不同浓度沼液浸种和喷施对谷子生长的影响

王彦杰　毕少杰　洪秀杰　朱本源

摘要：研究不同浓度沼液浸种对谷子种子萌发过程中谷子的发芽各指标、谷子种子细胞膜透性及喷施不同浓度沼液对谷子生长性状的影响。结果表明，浓度为3%的沼液处理可显著提高谷子的发芽率、发芽势、发芽指数、芽长、根长。与对照比较，浸种处理48 h后，浓度小于10%的处理，相对电导率无显著差异，当浓度大于20%处理，相对电导率均显著高于对照。喷施浓度50%以上沼液均可显著增加谷子的株高、穗粒质量；浓度为50%、75%的沼液可显著增加谷子穗长、产量；100%的沼液喷施会造成谷子顶端叶片坏死。

关键词：沼液；浸种；喷施；谷子；种子萌发；产量

中图分类号： S515.04 文献标志码： A 文章编号：1002-1302（2015）10-0119-03

随着人们生活水平的提高和饮食结构的改变，杂粮作物的种植得到了越来越多的重视。谷子作为小杂粮作物之首，种植面积有逐渐回升的趋势。种植方式力求按绿色、有机食品的要求进行[1]，这就对谷子种植过程中施肥的种类与化肥的施用量有了更高的要求。沼气工程的快速发展使得每年沼液排放量快速上升，每年沼液的排放量已达到1.3 亿t[2]。有机物料厌氧发酵后，物料所含的碳素被转化为甲烷和二氧化碳，而其中的磷和氮素等会更多地被保留下来[3-4]，直接排放会造成二次污染的问题。目前，沼液的处理成为制约沼气工程良性发展的重要因素之一。沼液通过沟灌、直接表面施用等，会因氨气的挥发造成氮素的损失，从而降低利用率[5]。采用滴灌及深施的方式可以提高沼液的利用率，但会因为沼液所含颗粒物而阻塞喷头，对施用设备的要求较高。以沼液作为浸种液和叶面肥料来施用，相对于漫灌处理方式，可以提高沼液的利用效率。沼液浸种与喷施处理在水稻、玉米、蔬菜等作物上应用研究报道较多，众多研究表明，沼液浸种可以提高作物种子发芽活力，叶面喷施能提高作物抗病性和产量[6]。然而沼液浸种和喷施对谷子生长的影响还缺乏研究。因此，本试验利用沼液对谷子进行浸种和叶面喷施，研究沼液浸种对谷子种子萌发、喷施对谷子产量的影响，为绿色有机谷子的种植提供技术指导。

1 材料与方法

1.1 材料

供试谷子品种为金谷1号，早熟品种，抗病、抗旱、抗倒伏。适宜黑龙江省第一、第二积温带和第三积温带上限地区种植。沼液为餐厨垃圾与牛粪混合发酵剩余物充分沉降后的上清液，经双层纱布过滤后备用。

1.2 试验设计

1.2.1 沼液浸种对谷子发芽的影响 将适量的籽粒饱满的谷子种子用0.1%的氯化汞溶液表面消毒处理5 min，再用无菌水清洗多次，置于盛有无菌水的烧杯中，25 ℃下浸泡2 h后用于沼液浸种处理。

用蒸馏水和沼液原液分别配制浓度为0（CK）、1%、3%、5%、10%、20%、30%、50%、100%的沼液作为试验浸种液。将不同浓度的沼液加入到灭菌的铺有双层滤纸的培养皿中，加入浸种液至滤纸吸湿充分。然后将无菌水浸泡过的谷子种子100粒摆入培养皿的充分吸湿后的滤纸上，每个处理重复3次。将培养皿置于25 ℃无光照培养箱中培养，及时补充蒸发的水分，保持处理期浓度一致。分别测定发芽率、发芽势、发芽指数、根长、芽长。

