论文部分内容阅读
摘要 [目的] 研究沼液抗旱剂的重金属安全性及对大豆抗旱性的影响。[方法] 以东农52大豆为材料，通过盆栽试验，研究正常养分环境条件下，不同土壤水分条件下，大豆开花期喷施不同稀释倍数的自研制沼液抗旱剂对大豆Tr和RWC的影响。[结果] 牛粪为原料实验室发酵沼液重金属含量相对较低，可直接应用于农业;在土壤水分含量为25.4%时（田间持水量的65%），沼液抗旱剂不同稀释倍数处理增加大豆开花期叶片RWC分别为8.54%和8.39%;在土壤水分含量为19.5%（田间持水量的50%）时，与喷施清水对照处理相比，不同施用浓度沼液抗旱剂均能增加大豆RWC，增加幅度最大为17.16%;不同水分条件下，各处理均能降低大豆叶片的蒸腾速率，其中T1和T2效果最佳。[结论] 该研究可为探讨沼液抗旱剂在干旱环境下对大豆生长代谢效果提供理论依据。
关键词 沼液;大豆;重金属;叶片相对含水量
中图分类号 S181.3 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2014）34-12219-03
Biogas Slurry Drought Resistance Agents’ Safety Analysis of Heavy Metals and the Effects on Tr and RWC of Soybean Leaf
LV Pin1，2，WANG Limin1，ZHANG Jizhou1 et al
（1. Institute of Natural Resources and Ecology， Heilongjiang Academy of Sciences， National and Provincial Joint Engineering Laboratory of Wetlands and Ecological Conservation， Harbin，Heilongjiang 150040;2. College of Life Science，Northeast Agricultural University， Harbin， Heilongjiang 150030）
Abstract [Objective] The research aimed to study the safety and its’ effects on the drought resistance of soybean leaf of biogas slurry drought resistance agent. [Method] Taken Dongnong 52 soybean as material， pot experiments were carried out to test the effects of homemade biogas slurry drought resistance agents on Tr and RWC of soybean under different soil moisture conditions in soybean flowering period， by spraying different diluted multiples of agents. [Result] The results showed that， the biogas slurry of cow dung in lab condition has relatively low heavy metal content， can be used in agriculture; when soil moisture was 25.4% （65% of field capacity）， biogas slurry products can increase soybean leaf’s RWC by 8.54% and 8.39% in flowering period; when soil moisture was 19.5% （50% of field capacity）， compared with CK， biogas slurry products can increase soybean RWC by 17.16%; under different soil moisture， T1 and T2 can reduce the transpiration rate of soybean. [Conclusion] This study could provide theoretical references for the effects research of soybean growth by biogas slurry drought resistance agents under arid environment.
