李忠徽， 王旭東,2*

(1 西北農(nóng)林科技大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，陜西楊凌 712100； 2 農(nóng)業(yè)部西北植物營養(yǎng)與農(nóng)業(yè)環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西楊凌 712100)

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)土壤

1.2 木醋液

試驗(yàn)所用木醋液是由蘋果樹和一些雜木在制備生物炭過程中冷凝產(chǎn)生，最高溫度約為550℃。木醋液的基本性質(zhì)為棕黃色，在有機(jī)化合物中各成分相對(duì)含量為有機(jī)酸 28.37%、 乙酸 21.14%、 酚類及衍生物 34.66%、 酮類 12.94%，pH 3.1，EC 3.37 mS/cm，有機(jī)碳含量 33.59 g/L。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.3.1 土壤性質(zhì)試驗(yàn) 采用土壤培養(yǎng)試驗(yàn)，每盆裝土2 kg，澆灌不同稀釋倍數(shù)木醋液溶液400 mL，共11個(gè)處理，3次重復(fù)，試驗(yàn)的木醋液與水的比例見表1。每次待土壤干燥后進(jìn)行下一次澆灌，連續(xù)灌施3次，分析土壤的酸度、 電導(dǎo)率、 有機(jī)碳含量、 不同級(jí)別結(jié)構(gòu)體及其有機(jī)碳的變化。土壤有機(jī)碳、 水溶性有機(jī)碳、 土壤顆粒有機(jī)碳采用重鉻酸鉀容量法[13]，不同級(jí)別土壤顆粒含量采用約得法[14]，土壤的pH、 EC(電導(dǎo)率)用過1 mm篩的風(fēng)干土以1 ∶1的水土比浸提后分別用 DELTA 320 pH 計(jì)和 DDSJ-308A 型電導(dǎo)儀測(cè)定。

表1 土壤和作物盆栽試驗(yàn)中采用的木醋液稀釋倍數(shù)Table 1 Dilution folds of wood vinegar used in soil and pot experiments

1.3.2 辣椒盆栽試驗(yàn) 供試作物為陜西大角椒，屬長椒類，株型矮小、 分枝性強(qiáng)、 葉片中等、 果實(shí)為長角形。每盆裝土3 kg，栽辣椒苗一株，澆水600 mL。當(dāng)辣椒成活并穩(wěn)定生長后，開始澆灌不同稀釋倍數(shù)的木醋液，試驗(yàn)設(shè)置同表1。第一次澆灌溶液量為150 mL/pot，半個(gè)月后進(jìn)行第二次澆灌，澆灌200 mL/pot，兩次澆灌木醋液期間視具體情況澆水，每個(gè)處理重復(fù)3次。觀察辣椒長勢(shì)，收獲時(shí)測(cè)定辣椒株高和辣椒產(chǎn)量等指標(biāo)。

1.4 數(shù)據(jù)處理

實(shí)驗(yàn)均用Microsoft Excel 2003軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，采用SAS軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行LSD0.05差異顯著性檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 灌施木醋液對(duì)土壤性質(zhì)的影響

圖1 不同稀釋倍數(shù)木醋液的pH值Fig.1 pH value of wood vinegar under different dilution ratios[注(Note)： USWV—木醋液原液Undiluted solution wood vinegar.]

2.1.2 對(duì)土壤酸堿度(pH)和電導(dǎo)率(EC)的影響 木醋液本身具有較強(qiáng)的酸性(pH為3.1)，向土壤中澆灌不同稀釋倍數(shù)的木醋液，土壤的pH發(fā)生一定的改變(圖2)。與灌水相比，灌施原液后土壤pH下降了1.2個(gè)單位，降至7.23，差異達(dá)顯著水平。隨著木醋液稀釋倍數(shù)的增加，土壤pH與對(duì)照越來越接近，差異不顯著。

圖2 灌施不同稀釋倍數(shù)木醋液土壤的pHFig.2 pH of soils irrigated with different dilution ratios of wood vinegar solution[注(Note)： USWV—木醋液原液Undiluted solution wood vinegar.]

