木醋液对4种蔬菜种子萌发的影响

于佳乐，刘志明，王海英*

（1.东北林业大学 林学院，黑龙江 哈尔滨 150040；2.东北林业大学 材料科学与工程学院，黑龙江 哈尔滨 150040）

木醋液是农林剩余物干馏热解后产生的气体产物经过冷凝得到的液体，主要成分为水和有机酸，同时含有500 多种有机物质［6］。木醋液具有抑菌、抗氧化、调节植物生长、防腐等作用，被广泛应用于农业、林业、食品加工业、医药卫生业等诸多领域［7］。其中农业是木醋液主要的应用领域之一，主要用于改良土壤、防治病虫害、增产增收、促进植物生长等方面［8］。已有研究表明，木醋液中含有酚类、酸类等化感物质，其中酚类物质是化感活性较强的一类物质，该物质会对种子萌发和幼苗早期形成过程产生影响［9］。酚类化感物质的作用机制主要是影响种子萌发、影响物质代谢、降低光合速率（主要是加速叶绿素的分解或抑制其合成，改变叶绿素a/b的比值）和破坏细胞的超微结构等［10］。常青等［11］研究表明适当浓度的木醋液浇灌和浸泡对茄子种子萌发具有促进作用，可提高发芽率和发芽指数，缩短平均发芽天数。徐岩岩等［12］研究表明山杏壳木醋液对白菜种子萌发有显著的影响，可提高种子发芽率，提升种子品质以及提高其产量。以上结果均表明木醋液中含有的化感物质可以提高蔬菜作物的发芽率、发芽指数，通过木醋液化感作用实现农作物的增产，使木醋液产生更多的利用价值，促进种植业的发展，创新农业种植的方法，促进农作物高产，对现代化农业产业发展具有重要意义［13］。目前松木屑木醋液对蔬菜作物种子萌发的研究较少，因此，本试验以4种蔬菜作物种子作为受试材料，探究松木屑木醋液对4种植物种子萌发和幼苗生长的化感作用，以期为松木屑木醋液提高蔬菜作物产量提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 原料及试剂

松木屑木醋液是松科植物木屑在干馏设备中导出的蒸汽气体混合物经冷凝分离后得到的液体产物［14］。

乙酸乙酯（天津市富宇精细化工有限公司），分析纯。

1.2 供试植物种子

2021 年9 月，在哈尔滨种子批发市场购买萝卜（Raphanus sativusL.）、韭菜（Allium tuberosumRottler ex Sprengle.）、小白菜［Brassica campestrisL.ssp.chinensisMakino（var.communisTsen et Lee）］和芥菜［Brassica juncea（L.）Czern. et Coss.］4种蔬菜种子用于本次实验。

1.3 实验方法

1.3.1 松木屑木醋液的精制

量取25 mL 的松木屑木醋液，按体积比（v/v）1 ∶ 2 加入50 mL 的乙酸乙酯有机溶剂，充分混匀，静置萃取12 h，分离得到的松木屑木醋液乙酸乙酯水相为本次种子萌发试验的精制松木屑木醋液（以下简称木醋液）。

1.3.2 种子萌发实验

用蒸馏水作为对照组（CK），并将木醋液分别稀释25、50、100、200、500、1 000（1K）、2 000（2K）倍作为实验组，每组取种子30 粒，放置于含有两层滤纸的培养皿中，然后用相应稀释倍数的木醋液进行浇灌，每隔2 d 补充一次相同剂量的木醋液，保持湿润，共进行7 d，每组实验重复3次。

（ii）采用加权集结算子对一致性群决策矩阵的第j列进行汇总，得到方案aj（j=1，2，…，n）总的评价值（j=1，2，…，n）。

1.4 参数计算

根据陈伟等［15］的研究方法，每天记录种子发芽的数量，以露出胚根长度 ≥ 1 mm 为标准计算发芽率、发芽指数、活力指数并测量植物种子的茎长和根长。化感效应指数表示对植物种子促进作用或抑制作用［16］。发芽率、发芽指数、活力指数及化感效应指数的计算公式如下：

式中，n 表示第7 天的发芽数，N 为供试种子总数量，Gt 为第t 天的发芽数，Dt 为天数，T 为处理值，CK 为对照值。当化感效应指数大于0时，表示促进作用，化感效应指数小于0时，表示抑制作用。化感效应指数绝对值的大小表示化感作用强度。

