木醋液對4種蔬菜種子萌發的影響

于佳樂，劉志明，王海英*

（1.東北林業大學 林學院，黑龍江 哈爾濱 150040；2.東北林業大學 材料科學與工程學院，黑龍江 哈爾濱 150040）

木醋液是農林剩余物干餾熱解后產生的氣體產物經過冷凝得到的液體，主要成分為水和有機酸，同時含有500 多種有機物質［6］。木醋液具有抑菌、抗氧化、調節植物生長、防腐等作用，被廣泛應用于農業、林業、食品加工業、醫藥衛生業等諸多領域［7］。其中農業是木醋液主要的應用領域之一，主要用于改良土壤、防治病蟲害、增產增收、促進植物生長等方面［8］。已有研究表明，木醋液中含有酚類、酸類等化感物質，其中酚類物質是化感活性較強的一類物質，該物質會對種子萌發和幼苗早期形成過程產生影響［9］。酚類化感物質的作用機制主要是影響種子萌發、影響物質代謝、降低光合速率（主要是加速葉綠素的分解或抑制其合成，改變葉綠素a/b的比值）和破壞細胞的超微結構等［10］。常青等［11］研究表明適當濃度的木醋液澆灌和浸泡對茄子種子萌發具有促進作用，可提高發芽率和發芽指數，縮短平均發芽天數。徐巖巖等［12］研究表明山杏殼木醋液對白菜種子萌發有顯著的影響，可提高種子發芽率，提升種子品質以及提高其產量。以上結果均表明木醋液中含有的化感物質可以提高蔬菜作物的發芽率、發芽指數，通過木醋液化感作用實現農作物的增產，使木醋液產生更多的利用價值，促進種植業的發展，創新農業種植的方法，促進農作物高產，對現代化農業產業發展具有重要意義［13］。目前松木屑木醋液對蔬菜作物種子萌發的研究較少，因此，本試驗以4種蔬菜作物種子作為受試材料，探究松木屑木醋液對4種植物種子萌發和幼苗生長的化感作用，以期為松木屑木醋液提高蔬菜作物產量提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 原料及試劑

松木屑木醋液是松科植物木屑在干餾設備中導出的蒸汽氣體混合物經冷凝分離后得到的液體產物［14］。

乙酸乙酯（天津市富宇精細化工有限公司），分析純。

1.2 供試植物種子

2021 年9 月，在哈爾濱種子批發市場購買蘿卜（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種蔬菜種子用于本次實驗。

1.3 實驗方法

1.3.1 松木屑木醋液的精制

量取25 mL 的松木屑木醋液，按體積比（v/v）1 ∶ 2 加入50 mL 的乙酸乙酯有機溶劑，充分混勻，靜置萃取12 h，分離得到的松木屑木醋液乙酸乙酯水相為本次種子萌發試驗的精制松木屑木醋液（以下簡稱木醋液）。

1.3.2 種子萌發實驗

用蒸餾水作為對照組（CK），并將木醋液分別稀釋25、50、100、200、500、1 000（1K）、2 000（2K）倍作為實驗組，每組取種子30 粒，放置于含有兩層濾紙的培養皿中，然后用相應稀釋倍數的木醋液進行澆灌，每隔2 d 補充一次相同劑量的木醋液，保持濕潤，共進行7 d，每組實驗重復3次。

（ii）采用加權集結算子對一致性群決策矩陣的第j列進行匯總，得到方案aj（j=1，2，…，n）總的評價值（j=1，2，…，n）。

1.4 參數計算

根據陳偉等［15］的研究方法，每天記錄種子發芽的數量，以露出胚根長度 ≥ 1 mm 為標準計算發芽率、發芽指數、活力指數并測量植物種子的莖長和根長?；行笖当硎緦χ参锓N子促進作用或抑制作用［16］。發芽率、發芽指數、活力指數及化感效應指數的計算公式如下：

式中，n 表示第7 天的發芽數，N 為供試種子總數量，Gt 為第t 天的發芽數，Dt 為天數，T 為處理值，CK 為對照值。當化感效應指數大于0時，表示促進作用，化感效應指數小于0時，表示抑制作用?；行笖到^對值的大小表示化感作用強度。

1.5 數據分析與處理

使用R3.2.3 進行數據分析和圖片繪制。經檢驗，實驗數據均符合正態分布和方差齊性。使用單因素方差分析探究不同稀釋倍數木醋液對種子萌發和幼苗生長的影響；使用Ducan’s 檢驗比較不同稀釋倍數木醋液處理間發芽指標和形態指標的差異。本實驗中所有顯著性水平均設為P= 0.05。

