不同厨余沼液及其稀释倍数对黄瓜和萝卜种子萌发的影响

杨雪妍 刘佳琪 李彦明 陈 清 常瑞雪*

（1 中国农业大学资源与环境学院，北京 100193；2 中国农业大学有机循环研究院，江苏苏州 215168）

随着我国经济的快速发展和人民生活水平的日益提高，每年有大量的有机固体废弃物产生，其中厨余垃圾日产生量可达20 万t，且以超过10%的年增长率不断增长（郑祥 等，2022），处理和利用厨余垃圾的压力日渐紧迫。厨余垃圾处理方式包括好氧堆肥和厌氧发酵等（孙蓓蓓 等，2021），其中厌氧发酵因利用效率高等优点成为主要的处理方式。但是在厌氧发酵产生沼气的过程中也会产生大量沼液和沼渣副产物，厨余沼液一般经过处理达标后排放，这种方式虽然简单有效，但无形之中也增加了投入成本。而厨余沼液富含营养元素，具有回收利用价值；且与其他原料沼液相比，厨余沼液原料中重金属含量较少，在回收利用过程中对环境造成污染的风险也较低（陈仙平和曹群芳，2008）。

沼液中含有丰富的营养元素、水解酶类、有机酸类、维生素、植物激素类以及微生物分泌的多种活性物质（雍山玉和桑得福，2013；翟赛亚，2022），这些可溶性营养物质可以通过渗透作用被种子吸收利用，有效激活种胚和胚乳中的酶源，增强酶活性，加速种子休眠时期的代谢过程，从而促进种子萌发（宋聚波 等，2007；罗志伟 等，2021）。但前人关于沼液对种子发芽影响的研究多集中在畜禽粪便沼液上，针对厨余沼液的应用研究相对较少。此外，有研究表明，沼液中的营养物质在种子发芽过程中均存在低浓度促进、高浓度抑制的效果（吴玉红 等，2017；陆国弟 等，2019；李娇 等，2021），这就使沼液在实际应用中存在稀释倍数的不确定性，容易导致沼液未发挥最大效果或者产生毒害作用。

基于此，本试验在实验室控温条件下，研究了不同稀释倍数的厨余沼液对黄瓜、萝卜种子萌发的影响，旨在探寻厨余沼液对不同作物种子萌发促进或抑制的临界浓度，进一步拓宽厨余沼液的利用方式，为厨余沼液的广泛应用提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试种子：黄瓜品种为津研4 号，萝卜品种为京红4 号，均购自天津市宏丰蔬菜研究有限公司。

供试厨余沼液：厨余沼液A 取自浙江湖州美欣达生物科技有限公司，在对厨余垃圾进行分拣、除杂、固液分离预处理后，将液相进行厌氧消化系统发酵，发酵完成后储存在厌氧发酵罐中。厨余沼液B 取自内蒙古赤峰，将厨余垃圾收集并进行预处理后，在升流式固体厌氧反应器中进行发酵处理，发酵完成后取样。所取样品均为在罐中存储的沼液。试验开始前测定两个厨余沼液样品的基本理化指标，结果如表1 所示。

表1 供试厨余沼液理化性质

1.2 试验方法

试验设置沼液原液（稀释倍数为0）和不同稀释倍数的处理液。将厨余沼液A、B 和去离子水分别为以1∶99、1∶249、1∶499；1∶999 的体积比进行混合，即得到稀释倍数为100、250、500、1 000 倍的沼液处理液。

选择成熟、饱满、均匀一致的健康种子，在1%的NaClO 溶液中浸泡消毒10 min，其间不断搅拌，用去离子水冲洗3 次，置于阴凉处风干至初始含水量。然后在直径为9 cm 的培养皿中分别加入不同稀释倍数的沼液A、B 处理液10 mL，以等量无菌水作对照（CK）。每个培养皿中均放入1 层无菌定性滤纸，然后均匀放置20 粒种子，每种作物种子共10 个处理（即A0、A100、A250、A500、A1000、B0、B100、B250、B500、B1000），每 个处理9 个重复。培养皿加皿盖保湿，置于温度为25 ℃培养箱中暗培养。

1.3 评价指标

根据GB/T 3543《农作物种子检验规程》，每天14：00 记录种子萌发数，用精度为1 mm 的米尺测量胚根长、胚芽长，以胚根长超过种子长度的1/2 计为发芽，计算发芽率、发芽指数、发芽势和活力指数，直至对照发芽率连续2 d 不再变化且与正常发芽试验天数接近为止。各评价指标计算公式如下（张春庆和王建华，2010）：