1.2.2 沼液浸种对谷子种子细胞膜透性的影响 选取无损伤、籽粒饱满的谷子种子1.000 0 g，置于试管中，然后用蒸馏水清洗2次，再用去离子水清洗3次，每管加入不同浓度的沼液（0、1%、3%、5%、10%、20%、30%、50%、100%）10 mL。将试管放于30 ℃的恒温培养箱中，分别在6、12、24、48 h后用DDSJ-308A电导率仪测定其电导率。在最后1次电导率测定完后煮沸10 min，冷却至室温后测定其电导率，即绝对电导率。每个处理3次重复。细胞膜的透性以相对电导率表示。通过浸出液电导率与绝对电导率计算相对电导率[7]：

相对电导率=浸出液电导率/绝对电导率×100%。

1.2.3 喷施沼液对成熟期谷子生长性状的影响 试验在黑龙江省肇东市尚家镇农户家的耕地进行，前茬为玉米，地势平坦，肥力均匀，施掺混肥375 kg/hm2做底肥。土壤性质为有机质27.1 g/kg、全氮0.48 g/kg、速效磷32.6 mg/kg、速效钾193.2 mg/kg。利用不同浓度的沼液在谷子生长的拔节期、抽穗期进行叶面喷施。用水将沼液分别配制成浓度为100%、75%、50%、25%后进行喷施处理，以清水喷施为对照，3次重复。随机区组排列，小区面积19.5 m2（行长5 m、行距65 cm，6行区），小区边2垄为保护行。在成熟期每小区随机取20 株用于测定株高、茎粗、穗长、穗粒质量，全区测产后测定千粒质量。

1.3 测定方法

参照文献[8]的方法测定谷子的发芽率、发芽势、发芽指数。以培养4 d的谷子发芽率计算发芽势，以培养7 d的发芽数计算发芽率；通过测定培养第1天至第7天的发芽数来计算发芽指数。发芽率=发芽数/种子数×100%；发芽指数=∑（Gt/Dt）（其中Gt为第t天的发芽数，Dt是发芽的日数）。谷子茎粗的测定参照文献[9]。

1.4 数据统计分析

采用SPSS 19.0软件对数据进行统计分析，方差分析采用Duncans法；运用Origin 8.0软件作图。

2 结果与分析

2.1 沼液浸种对谷子发芽指标的影响

沼液浸种对谷子种子发芽率、发芽势、发芽指数、芽长、根长的影响见表1。种子发芽率是衡量种子活力的重要指标。从表1可以看出，与对照比较，浓度为20%以上的沼液可显著抑制谷子的发芽率，1%、3%、5%、10%沼液的浸种处理对谷子的发芽率无显著影响。表明高浓度的沼液可抑制谷子的发芽。

1%、3%的沼液浸种可显著提高谷子种子的发芽势，5%、10%、20%、30%的沼液浸种处理对发芽势无影响，而浸种浓度提高到50%、100%时显著影响谷子种子的发芽势。表明低浓度的沼液浸种可提高谷子种子的发芽势，高浓度下种子的发芽势明显受到抑制。

种子发芽指数是反映种子萌发速率和活力状况的重要指标。谷子种子的发芽指数随着沼液处理浓度的增加呈先升高后降低的趋势，1%、3%、5%、10%的沼液浸种处理均可显著提高发芽指数，而浓度高于30%以上的沼液浸种处理显著降低了谷子的发芽指数。表明低浓度沼液可提高谷子的发芽指数，高浓度沼液降低了谷子的发芽指数。

谷子的芽长、根长均随着浸种液浓度的提高而呈现先升高后下降的趋势，且最大值均为3%、5%的处理。当浓度提高到50%以上时显著抑制了芽和根的生长，浓度30%以下的处理均可促进谷子芽和根的生长。