2 結果與分析

2.1 發芽率、發芽指數和活力指數分析

2.1.1 木醋液對4種蔬菜種子發芽率的影響

化感效應指數在評價蔬菜作物的不同種類化感作用過程中可更加直觀地顯現出作物種類之間的差異性。木醋液稀釋倍數大于100 時，蘿卜種子發芽率的化感效應指數均為正值，表現為化感促進作用，且隨著木醋液稀釋倍數的加大蘿卜種子發芽率的化感效應指數不斷提高，與對照組相比其發芽率分別提高了14.44%、14.44%、17.78%、20.00%（P< 0.05），表明木醋液濃度越低對蘿卜種子發芽的化感促進作用越大（圖1、表1）。木醋液在50 和500倍稀釋處理下，韭菜種子發芽率的化感效應指數均為正值，表現為化感促進作用，相比對照組其發芽率提高了9.22%、8.89% （P< 0.05），說明較高濃度的木醋液有利于提高韭菜種子的發芽數量。所有木醋液處理組中小白菜種子發芽率的化感效應指數均為負值，總體表現為化感抑制作用，說明不同稀釋倍數的木醋液對小白菜種子發芽均有一定的化感抑制作用。木醋液在25倍稀釋處理條件下，四者的萌發率分別為小白菜（96.67%） > 韭菜（54.44%） > 蘿卜（18.89%） > 芥菜（0%），表明小白菜種子在高濃度木醋液處理下具有抗化感物質的能力。在4 種供試植物中，芥菜種子對木醋液最為敏感，木醋液在稀釋25倍時完全抑制了芥菜種子的發芽，表現為化感抑制作用，其化感效應指數絕對值為1.00 （P< 0.05）；木醋液稀釋倍數小于1K 時，芥菜種子發芽率的化感效應指數均為負值，表現為化感抑制作用，隨著木醋液稀釋倍數的加大芥菜種子發芽率的化感效應指數絕對值不斷減小，表明木醋液濃度越高對芥菜種子發芽的化感抑制作用越大；木醋液稀釋倍數大于500時，芥菜種子發芽率的化感效應指數均為正值，具體表現為化感促進作用，相比對照組其發芽率分別提高了8.00%、10.22% （P< 0.05），表明木醋液濃度越低對芥菜種子發芽的化感促進作用越大。

表1 木醋液對4種蔬菜種子發芽率的化感效應指數Tab.1 Allelopathic effect index of wood vinegar on germination percentage of four vegetable seeds

圖1 木醋液對4種蔬菜種子發芽率的影響Fig.1 Effect of wood vinegar on germination rate of four vegetable seeds

2.1.2 木醋液對4種蔬菜種子發芽指數的影響

表征種子萌發的另外一個指標是發芽指數，發芽指數是指種子的萌發速度和能力，可以靈敏地反映種子活力和發芽能力，發芽指數越高說明該植物種子發芽所用的時間越短，發芽速率越快。木醋液對4種蔬菜作物種子發芽指數的化感效應與其發芽率相似，即在一定范圍內隨著木醋液濃度的加大，木醋液對4種蔬菜作物種子發芽指數的化感抑制作用逐漸增強。當木醋液稀釋倍數大于500 時，蘿卜種子發芽指數的化感效應指數均為正值，表現為化感促進作用，與對照組相比其發芽指數分別提高了24.44%、22.60% （P< 0.05），表明低濃度木醋液對蘿卜種子的發芽速率具有顯著的化感促進作用（圖2、表2）。所有木醋液處理組中韭菜種子的發芽指數與對照組差異不顯著，說明不同稀釋倍數的木醋液不能有效地提高韭菜種子的發芽速率。木醋液所有處理組中小白菜種子發芽指數的化感效應指數均為負值，總體表現為化感抑制作用，說明不同稀釋倍數的木醋液對小白菜種子的發芽速率均有一定的化感抑制作用，且木醋液在25 倍稀釋處理下，四者的發芽指數分別為小白菜（64.16） > 韭菜（15.62） > 蘿卜（3.91） > 芥菜（0），表明小白菜種子在高濃度木醋液處理下具有抗化感物質的能力。在4種供試植物中，芥菜種子對木醋液最為敏感，木醋液在25 ~ 200 倍稀釋范圍內，與對照組相比其發芽指數分別降低了100.00%、57.18%、55.82%、29.36% （P< 0.05）。木醋液稀釋倍數小于2K 時，芥菜種子發芽指數的化感效應指數均為負值，且隨著木醋液稀釋倍數的加大化感效應指數絕對值不斷減小，表明木醋液濃度越高對芥菜種子發芽速率的化感抑制作用越大。