1.5 数据分析与处理

使用R3.2.3 进行数据分析和图片绘制。经检验，实验数据均符合正态分布和方差齐性。使用单因素方差分析探究不同稀释倍数木醋液对种子萌发和幼苗生长的影响；使用Ducan’s 检验比较不同稀释倍数木醋液处理间发芽指标和形态指标的差异。本实验中所有显著性水平均设为P= 0.05。

2 结果与分析

2.1 发芽率、发芽指数和活力指数分析

2.1.1 木醋液对4种蔬菜种子发芽率的影响

化感效应指数在评价蔬菜作物的不同种类化感作用过程中可更加直观地显现出作物种类之间的差异性。木醋液稀释倍数大于100 时，萝卜种子发芽率的化感效应指数均为正值，表现为化感促进作用，且随着木醋液稀释倍数的加大萝卜种子发芽率的化感效应指数不断提高，与对照组相比其发芽率分别提高了14.44%、14.44%、17.78%、20.00%（P< 0.05），表明木醋液浓度越低对萝卜种子发芽的化感促进作用越大（图1、表1）。木醋液在50 和500倍稀释处理下，韭菜种子发芽率的化感效应指数均为正值，表现为化感促进作用，相比对照组其发芽率提高了9.22%、8.89% （P< 0.05），说明较高浓度的木醋液有利于提高韭菜种子的发芽数量。所有木醋液处理组中小白菜种子发芽率的化感效应指数均为负值，总体表现为化感抑制作用，说明不同稀释倍数的木醋液对小白菜种子发芽均有一定的化感抑制作用。木醋液在25倍稀释处理条件下，四者的萌发率分别为小白菜（96.67%） > 韭菜（54.44%） > 萝卜（18.89%） > 芥菜（0%），表明小白菜种子在高浓度木醋液处理下具有抗化感物质的能力。在4 种供试植物中，芥菜种子对木醋液最为敏感，木醋液在稀释25倍时完全抑制了芥菜种子的发芽，表现为化感抑制作用，其化感效应指数绝对值为1.00 （P< 0.05）；木醋液稀释倍数小于1K 时，芥菜种子发芽率的化感效应指数均为负值，表现为化感抑制作用，随着木醋液稀释倍数的加大芥菜种子发芽率的化感效应指数绝对值不断减小，表明木醋液浓度越高对芥菜种子发芽的化感抑制作用越大；木醋液稀释倍数大于500时，芥菜种子发芽率的化感效应指数均为正值，具体表现为化感促进作用，相比对照组其发芽率分别提高了8.00%、10.22% （P< 0.05），表明木醋液浓度越低对芥菜种子发芽的化感促进作用越大。

表1 木醋液对4种蔬菜种子发芽率的化感效应指数Tab.1 Allelopathic effect index of wood vinegar on germination percentage of four vegetable seeds

图1 木醋液对4种蔬菜种子发芽率的影响Fig.1 Effect of wood vinegar on germination rate of four vegetable seeds

2.1.2 木醋液对4种蔬菜种子发芽指数的影响

表征种子萌发的另外一个指标是发芽指数，发芽指数是指种子的萌发速度和能力，可以灵敏地反映种子活力和发芽能力，发芽指数越高说明该植物种子发芽所用的时间越短，发芽速率越快。木醋液对4种蔬菜作物种子发芽指数的化感效应与其发芽率相似，即在一定范围内随着木醋液浓度的加大，木醋液对4种蔬菜作物种子发芽指数的化感抑制作用逐渐增强。当木醋液稀释倍数大于500 时，萝卜种子发芽指数的化感效应指数均为正值，表现为化感促进作用，与对照组相比其发芽指数分别提高了24.44%、22.60% （P< 0.05），表明低浓度木醋液对萝卜种子的发芽速率具有显著的化感促进作用（图2、表2）。所有木醋液处理组中韭菜种子的发芽指数与对照组差异不显著，说明不同稀释倍数的木醋液不能有效地提高韭菜种子的发芽速率。木醋液所有处理组中小白菜种子发芽指数的化感效应指数均为负值，总体表现为化感抑制作用，说明不同稀释倍数的木醋液对小白菜种子的发芽速率均有一定的化感抑制作用，且木醋液在25 倍稀释处理下，四者的发芽指数分别为小白菜（64.16） > 韭菜（15.62） > 萝卜（3.91） > 芥菜（0），表明小白菜种子在高浓度木醋液处理下具有抗化感物质的能力。在4种供试植物中，芥菜种子对木醋液最为敏感，木醋液在25 ~ 200 倍稀释范围内，与对照组相比其发芽指数分别降低了100.00%、57.18%、55.82%、29.36% （P< 0.05）。木醋液稀释倍数小于2K 时，芥菜种子发芽指数的化感效应指数均为负值，且随着木醋液稀释倍数的加大化感效应指数绝对值不断减小，表明木醋液浓度越高对芥菜种子发芽速率的化感抑制作用越大。