Key words Biogas slurry; Soybean; Heavy metals; Relative water content
沼液作為生态农业的重要组成部分，其合理高效利用具有较大现实意义。沼液是沼气厌氧发酵后的产物，是一种速效水肥[1-4]，含丰富的水溶性养分，养分可利用率高，能迅速被作物吸收利用[5]。沼液含有的活性较高的黄腐酸、脯氨酸、脱落酸及各种水解酶类能显著增强植物抗旱性[6-8]。沼液中的Cd、Pb、Cu、As、Cr等重金属含量依据发酵原料不同，含量也有较大差异，因此需依据其重金属含量谨慎应用于农业种植，以防止因此带来的重金属积累和土壤污染。由于沼液有效成分相对含量较低，因此在应用时，需进行调配，以增加其有效性和附加值，课题组研制的沼液抗旱剂主要添加多种养分、抗蒸腾剂ABA和叶面粘着剂。 大豆开花期是其水分需求最敏感期，该研究以蒸腾速率（Transpiration Rate）和葉片相对含水量（Relative Water Content）为指标，通过研究不同处理在大豆R1期对叶片相对含水量和蒸腾速率的影响，探讨沼液抗旱剂的抗旱效果。笔者分析不同来源的沼液8种重金属含量，分析评价其应用安全性，并在此基础上研制沼液抗旱调节剂。采用盆栽试验，模拟干旱胁迫环境，以沼液抗旱剂不同施用浓度进行对比研究，以东农52为材料，研究不同土壤水分条件及大豆不同生长时期对大豆叶片RWC和Tr的影响，为探讨沼液抗旱剂在干旱环境下对大豆生长代谢效果提供理论依据，为沼液抗旱应用的安全性和应用效果提供参考。
1 材料与方法
1.1 供试材料与试验设计
1.1.1 供试材料。
试验设在黑龙江省哈尔滨市，在黑龙江省科学院自然与生态研究所温室进行。
供试植物为东农52大豆，于2014年5月15日播种。
供试土壤为草炭土与园土复混，上盆前施入尿素、磷酸氢二氨及腐熟鸡粪。供试土壤肥力情况：pH 6.2，有机质5.5%，碱解氮158 mg/kg，速效磷65 mg/kg，速效钾197 mg/kg。盆内径19 cm，高22 cm，每盆装土2.2 kg（风干重）。
供试材料沼气池沼液均取自黑龙江省肇东市小康村，发酵时间1年，其中zy2为沼气池发酵牛粪沼液，zy3为沼气池发酵猪粪沼液，zy4为沼气池猪粪、牛粪、鸡粪、秸秆混合发酵沼液。沼液原料zy1为黑龙江省农业科学院农村能源研究所提供实验室人工发酵牛粪沼液，发酵时间为3个月;沼液抗旱剂为自行研制，选用沼液原液浓缩后，复合氮、磷、钾、附着剂、ABA。沼液原料及沼液抗旱剂主要性状见表1。
1.1.2 试验设计。
处理：T1为沼液抗旱剂100倍稀释液，T2为沼液抗旱剂200倍稀释液，T3为沼液原液，CK为清水对照。R1期（7月14日）7：00各处理每盆叶面喷施20 ml。
水分梯度：水分处理设2个水平，分别为W1 25.4%（田间持水量的65%）和W2 19.5%（田间持水量的50%），采用称重法控制土壤含水量。每天16：30测土壤水分含量，补充水分到设定值。
每个处理5盆，每盆3株，重复3次，共120盆，随机排列。
表1 沼液原料及沼液抗旱剂主要养分指标
材料HA∥mg/LN∥g/LP∥g/LK∥g/LpHEC∥mS/cm附着剂∥g/LABA∥mg/L
沼液原料2301.680.280.987.050.87--
沼液抗旱剂65089.7062.5060.287.057.870.2520
1.2 测定指标与方法
1.2.1 重金属含量。Pb、Cd、Cu、Zn、Ni、Cr、As、Hg全量，采用CEM MARS6微波消解仪（王水-氢氟酸-高氯酸）混合消解，Hg采用原子荧光光谱法测定，Cd采用石墨炉原子吸收法测定，其他元素采用ICP-OES法测定。
1.2.2 叶片相对含水量（RWC）。采用烘干法测定。