式中，GP表示发芽势，n2为第2 天种子萌发数，N为供试种子总数。

式中，GR表示发芽率；nt为第t天种子萌发数，本试验中t=5；N为供试种子总数。

式中，GI表示发芽指数，nt为第t天种子萌发数，Dt为相应的种子萌发天数。

式中，VI表示活力指数，GI为发芽指数，S为平均根长。

1.4 数据处理

采用Excel 软件进行数据处理和作图，采用SPSS 23.0 软件进行统计分析，运用DUNCAN 检验法进行多重比较和显著性分析（P＜0.05）。

2 结果与分析

2.1 不同稀释倍数厨余沼液对黄瓜种子发芽的影响

不同稀释倍数厨余沼液对黄瓜种子发芽率的影响如图1-A 所示，未稀释的厨余沼液处理的黄瓜种子全部死亡，发芽率为0。当稀释倍数较低时，两种厨余沼液样品均表现出明显的抑制作用，其中厨余沼液B 的抑制作用更强。随着厨余沼液A 稀释倍数的升高，黄瓜种子发芽率逐渐升高，稀释倍数为1 000 倍时，发芽率最高，为91%，显著高于对照。而厨余沼液B 稀释倍数为250 倍时，发芽率最高，为92%，比对照提高了4 百分点，差异显著；稀释250、500、1 000倍处理之间发芽率无显著差异。

如图1-B 所示，与对照相比，除两种沼液原液和沼液B 稀释100 倍处理外，不同稀释倍数的厨余沼液均提高了黄瓜种子发芽势。其中厨余沼液A 稀释1 000 倍处理的种子发芽势最高，为90%，比对照高10 百分点，差异显著。厨余沼液B 稀释250、500、1 000 倍处理的种子发芽势均显著高于对照。

由图2-A 可知，当厨余沼液A 和B 稀释1 000倍时，黄瓜种子胚根均最长，分别为5.89 mm 和5.64 mm，与对照相比分别增加了12.8%和8.0%，差异显著。厨余沼液B 除稀释1 000 倍处理外，其他稀释处理对黄瓜种子胚根生长都有一定的抑制作用。如图2-B 所示，黄瓜种子的胚芽长随厨余沼液A 稀释倍数的增大，呈上升趋势，当稀释倍数达到1 000 倍时，胚芽最长，为4.29 mm，显著高于对照；而随着厨余沼液B 稀释倍数的增大，黄瓜种子的胚芽长呈先下降后上升的趋势，稀释1 000 倍时胚芽最长，为4.11 mm，显著高于CK。

图2 不同稀释倍数厨余沼液对黄瓜种子胚根长和胚芽长的影响

如图3-A 所示，厨余沼液A 稀释500、1 000倍处理的黄瓜种子发芽指数均显著高于其他处理和对照，其中稀释1 000 倍处理最高，为40.99。沼液B 除稀释100 倍处理外，其他稀释处理均较对照显著提高了黄瓜种子发芽指数，以稀释250 倍处理最高，为38.04。如图3-B 所示，当稀释倍数为100 倍时，A、B 两个沼液样品处理的黄瓜种子活力指数均显著低于对照，且厨余沼液A 的抑制作用更加明显；当稀释倍数为1 000 倍时，两个沼液样品处理的种子活力指数最高，分别为241.73 和213.99，均显著高于其他处理和对照，与对照相比分别提高了51.03%和33.70%。

图3 不同稀释倍数厨余沼液对黄瓜种子发芽指数和活力指数的影响

2.2 不同稀释倍数厨余沼液对萝卜种子发芽的影响

如图4 所示，两种沼液原液处理的萝卜种子均未发芽。沼液样品A 稀释500 倍时萝卜种子发芽率和发芽势分别为97.00%和96.25%，均显著高于其他处理和对照。沼液样品B 稀释1 000 倍时种子发芽率最高，为94.00%；稀释250 倍时种子发芽势最高，为88.75%，与对照差异显著。表明利用适宜浓度的沼液处理萝卜种子可以显著提高发芽率，有利于保证后期的出苗率。

