氮肥配施不同用量木醋液对春小麦产量及营养品质的影响

高 妍，狄雅莉，郭赋涵，董 旋，金兰淑，邹洪涛，林国林，韩晓日

（沈阳农业大学土地与环境学院，养分管理与资源高效利用实验室，辽宁 沈阳 110866）

木醋液的pH值在3.0左右，又被称为植物酸，它是以植物废弃物（秸秆）或废弃木材为原料，经过高温碳化或干馏后的收集过程中形成的烟气，再经冷凝回收后分离得到的一种褐色的、澄清的并且带有煤烟味的液体［1］。木醋液的主要成分是醋酸（乙酸），同时富含有机酸（超过50%）、醛、酮、醇、酚及其衍生物以及一些Ca、Mg、Na、Fe等的碱性物质，为植物的生长发育提供了大量元素和微量元素［2］。木醋液可以被植物直接吸收降解，没有残留，不会破坏生态环境［3-4］。申凤善等［5］将木醋液精制后进行主要成分分离，并应用到水稻的发芽和苗期生长上，经研究发现，酸类和酚类物质起主要作用。胡春花等［6］研究发现，木醋液中含有丰富的有机酸、醇类、酚类、大量元素和微量元素，施入到土壤中后可以有效地调节土壤环境，促进根系对养分的吸收，进而提高植株地上部的生长发育。已有研究表明，不同浓度的木醋液施入土壤或叶面喷施［7］均能不同程度地改善番茄［8-12］、有机烟草［13］、马铃薯［14］、茄子［15］、苦瓜［16］等植株的性状，提高作物产量及品质。此外，木醋液还对花卉种子和幼苗的生长发育等方面有明显的促进作用［17］。已有研究表明，木醋液在杀虫抑菌［18-19］、改善植株性状［20］、提高作物产量及品质、土壤改良［21］、饲料添加及食品添加、改善环境等方面都有应用，并且具有明显的效果。木醋液在美国、日本和韩国等应用非常广泛，因此在中国的开发利用也具有非常广阔的发展前景［22］。

木醋液是来源于自然的植物生长调节剂，对环境无污染作用，且生产成本低，在发展绿色农业中前景广泛，同时在减少化肥用量和生物质资源化利用上也起到了重要作用。已有研究多将木醋液稀释成不同的倍数应用于番茄、茄子等蔬菜或瓜果上，而在小麦等粮食作物上却鲜有报道。鉴于此，本试验采用盆栽的方法，将氮肥与不同用量的木醋液配施，结合春小麦植株光合特性，产量及营养品质变化特征，研究氮肥与不同用量木醋液配施对春小麦植株生长发育、产量及品质的影响，以期为今后木醋液作为新型植物生长调节剂在农业生产上的应用提供一定的理论依据和参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试土壤：供试土壤为棕壤，于2019年5月取自沈阳农业大学后山试验基地，土壤肥力中等，土壤基本理化性质为：碱解氮36.54 mg/kg、有效磷5.98 mg/kg、速效钾193.5 mg/kg、pH值7.13、有机质6.09 g/kg。

供试小麦品种为辽春18号，木醋液产于山东省泰然生物工程有限公司，利用美国Agilent公司6890-5973N型气相色谱-质谱（GC-MS）联用仪对木醋液试样进行分析［23］，其具体成分见表1。

表1 木醋液成分分析表

1.2 试验设计

试验采取盆栽，选用直径为21.5 cm、高24 cm的聚乙烯塑料桶。共设置6个处理，分别为（1）单施化肥处理（WV0）；（2）化肥+0.1 mL/kg木醋液（WV1）；（3）化肥+0.2 mL/kg木醋液（WV2）；（4）化肥+0.3 mL/kg木醋液（WV3）；（5）化肥+0.4 mL/kg木醋液（WV4）；（6）化肥+0.5 mL/kg木醋液（WV5）。供试肥料：尿素（N 46%）、过磷酸钙（P2O514%）、硫酸钾（K2O 54%）。每个处理均等量施入氮0.15 g/kg、P2O50.1 g/kg，K2O 0.16g/kg。每盆准确称取5 kg过2 mm筛的风干土样，其中氮肥与木醋液混合均匀后分别在春小麦出苗后和拔节抽穗期施用，磷肥与钾肥作基肥一次性施入土壤。每个处理种植12盆，随机区组排列，每盆5穴，每穴3粒种子，在三叶期定植，每穴定植1株。2019年6月11日播种，2019年8月17日收获，种植密度相当于每公顷600万株。在小麦的整个生育期内，水分始终保持在田间持水量的60%，管理措施同大田常规管理，小麦生长季内每隔3 d将盆的位置打乱，重新排放，在小麦各生育期测定SPAD值，在成熟期采集植株样品测定植株养分积累量和营养品质并测产。