R1期（7月14日）取成熟完整叶片2片，从叶基部剪下，称量鲜重（初始鲜重）后迅速将剪口处插入清水中于暗处浸泡24 h后，从水中取出，擦拭掉叶片表面多余水分，称饱和重。经105 ℃，30 min杀青后，80 ℃下烘干至恒重，称重（干重）并计算叶片相对含水量：
叶片相对含水量（%）=（初始鲜重-干重）/（饱和鲜重-干重）×100%
1.2.3 叶片蒸腾速率。采用美国LI6400便携式光合测定仪测定。
每个处理随机选取3株植株，测定植株顶端5片叶片中完全展开的叶片，R1期（7月14日）起，连续测定5 d，每天15：00时测定。
2 结果与分析
2.1 沼液原料重金属安全性分析
不同来源及发酵环境的沼液重金属含量如表2所示。
由表2数据可见，以牛粪为原料的沼液，无论是沼气池发酵的zy2还是实验室发酵的zy1，沼液中综合重金属含量均较低，尤其是Zn、Cu。zy3除Pb和Cr与zy1和zy4基本持平外，其他重金属含量均较高，zy3为猪粪原料发酵沼液，可能由于在饲养过程中一些微量元素如Zn、Cu、Fe、As 等能防治畜禽疾病如防止腹泻，促进生长，所以被广泛应用于饲料添加剂中[9-11]，而且猪为杂食动物，这是导致其粪便中重金属及盐类均较高的原因。zy4中Zn、Cu和Ni含量稍高，其原因可能是发酵物料中有鸡粪和秸秆的原因。据统计，鸡饲料中含Zn和Cu分别为150～2 920 mg/kg和18～217 mg/kg干重，而在典型的鸡粪中Zn和Cu分别为500 mg/kg和360 mg/kg干重[12]。而Ni偏高可能与原料中有部分秸秆，秸秆来源作物在种植过程中不合理化肥农药施用及废水灌溉等原因有关，其溯源尚需进一步研究。因此通过对以上不同原料和发酵方式的沼液重金属含量分
析得出，牛粪发酵的沼液zy1和zy2综合重金属含量较低，
表2 不同来源沼液中重金属含量
mg/L
原料CdPbZnCuNiCrAs
zy10.0050.1370.1030.0240.0630.011-
zy20.0070.1020.1090.0340.0270.0100.008
zy30.0130.1230.5670.1800.0870.0220.021
zy40.0080.1080.4970.0720.1340.0230.017
且zy1为实验室发酵，发酵周期短，发酵环境易于控制，养分指标含量稳定，适合作为沼液抗旱剂原料。 2.2 沼液抗旱剂对大豆叶片相对含水量的影响
叶片相对含水量是反映植株水分狀况的敏感性指标[13]，是与植物抗旱性关系最密切的指标，植物在干旱条件下，叶片相对含水量越高，其抵抗干旱能力越强。大豆在干旱条件下，RWC的多少，能表示叶片持水能力的强弱，也能反映植物抵抗干旱的能力。由图1可见，大豆在适宜的水分条件下，CK处理叶片RWC呈现先抑后扬的趋势，而其他3个处理均曲线波动，T3处理在观测后期与CK处理RWC趋于一致，其T1和T2两个处理RWC分别高于CK 8.54%和8.39%，即T1和T2处理在适宜水分条件下能显著增加大豆叶片相对含水量。其原因由于T1和T2的沼液本身含有的黄腐酸具有一定的成膜性，可减少叶片水分的散失，同时ABA可引起叶片主孔迅速关闭，也减少了水分的散失，因此叶片相对含水量维持在较高的水平。
图1 适宜水分条件下各处理对大豆叶片相对含水量的影响
图2 半干旱条件下各处理对大豆叶片相对含水量的影响
大豆在半干旱条件下，叶片相对含水量由高到低依次为T1、T2>T3>CK。与适宜水分条件相比，CK处理的RWC明显减少，T3处理略有减少，而T1和T2在半干旱条件下，叶片相对含水量分别高于对照17.16和15.22%，且与适宜水分条件下的RWC差别不大。T3处理在观测初期，叶片相对含水量高于对照9.21%，在5 d后，与对照差异不显著，是由于其含有的黄腐酸、脯氨酸、脱落酸及各种水解酶类在短期内能减少水分散失，起到一定的抗旱作用。T1和T2间差异不显著，但与T3和CK处理差异显著，叶片相对含水量比对照增加17%以上，其含有的沼液成分、养分与ABA协同作用，能持续维持叶片的水分含量，减少水分损失，能减少干旱环境对植物造成的不利影响，具有较好的抗旱效果。
2.3 沼液抗旱剂对大豆叶片蒸腾速率的影响
叶面蒸腾是植物消耗水分的主要途径，正常的叶面蒸腾对植物的生长发育十分重要，但在过度的无效蒸腾作用下，或干旱年份，植物根系吸收水分减弱，而地上部强烈蒸腾，则不利于植物的生长与产量。
