矿源黄腐酸钾对水培绿萝生根发芽影响的研究

Study on the Effect of Mineral Potassium Fulvic Acid on Rooting and Sprouting of Hydroponic <i>Epipremnum Aureum</i>

张宗彩 Zongcai ZHANG , 肖朋 Peng XIAO , 高进华 Jinhua GAO , 张广忠 Guangzhong ZHANG , 王婷婷 Tingting WANG , 解学仕 Xueshi XIE , 王洪富 Hongfu WANG

1 史丹利农业集团股份有限公司山东临沂 276700 Stanley Agricultural Group Co., Ltd., Linyi, Shandong 276700, China 2 临沂市测土配方〔企业〕重点实验室山东临沂 276700 Linyi Key Laboratory of Soil Testing Formula 〔Enterprise〕, Linyi, Shandong 276700, China

摘要：

为探讨提取自黑龙江褐煤和新疆风化煤的矿源黄腐酸钾对水培绿萝生根和发芽的影响，开展了试验研究。试验设黄腐酸钾质量浓度为20、40、60、80 mg/L等4个浓度水平，分别测定并计算每个处理中10株绿萝的平均生根及发芽数量、根及叶的长度、根及叶的质量。结果表明：质量浓度40 mg/L的矿源黄腐酸钾可以较好地促进水培绿萝根系和叶的生长，高质量浓度的矿源黄腐酸钾则会抑制绿萝生根发芽；在相同质量浓度下，从褐煤和风化煤中提取的矿源黄腐酸钾对水培绿萝的生根、发芽无显著性差异。

关键词：

褐煤; 风化煤; 腐殖酸; 黄腐酸钾; 无土栽培;

Abstract：

In order to explore the effect of mineral potassium fulvic acid extracted from Heilongjiang lignite and Xinjiang weathered coal on the rooting and sprouting of hydroponic epipremnum aureum, an experimental study is being carried out. In the experiment, the mass concentration of potassium fulvic acid is set to 4 concentration levels: 20, 40, 60, 80 mg/L. The average rooting, sprouting number, average root, leaf length, average root and leaf mass of 10 plants of epipremnum aureum in each treatment are measured and calculated respectively. The results show that the mineral potassium fulvic acid with a mass concentration of 40 mg/L can promote the growth of the roots and leaves of the hydroponic epipremnum aureum and the mineral potassium fulvic acid with a high mass concentration can inhibit the rooting and sprouting of epipremnum aureum. When the mass concentration is the same, the mineral potassium fulvic acid extracted from lignite and weathered coal has no significant difference on the rooting and sprouting of hydroponic epipremnum aureum.

Keyword：

lignite; weathered coal; humic acid; potassium fulvic acid; soilless culture;

腐殖酸是公认的无毒、无害的绿色环保资源^[1]，为偏酸性有机高分子物质，呈黑色或棕褐色，主要分为黑腐酸、棕腐酸和黄腐酸等。黄腐酸既能溶于稀碱溶液也能溶于水和酸溶液，呈黄色或黄褐色，在人工腐殖酸中被称为生化黄腐酸，在天然腐殖酸中被称为矿源黄腐酸。研究发现黄腐酸含有较多的含氧官能团，具有吸收、络合和交换等优点^[2-5]；能促进植物生长，对抗旱有重要作用；能提高植物抗逆能力，具有增产和改善品质作用；相对分子质量较小、活性较大，易溶于多种溶剂，能够被许多生物体吸收利用^[6-7]。

随着腐殖酸的广泛应用，黄腐酸的提取研究也取得了长足的进展。腐殖酸受形成时间、地区的影响，相应的结构、含量和组分存在差异，不同的提取方式会对黄腐酸的质量产生影响^[8]。文鹏丽^[9]采用硫酸乙醇法从内蒙古风化煤中提取黄腐酸，产品的红外图谱与黄腐酸标准图谱具有相同的结构特征，黄腐酸质量分数达47.63%，且提取率高于硫酸丙酮法。李永红等^[10]采用硫酸丙酮法从泥炭中提取黄腐酸，利用红外光谱确定提取物质为黄腐酸，黄腐酸质量分数为5.73%。张水花等^[11]通过化学氧化降解法从云南年青褐煤中提取黄腐酸，水溶性黄腐酸的溶出率由1%提高至19%，黄腐酸主要集中在质量较低的级分。焦元刚^[12]采用硫酸法和碱溶酸析法提取黄腐酸，黄腐酸提取率分别为8%和10%。