图4 不同稀释倍数厨余沼液对萝卜种子发芽率和发芽势的影响

如图5 所示，两种沼液稀释液处理的萝卜种子胚根长均显著高于对照，且沼液样品A 和B 均为稀释100 倍时对胚根的促生作用最强，胚根长分别为9.44 mm 和10.22 mm，比对照分别增加了169%和191%，其他稀释倍数处理之间无显著差异。沼液A 不同稀释倍数处理的种子胚芽长无显著差异，与促进胚根生长的效果相比，对胚芽生长的促进作用并不明显。沼液B 稀释100、500 倍处理的萝卜种子胚芽长均显著高于其他处理和对照，以稀释100 倍处理的胚芽最长，为5.74 mm。

图5 不同稀释倍数厨余沼液对萝卜种子胚根长和胚芽长的影响

如图6 所示，两个沼液样品处理的萝卜种子发芽指数随着稀释倍数的增加均呈现先升高后降低的趋势，沼液A 稀释500 倍和沼液B 稀释1 000倍时发芽指数最高，均为33.67，显著高于对照。厨余沼液A 和B 稀释处理的萝卜种子活力指数均显著高于对照，在稀释100 倍时均达到峰值，分别为296.04 和307.88，与对照相比分别增加了184%和196%。

图6 不同稀释倍数厨余沼液对萝卜种子发芽指数和活力指数的影响

3 结论与讨论

本试验中，未经稀释的厨余沼液会导致黄瓜和萝卜种子腐烂无法发芽。当厨余沼液A 稀释1 000倍时，黄瓜种子的胚根长、胚芽长、发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数综合效果最好。这与黄亚丽等（2012）的研究认为0.5%～2.0%浓度的畜禽粪便沼液对黄瓜种子发芽促进效果较好，总体表现出低浓度促进高浓度抑制效果的结论一致。当稀释倍数过低时，沼液浓度过高会抑制黄瓜种子发芽；随着稀释倍数逐渐升高，沼液中的活性物质可以发挥其促生效果，促进种子发芽和生长。当厨余沼液B 稀释250 倍时，黄瓜种子发芽率、发芽势较高；稀释1 000 倍时，胚根长、胚芽长和活力指数较高。当两份厨余沼液样品稀释100 倍时，萝卜种子的胚根长、胚芽长和活力指数较高，胚根和胚芽生长更旺盛，但发芽率较低；稀释1 000 倍时，萝卜种子的发芽率、发芽势和发芽指数较高，但胚根和胚芽的长度较低。而史向远等（2018）认为，25%浓度的沼液处理能提高西瓜种子的发芽率、发芽势、根长、发芽指数、活力指数。沼液处理最适浓度不一致的原因可能是以畜禽粪便为原料发酵的沼液与以厨余垃圾为原料发酵的沼液在理化性质等方面有差异（韩敏 等，2014），发酵原料不同会导致沼液影响种子发芽的主要营养物质如总氮、总磷含量不同，如厨余沼液与猪粪沼液相比铵态氮和COD 含量很高（Cao et al.，2018）。此外，pH 值和EC 值的差异也会对种子发芽效果造成不同的影响。黄瓜、萝卜种子对厨余沼液不同稀释倍数处理的反应表现出明显差异，其原因可能是由于不同作物对盐胁迫可接受的阈值有所差异。沼液一般EC值较高，且沼液中存在多种可溶性小分子物质，可以被种子直接吸收，沼液稀释倍数过低、浓度过高时可能会因为对细胞膜造成损伤而影响种子萌发，同时沼液中的盐离子浓度过高会导致种子死亡或休眠（范佳雪 等，2022）。两种厨余沼液在理化指标方面有一定的差异，厨余沼液B 的硝态氮、铵态氮和总磷含量明显高于厨余沼液A，而pH 值和EC 值相差不大，所以造成两种沼液处理种子发芽效果不同的原因可能是主要营养元素含量不同。

综上，两种厨余沼液样品虽然理化性质存在差异，但是在促进种子萌发过程中表现出相似规律。厨余沼液原液会显著抑制黄瓜和萝卜种子的萌发，稀释100 倍及以上时可以有效减轻沼液对种子的毒害作用，稀释1 000 倍对黄瓜种子发芽的综合促进作用最好。当沼液稀释倍数比较低时，会抑制萝卜种子发芽，但是发芽后的种子胚根和胚芽较稀释倍数高的处理生长更旺盛。而发芽率直接影响后续植株生长的完整度，发芽率低不利于后续作物的生产。因此，在厨余沼液利用过程中需要根据具体用途来确定使用浓度，比如当沼液用于种子浸种催芽时，宜选择稀释倍数较高的沼液；当其作为作物促生肥料时，可考虑选择稀释倍数较低的厨余沼液。