有机肥料种子发芽指数的影响因素分析

Analysis of Influencing Factors on the Seed Germination Index of Organic Fertilizers

doi: 10.3969/j.issn.2096-7047.2024.04.013

田静 Jing TIAN , 张开亮 Kailiang ZHANG , 于军 Jun YU , 刘倩倩 Qianqian LIU , 齐云 Yun QI , 王东岳 Dongyue WANG , 张娟 Juan ZHANG

山东省产品质量检验研究院山东济南 250100 Shandong Institute for Product Quality Inspection, Jinan, Shandong 250100, China

Author notes:

Correspondence to: 张娟(1976—)，女，硕士，教授级高级工程师，主要研究方向为土壤、肥料、农药、化工等产品质量安全监测、产品研发、检测方法开发及标准研制工作；ruyue95@163.com

摘要：

以不同品种有机肥料为考察对象，研究了有机肥浸提液的电导率、养分组成以及浸提固液比对种子发芽指数的影响。结果表明：种子发芽指数与浸提液的电导率呈负相关；氮素对种子发芽指数影响最大，钾素次之，磷素对种子发芽指数影响不大；降低浸提固液比，可以大幅提高种子发芽指数。

关键词：

有机肥料; 种子发芽指数; 浸提液; 电导率; 养分含量; 固液比;

Abstract：

Taking different types of organic fertilizers as the research object, the effects of conductivity, nutrient composition, and solid-liquid ratio of organic fertilizer extraction solution on seed germination index are studied. The results show that the germination index of seeds is negatively correlated with the conductivity of the extraction solution and nitrogen has the greatest impact on seed germination index, followed by potassium, while phosphorus has little effect on seed germination index. Reducing the extraction solid-liquid ratio can significantly increase the seed germination index.

Keyword：

organic fertilizer; seed germination index; extraction solution; conductivity; nutrient content; solid-liquid ratio;

我国在积制和使用有机肥料方面有着悠久的历史和丰富的经验。有机肥料的施用不仅能为农作物提供全面的营养，而且肥效长，能促进微生物繁殖，改善土壤的理化性状和生物活性，是绿色食品生产的关键。秸秆、豆粕等农业废弃物，酒糟、糖渣等工业废弃物，畜禽粪便、沼液沼渣、生活垃圾等，均可作为生产有机肥料的原料，合理利用这些有机物料，能促进有机物料还田，是提高耕地质量、缓解环境污染、保障粮食安全和农产品质量安全的重大举措^[1-3]。但生产有机肥料的原料来源广泛，若生产出的成品未经严格检测评估就直接施用，可能存在病虫害、烧苗、有毒有害物质超标、污染环境等风险。种子发芽指数是评价有机肥料腐熟度的重要指标之一，也是评价其安全性的重要指标。

种子发芽指数是指种子在适宜的环境条件下发芽和生长的能力。行业标准《有机肥料》(NY/T 525—2021)、《畜禽粪便堆肥技术规范》(NY/T 3442—2019)和国家标准《畜禽粪便监测技术规范》(GB/T 25169—2022)等均将种子发芽指数作为评价该类肥料必须检测的项目，该项目的检测有助于推动有机农业的可持续发展，提高有机肥料产品的质量和市场竞争力。

样品的有机质含量对种子发芽影响不大；在常见的有机肥料标准要求范围内的样品，酸碱度对种子发芽指数的影响无明显的规律性；浸提液的电导率、样品的养分组成对种子发芽指数的影响较大。NY/T 525—2021中采用评估类原料生产的有机肥料，可根据专家评估结果确定浸提固液比，因此本文就施用有机肥料影响种子发芽指数的浸提固液比、浸提液的电导率及养分组成等3个重要因素进行系统分析，寻找规律，以期更好地指导有机肥料的生产和使用，促进有机肥料行业的健康发展。

1 试验部分

1.1 方法原理

按一定比例加水浸提有机肥料样品，用浸提液培养种子，进行种子发芽指数的测定。

1.2 主要材料

1.2.1 供试试剂

三级水，符合国家标准《分析实验室用水规格和试验方法》(GB/T 6682—2008)中三级水的规定。

1.2.2 供试设备及耗材

SHY-2A型往复式水平振荡器，精度为0.1 ℃，上海梅香仪器有限公司；SPL-350型恒温培养箱，精度为0.1 ℃，北京莱伯泰科仪器股份有限公司；游标卡尺，培养皿(直径9 cm)，定性滤纸，锥形瓶，漏斗。