由图3、图4可见，大豆在适宜水分条件下，各处理下Tr均低于CK处理，T3处理Tr呈现先降低后升高的趋势，T2处理在观测期内Tr平稳，T1在处理初期Tr低于其他处理，4 d后，略高于T2。即水分适宜条件下，各处理均能降低大豆叶片的蒸腾速率，分别降低28.20%、26.92%和18.13%。在半干旱水分条件下，各处理蒸腾速率曲线略有变化，但依然是CK>T3>T1、T2。即无论水分条件是否适宜，T1、T2、T3均能降低叶片的蒸腾速率，分别降低40.42%、41.33%和24.32%，其中T1和T2效果最佳。
图3 适宜水分条件下各处理对大豆叶片蒸腾速率的影响
图4 半干旱条件下各处理对大豆叶片蒸腾速率的影响
3 结论
牛粪发酵沼液综合重金属含量较低，相对而言更适合直接应用于沼液产品研发及农业种植;在大豆开花期内，不同水分条件下喷施沼液抗旱剂能提高大豆的叶片相对含水量，最低提高8%以上;不同水分条件下沼液抗旱剂能降低大豆叶片的蒸腾速率最多达41.33%。沼液抗旱剂能改善不同水分条件下大豆的水分代谢，提高大豆的抗旱性能，即沼液抗旱剂能增强大豆抵抗干旱能力。
4 讨论
沼液合理、安全和多方面的应用，将为沼气工程解决下游污染问题。重金属污染已成为目前威胁环境安全的一个重要问题，该研究在沼液研制抗旱剂中就其重金属含量和对植物两个水分指标（叶片相对含水量和蒸腾速率）的影响进行了研究，能在一定程度上反映沼液应用的安全性和其抗旱效果。
沼液原料来源直接关系沼液中污染物质含量，试验选用发酵原料以小型养殖厂为主，自动化程度相对不高，引起重金属污染的饲料添加剂与农户养殖及大型养殖厂有一定差别，依据不同养殖规模的禽畜粪便发酵沼液的重金属污染状况需进一步研究。
水分胁迫条件下，植物抗旱能力除选育抗旱品种外，可通过其他手段缓解干旱危害。植物蒸腾的过程也是植物体内养分运输的过程，土壤水分含量不足的情况下，植物蒸腾作用有所降低，适当降低蒸腾作用，对植物抵抗干旱有积极的作用，但蒸腾速率过低，对养分运输和光合作用都有较大影响。因此，既保障植物正常生长发育，又减少奢侈蒸腾，是沼液应用于抗旱需研究的主要问题，其应用于大豆的时期、方式、浓度均需进一步研究。
42卷34期
吕 品等 沼液抗旱剂重金属安全性分析及对大豆叶片Tr和RWC的影响
参考文献
[1] HARADA Y.Treatment and utilization of animal wastes in Japan[C] //FFTC.Proceedings of food and fertilizer technology center for the Asia and Pacific region.TAIWAN：Taipei，1995：1-18.
[2] HAGA K.Animal wastes problems and their solution from the technological point of view in Japan [J].Japan Agricultural Research Quarterly，1998，32（3）：203-210.
[3] 张媛，洪坚平，王炜，等.沼液对石灰性土壤速效养分含量的影响[J].中国沼气，2008，26（2）：15.
[4] JUNICHL FUJINO，AKINHIRO MORTIA，YASUNARI MATSUOKA.Vision for utilization of livestock residue bioenergy resource in Japan[J].Biomass and Bioenergy，2005，29：367-374.
[5] 倪亮，孙广辉，罗光恩.沼液灌溉对土壤质量的影响[J].土壤，2008，40（4）：608-611.
[6] 王远远，刘荣厚.沼液综合利用研究进展[J].安徽农业科学，2007，35（4）：1089-1091.
[7] 王慧霞，张坐省.沼液中的化学物质及在农业生产上的应用[J].陕西农业科学，2006（3）：89-91.
[8] 郭强，柴晓利，程海静，等.沼液的综合利用[J].再生资源研究，2005（6）：37-41.
[9] 邢廷铣.畜牧业生产对生态环境的污染及其防治[J].云南环境科学，2001，20（1）：39-43.
[10] 闫秋良，刘福柱.通过营养调控缓解畜禽生产对环境的污染[J].家畜生态，2002，23（3）：68-70.