圖3 灌施不同稀釋倍數(shù)木醋液土壤的EC值Fig.3 EC of soils irrigated with different dilution ratios of wood vinegar solution[注(Note)： USWV—木醋液原液Undiluted solution wood vinegar.]

圖4 不同稀釋倍數(shù)木醋液對(duì)土壤有機(jī)碳的影響Fig.4 Soil organic C contents irrigated with different dilution ratios of wood vinegar solution[注(Note)： USWV—木醋液原液Undiluted solution wood vinegar.]

2.1.4 對(duì)土壤水溶性有機(jī)碳的影響 水溶性有機(jī)碳(WSOC)通常是指可通過0.45 μm微孔濾膜的水溶性有機(jī)物質(zhì)。灌施木醋液直接增加了土壤水溶性有機(jī)碳含量(圖5)。從原液到稀釋倍數(shù)為1 ∶3，其水溶性有機(jī)碳含量顯著高于對(duì)照。稀釋倍數(shù)進(jìn)一步提高后，灌施處理與對(duì)照差異不顯著。

圖5 灌施不同稀釋倍數(shù)木醋液土壤的水溶性有機(jī)碳含量Fig.5 Water soluble organic C contents irrigated with different dilution ratios of wood vinegar solution[注(Note)： USWV—木醋液原液Undiluted solution wood vinegar.]

圖6 不同稀釋倍數(shù)木醋液處理下土壤團(tuán)聚體的分布Fig.6 Distribution of soil aggregate sizes treated with different dilution ratios of wood vinegar solution[注(Note)： USWV—木醋液原液Undiluted solution wood vinegar.]

表2 灌施不同稀釋倍數(shù)木醋液后的各粒級(jí)土壤有機(jī)碳含量(g/kg)Table 2 Soil organic C contents in different sizes of particles after irrigation with wood vinegar

注(Note): USWN—Undiluted solution wood vinegar. 同列數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示處理間差異顯著 Values followed by different small letters mean significantly different among treatments.

2.2 灌施木醋液對(duì)辣椒生長的影響

表3 灌施不同稀釋倍數(shù)木醋液對(duì)辣椒生長的影響Table 3 Effect of wood vinegar on pepper growth

注(Note): USWN—Undiluted solution wood vinegar. 同列數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示處理間差異顯著 Values followed by different small letters mean significantly different among treatments.

總體看來，稀釋倍數(shù)小于1 ∶5的木醋液溶液對(duì)辣椒生長產(chǎn)生抑制和毒害作用，稀釋5倍以上的木醋液溶液對(duì)辣椒生長具有促進(jìn)作用，并且當(dāng)稀釋倍數(shù)為1 ∶50時(shí)促進(jìn)作用達(dá)到最明顯。隨著稀釋倍數(shù)進(jìn)一步增加，雖然木醋液對(duì)辣椒生長產(chǎn)生促進(jìn)作用，但其效果逐漸減弱。

3 討論

4 結(jié)論

1)灌施一定量的木醋液，對(duì)土壤的性質(zhì)、 結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一定的影響。降低土壤pH值，提高土壤EC值。增加有機(jī)碳和水溶性有機(jī)碳含量，有利于土壤大團(tuán)聚體形成，同時(shí)減少土壤微團(tuán)聚體的數(shù)量。

參考文獻(xiàn):

[1] Wei Q, Ma X H, Dong J. Preparation, chemical constituents and antimicrobial activity of pyroligneous acids from walnut tree branches[J]. J. Anal. Appl. Pyrol., 2012, 87: 24-28.

[2] 徐社陽，陳就記，曹德榕．木醋液的成分分析[J]．廣州化學(xué)，2006, (3)： 28-31．

Xu S Y, Chen J J, Cao D R. Component analysis of wood vinegar[J]. Guangzhou Chem., 2006, (3): 28-31.

[3] 王海英．木醋液對(duì)植物生長調(diào)節(jié)機(jī)理研究[D]．哈爾濱： 東北林業(yè)大學(xué)博士論文， 2005．

Wang H Y. Research of wood vinegar on plant growth regulating mechanism[D]. Harbin: PhD dissertation of Northeast Forestry University, 2005.