1.3 样品采集与测定

1.3.1 小麦叶片叶绿素值（SPAD）

每个处理分别选择有代表性的小麦倒三叶5片，分别于苗期（7月4日）、分蘖期（7月15日）、拔节抽穗期（7月25日）和成熟期（8月4日）用SPAD-502 Plus叶绿素仪直接测定倒三叶的SPAD值，测定时间选择在晴天9：00～11：00进行，各处理随机选择5株植株进行测定，并计算其平均值。

1.3.2 植株养分含量测定

植株样品研磨后，全氮、全磷和全钾采用H2SO4-H2O2消煮，分别用凯氏定氮法、钒钼黄比色法、火焰光度法测定［24］。

1.3.3 产量及其构成因素的测定

在成熟期每个处理随机选取10株进行室内考种，测定株高、穗长、穗粒数、千粒重等，将盆栽实际产量折成公顷产量。

1.3.4 品质性状测定

籽粒样品研磨后，采用H2SO4-K2SO4-CuSO4-Se消煮法测定粗蛋白质含量［19］，脂肪测定采用索氏抽提法［19］，淀粉测定采用酸水解法［19］。

1.4 数据处理

采用Excel 2007对数据进行整理分析和图表制作，采用SPSS 20.0进行单因素方差分析，其中多重比较采用LSD法。

本研究同时采用隶属函数法［25］对春小麦主要营养品质进行综合性评价，在进行隶属函数计算时，利用下列公式对各个指标进行标准化处理。

其中，xj表示第j个指标，xmax表示第j个指标中的最大值，xmin表示第j个指标中的最小值。如果某一个指标与营养品质负相关，则用式（2）。

然后，按照式（3）计算标准差系数vj，按照式（4）计算权重系数Wj，按照式（5）计算隶属函数值（D），隶属函数值越大，表示营养品质越好。

2 结果与分析

2.1 氮肥配施不同用量木醋液对春小麦SPAD值的影响

SPAD值的大小可以直观地反映光合作用的强弱。从图1可以看出，各处理SPAD值变化表现为从苗期到成熟期均表现为先增加而后逐渐降低的趋势。苗期时各处理的SPAD值变化不大且无显著性差异。分蘖期时，WV3和WV4处理的SPAD值最大，分别为102.6和103.3，较WV0处理相比，分别显著提高3.64%和4.34%。拔节抽穗期时，WV4处理的SPAD值最高，较WV0处理相比提高了4.69%；其次是WV5处理，较WV0处理显著提高2.61%；WV3处理的SPAD值略高于WV0处理，而WV2处理的SPAD值略低于WV0处理，但两个处理与WV0处理相比SPAD值无显著性差异。在成熟期时，WV4处理的SPAD值最高，其数值为66.3，显著高于其他处理，其次是WV3处理，SPAD值为60.3，WV4和WV3处理较WV0处理相比，SPAD值分别显著提高了12.92%和23.93%，其他处理与WV0处理之间SPAD值无显著性差异，说明WV3和WV4处理的木醋液用量延长了春小麦叶片光合作用的时间，增强了叶片的光合强度，有利于春小麦植株积累更多的干物质。

图1 氮肥与不同用量木醋液配施对春小麦SPAD值的影响

2.2 氮肥配施不同用量木醋液对春小麦养分吸收积累的影响

从图2可以看出，氮肥配施木醋液比未施配施木醋液处理显著提高了春小麦植株对养分的吸收积累量。各处理整体趋势表现为随着木醋液用量的增加，植株的养分吸收积累量逐渐增多，用量到达一定限度后再增加木醋液的用量，春小麦植株的养分吸收积累量开始逐渐降低。由图2A可知，在氮素的吸收积累上，氮肥与木醋液配施处理的植株氮素吸收积累量高于未配施木醋液的处理。其中WV4处理的植株氮素累积量显著高于其余处理，其植株氮素累积量比WV0处理增加了26.34%，其次是WV3处理，比WV0处理植株氮素累积量显著增加19.29%。由图2B可知，在植株磷素吸收积累量方面，WV4处理的植株磷素累积量最多，高达22.24 kg/hm2，比WV0处理显著提高73.89%，其次是WV3处理，比WV0处理显著提高57.15%。由图2C可知，在植株钾素吸收积累量方面，WV4处理的植株钾素积累量最多，为78.25 kg/hm2，比WV0处理显著提高45.58%，WV2和WV3处理的植株钾素累积量略低于WV4处理，与WV4处理无显著性差异，但比WV0处理分别显著提高37.69%和37.58%。由图2D可知，在植株总养分的吸收积累量方面，WV4处理的总养分吸收积累量最多，为383.41 kg/hm2，其次是WV3处理，为365.34 kg/hm2，比WV0处理分别提高31.23%和25.05%。说明氮肥与木醋液配施能在不同程度上促进春小麦植株对养分的吸收积累，其配施效果优于单施氮肥处理。木醋液的施用量大于最佳用量时会抑制春小麦植株对养分的吸收积累。