[11] MC BRIDE M B，SPIERS G.Trace element content of selected fertilizer and dairy manures as determined by ICP-MS[J].Common Soil Science Plant Anal，2001，32：139-156.
[12] NICHOLSONA F A，CHAMBERSA B J，WILLIMNSB J R，et al.Heavy metal contents of livestock feeds and animal manures in England and Wales [J].Bioresource Technology，1999，70（1）：23-31.
[13] 张岁岐，山仑.土壤干旱条件下磷素营养对春小麦水分状况和光合作用的影响[J].西北植物学报，1997，17（1）：20-27.
关键词 沼液;大豆;重金属;叶片相对含水量
中图分类号 S181.3 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2014）34-12219-03
Biogas Slurry Drought Resistance Agents’ Safety Analysis of Heavy Metals and the Effects on Tr and RWC of Soybean Leaf
LV Pin1，2，WANG Limin1，ZHANG Jizhou1 et al
（1. Institute of Natural Resources and Ecology， Heilongjiang Academy of Sciences， National and Provincial Joint Engineering Laboratory of Wetlands and Ecological Conservation， Harbin，Heilongjiang 150040;2. College of Life Science，Northeast Agricultural University， Harbin， Heilongjiang 150030）
Abstract [Objective] The research aimed to study the safety and its’ effects on the drought resistance of soybean leaf of biogas slurry drought resistance agent. [Method] Taken Dongnong 52 soybean as material， pot experiments were carried out to test the effects of homemade biogas slurry drought resistance agents on Tr and RWC of soybean under different soil moisture conditions in soybean flowering period， by spraying different diluted multiples of agents. [Result] The results showed that， the biogas slurry of cow dung in lab condition has relatively low heavy metal content， can be used in agriculture; when soil moisture was 25.4% （65% of field capacity）， biogas slurry products can increase soybean leaf’s RWC by 8.54% and 8.39% in flowering period; when soil moisture was 19.5% （50% of field capacity）， compared with CK， biogas slurry products can increase soybean RWC by 17.16%; under different soil moisture， T1 and T2 can reduce the transpiration rate of soybean. [Conclusion] This study could provide theoretical references for the effects research of soybean growth by biogas slurry drought resistance agents under arid environment.