表2 木醋液對4種蔬菜種子發芽指數的化感效應指數Tab.2 Allelopathic effect index of wood vinegar on germination index of four vegetable seeds

圖2 木醋液對4種蔬菜種子發芽指數的影響Fig.2 Effect of wood vinegar on germination index of four vegetable seeds

2.1.3 木醋液對4種蔬菜種子活力指數的影響

種子的活力指數是表征幼苗長勢及整齊度的另一指標。木醋液稀釋倍數小于1K 時，蘿卜和芥菜種子活力指數的化感效應指數均為負值，表現為化感抑制作用，且隨著木醋液稀釋倍數的加大蘿卜和芥菜種子活力指數的化感效應指數絕對值不斷減小，表明木醋液濃度越高對蘿卜和芥菜幼苗長勢的化感抑制作用越大（圖3、表3）。所有木醋液處理組中韭菜種子的活力指數與對照組差異不顯著，說明不同稀釋倍數的木醋液不能有效地提高韭菜幼苗的長勢。所有木醋液處理組中小白菜種子活力指數的化感效應指數均為負值（除木醋液稀釋 2K倍以外），總體基本表現為化感抑制作用，說明不同稀釋倍數的木醋液對小白菜幼苗長勢均有一定的化感抑制作用。木醋液在25倍稀釋處理下，四者的活力指數化感效應指數分別為韭菜（-0.22） > 小白菜（-0.40） > 蘿卜（-0.99） > 芥菜（-1.00），表明韭菜種子在高濃度木醋液處理下具有抗化感物質的能力。在4 種供試植物中，芥菜種子對木醋液最為敏感，木醋液在25～100倍稀釋范圍內，與對照組相比其活力指數分別降低了100.00%、91.80%、79.61%（P< 0.05）。木醋液在1K倍稀釋處理下芥菜種子活力指數的化感效應指數為正值，具體表現為化感促進作用，相比對照組其活力指數提高了31.33%（P< 0.05），表明低濃度木醋液可以使芥菜幼苗長勢更旺。

表3 木醋液對4種蔬菜種子活力指數的化感效應指數Tab.3 Allelopathic effect index of wood vinegar on seed vigor index of four vegetables

圖3 木醋液對4種蔬菜種子活力指數的影響Fig.3 Effect of wood vinegar on seed vigor index of four vegetables

2.2 幼苗形態指標分析

2.2.1 木醋液對4種蔬菜幼苗莖長的影響

化感效應指數表明，除韭菜幼苗，木醋液對其它3種蔬菜作物幼苗莖長的化感抑制作用總體弱于幼苗根長（表4 ~ 5）。木醋液稀釋倍數小于500 時，蘿卜和芥菜幼苗莖長的化感效應指數均為負值，表現為化感抑制作用，且隨著木醋液稀釋倍數的加大蘿卜和芥菜幼苗莖長的化感效應指數絕對值不斷減小，表明木醋液濃度越高對蘿卜和芥菜幼苗莖長生長的化感抑制作用越大（圖4、表4）。木醋液在500 倍稀釋處理下韭菜幼苗莖長的化感效應指數為正值，表現為化感促進作用，與對照組相比其莖長提高了30.60% （P< 0.05），說明較低濃度木醋液有利于促進韭菜幼苗莖長的生長。木醋液稀釋倍數大于200倍時小白菜幼苗莖長的化感效應指數均為正值，具體表現為化感促進作用，且隨著木醋液稀釋倍數的加大小白菜幼苗莖長的化感效應指數絕對值不斷提高，但與其它處理組及對照組的差異不顯著。木醋液在25倍稀釋處理下，四者的莖長化感效應指數分別為小白菜（-0.20） > 韭菜（-0.26） > 蘿卜（-0.88） > 芥菜（-1.00），表明小白菜種子在高濃度木醋液處理下具有抗化感物質的能力。在4種供試植物中，芥菜幼苗對木醋液最為敏感，木醋液在25 ~ 50 倍稀釋范圍內，相比對照組其莖長分別降低了100.00%、78.17% （P< 0.05）。木醋液在1K 倍稀釋處理下芥菜幼苗莖長的化感效應指數為正值，具體表現為化感促進作用，與對照組相比其莖長提高了46.70% （P< 0.05），表明低濃度木醋液有利于芥菜幼苗莖長的生長。