表2 木醋液对4种蔬菜种子发芽指数的化感效应指数Tab.2 Allelopathic effect index of wood vinegar on germination index of four vegetable seeds

图2 木醋液对4种蔬菜种子发芽指数的影响Fig.2 Effect of wood vinegar on germination index of four vegetable seeds

2.1.3 木醋液对4种蔬菜种子活力指数的影响

种子的活力指数是表征幼苗长势及整齐度的另一指标。木醋液稀释倍数小于1K 时，萝卜和芥菜种子活力指数的化感效应指数均为负值，表现为化感抑制作用，且随着木醋液稀释倍数的加大萝卜和芥菜种子活力指数的化感效应指数绝对值不断减小，表明木醋液浓度越高对萝卜和芥菜幼苗长势的化感抑制作用越大（图3、表3）。所有木醋液处理组中韭菜种子的活力指数与对照组差异不显著，说明不同稀释倍数的木醋液不能有效地提高韭菜幼苗的长势。所有木醋液处理组中小白菜种子活力指数的化感效应指数均为负值（除木醋液稀释 2K倍以外），总体基本表现为化感抑制作用，说明不同稀释倍数的木醋液对小白菜幼苗长势均有一定的化感抑制作用。木醋液在25倍稀释处理下，四者的活力指数化感效应指数分别为韭菜（-0.22） > 小白菜（-0.40） > 萝卜（-0.99） > 芥菜（-1.00），表明韭菜种子在高浓度木醋液处理下具有抗化感物质的能力。在4 种供试植物中，芥菜种子对木醋液最为敏感，木醋液在25～100倍稀释范围内，与对照组相比其活力指数分别降低了100.00%、91.80%、79.61%（P< 0.05）。木醋液在1K倍稀释处理下芥菜种子活力指数的化感效应指数为正值，具体表现为化感促进作用，相比对照组其活力指数提高了31.33%（P< 0.05），表明低浓度木醋液可以使芥菜幼苗长势更旺。

表3 木醋液对4种蔬菜种子活力指数的化感效应指数Tab.3 Allelopathic effect index of wood vinegar on seed vigor index of four vegetables

图3 木醋液对4种蔬菜种子活力指数的影响Fig.3 Effect of wood vinegar on seed vigor index of four vegetables

2.2 幼苗形态指标分析

2.2.1 木醋液对4种蔬菜幼苗茎长的影响

化感效应指数表明，除韭菜幼苗，木醋液对其它3种蔬菜作物幼苗茎长的化感抑制作用总体弱于幼苗根长（表4 ~ 5）。木醋液稀释倍数小于500 时，萝卜和芥菜幼苗茎长的化感效应指数均为负值，表现为化感抑制作用，且随着木醋液稀释倍数的加大萝卜和芥菜幼苗茎长的化感效应指数绝对值不断减小，表明木醋液浓度越高对萝卜和芥菜幼苗茎长生长的化感抑制作用越大（图4、表4）。木醋液在500 倍稀释处理下韭菜幼苗茎长的化感效应指数为正值，表现为化感促进作用，与对照组相比其茎长提高了30.60% （P< 0.05），说明较低浓度木醋液有利于促进韭菜幼苗茎长的生长。木醋液稀释倍数大于200倍时小白菜幼苗茎长的化感效应指数均为正值，具体表现为化感促进作用，且随着木醋液稀释倍数的加大小白菜幼苗茎长的化感效应指数绝对值不断提高，但与其它处理组及对照组的差异不显著。木醋液在25倍稀释处理下，四者的茎长化感效应指数分别为小白菜（-0.20） > 韭菜（-0.26） > 萝卜（-0.88） > 芥菜（-1.00），表明小白菜种子在高浓度木醋液处理下具有抗化感物质的能力。在4种供试植物中，芥菜幼苗对木醋液最为敏感，木醋液在25 ~ 50 倍稀释范围内，相比对照组其茎长分别降低了100.00%、78.17% （P< 0.05）。木醋液在1K 倍稀释处理下芥菜幼苗茎长的化感效应指数为正值，具体表现为化感促进作用，与对照组相比其茎长提高了46.70% （P< 0.05），表明低浓度木醋液有利于芥菜幼苗茎长的生长。