黄腐酸对作物增产的研究主要以冲施到基质^[13]或土壤中为主^[14]，有关无土栽培的使用浓度及对作物生长影响的研究较少。本文主要研究不同产地、不同浓度的矿源黄腐酸对水培绿萝生根、发芽及植株生长的促进作用，为无土栽培营养液配制提供依据。采用氢氧化钾和硫酸，通过碱溶酸析法提取黄腐酸，腐殖酸为新疆风化煤和黑龙江褐煤。为避免酸碱度对水培处理造成影响，全水溶矿源黄腐酸溶液的pH调整至7.0。

1 矿源黄腐酸的制备

1.1 主要试剂和原料

褐煤，黑龙江鹤岗；风化煤，新疆乌鲁木齐；氢氧化钾(KOH)，分析纯，天津市风船化学试剂科技有限公司。

10 g/L(质量浓度，下同)氢氧化钾溶液：准确称取10 g(精确至0.000 1 g)氢氧化钾置于500 mL烧杯中，加蒸馏水300 mL，搅拌至氢氧化钾完全溶解，冷却至室温，转移至1 000 mL容量瓶中，用蒸馏水清洗烧杯3次，每次200 mL，并入容量瓶，用蒸馏水稀释至刻度。

硫酸：质量分数98%。

202020配方营养液：2 000倍稀释，原料组分为尿素、工业磷酸一铵、硫酸钾。

1%(体积分数，下同)乙醇溶液：准确移取10 mL乙醇至1 000 mL容量瓶中，用蒸馏水定容。

1.2 主要设备

JSP-200型高速多功能粉碎机，浙江永康市金穗机械制造厂；DHG-9076A型电热恒温鼓风干燥箱，上海精宏实验设备有限公司；HH-2KU型电热恒温水浴锅，巩义市予华仪器有限责任公司；TDL-5-A型离心机，上海安亭科学仪器厂；0.245 mm样品筛，新乡市高服机械股份有限公司；ML204/02型电子天平，最大称样量(220+0.000 1)g，梅特勒-托利多仪器(上海)有限公司；人工气候箱。

1.3 制备方法

褐煤(风化煤)经高速多功能粉碎机粉碎至通过0.245 mm筛；称取一定量煤样于烧杯中，加入一定量10 g/L氢氧化钾溶液，搅拌均匀；置于60 ℃水浴锅中水浴2 h，冷却至室温，以转速4 000 r/min离心10 min；过滤并洗涤沉淀至中性，用硫酸调节溶液pH为7.0，静置沉淀30 min后过滤，滤液置于60 ℃电热恒温鼓风干燥箱中烘干，制得固体矿源黄腐酸钾，备用。

1.4 样品检测结果

褐煤和风化煤碱法提取得到的固体黄腐酸钾质量分数分别为57.4%、50.6%。

2 水培试验

2.1 试验材料

试验材料为绿萝，剪成长10~15 cm，每株绿萝保证有1片叶，枝条底部用小刀切45°斜角，避免绿萝枝条疏导管堵塞。将处理好的枝条用1%乙醇溶液消毒切口后用蒸馏水冲洗干净，然后在蒸馏水中浸泡24 h，取出放在阴凉处干燥2 h(25 ℃)。

2.2 试验方法

试验采用完全随机设计，设置黄腐酸钾溶液(以下简称处理液)质量浓度为20、40、60、80 mg/L的4个水平，以清水为对照(CK)，褐煤提取的矿源黄腐酸钾编号依次为T1、T2、T3、T4，风化煤提取的矿源黄腐酸钾编号依次为T11、T22、T33、T44。

2019年11月22日，每个处理随机取10株绿萝分别置于盛有150 mL对应处理液的250 mL烧杯中，统一放置在人工气候箱中进行培养，每隔5 d更换一次处理液。2019年12月13日收获，共计21 d。

人工气候箱设置条件为高温25 ℃，低温15 ℃；高温时长为16 h，低温时长为8 h；高温光照80 lx，低温光照20 lx；相对湿度60%。

2.2.1 测定项目

生根数量、总根质量、总根长：培养21 d后取出10株绿萝记录总根数量；从绿萝枝条处剪断根系放于定量滤纸上晾干30 min，称量总根质量；称量后将每根根系首尾相连测量总根长度。