表4 木醋液對4種蔬菜幼苗莖長的化感效應指數Tab.4 Allelopathic effect index of wood vinegar on stem length of four vegetable seedlings

圖4 木醋液對4種蔬菜幼苗莖長的影響Fig.4 Effect of wood vinegar on stem length of four vegetable seedlings

2.2.2 木醋液對4種蔬菜幼苗根長的影響

胚根是植物生長過程中最重要的營養器官，是植物進行營養生長的前提，胚根的生長發育直接影響植物吸收水分、肥力以及未來植物的生長發育和在生態系統中的競爭能力。木醋液稀釋倍數小于500 時，蘿卜和芥菜幼苗根長的化感效應指數均為負值，表現為化感抑制作用，且隨著木醋液稀釋倍數的加大蘿卜和芥菜幼苗根長的化感效應指數絕對值不斷減小，表明木醋液濃度越高對蘿卜和芥菜幼苗根長生長的化感抑制作用越大（圖5、表5）。木醋液在2K 倍稀釋處理下，蘿卜幼苗根長的化感效應指數為正值，具體表現為化感促進作用，與對照組相比其根長提高了5.90% （P< 0.05），說明低濃度木醋液有利于蘿卜幼苗根長的生長。在實驗萌發期內木醋液所有處理組與對照組中韭菜幼苗均未出現生根現象。木醋液在2K 倍稀釋處理下小白菜幼苗根長的化感效應指數為正值，表現為化感促進作用，與對照相比其根長提高了19.50% （P< 0.05），說明低濃度木醋液有利于小白菜幼苗根長的生長。木醋液在25 倍稀釋處理下，除韭菜幼苗根長以外，3 者的根長化感效應指數分別為小白菜（-0.59） >蘿卜（-0.92） > 芥菜（-1.00），表明小白菜種子在高濃度木醋液處理下具有抗化感物質的能力。在4種供試植物中，芥菜種子對木醋液最為敏感，木醋液在25 倍稀釋處理下完全抑制了芥菜幼苗根長的生長，其化感效應指數絕對值為1.00 （P< 0.05），表明高濃度木醋液可以抑制芥菜幼苗根長的生出，阻止其進行正常的生長發育。

表5 木醋液對4種蔬菜幼苗根長的化感效應指數Tab 5 Allelopathic effect index of wood vinegar on root length of four vegetable seedlings

圖5 木醋液對4種蔬菜幼苗根長的影響Fig.5 Effect of wood vinegar on root length of four vegetable seedlings