Key words Biogas slurry; Soybean; Heavy metals; Relative water content
沼液作為生态农业的重要组成部分，其合理高效利用具有较大现实意义。沼液是沼气厌氧发酵后的产物，是一种速效水肥[1-4]，含丰富的水溶性养分，养分可利用率高，能迅速被作物吸收利用[5]。沼液含有的活性较高的黄腐酸、脯氨酸、脱落酸及各种水解酶类能显著增强植物抗旱性[6-8]。沼液中的Cd、Pb、Cu、As、Cr等重金属含量依据发酵原料不同，含量也有较大差异，因此需依据其重金属含量谨慎应用于农业种植，以防止因此带来的重金属积累和土壤污染。由于沼液有效成分相对含量较低，因此在应用时，需进行调配，以增加其有效性和附加值，课题组研制的沼液抗旱剂主要添加多种养分、抗蒸腾剂ABA和叶面粘着剂。 大豆开花期是其水分需求最敏感期，该研究以蒸腾速率（Transpiration Rate）和葉片相对含水量（Relative Water Content）为指标，通过研究不同处理在大豆R1期对叶片相对含水量和蒸腾速率的影响，探讨沼液抗旱剂的抗旱效果。笔者分析不同来源的沼液8种重金属含量，分析评价其应用安全性，并在此基础上研制沼液抗旱调节剂。采用盆栽试验，模拟干旱胁迫环境，以沼液抗旱剂不同施用浓度进行对比研究，以东农52为材料，研究不同土壤水分条件及大豆不同生长时期对大豆叶片RWC和Tr的影响，为探讨沼液抗旱剂在干旱环境下对大豆生长代谢效果提供理论依据，为沼液抗旱应用的安全性和应用效果提供参考。
1 材料与方法
1.1 供试材料与试验设计
1.1.1 供试材料。
试验设在黑龙江省哈尔滨市，在黑龙江省科学院自然与生态研究所温室进行。
供试植物为东农52大豆，于2014年5月15日播种。
供试土壤为草炭土与园土复混，上盆前施入尿素、磷酸氢二氨及腐熟鸡粪。供试土壤肥力情况：pH 6.2，有机质5.5%，碱解氮158 mg/kg，速效磷65 mg/kg，速效钾197 mg/kg。盆内径19 cm，高22 cm，每盆装土2.2 kg（风干重）。
供试材料沼气池沼液均取自黑龙江省肇东市小康村，发酵时间1年，其中zy2为沼气池发酵牛粪沼液，zy3为沼气池发酵猪粪沼液，zy4为沼气池猪粪、牛粪、鸡粪、秸秆混合发酵沼液。沼液原料zy1为黑龙江省农业科学院农村能源研究所提供实验室人工发酵牛粪沼液，发酵时间为3个月;沼液抗旱剂为自行研制，选用沼液原液浓缩后，复合氮、磷、钾、附着剂、ABA。沼液原料及沼液抗旱剂主要性状见表1。
1.1.2 试验设计。
处理：T1为沼液抗旱剂100倍稀释液，T2为沼液抗旱剂200倍稀释液，T3为沼液原液，CK为清水对照。R1期（7月14日）7：00各处理每盆叶面喷施20 ml。
水分梯度：水分处理设2个水平，分别为W1 25.4%（田间持水量的65%）和W2 19.5%（田间持水量的50%），采用称重法控制土壤含水量。每天16：30测土壤水分含量，补充水分到设定值。
每个处理5盆，每盆3株，重复3次，共120盆，随机排列。
表1 沼液原料及沼液抗旱剂主要养分指标
材料HA∥mg/LN∥g/LP∥g/LK∥g/LpHEC∥mS/cm附着剂∥g/LABA∥mg/L
沼液原料2301.680.280.987.050.87--
沼液抗旱剂65089.7062.5060.287.057.870.2520
1.2 测定指标与方法
1.2.1 重金属含量。Pb、Cd、Cu、Zn、Ni、Cr、As、Hg全量，采用CEM MARS6微波消解仪（王水-氢氟酸-高氯酸）混合消解，Hg采用原子荧光光谱法测定，Cd采用石墨炉原子吸收法测定，其他元素采用ICP-OES法测定。
1.2.2 叶片相对含水量（RWC）。采用烘干法测定。
R1期（7月14日）取成熟完整叶片2片，从叶基部剪下，称量鲜重（初始鲜重）后迅速将剪口处插入清水中于暗处浸泡24 h后，从水中取出，擦拭掉叶片表面多余水分，称饱和重。经105 ℃，30 min杀青后，80 ℃下烘干至恒重，称重（干重）并计算叶片相对含水量：
叶片相对含水量（%）=（初始鲜重-干重）/（饱和鲜重-干重）×100%
1.2.3 叶片蒸腾速率。采用美国LI6400便携式光合测定仪测定。