1.2.3 供试材料

(1) 黄瓜种子，津研四号，徐州邳蔬农业科技有限公司。

(2) 肥料样品：选取有机质、总养分/单养分、酸碱度等重要指标不同的有机肥料样品进行试验。

1.3 试验方法及结果计算

称取鲜样10.00 g置于250 mL锥形瓶中，将有机肥料样品含水率折算后，按照质量、体积比1∶10加入相应的水，盖紧瓶盖后垂直固定于往复式水平振荡器上；调节振荡频率为100次/min，于25 ℃下振荡浸提1 h；取下静置0.5 h后，取上清液在预先安装的过滤装置上过滤，收集过滤后的浸提液，摇匀后供分析用。

在培养皿中放置1张定性滤纸，并在上面均匀放入10粒大小基本一致、颗粒饱满的黄瓜种子，加入浸提液10 mL，盖上培养皿盖，在25 ℃的恒温培养箱内避光培养48 h，统计发芽种子的数量，并用游标卡尺逐一测量根长。同时以水作对照，进行空白试验。

种子发芽指数G_I按式(1)计算：

图 1

$ G_{\mathrm{I}}=\frac{A_1 \times A_2}{B_1 \times B_2} \times 100 $

式中：A₁——有机肥料浸提液培养的种子中发芽粒数占总粒数的百分比，%；

A₂——有机肥料浸提液培养的全部种子的平均根长，mm；

B₁——水培养的种子中发芽粒数占总粒数的百分比，%；

B₂——水培养的全部种子的平均根长，mm。

2 数据分析

2.1 浸提液电导率

电导率是反映介质中电解质含量的指标，是衡量溶液导电性能的重要参数^[4]。充足的水是种子萌芽的重要条件之一，饱满健康的种子经水培即可正常发芽。一般自来水的电导率为0.125~1.250 mS/cm，含盐分的溶液通常因含有大量离子使电导率增大。有机肥料浸提液的电导率一般明显高于水的电导率，而过高的电导率会对种子的发芽和生长产生不利的影响。试验选取6个电导率不同的有机肥料样品，按照上述方法浸提，并将得到的浸提液用于种子发芽指数和电导率的测定，结果见表 1。

表 1

6个有机肥料样品的电导率与种子发芽指数

样品	电导率/(mS·cm^-1)	G_I/%
1	2.36	98.5
2	5.38	88.2
3	7.84	73.8
4	10.35	53.4
5	15.67	25.3
6	22.87	5.2

由表 1可以看出：有机肥料浸提液的电导率和种子发芽指数呈负相关，电导率越小，种子发芽指数越大；浸提液电导率越大，种子发芽指数越小，电导率接近8 mS/cm时，种子发芽指数已降至70%左右，电导率超过20 mS/cm时，种子几乎不再发芽。

电导率影响种子发芽指数的原因：①盐分胁迫，高电导率通常与有机肥料中盐分含量较高有关，过高的盐分对种子发芽有抑制作用，会对种子的生理活性和水分吸收造成不利影响，从而降低种子的发芽率和发芽速率^[5-8]；②毒害效应，高电导率可能意味着有机肥料中存在过多的重金属离子或有害化学物质等，这些物质的存在对种子发芽和幼苗生长有直接的毒害作用，导致种子无法正常发芽或幼苗发育受阻^[9-11]；③水分调节困难，高电导率的有机肥料通常会导致水分分布不均匀，造成水分的过度排出或滞留，使得种子在水分环境上难以维持适宜的状态，从而影响种子的发芽^[12]。

2.2 养分组成

氮、磷、钾是作物必需的营养元素，氮能促进叶片生长，磷能参与代谢，钾能增强茎秆的坚韧性和作物的抗逆性，选择合适的肥料是作物健康生长的关键。试验选取了15个氮、磷、钾含量不同的有机肥料样品，并按养分组成分为高氮组、高磷组和高钾组，考察了不同养分组成对种子发芽指数的影响，结果见表 2。

