头孢菌素C菌渣厌氧发酵沼液对黄瓜种子萌发的影响

饶 硕， 习彦花， 崔冠慧， 赵燕肖， 杨永会， 国 洁， 张丽萍， 程辉彩

(1．河北省科学院生物研究所， 石家庄 050081； 2.河北科技大学环境工程学院， 石家庄 050018； 3.河北华药环境保护研究所有限公司， 石家庄 050015)

头孢菌素C菌渣厌氧发酵沼液对黄瓜种子萌发的影响

饶 硕1,2， 习彦花1， 崔冠慧1， 赵燕肖1， 杨永会3， 国 洁2， 张丽萍1， 程辉彩1

(1．河北省科学院生物研究所， 石家庄 050081； 2.河北科技大学环境工程学院， 石家庄 050018； 3.河北华药环境保护研究所有限公司， 石家庄 050015)

为解决头孢菌素C菌渣厌氧发酵产生的大量沼液资源化利用问题，文章以黄瓜种子为供试材料，分别用不同稀释浓度的沼液处理，通过浸种、催芽和压板实验，确定沼液对黄瓜种子萌发、芽和根生长的影响。结果表明：利用头孢菌素C菌渣厌氧发酵沼液对黄瓜种子浸种，只有原液对黄瓜种子萌发有显著抑制作用，发芽率为83%，其余处理间差异不显著响。直接对黄瓜种子催芽和培养，高浓度沼液对种子萌发和生长有抑制作用，随着沼液稀释倍数的增加，抑制作用逐渐解除，并且在稀释100倍时，对种子萌发和生长有促进作用，尤其在利用沼液培养过程中，稀释100倍沼液处理，芽长、根长和湿重与对照组相比分别提高了13.2%，24.0%和29.2%。

头孢菌素C菌渣发酵沼液； 浸种； 黄瓜种子； 萌发

抗生素菌渣中残留的培养基、抗生素母体及其降解物对生态环境和人类健康存在着潜在危害性，其导致的环境污染问题日益突出，尤其是抗生素菌渣的处置更是成为焦点问题。国家已经将抗生素药渣明确列为危险废物，禁止用于饲料和肥料[1-3]。厌氧发酵技术是当前大宗有机废弃物无害化、资源化处理的有效途径。

头孢菌素C菌渣厌氧发酵沼液经HPLC和生物学方法检测后，未检测到有抗生素残留。另外经检测其不仅含有N,P,K等营养元素，还含有丰富的腐殖酸、有机质、生长激素、氨基酸、微量元素等营养物质，具有营养元素种类全、肥料速缓效果兼有等特点，是生产高品位优质有机肥的来源。黄瓜种植面积大，产量高，是全国夏季最常见的蔬菜作物之一，因此，笔者以黄瓜种子为材料进行试验，不仅为抗生素菌渣发酵沼液肥料化处理提供技术支持，还为蔬菜及大田作物种植中的应用提供依据。

1 材料和方法

1.1 实验材料

黄瓜种子：津优1号，购自河北省农科院。

沼液：头孢菌素C厌氧发酵沼液，来自华北制药厌氧发酵系统(见表1)。

表1 头孢菌素C厌氧发酵沼液理化性质 (%)

1.2 实验方法

1.2.1 沼液浸种

用沼液和去离子水配置8个浓度(V/V)，稀释0，2，5，10，20，50，100，200倍以及不加沼液的清水作为对照；在9个平板(平板直径12 cm)中分别加入40 mL处理液,不同浓度沼液浸泡黄瓜种子4 h，之后用清水冲洗干净，放进铺有2层滤纸的平板中，每个平板注入2 mL去离子水将滤纸浸湿，并且每个平板放置20粒种子，3次重复，25℃～30℃恒温培养;每天视平板中纱布的湿度喷洒适量清水，并统计发芽情况，计算发芽率,第3天测量种子湿重、芽、根的长度。其中：

发芽率(%) =n/N×100

式中：n为发芽数，N为种子总数。

1.2.2 沼液直接催芽

用沼液和去离子水配置8个浓度(V/V)，稀释0，2，5，10，20，50，100，200倍以及不加沼液的清水作为对照；9个处理组每个做3个平行，每个平板铺上两层滤纸，注入6 mL处理液，放20粒黄瓜种子；每天视平板中纱布的湿度喷洒适量清水，并统计发芽情况，计算发芽率。第3天测量种子湿重、芽、根的长度。