每个处理随机选取3株植株，测定植株顶端5片叶片中完全展开的叶片，R1期（7月14日）起，连续测定5 d，每天15：00时测定。
2 结果与分析
2.1 沼液原料重金属安全性分析
不同来源及发酵环境的沼液重金属含量如表2所示。
由表2数据可见，以牛粪为原料的沼液，无论是沼气池发酵的zy2还是实验室发酵的zy1，沼液中综合重金属含量均较低，尤其是Zn、Cu。zy3除Pb和Cr与zy1和zy4基本持平外，其他重金属含量均较高，zy3为猪粪原料发酵沼液，可能由于在饲养过程中一些微量元素如Zn、Cu、Fe、As 等能防治畜禽疾病如防止腹泻，促进生长，所以被广泛应用于饲料添加剂中[9-11]，而且猪为杂食动物，这是导致其粪便中重金属及盐类均较高的原因。zy4中Zn、Cu和Ni含量稍高，其原因可能是发酵物料中有鸡粪和秸秆的原因。据统计，鸡饲料中含Zn和Cu分别为150～2 920 mg/kg和18～217 mg/kg干重，而在典型的鸡粪中Zn和Cu分别为500 mg/kg和360 mg/kg干重[12]。而Ni偏高可能与原料中有部分秸秆，秸秆来源作物在种植过程中不合理化肥农药施用及废水灌溉等原因有关，其溯源尚需进一步研究。因此通过对以上不同原料和发酵方式的沼液重金属含量分
析得出，牛粪发酵的沼液zy1和zy2综合重金属含量较低，
表2 不同来源沼液中重金属含量
mg/L
原料CdPbZnCuNiCrAs
zy10.0050.1370.1030.0240.0630.011-
zy20.0070.1020.1090.0340.0270.0100.008
zy30.0130.1230.5670.1800.0870.0220.021
zy40.0080.1080.4970.0720.1340.0230.017
且zy1为实验室发酵，发酵周期短，发酵环境易于控制，养分指标含量稳定，适合作为沼液抗旱剂原料。 2.2 沼液抗旱剂对大豆叶片相对含水量的影响
叶片相对含水量是反映植株水分狀况的敏感性指标[13]，是与植物抗旱性关系最密切的指标，植物在干旱条件下，叶片相对含水量越高，其抵抗干旱能力越强。大豆在干旱条件下，RWC的多少，能表示叶片持水能力的强弱，也能反映植物抵抗干旱的能力。由图1可见，大豆在适宜的水分条件下，CK处理叶片RWC呈现先抑后扬的趋势，而其他3个处理均曲线波动，T3处理在观测后期与CK处理RWC趋于一致，其T1和T2两个处理RWC分别高于CK 8.54%和8.39%，即T1和T2处理在适宜水分条件下能显著增加大豆叶片相对含水量。其原因由于T1和T2的沼液本身含有的黄腐酸具有一定的成膜性，可减少叶片水分的散失，同时ABA可引起叶片主孔迅速关闭，也减少了水分的散失，因此叶片相对含水量维持在较高的水平。
图1 适宜水分条件下各处理对大豆叶片相对含水量的影响
图2 半干旱条件下各处理对大豆叶片相对含水量的影响
大豆在半干旱条件下，叶片相对含水量由高到低依次为T1、T2>T3>CK。与适宜水分条件相比，CK处理的RWC明显减少，T3处理略有减少，而T1和T2在半干旱条件下，叶片相对含水量分别高于对照17.16和15.22%，且与适宜水分条件下的RWC差别不大。T3处理在观测初期，叶片相对含水量高于对照9.21%，在5 d后，与对照差异不显著，是由于其含有的黄腐酸、脯氨酸、脱落酸及各种水解酶类在短期内能减少水分散失，起到一定的抗旱作用。T1和T2间差异不显著，但与T3和CK处理差异显著，叶片相对含水量比对照增加17%以上，其含有的沼液成分、养分与ABA协同作用，能持续维持叶片的水分含量，减少水分损失，能减少干旱环境对植物造成的不利影响，具有较好的抗旱效果。
2.3 沼液抗旱剂对大豆叶片蒸腾速率的影响
叶面蒸腾是植物消耗水分的主要途径，正常的叶面蒸腾对植物的生长发育十分重要，但在过度的无效蒸腾作用下，或干旱年份，植物根系吸收水分减弱，而地上部强烈蒸腾，则不利于植物的生长与产量。
由图3、图4可见，大豆在适宜水分条件下，各处理下Tr均低于CK处理，T3处理Tr呈现先降低后升高的趋势，T2处理在观测期内Tr平稳，T1在处理初期Tr低于其他处理，4 d后，略高于T2。即水分适宜条件下，各处理均能降低大豆叶片的蒸腾速率，分别降低28.20%、26.92%和18.13%。在半干旱水分条件下，各处理蒸腾速率曲线略有变化，但依然是CK>T3>T1、T2。即无论水分条件是否适宜，T1、T2、T3均能降低叶片的蒸腾速率，分别降低40.42%、41.33%和24.32%，其中T1和T2效果最佳。
图3 适宜水分条件下各处理对大豆叶片蒸腾速率的影响
图4 半干旱条件下各处理对大豆叶片蒸腾速率的影响
3 结论