表 2

15个不同养分含量有机肥料样品的种子发芽指数

养分组	w(N)/%	w(P)/%	w(K)/%	G_I/%
高氮组	3.78	1.25	0.67	15.0
	4.34	2.24	0.84	12.6
	5.98	0.85	0.70	5.4
	7.49	0.94	0.69	3.8
	9.04	0.95	0.46	2.3
高磷组	0.75	3.38	2.00	96.1
	1.01	4.18	1.46	88.1
	0.58	4.64	0.13	94.9
	0.58	5.74	0.16	84.8
	1.02	6.56	0.42	97.5
高钾组	1.78	2.36	3.34	45.6
	1.28	2.03	4.91	29.1
	2.02	1.86	4.36	32.6
	0.56	1.09	4.82	23.6
	0.34	0.45	5.73	5.7

由表 2可知：高氮组样品的种子发芽指数最低，高磷组样品的种子发芽指数均高于标准要求(≥70%)，高钾组的样品种子发芽指数也偏低。所以，有机肥料中的氮素对种子发芽指数的影响最大，钾素次之，磷素对种子发芽指数的影响不大。

戴建军等^[13]在电导率法快速测定肥料养分的试验中发现，电导率与氮素浓度的相关性最好，钾素次之，磷素最差。由此可知，有机肥料中高含量的氮素和钾素会严重影响种子发芽指数。综上所述，对于有机肥料生产企业，在保证养分满足标准要求的前提下，应注意配方合理，控制氮、磷、钾元素的配比，将有助于提高肥料样品的种子发芽指数。

2.3 浸提固液比

试验选取3个有机肥料样品(样品1~3)，电导率依次为42.50、22.87、16.45 mS/cm，按浸提固液比1∶10、1∶50、1∶100、1∶200进行考察，结果见表 3。

表 3

不同浸提固液比的种子发芽指数

浸提固液比	G_I/%
浸提固液比	样品1	样品2	样品3
1∶10	1.3	5.2	6.8
1∶50	52.2	72.7	79.5
1∶100	83.9	95.9	97.1
1∶200	96.7	98.8	99.2

由表 3可知：3个有机肥料样品按标准规定的浸提固液比1∶10浸提后，得到的种子发芽指数均较低；当浸提固液比为1∶50时，种子发芽指数相对满意；当浸提固液比为1∶100和1∶200时，种子发芽情况已接近于空白对照。

试验结果表明：对于电导率较低的样品，种子发芽指数相对较高，降低浸提固液比对其影响不明显；对于电导率较高，已影响种子发芽指数的有机肥料样品，浸提固液比起着重要的作用，降低浸提固液比可显著提高种子的发芽指数。分析其原因主要有以下几点：①浸提固液比高，意味着固体物质相对较多，与空白对照相比，可被种子吸收的水分较少，可能会导致种子在萌发过程中面临水分不足的问题，从而影响发芽的速率和效率^[12]。②浸提固液比高，浸提液中养分浓度相对较高，可能会对种子造成毒害效应，抑制种子发芽或幼苗生长。③种子在发芽过程中需要氧气进行呼吸，以供给能量和维持生理活性，氧气供应不足，种子的发芽会受到限制^[14]。浸提固液比高可能导致浸提液中氧气含量较低，从而影响种子的呼吸作用。④较高的浸提固液比可能会抑制浸提液中微生物的活动，进而影响浸提液中生态系统的平衡和养分供应。

种子发芽指数的测定是模拟种子在施肥土壤中的生长状况，由于施肥量、耕层深度、水肥条件不同，试验拟定的方法并不能完全符合自然条件。试验探索了不同浸提固液比对种子发芽指数的影响，以期在用户将有机肥料作为基肥或底肥使用时，对耕层深度、肥料施用量、土肥比等的确定起到一定的指导作用。

3 结语

本文分析了有机肥料浸提液电导率、养分组成和浸提固液比等3个重要因素对种子发芽指数的影响，结果表明降低浸提液电导率、合理的养分配比和浸提固液比，可使种子顺利发芽。有机肥料的生产原料种类繁多、成分复杂，因此科学合理地生产和使用有机肥料，是提高农作物产量和维护土壤植物营养的正确做法，也是维系生态系统平衡的必要措施。种子发芽指数的测定，可以更好地评估有机肥料的质量和效果，有助于保证肥料质量、促进作物健康生长、提高农产品产量和品质，并推动有机农业的可持续发展和生态环境的保护。

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