综合考虑不同浓度沼液对谷子发芽率、发芽势、发芽指数、芽长、根长的影响，浓度为3%的处理可显著促进谷子种子发芽综合指标提高。

2.2 沼液浸种对谷子种子细胞膜透性的影响

不同浓度沼液对谷子种子膜透性的影响见图1。从图1可以看出，不同浓度沼液处理后谷子种子的相对电导率呈先上升后下降的变化趋势。在处理6 h时，谷子种子的相对电导率较低，由于初期种子吸水量较少，主要是最外层细胞进行了吸水，谷子种子只有较少的电解质渗漏。当处理24 h时，谷子种子的相对电导率达到最大值，此时已吸足了发芽所需的水分，但还没有完全修复因种子干燥而造成的膜破坏，造成电解质的渗漏量较大。随着膜结构的逐渐修复，细胞中的电解质渗漏量减少，相对电导率也呈现下降的趋势。低于浓度10%的处理，处理48 h时，不同处理间与对照相对电导率差异不显著。而高浓度沼液的处理相对电导率下降的程度较小；高于浓度20%的处理，处理48 h时，相对电导率均显著高于对照。表明高浓度的沼液抑制谷子种子发芽过程中细胞膜的修复，抑制强度随着处理浓度的增大而增强。

2.3 喷施沼液对成熟期谷子生长性状的影响

喷施不同浓度沼液对谷子产量性状的影响见表2。结果表明，与对照相比，喷施浓度50%以上的沼液均可显著增加株高；不同浓度沼液对谷子的茎粗、千粒质量没有影响；浓度为50%、75%的沼液可显著增加穗长；高于浓度50%的处理穗粒质量增加显著；100%的沼液喷施后在谷子顶端叶片出现坏死的斑点，可能是由于沼液浓度过大造成。不同浓度沼液处理谷子产量均显著高于对照，50%、75%处理对产量提高明显，但2个处理间差异不显著。

3 讨论与结论

沼液浸种作为种子处理技术具有简便、安全的良好效果。沼液中所含的多种微量元素均为作物种子发育所需，种子浸泡处理后可以吸收这些营养元素，从而激活种子内部的酶，胚细胞受刺激而分裂，细胞生长加快，进而达到促进种子萌发的作用。本试验结果表明，低浓度的沼液浸种可以显著提高谷子种子的发芽势和发芽指数，促进胚芽和胚根的生长，但对种子的发芽率没有影响。高浓度沼液浸种会抑制发芽，降低发芽势、发芽指数，抑制胚芽和胚根生长。浸种沼液的浓度过高，会对种子造成毒害作用，从而影响种子发芽率。综合考虑不同浓度沼液对发芽率、发芽势、发芽指数、芽长、根长的影响，沼液浸种3%浓度处理可显著促进谷子种子发芽综合指标提高。

种子的原生质膜和液泡膜均是选择性通透膜，但其完整性会因为失水干燥受到破坏，此时的种子浸入水中后，质膜和液泡膜由于受到破坏而起不到屏障作用[10]。这种由于干燥而造成膜的不完整性可以在种子吸水萌发过程中得到修复。沼液是含有多种营养成分的厌氧发酵剩余物，在高浓度的条件下进行浸种种子萌发受到抑制，可能是由于高浓度的沼液阻碍了膜的修复，从而抑制了谷子种子的萌发。本研究中电导率的变化说明不同浓度沼液对谷子种子萌发过程中膜的修复有显著影响。

沼液中几乎含有作物所需要的全部矿质元素[11-12]。有研究表明，喷施沼液可以提高小麦叶绿素的含量[13]，提高油桃二氧化碳的利用能力和利用率[14]。本研究表明，沼液喷施能提高谷子的株高、穗长、穗粒质量，对茎粗和千粒质量无影响，供试喷施浓度的沼液均能提高谷子的产量，而以50%、75%的增产明显。100%沼液喷施与低浓度处理相比增产效果不显著，可能是由于高浓度的处理影响了叶片的光合特性。本研究结论与田成津的研究结果[15]一致。

本研究结论：（1）不同浓度沼液浸种对谷子种子萌发有显著影响，其中3%的沼液浸种可提高谷子的发芽率、发芽势、发芽指数、芽长和根长，有利于种子萌发。（2）喷施不同浓度沼液可以影响谷子产量，其中喷施浓度为50%、75%的沼液可以促进谷子生长和提高谷子产量。（3）利用沼液浸种、叶面喷施沼液可提高谷子生长和产量，增加种植绿色有机谷子的经济效益，有较大推广应用价值。

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