1.2.3 沼液对黄瓜种子根芽生长影响

将预选好的黄瓜种子，用去离子水洗净、浸湿，然后将种子放于铺有两层滤纸的平板中，每个平板注入2 mL去离子水将滤纸浸湿，25℃恒温培养，待其种子萌发。取出进行压板实验，具体方法为：在40 cm×25 cm泡沫板的中央放置一张30 cm×30 cm见方的滤纸，滤纸上沿距泡沫板上沿3 cm，然后在距滤纸上沿4 cm处摆20颗黄瓜种子，种子放置时宽头向上。将摆好种子的泡沫板上再盖一张泡沫板，然后将夹好种子的两层泡沫板固定好后竖直放置于已装满不同浓度沼液的托盘中(用沼液和去离子水配置8个浓度(V/V)为稀释0，2，5，10，20，50，100，200倍以及不加沼液的清水作为对照)，将滤纸浸到液面以下。室温培养7 d，然后测量各个处理种子芽、根长度及每个处理的评价湿重。

数据计算与统计分析：根据发芽试验结果，计算种子发芽率、根长、茎长，用EXCEL进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 沼液浸种对黄瓜种子萌发影响

黄瓜种子经头孢菌素C菌渣厌氧发酵沼液浸种后，沼液原液浸种的处理发芽率为83%，其余处理种子萌发率均在90%以上，结果见图1，其中稀释2～200倍沼液与对照相比，发芽率差异不显著。从图2可知，沼液稀释100倍种子平均湿重最高，显著高于对照组与其他组处理(P<0.05)。经沼液浸种后，种子萌发芽长及根长变化趋势一致(见图3，图4)，种子的根长、芽长随沼液稀释倍数的增大呈上升后降趋势，原液和稀释2倍处理组的根长和芽长显著低于其它处理组和对照组(P<0.01)。沼液稀释100倍时，浸种后种子芽长和根长都达最大值。因此，说明沼液原液浸种对黄瓜种子萌发生长有抑制作用，而在稀释100倍时，沼液浸种可以促进黄瓜种子萌发及芽和根的生长。

图1 沼液对种子发芽率影响

图2 沼液对种子萌发平均湿重影响

图3 沼液对种子萌发芽长影响

图4 沼液对种子萌发根长影响

2.2 沼液催芽对黄瓜种子萌发影响

直接用沼液催芽(结果见图5)，原液和2倍稀释沼液处理种子，发芽率为0，沼液稀释5倍处理，种子发芽率仅为47%，而对照组发芽率为92%。稀释10倍以上沼液处理，发芽率在80%以上，经显著性分析(P>0.05)，与对照组差异不明显。因此，高浓度沼液抑制种子萌发，稀释10倍以上，可以解除对黄瓜种子发芽的抑制作用。

沼液处理黄瓜种子，其平均湿重、芽长、根长均呈先上升后下降趋势(见图6～图9)，虽然沼液稀释5倍种子萌发，但高浓度处理液对种子生长依然有很强的抑制性，其湿重、芽长及根长显著低于对照，严重抑制了种子的萌发和生长。随着沼液稀释倍数的增加，其抑制作用逐渐降低，在100倍稀释时，平均湿重、芽长和根长分别达最大值265 g，5.38 cm和8.49 cm，与对照组相比提高了5.58%，7.82%和12.45%。

图5 沼液对种子发芽率影响

图6 沼液对种子萌发平均湿重影响

图7 沼液对种子萌发芽长影响

图8 沼液对种子萌发根长影响

图9 种子萌发图片

与沼液浸种试验相比，沼液催芽试验中，高浓度沼液对种子萌发抑制作用更明显，稀释50倍以上才解除沼液的抑制作用。该结果与其他原料，如畜禽粪便厌氧发酵沼液对种子萌发的影响结果相一致，即高浓度沼液对种子的生长不利，随着稀释倍数的增大，不利影响逐渐减弱，甚至与对照相比出现了促进生长的最优浓度。这主要是因为沼液含有作物种子所需的多种水溶性营养物质，种子吸收后能刺激其生长，提高发芽率，加强了种子芽根的生长，但沼液浓度过高后，其中的成分可能就会起到不利影响，会出现烧坏种子的现象，产生严重的抑制作用，破坏作物的正常生长。当浓度过低后，又不能够对种子起到刺激生长的作用[4-7]。