[4] Yatagai M, Nisimoto M N, Hori Ketal. Termiticidal activity of wood vinegar, its components and their homologues[J]. J. Wood Sci., 2002, 48: 338-342.

[5] 平安， 楊國亭， 于學(xué)軍．木醋液在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用研究進(jìn)展[J]．中國農(nóng)學(xué)通報(bào)， 2009， (19)： 244-247．

Ping A, Yang G T, Yu X J. The research progress of the pyroligneous acid applied in agriculture[J]. Chin. Agric. Sci. Bull., 2009, (19): 244-247.

[6] Kang M Y, Heo K H, Kim J Hetal. Effects of carbonized rice hull and wood charcoal mixed with pyroligneous acid on the yield, and antioxidant and nutritional quality of rice[J]. Turk. J. Agric., 2012, 36: 45-53.

[7] 吳昊，韓曉穎．木醋液的性質(zhì)及應(yīng)用研究進(jìn)展[A]. 中國環(huán)境科學(xué)學(xué)會(huì)2010年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C]. 北京： 中國環(huán)境科學(xué)出版社， 2010．

Wu H, Han X Y. The nature and research progress of wood vinegar [A]. Annual Conference Proceedings of the Chinese Society for Environmental Sciences[C]. Beijing: China Environmental Science Press, 2010.

[8] 平安．木醋液在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用及作用機(jī)理研究[D]．哈爾濱： 東北林業(yè)大學(xué)博士學(xué)位論文， 2010.

Ping A. Research on the agriculture application of pyroligneous acid and mechanism[D]. Harbin: PhD dissertation Northeast Forestry University, 2010.

[9] Wei Q, Ma X H, Zhao Z.etal. Antioxidant activities and chemical profiles of pyroligneous acids from walnut sheel[J]. J. Anal. Appl. Pyrolysis, 2010, 88: 149-154.

[10] Son T K, Lee J E, Kim S Ketal. Effect of mixture of charcoal and pyroligneous acid applied to the soil at different fertilizer levels on the growth and yield of rice[J]. Jpn. J. Crop. Sci., 2003, 72: 345-349.

[11] Univ L, Fukuoka K, Furuya Tetal. Effect of different kinds of environmental friendly materials on the growth of rice[J]. J. Fac. Agric., 2007, 52: 39-42.

[12] 楊華．木醋液對(duì)蔬菜種子發(fā)芽及其芽苗根莖生長作用的效果研究[J]．遼寧城鄉(xiāng)環(huán)境科技，1997, (3)： 78-80．

Yang H. Effect of wood vinegar on the germination of vegetable seeds and their sprouts roots growth[J]. Liaoning Urban Rural Environ. Sci. & Tech., 1997, (3): 78-80.

[13] 鮑士旦．土壤農(nóng)化分析(第三版)[M]．北京： 中國農(nóng)業(yè)出版社，2000．

Bao S D. Soil agrochemical analysis (Third Ed.)[M]. Beijing: China Agriculture Press, 2000.

[14] Six J, Paustian K, Elliott E T, Combrink C. Soil structure and organic matter Ⅰ. Distribution of aggregate-size classes and aggregate-associated carbon[J]. Soil Sci. Soc. Am. J., 2000, 62(2): 681-689.

[15] 王海英， 楊國亭． 三種木醋液基本參數(shù)和組分分析[J]．國土與自然資源研究， 2005, (4)： 91-92．

Wang H Y, Yang G T. The fundamental parameters and component alalysis of three kinds of wood vinegar[J]. Ter. Nat. Res. Study, 2005, (4): 91-92.

[16] 張琳，董琳，王甲辰，等．木醋液作為葉面施用對(duì)西紅柿長勢(shì)及品質(zhì)的影響[J]．北京農(nóng)業(yè)， 2010, (30)： 58-62．

Zhang L, Don L, Wang J Cetal. Influence of wood vinegar as leaves fertilizeron growth and quality of tomato[J]. Beijing Agric., 2010, (30): 58-62.