发芽数量、总发芽质量、总发芽长度：主要针对绿萝新发芽部位，测量方法同绿萝新发根。

2.2.2 数据分析

所有试验数据均采用软件SPSS 19.0进行分析，不同小写字母分别表示P≤0.05的显著水平。

2.3 结果与分析

2.3.1 黄腐酸钾质量浓度对水培绿萝生根、发芽数量的影响

不同质量浓度的黄腐酸钾溶液对水培绿萝生根、发芽数量的影响见图 1。

图 1

不同质量浓度的黄腐酸钾溶液对水培绿萝生根、发芽数量的影响

由图 1可知：水培绿萝生根、发芽的数量均随矿源黄腐酸钾质量浓度的增大先增加后降低；绿萝生根、发芽数量均以T2处理的最多，T22处理的次之，T2和T22处理的生根、发芽数量均显著高于T4、T44、CK处理的，与T1、T3、T11、T33处理的均无显著性差异。说明从褐煤和风化煤中提取的20、40、60 mg/L矿源黄腐酸钾均有促进水培绿萝生根、发芽的效果，褐煤提取的矿源黄腐酸钾更利于水培绿萝生根、发芽，但矿源黄腐酸钾质量浓度超过80 mg/L会抑制水培绿萝的生根、发芽。

2.3.2 黄腐酸钾质量浓度对水培绿萝平均根长度和平均叶长度的影响

不同质量浓度的黄腐酸钾溶液对水培绿萝平均根长度和平均叶长度的影响见图 2。

图 2

不同质量浓度的黄腐酸钾溶液对水培绿萝平均根长度和平均叶长度的影响

由图 2可知：水培绿萝平均根长度和平均叶长度均随矿源黄腐酸钾质量浓度的增大先增加后降低；T2处理的平均根长度最长，显著高于T3、T4、T33、T44及CK处理的，与T1、T11、T22处理的无显著性差异；T2处理的平均叶长度最长，显著高于T4、T44处理的，与其他处理的无显著性差异。说明从褐煤和风化煤中提取的黄腐酸钾质量浓度在40 mg/L以内均可促进水培绿萝的根生长和叶生长，黄腐酸钾质量浓度超过60 mg/L会抑制根生长和叶生长。

2.3.3 黄腐酸钾质量浓度对水培绿萝平均根质量和平均叶质量的影响

不同质量浓度的黄腐酸钾溶液对水培绿萝平均根质量和平均叶质量的影响见图 3。

图 3

不同质量浓度的黄腐酸钾溶液对水培绿萝平均根质量和平均叶质量的影响

由图 3可知：水培绿萝的平均根质量和平均叶质量均随矿源黄腐酸钾质量浓度的增大先增加后降低；T2处理的平均根质量和叶质量均最大，其次为T22处理的；T2处理的平均根质量和平均叶质量与T3、T4、T33、T44和CK处理的均有显著性差异，与T22、T1、T11处理的无显著性差异。

3 结语

从褐煤和风化煤中提取的黄腐酸钾在低质量浓度范围内使用均可促进水培绿萝生根、发芽，增加根系生长量和叶生长量；高质量浓度时会抑制水培绿萝生根、发芽。矿源黄腐酸钾质量浓度为40 mg/L的处理最优，可为无土栽培营养液配制提供参考依据。

分析从褐煤和风化煤中提取的黄腐酸钾，在质量浓度均为40 mg/L时，施用从褐煤中提取的黄腐酸钾水培绿萝的平均生根和发芽数量、平均根长度、平均叶长度、平均根质量和平均叶质量均优于从风化煤中提取的黄腐酸钾的，但无显著性差异；在质量浓度均为80 mg/L时，施用从褐煤中提取的黄腐酸钾水培绿萝的平均生根和发芽数量、平均根长度、平均叶长度、平均根质量和平均叶质量均弱于从风化煤中提取的黄腐酸钾的。说明在促进水培绿萝生根发芽的使用浓度范围内，从褐煤中提取的黄腐酸钾的效果优于从风化煤中提取的黄腐酸钾的效果，但无显著性差异。

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