表4 木醋液对4种蔬菜幼苗茎长的化感效应指数Tab.4 Allelopathic effect index of wood vinegar on stem length of four vegetable seedlings

图4 木醋液对4种蔬菜幼苗茎长的影响Fig.4 Effect of wood vinegar on stem length of four vegetable seedlings

2.2.2 木醋液对4种蔬菜幼苗根长的影响

胚根是植物生长过程中最重要的营养器官，是植物进行营养生长的前提，胚根的生长发育直接影响植物吸收水分、肥力以及未来植物的生长发育和在生态系统中的竞争能力。木醋液稀释倍数小于500 时，萝卜和芥菜幼苗根长的化感效应指数均为负值，表现为化感抑制作用，且随着木醋液稀释倍数的加大萝卜和芥菜幼苗根长的化感效应指数绝对值不断减小，表明木醋液浓度越高对萝卜和芥菜幼苗根长生长的化感抑制作用越大（图5、表5）。木醋液在2K 倍稀释处理下，萝卜幼苗根长的化感效应指数为正值，具体表现为化感促进作用，与对照组相比其根长提高了5.90% （P< 0.05），说明低浓度木醋液有利于萝卜幼苗根长的生长。在实验萌发期内木醋液所有处理组与对照组中韭菜幼苗均未出现生根现象。木醋液在2K 倍稀释处理下小白菜幼苗根长的化感效应指数为正值，表现为化感促进作用，与对照相比其根长提高了19.50% （P< 0.05），说明低浓度木醋液有利于小白菜幼苗根长的生长。木醋液在25 倍稀释处理下，除韭菜幼苗根长以外，3 者的根长化感效应指数分别为小白菜（-0.59） >萝卜（-0.92） > 芥菜（-1.00），表明小白菜种子在高浓度木醋液处理下具有抗化感物质的能力。在4种供试植物中，芥菜种子对木醋液最为敏感，木醋液在25 倍稀释处理下完全抑制了芥菜幼苗根长的生长，其化感效应指数绝对值为1.00 （P< 0.05），表明高浓度木醋液可以抑制芥菜幼苗根长的生出，阻止其进行正常的生长发育。

表5 木醋液对4种蔬菜幼苗根长的化感效应指数Tab 5 Allelopathic effect index of wood vinegar on root length of four vegetable seedlings

图5 木醋液对4种蔬菜幼苗根长的影响Fig.5 Effect of wood vinegar on root length of four vegetable seedlings