3 討論

3.1 木醋液濃度對4種蔬菜種子萌發的影響

研究發現，高濃度木醋液會抑制蘿卜和芥菜種子萌發和幼苗生長，較低濃度的木醋液會促進其生長。這一結論與王雅倩等［17］研究木醋液對元寶楓幼苗生長呈現“低促高抑”的效應相同。這說明低濃度木醋液中的有機成分能夠改善種皮的通透性，刺激細胞酶活性，恢復種子水分和營養物質的有效運輸，使細胞內物質有序地進行交換，從而保證正常的生理功能和活動，打破種子休眠；也有可能是低濃度木醋液沒有達到抑制植物種子萌發的濃度，另一方面，低濃度木醋液雖然作用不明顯，但其中的有機成分及營養物質對植物種子有利，因而表現為促進作用［18］。研究證實麻風樹（Jatropha curcasL.）的葉片水提取液對芝麻（Sesamum indicumL.）種子的萌發起到促進作用［19］，小麥（Triticum aestivumL.）和大豆［Glycine max（Linn.） Merr.］根部滲出原液則能顯著提高黃瓜（Cucumis sativus）種子的萌發率，這與本實驗低濃度木醋液促進植物種子萌發的結果一致［20］。當木醋液濃度偏高時，會造成蛋白質變性，導致種子細胞內酶的活性降低甚至消失，造成種子內部的生理活動不能有序進行，從而影響種子萌發效率［21］。這與晉夢然等［22］研究格氏栲（Castanopsis kawakamiHayata）未分解層浸提液在高濃度時抑制杉木［Cunninghamia lanceolata（Lamb.）Hook.］種子發芽的結果一致。木醋液對蘿卜種子萌發具有顯著的化感促進作用，其對小白菜種子萌發的影響十分微弱，與對照組相比無顯著差異，這與常暉等［23］研究黃精（Polygonatum sibiricumDelar.ex Redoute）根際土浸提液對蘿卜和白菜種子的化感作用結論一致。說明木醋液中的化感物質對蘿卜種子萌發具有正向的化感促進作用，因此可以在實際的設施蔬菜生產中考慮將木醋液用于種植蘿卜或者其它類似的蔬菜作物。采用4種蔬菜作物種子進行萌發試驗，結果表明萌發期內韭菜種子在所有木醋液處理組與對照組中均未出現生根現象。這與周新惟等［24］研究發現木醋液能夠同時促進植株幼苗根長和根重增加的結論不一致。這可能是由于培養皿中只施加了木醋液，造成了營養不均衡，幼苗生長初期新生根的形成要消耗營養物質，均衡的營養條件是生成根的必要條件。這一結果引發了一個新的問題，木醋液與其它綠色有機肥料混合使用效果是否會更好，這需要日后做進一步的研究。另外，酚類物質含量對植物生長過程也有很大的影響，酚類物質水平過高時會導致作物生根率極低或不生根［25］。李大威［26］用榛子的硬枝和嫩枝進行生根試驗，并分別測量在生根過程中兩種枝條酚類物質含量變化，結果表明，榛子硬枝酚類含量較高，導致其生根率極低，對生根有一定的抑制作用，這可能與本試驗韭菜種子在木醋液處理下未生根的結論一致。

3.2 木醋液對4種蔬菜種子萌發的化感作用

在4 種供試植物中，芥菜種子對木醋液中的化感物質最為敏感，蘿卜和韭菜種子次之，小白菜種子最不敏感。這與王一峰等［27］研究核桃葉浸提液對4種植物種子萌發及幼苗生長的化感效應結論一致，說明不同蔬菜作物種子對木醋液的耐受程度有差異，可能由于芥菜種子對木醋液耐受程度弱，容易損傷種子；小白菜植物種子耐受程度強，能夠保證在此稀釋倍數下正常萌發和生長。由化感效應指數得出，除韭菜種子以外，木醋液對3種蔬菜作物種子根的化感抑制作用要高于對莖長的化感抑制作用。這與Chon等［28］的研究結果一致，可能是由于根部最先接觸化感物質，從生長開始時就直接受到化感物質的影響，地上部分只有根部受到傷害并積累到一定程度時才會表現。從整體上來看，根長受到的影響要比莖長大，平安等［29］也得出同樣的結果，實驗數據為松木屑木醋液的實際應用提供理論基礎，對今后綠色有機蔬菜合理種植具有重要的意義。本試驗在木醋液最大稀釋倍數設計上仍存在一定的不足之處，可能繼續加大木醋液稀釋倍數對蔬菜作物的發芽指標和幼苗形態指標均有較好的化感作用效果，更有利于今后木醋液的推廣應用。

4 結論

松木屑木醋液對4種蔬菜作物種子萌發和幼苗生長的化感作用研究表明，木醋液對4 種蔬菜作物種子發芽指標和形態指標上的化感促進作用不同，具體表現為稀釋2 000 倍的木醋液處理對蘿卜種子的發芽率、發芽指數和根長及小白菜種子的根長具有化感促進作用；稀釋500 倍的木醋液處理對韭菜種子的發芽率和莖長具有化感促進作用；稀釋1 000倍的木醋液處理對芥菜種子的發芽率、活力指數和莖長具有化感促進作用，以上4 種蔬菜作物指標與對照組相比差異均顯著（P< 0.05）。由化感效應指數可知，在4種供試植物中，芥菜種子對木醋液中的化感物質最為敏感，蘿卜和韭菜種子次之，小白菜種子最不敏感。除活力指數的化感效應指數以外，其余指標均表明小白菜種子抗高濃度木醋液的化感物質。在4 種蔬菜作物中，萌發期內韭菜種子在所有木醋液處理組與對照組中均未出現生根現象。除韭菜種子以外，木醋液對3 種蔬菜作物種子莖長和根長的化感效應比較分析表明，木醋液對其它3種蔬菜作物幼苗莖長的化感抑制作用總體弱于幼苗根長。