图2 氮肥与不同用量木醋液配施对春小麦植物养分吸收积累量的影响

2.3 氮肥配施不同用量木醋液对春小麦产量及其构成因素的影响

从表2可以看出，氮肥和木醋液配施处理与未施用木醋液处理相比，春小麦的株高、穗长、穗粒数、千粒重和折合产量提高，并随着木醋液用量的增加各指标均有所增加，当木醋液用量到达一定限度后，再增加施用木醋液各指标均逐渐降低。WV4处理的株高、穗长、千粒重和折合产量均最高且显著高于其他处理，比WV0处理分别显著提高14.16%、15.60%、5.85%和12.16%，虽然WV4处理的穗粒数显著低于WV2和WV3处理，但与WV0处理无显著性差异。WV3处理的株高、穗长、千粒重和折合产量显著低于WV4处理，但明显优于其余处理，比WV0处理分别提高11.42%、7.60%、4.10%和8.05%，且穗粒数显著高于WV0处理，增幅为10.68%。说明当木醋液用量为WV4处理的用量时，对春小麦的产量及其产量构成因素影响最大，产量最高。

表2 氮肥与不同用量木醋液配施对春小麦产量及其构成因素的影响

2.4 氮肥配施不同用量木醋液对春小麦营养品质的影响及综合评价

由表3可以看出，氮肥与木醋液配施处理对春小麦的品质也有显著的影响，并且随着木醋液用量的增加，春小麦的粗蛋白质含量表现出先逐渐增加而后降低的趋势。淀粉含量则表现出随着木醋液用量的增加逐渐增加的趋势，而脂肪则表现为随着木醋液用量的增加逐渐减少的趋势。其中，WV4处理的春小麦籽粒粗蛋白质含量为20.62%，比WV0处理籽粒粗蛋白质含量显著提高5.47%，其次是WV2处理，较WV0处理相比提高0.61%。氮肥与木醋液配施处理，对春小麦淀粉含量的影响显著，随着木醋液用量的增加，春小麦籽粒中的淀粉含量逐渐升高，WV5处理的春小麦籽粒中淀粉含量最高，为52.78%，比WV0处理显著提高了10.67%，在施用木醋液的5个处理中，WV1处理的春小麦籽粒中淀粉含量最低，仅有48.46%，比WV0处理显著增加了1.61%。在脂肪含量上，WV0处理的春小麦籽粒中含量较高，高达3.08%，其余处理脂肪含量均小于WV0处理。其中WV5处理脂肪含量降低最明显，与WV0处理相比显著降低了16.56%，氮肥配施木醋液对春小麦籽粒的品质影响显著，在实际生产应用中，可以根据春小麦不同的用途选择与氮肥配施的最佳用量。

表3 氮肥与不同用量木醋液配施对春小麦营养品质的影响 （%）

通过模糊隶属函数法对春小麦穗粒数、千粒重、脂肪、淀粉和粗蛋白质进行综合评价，得到其隶属函数总平均值（表5），根据隶属函数值进行排序为：WV4＞WV3＞WV2＞WV5＞WV1＞WV0。从隶属函数值的排名可以看出，与WV0处理相比，不同用量的木醋液与氮肥配施后均能提高春小麦籽粒的主要营养品质，且WV4处理效果最佳。这可能是由于配施木醋液后促进了春小麦植株对大量元素的吸收，特别是对钾素的吸收，从而改善了春小麦籽粒的品质。

表4 不同处理间主要营养品质的综合评价

2.5 木醋液最佳用量的研究

通过对小麦产量数据的相关分析，在保证常规施肥用量且产量不降低的前提下，探索了木醋液等氮增效的最佳用量，结果如图4所示，散点为不同用量木醋液处理下所对应产量的原始数据，其多项式拟合方程为y=-3571.8x2+2646.3x+3336.5（R2=0.6447）。由图可知，随着木醋液施用量的增加，小麦产量先逐渐升高，当升高到最大值后，产量开始降低。且由拟合曲线可得出，当木醋液的用量为0.37 mL/kg时所对应的产量为最大值。