3 讨论

3.1 木醋液浓度对4种蔬菜种子萌发的影响

研究发现，高浓度木醋液会抑制萝卜和芥菜种子萌发和幼苗生长，较低浓度的木醋液会促进其生长。这一结论与王雅倩等［17］研究木醋液对元宝枫幼苗生长呈现“低促高抑”的效应相同。这说明低浓度木醋液中的有机成分能够改善种皮的通透性，刺激细胞酶活性，恢复种子水分和营养物质的有效运输，使细胞内物质有序地进行交换，从而保证正常的生理功能和活动，打破种子休眠；也有可能是低浓度木醋液没有达到抑制植物种子萌发的浓度，另一方面，低浓度木醋液虽然作用不明显，但其中的有机成分及营养物质对植物种子有利，因而表现为促进作用［18］。研究证实麻风树（Jatropha curcasL.）的叶片水提取液对芝麻（Sesamum indicumL.）种子的萌发起到促进作用［19］，小麦（Triticum aestivumL.）和大豆［Glycine max（Linn.） Merr.］根部渗出原液则能显著提高黄瓜（Cucumis sativus）种子的萌发率，这与本实验低浓度木醋液促进植物种子萌发的结果一致［20］。当木醋液浓度偏高时，会造成蛋白质变性，导致种子细胞内酶的活性降低甚至消失，造成种子内部的生理活动不能有序进行，从而影响种子萌发效率［21］。这与晋梦然等［22］研究格氏栲（Castanopsis kawakamiHayata）未分解层浸提液在高浓度时抑制杉木［Cunninghamia lanceolata（Lamb.）Hook.］种子发芽的结果一致。木醋液对萝卜种子萌发具有显著的化感促进作用，其对小白菜种子萌发的影响十分微弱，与对照组相比无显著差异，这与常晖等［23］研究黄精（Polygonatum sibiricumDelar.ex Redoute）根际土浸提液对萝卜和白菜种子的化感作用结论一致。说明木醋液中的化感物质对萝卜种子萌发具有正向的化感促进作用，因此可以在实际的设施蔬菜生产中考虑将木醋液用于种植萝卜或者其它类似的蔬菜作物。采用4种蔬菜作物种子进行萌发试验，结果表明萌发期内韭菜种子在所有木醋液处理组与对照组中均未出现生根现象。这与周新惟等［24］研究发现木醋液能够同时促进植株幼苗根长和根重增加的结论不一致。这可能是由于培养皿中只施加了木醋液，造成了营养不均衡，幼苗生长初期新生根的形成要消耗营养物质，均衡的营养条件是生成根的必要条件。这一结果引发了一个新的问题，木醋液与其它绿色有机肥料混合使用效果是否会更好，这需要日后做进一步的研究。另外，酚类物质含量对植物生长过程也有很大的影响，酚类物质水平过高时会导致作物生根率极低或不生根［25］。李大威［26］用榛子的硬枝和嫩枝进行生根试验，并分别测量在生根过程中两种枝条酚类物质含量变化，结果表明，榛子硬枝酚类含量较高，导致其生根率极低，对生根有一定的抑制作用，这可能与本试验韭菜种子在木醋液处理下未生根的结论一致。

3.2 木醋液对4种蔬菜种子萌发的化感作用

在4 种供试植物中，芥菜种子对木醋液中的化感物质最为敏感，萝卜和韭菜种子次之，小白菜种子最不敏感。这与王一峰等［27］研究核桃叶浸提液对4种植物种子萌发及幼苗生长的化感效应结论一致，说明不同蔬菜作物种子对木醋液的耐受程度有差异，可能由于芥菜种子对木醋液耐受程度弱，容易损伤种子；小白菜植物种子耐受程度强，能够保证在此稀释倍数下正常萌发和生长。由化感效应指数得出，除韭菜种子以外，木醋液对3种蔬菜作物种子根的化感抑制作用要高于对茎长的化感抑制作用。这与Chon等［28］的研究结果一致，可能是由于根部最先接触化感物质，从生长开始时就直接受到化感物质的影响，地上部分只有根部受到伤害并积累到一定程度时才会表现。从整体上来看，根长受到的影响要比茎长大，平安等［29］也得出同样的结果，实验数据为松木屑木醋液的实际应用提供理论基础，对今后绿色有机蔬菜合理种植具有重要的意义。本试验在木醋液最大稀释倍数设计上仍存在一定的不足之处，可能继续加大木醋液稀释倍数对蔬菜作物的发芽指标和幼苗形态指标均有较好的化感作用效果，更有利于今后木醋液的推广应用。

4 结论

松木屑木醋液对4种蔬菜作物种子萌发和幼苗生长的化感作用研究表明，木醋液对4 种蔬菜作物种子发芽指标和形态指标上的化感促进作用不同，具体表现为稀释2 000 倍的木醋液处理对萝卜种子的发芽率、发芽指数和根长及小白菜种子的根长具有化感促进作用；稀释500 倍的木醋液处理对韭菜种子的发芽率和茎长具有化感促进作用；稀释1 000倍的木醋液处理对芥菜种子的发芽率、活力指数和茎长具有化感促进作用，以上4 种蔬菜作物指标与对照组相比差异均显著（P< 0.05）。由化感效应指数可知，在4种供试植物中，芥菜种子对木醋液中的化感物质最为敏感，萝卜和韭菜种子次之，小白菜种子最不敏感。除活力指数的化感效应指数以外，其余指标均表明小白菜种子抗高浓度木醋液的化感物质。在4 种蔬菜作物中，萌发期内韭菜种子在所有木醋液处理组与对照组中均未出现生根现象。除韭菜种子以外，木醋液对3 种蔬菜作物种子茎长和根长的化感效应比较分析表明，木醋液对其它3种蔬菜作物幼苗茎长的化感抑制作用总体弱于幼苗根长。