牛粪发酵沼液综合重金属含量较低，相对而言更适合直接应用于沼液产品研发及农业种植;在大豆开花期内，不同水分条件下喷施沼液抗旱剂能提高大豆的叶片相对含水量，最低提高8%以上;不同水分条件下沼液抗旱剂能降低大豆叶片的蒸腾速率最多达41.33%。沼液抗旱剂能改善不同水分条件下大豆的水分代谢，提高大豆的抗旱性能，即沼液抗旱剂能增强大豆抵抗干旱能力。
4 讨论
沼液合理、安全和多方面的应用，将为沼气工程解决下游污染问题。重金属污染已成为目前威胁环境安全的一个重要问题，该研究在沼液研制抗旱剂中就其重金属含量和对植物两个水分指标（叶片相对含水量和蒸腾速率）的影响进行了研究，能在一定程度上反映沼液应用的安全性和其抗旱效果。
沼液原料来源直接关系沼液中污染物质含量，试验选用发酵原料以小型养殖厂为主，自动化程度相对不高，引起重金属污染的饲料添加剂与农户养殖及大型养殖厂有一定差别，依据不同养殖规模的禽畜粪便发酵沼液的重金属污染状况需进一步研究。
水分胁迫条件下，植物抗旱能力除选育抗旱品种外，可通过其他手段缓解干旱危害。植物蒸腾的过程也是植物体内养分运输的过程，土壤水分含量不足的情况下，植物蒸腾作用有所降低，适当降低蒸腾作用，对植物抵抗干旱有积极的作用，但蒸腾速率过低，对养分运输和光合作用都有较大影响。因此，既保障植物正常生长发育，又减少奢侈蒸腾，是沼液应用于抗旱需研究的主要问题，其应用于大豆的时期、方式、浓度均需进一步研究。
42卷34期
吕 品等 沼液抗旱剂重金属安全性分析及对大豆叶片Tr和RWC的影响
参考文献
[1] HARADA Y.Treatment and utilization of animal wastes in Japan[C] //FFTC.Proceedings of food and fertilizer technology center for the Asia and Pacific region.TAIWAN：Taipei，1995：1-18.
[2] HAGA K.Animal wastes problems and their solution from the technological point of view in Japan [J].Japan Agricultural Research Quarterly，1998，32（3）：203-210.
[3] 张媛，洪坚平，王炜，等.沼液对石灰性土壤速效养分含量的影响[J].中国沼气，2008，26（2）：15.
[4] JUNICHL FUJINO，AKINHIRO MORTIA，YASUNARI MATSUOKA.Vision for utilization of livestock residue bioenergy resource in Japan[J].Biomass and Bioenergy，2005，29：367-374.
[5] 倪亮，孙广辉，罗光恩.沼液灌溉对土壤质量的影响[J].土壤，2008，40（4）：608-611.
[6] 王远远，刘荣厚.沼液综合利用研究进展[J].安徽农业科学，2007，35（4）：1089-1091.
[7] 王慧霞，张坐省.沼液中的化学物质及在农业生产上的应用[J].陕西农业科学，2006（3）：89-91.
[8] 郭强，柴晓利，程海静，等.沼液的综合利用[J].再生资源研究，2005（6）：37-41.
[9] 邢廷铣.畜牧业生产对生态环境的污染及其防治[J].云南环境科学，2001，20（1）：39-43.
[10] 闫秋良，刘福柱.通过营养调控缓解畜禽生产对环境的污染[J].家畜生态，2002，23（3）：68-70.
[11] MC BRIDE M B，SPIERS G.Trace element content of selected fertilizer and dairy manures as determined by ICP-MS[J].Common Soil Science Plant Anal，2001，32：139-156.
[12] NICHOLSONA F A，CHAMBERSA B J，WILLIMNSB J R，et al.Heavy metal contents of livestock feeds and animal manures in England and Wales [J].Bioresource Technology，1999，70（1）：23-31.
[13] 张岁岐，山仑.土壤干旱条件下磷素营养对春小麦水分状况和光合作用的影响[J].西北植物学报，1997，17（1）：20-27.