图3 木醋用量与产量的关系

3 讨论

叶片SPAD值通常用来表征叶片中叶绿素的相对含量，从而直接反映作物的生长状况，其含量大小直接影响光合作用并最终影响到产量的形成［26］。适当用量的木醋液与氮肥配施后，显著提高了叶片的SPAD值，但用量过多则会抑制叶片中叶绿素的形成，这与周建云等［27］和曹莹等［28］的研究结果一致。本研究中发现，当木醋液用量为0.4 mL/kg并与氮肥配施时，春小麦植株成熟期叶绿素含量提高最多。

氮肥与不同用量木醋液配施均能显著影响春小麦植株对养分的吸收和利用，并且随着木醋液用量的增加，春小麦植株对养分的吸收积累量呈现先逐渐增强而后下降的趋势，显著增强了对氮素、磷素和钾素的吸收，最终总养分积累量均显著提高。当氮肥与0.5 mL/kg木醋液配施时，春小麦植株对磷素和钾素的吸收积累量减弱，植株的生长发育受到抑制，这与魏泉源等［29］和常青等［4］的研究结果相一致。杨华［30］研究发现：木醋液能够促进大白菜、萝卜和黄瓜等蔬菜根茎的生长，施用木醋液能够有效促进植物的发根力，显著增加植物的侧根数，从而增强植株从土壤吸收养分的能力并促进植株生长。当氮肥与0.4 mL/kg木醋液配施时，与未施用木醋液处理相比，显著促进了春小麦植株对养分的吸收与积累，且对氮素吸收的影响较大。这与常青［31］和王远兰［32］的研究结果不一致，可能由于制备木醋液所选用的原材料不同，使得木醋液中有机酸等活性物质的含量不同，加之施肥方式也不相同，王远兰［32］在种植大棚西瓜时，施用木醋液采用叶面喷施的方法，而本试验采用的方法是与氮肥混合均匀后灌施于土壤，叶面喷施的方法使叶片能直接更快地吸收木醋液，而土壤灌施的方法则需植株从土壤中间接的吸收，导致最佳用量有所不同。

氮肥与木醋液配施较未与木醋液配施处理，能够显著增加春小麦植株的株高、穗长和穗粒数，并提高千粒重和产量，这与常青［31］的研究结果相一致。孔高杰［33］将小麦秸秆制成木醋液后（分别稀释至400、600、800和1000倍），分别在水稻的分蘖期、拔节孕穗期、抽穗开花期和灌浆结实期喷施，经研究发现，4个稀释倍数的木醋液均能增加水稻的株高、株重、穗粒数和千粒重等指标；于红梅等［34］经研究后发现，将木醋液稀释400倍后应用在高架草莓上，能明显提高株高16.59%，使得草莓单株产量和商品果率分别增加18.61%和11.01%，本试验研究结果与其相一致。

氮肥与不同用量的木醋液配施在不同程度上提高了小麦的品质，孔高杰［33］经研究后发现，当木醋液稀释至600倍时，能较好地改善豫粳8号、中质优2004和黄优520 3种水稻成熟籽粒中粗蛋白质含量，分别提高10.81%、16.09%和7.95%。且施用不同稀释倍数的木醋液与未施用木醋液处理相比，均能提高成熟期籽粒中直链淀粉的含量。本试验研究结果与其相近。

木醋液能够提高小麦产量和品质的原因可能是木醋液中含有小麦植株生长发育过程中所必需的大量元素、微量元素和有机酸等营养物质以及一些有益微生物等。氮肥与木醋液配施后促进了春小麦植株根系对养分的吸收，提高土壤肥力，改善了土壤微生物环境和数量，从而提高了春小麦的产量和品质［33，35］。木醋液因用量不同进而对植物生长具有促进或抑制的双重作用，这与前人研究结果相一致［36-38］。木醋液用量过大，其中有机酸的含量过多对小麦植株产生毒害作用，用量过小导致其有效成分含量降低，对春小麦植株产量和品质的影响较小。

4 结论

根据盆栽试验结果可知，当木醋液用量为0.4 mL/kg时，促进植株对养分的吸收与积累，极大地提高了春小麦的产量和品质。另根据拟合曲线进一步优化木醋液用量，当木醋液用量为0.37 mL/kg时，所对应的产量能达到最大值。本试验的研究结果可为木醋液在农业生产中作为新型植物生长调节剂的推广和应用提供一定的理论依据和参考，但仍需开展大田及长期定位试验进行进一步研究。