2.3 沼液对黄瓜种子根芽生长影响

压板实验是在种子都处于萌发状态下利用不同浓度沼液进行培养，对种子的生长更为直观。结果如图10～图13所示，种子萌发后的芽长和根长随着处理液稀释倍数的增大呈现出先增后降的趋势。高浓度沼液处理种子，芽长、根长都受到明显抑制，稀释5～10倍时，芽长、根长逐渐增长，沼液稀释100倍时，芽长、根长和湿重都达到最大值，分别为8.42 cm，12.67 cm和0.28 g，与对照组相比提高了13.2%，24.0%和29.2%。进一步说明高浓度沼液抑制黄瓜种子萌发和生长，随着沼液稀释浓度的增加，抑制作用逐渐消除，并且在稀释100倍时，对黄瓜种子萌发和生长还有一定的促进作用。与沼液对黄瓜种子浸种和催芽试验结果相一致。表明利用该沼液对黄瓜种子催芽或者苗期施肥等效果要优于浸种，为沼液研制生物有机肥及其施用提供技术支持。

图10 沼液对种子萌发芽长影响

图11 沼液对种子萌发根长影响

图12 沼液对种子萌发湿重的影响

图13 压板试验图片

3 结论

利用头孢菌素C菌渣厌氧发酵沼液对黄瓜种子浸种、催芽及压板试验，结合发芽率、平均湿重、芽长、根长这4个指标，说明沼液短时间浸种，沼液原液对黄瓜种子萌发和生长有显著抑制作用，其他处理间差异不显著。利用沼液直接催芽和施用，对黄瓜种子萌发和生长影响显著，高浓度沼液对种子萌发和生长有抑制作用，随着沼液稀释倍数的增加，抑制作用逐渐解除，并且在稀释100倍时，对种子萌发和生长有促进作用。因此，将药渣厌氧发酵残留物肥料化处理，在合适的浓度范围内，既能促进种子的萌发、作物增产，而且可以解决头孢菌素C菌渣厌氧发酵沼液后处理问题，减少环境污染，对制药产业可持续发展有重要意义。

[1] 国家环境保护总局．GB 18597-2001 危险废物贮存污染控制标准[M]．北京:中国标准出版社, 2002: 2-3.

[2] 艾 晗, 石 鹏, 王 辉, 等.抗生素制药菌渣处理处置技术评价与分析[J].环境工程学报, 2016,10(2):906-914.

[3] 李再兴，田宝阔，左剑恶，等.抗生素菌渣处理处置技术进展[J].环境工程,2012,30(2):72-75.

[4] 丁京涛, 沈玉君, 孟海波, 等.沼渣沼液养分含量及稳定性分析[J].中国农业科技导报, 2016, 18(4):139-146.

[5] 吴树彪, 崔 畅, 张笑千, 等.农田施用沼液增产提质效应及水土环境影响[J].农业机械学报, 2013,44(8): 118-125.

[6] 霍翠英, 吴树彪, 郭建斌, 等.猪粪发酵沼液中植物激素及喹啉酮类成份分析[J].中国沼气，2011,29(5): 7-10.

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ApplicationEffectofSlurryofDigestedCephalosporinCResiduesonCucumberSeedGermination

RAOShuo1,2，XIYan-hua1，CUIGuan-hui1，ZHAOYan-xiao1，YANGYong-hui3,GUOJie2，ZHANGLi-ping1，CHENGHui-cai1

(1.Instituteofbiology,HebeiAcademyofSciences，Shijiazhuang050081，China; 2.SchoolofEnvironmentHebeiUniversityofScience&Technology，Shijiazhuang050018,China； 3.NCPCEnvironmentProtection&ResearchCoLT，Shijiazhuang050015，China)

In order to solve the problem of resources utilization of digested Cephalosporin C residue slurry, the paper analyzed the effects of different concentration of biogas slurry on the germination of cucumber seeds, bud and root growth.The results showed that biogas slurry without diluting had obvious inhibition on cucumber seed germination with a germination rate of 83%.There were no significant differences among the other treatments with germination rate above 90%.In the test of cucumber seed germination-accelerating and cultivation, it was found that the high concentration of biogas slurry on seed germination and growth had strong inhibition.With the increase of dilution ratio, the inhibition effect was gradually relieved.When the biogas slurry was diluted 100 times, it had promotion on seed germination and growth.Especially, in the cucumber seeds cultivation experiment, with 100 time diluted slurry, the bud length, root length and wet weight increased by 13.2%, 24% and 29.2% respectively comparing with the control.

slurry of digested Cephalosporin C residues; soaking seed; cucumber seed; germination

2016-11-09

2017-08-15

项目来源： 河北省科技支撑项目(15293805D； 17273806D)； 河北省高层次人才资助项目(E2015100006)

饶 硕(1994- ),女,河北廊坊人,硕士研究生,主要从事环境科学方面工作，E-mail: 1274053893@qq.com

程辉彩，E-mail: huicaicheng@163.com

S216.4; X787

A

1000-1166(2017)06-0010-05