽，計算發芽率、發芽指數、發芽勢和活力指數，直至對照發芽率連續2 d 不再變化且與正常發芽試驗天數接近為止。各評價指標計算公式如下（張春慶和王建華，2010）：

式中，GP表示發芽勢，n2為第2 天種子萌發數，N為供試種子總數。

式中，GR表示發芽率；nt為第t天種子萌發數，本試驗中t=5；N為供試種子總數。

式中，GI表示發芽指數，nt為第t天種子萌發數，Dt為相應的種子萌發天數。

式中，VI表示活力指數，GI為發芽指數，S為平均根長。

1.4 數據處理

采用Excel 軟件進行數據處理和作圖，采用SPSS 23.0 軟件進行統計分析，運用DUNCAN 檢驗法進行多重比較和顯著性分析（P＜0.05）。

2 結果與分析

2.1 不同稀釋倍數廚余沼液對黃瓜種子發芽的影響

不同稀釋倍數廚余沼液對黃瓜種子發芽率的影響如圖1-A 所示，未稀釋的廚余沼液處理的黃瓜種子全部死亡，發芽率為0。當稀釋倍數較低時，兩種廚余沼液樣品均表現出明顯的抑制作用，其中廚余沼液B 的抑制作用更強。隨著廚余沼液A 稀釋倍數的升高，黃瓜種子發芽率逐漸升高，稀釋倍數為1 000 倍時，發芽率最高，為91%，顯著高于對照。而廚余沼液B 稀釋倍數為250 倍時，發芽率最高，為92%，比對照提高了4 百分點，差異顯著；稀釋250、500、1 000倍處理之間發芽率無顯著差異。

如圖1-B 所示，與對照相比，除兩種沼液原液和沼液B 稀釋100 倍處理外，不同稀釋倍數的廚余沼液均提高了黃瓜種子發芽勢。其中廚余沼液A 稀釋1 000 倍處理的種子發芽勢最高，為90%，比對照高10 百分點，差異顯著。廚余沼液B 稀釋250、500、1 000 倍處理的種子發芽勢均顯著高于對照。

由圖2-A 可知，當廚余沼液A 和B 稀釋1 000倍時，黃瓜種子胚根均最長，分別為5.89 mm 和5.64 mm，與對照相比分別增加了12.8%和8.0%，差異顯著。廚余沼液B 除稀釋1 000 倍處理外，其他稀釋處理對黃瓜種子胚根生長都有一定的抑制作用。如圖2-B 所示，黃瓜種子的胚芽長隨廚余沼液A 稀釋倍數的增大，呈上升趨勢，當稀釋倍數達到1 000 倍時，胚芽最長，為4.29 mm，顯著高于對照；而隨著廚余沼液B 稀釋倍數的增大，黃瓜種子的胚芽長呈先下降后上升的趨勢，稀釋1 000 倍時胚芽最長，為4.11 mm，顯著高于CK。

圖2 不同稀釋倍數廚余沼液對黃瓜種子胚根長和胚芽長的影響

如圖3-A 所示，廚余沼液A 稀釋500、1 000倍處理的黃瓜種子發芽指數均顯著高于其他處理和對照，其中稀釋1 000 倍處理最高，為40.99。沼液B 除稀釋100 倍處理外，其他稀釋處理均較對照顯著提高了黃瓜種子發芽指數，以稀釋250 倍處理最高，為38.04。如圖3-B 所示，當稀釋倍數為100 倍時，A、B 兩個沼液樣品處理的黃瓜種子活力指數均顯著低于對照，且廚余沼液A 的抑制作用更加明顯；當稀釋倍數為1 000 倍時，兩個沼液樣品處理的種子活力指數最高，分別為241.73 和213.99，均顯著高于其他處理和對照，與對照相比分別提高了51.03%和33.70%。

圖3 不同稀釋倍數廚余沼液對黃瓜種子發芽指數和活力指數的影響

2.2 不同稀釋倍數廚余沼液對蘿卜種子發芽的影響

如圖4 所示，兩種沼液原液處理的蘿卜種子均未發芽。沼液樣品A 稀釋500 倍時蘿卜種子發芽率和發芽勢分別為97.00%和96.25%，均顯著高于其他處理和對照。沼液樣品B 稀釋1 000 倍時種子發芽率最高，為94.00%；稀釋250 倍時種子發芽勢最高，為88.75%，與對照差異顯著。表明利用適宜濃度的沼液處理蘿卜種子可以顯著提高發芽率，有利于保證后期的出苗率。

圖4 不同稀釋倍數廚余沼液對蘿卜種子發芽率和發芽勢的影響

如圖5 所示，兩種沼液稀釋液處理的蘿卜種子胚根長均顯著高于對照，且沼液樣品A 和B 均為稀釋100 倍時對胚根的促生作用最強，胚根長分別為9.44 mm 和10.22 mm，比對照分別增加了169%和191%，其他稀釋倍數處理之間無顯著差異。沼液A 不同稀釋倍數處理的種子胚芽長無顯著差異，與促進胚根生長的效果相比，對胚芽生長的促進作用并不明顯。沼液B 稀釋100、500 倍處理的蘿卜種子胚芽長均顯著高于其他處理和對照，以稀釋100 倍處理的胚芽最長，為5.74 mm。

圖5 不同稀釋倍數廚余沼液對蘿卜種子胚根長和胚芽長的影響

如圖6 所示，兩個沼液樣品處理的蘿卜種子發芽指數隨著稀釋倍數的增加均呈現先升高后降低的趨勢，沼液A 稀釋500 倍和沼液B 稀釋1 000倍時發芽指數最高，均為33.67，顯著高于對照。廚余沼液A 和B 稀釋處理的蘿卜種子活力指數均顯著高于對照，在稀釋100 倍時均達到峰值，分別為296.04 和307.88，與對照相比分別增加了184%和196%。

圖6 不同稀釋倍數廚余沼液對蘿卜種子發芽指數和活力指數的影響

3 結論與討論

本試驗中，未經稀釋的廚余沼液會導致黃瓜和蘿卜種子腐爛無法發芽。當廚余沼液A 稀釋1 000倍時，黃瓜種子的胚根長、胚芽長、發芽率、發芽勢、發芽指數和活力指數綜合效果最好。這與黃亞麗等（2012）的研究認為0.5%～2.0%濃度的畜禽糞便沼液對黃瓜種子發芽促進效果較好，總體表現出低濃度促進高濃度抑制效果的結論一致。當稀釋倍數過低時，沼液濃度過高會抑制黃瓜種子發芽；隨著稀釋倍數逐漸升高，沼液中的活性物質可以發揮其促生效果，促進種子發芽和生長。當廚余沼液B 稀釋250 倍時，黃瓜種子發芽率、發芽勢較高；稀釋1 000 倍時，胚根長、胚芽長和活力指數較高。當兩份廚余沼液樣品稀釋100 倍時，蘿卜種子的胚根長、胚芽長和活力指數較高，胚根和胚芽生長更旺盛，但發芽率較低；稀釋1 000 倍時，蘿卜種子的發芽率、發芽勢和發芽指數較高，但胚根和胚芽的長度較低。而史向遠等（2018）認為，25%濃度的沼液處理能提高西瓜種子的發芽率、發芽勢、根長、發芽指數、活力指數。沼液處理最適濃度不一致的原因可能是以畜禽糞便為原料發酵的沼液與以廚余垃圾為原料發酵的沼液在理化性質等方面有差異（韓敏 等，2014），發酵原料不同會導致沼液影響種子發芽的主要營養物質如總氮、總磷含量不同，如廚余沼液與豬糞沼液相比銨態氮和COD 含量很高（Cao et al.，2018）。此外，pH 值和EC 值的差異也會對種子發芽效果造成不同的影響。黃瓜、蘿卜種子對廚余沼液不同稀釋倍數處理的反應表現出明顯差異，其原因可能是由于不同作物對鹽脅迫可接受的閾值有所差異。沼液一般EC值較高，且沼液中存在多種可溶性小分子物質，可以被種子直接吸收，沼液稀釋倍數過低、濃度過高時可能會因為對細胞膜造成損傷而影響種子萌發，同時沼液中的鹽離子濃度過高會導致種子死亡或休眠（范佳雪 等，2022）。兩種廚余沼液在理化指標方面有一定的差異，廚余沼液B 的硝態氮、銨態氮和總磷含量明顯高于廚余沼液A，而pH 值和EC 值相差不大，所以造成兩種沼液處理種子發芽效果不同的原因可能是主要營養元素含量不同。

綜上，兩種廚余沼液樣品雖然理化性質存在差異，但是在促進種子萌發過程中表現出相似規律。廚余沼液原液會顯著抑制黃瓜和蘿卜種子的萌發，稀釋100 倍及以上時可以有效減輕沼液對種子的毒害作用，稀釋1 000 倍對黃瓜種子發芽的綜合促進作用最好。當沼液稀釋倍數比較低時，會抑制蘿卜種子發芽，但是發芽后的種子胚根和胚芽較稀釋倍數高的處理生長更旺盛。而發芽率直接影響后續植株生長的完整度，發芽率低不利于后續作物的生產。因此，在廚余沼液利用過程中需要根據具體用途來確定使用濃度，比如當沼液用于種子浸種催芽時，宜選擇稀釋倍數較高的沼液；當其作為作物促生肥料時，可考慮選擇稀釋倍數較低的廚余沼液。