刘 哲，田文善，杨朝辉，邱 凌，邱洪臣

(1.西北农林科技大学 农学院，陕西杨凌 712100；2.西北农林科技大学 机械与电子工程学院，陕西杨凌 712100；3.农业部农村可再生能源开发利用西部实验站，陕西杨凌 712100;4.山西省农业生态环境建设总站，太原 030001；5.山西省吉县朝晖果业专业合作社，山西吉县 042200)

木醋酸是农林废弃物热解干馏的馏出物，其主要成分是有机酸类、酚类、酮类、酯类、醇类、醛类、胺类、吡啶类等有机物[1]，同时含有少量钠、镁、钙、铁等无机物[2-3]。木醋酸具有促进农作物生长[4-8]、提高品质[9-11]、抑菌防虫和农药减施[12-15]等多重功效，被广泛应用于果蔬、粮食和经济作物[16]等各个领域。为了探索木醋酸在苹果生产中作为植物生长调节剂的功能和作用，利用苹果树废弃枝条制取的木醋酸及其与沼液耦合喷施苹果树，研究木醋酸及其沼醋耦合液对苹果树生长及苹果品质的影响，以期为苹果树废弃枝条的资源化利用和木醋酸在生态有机苹果生产中的应用提供技术依据。

1 材料与方法

1.1 试验条件

试验地选在山西省吉县东城乡有机苹果生产示范基地。海拔1 300 m，年均气温10.2 ℃，有效积温3 361.5 ℃·d，日照时数2 538 h·d，无霜期172 d，年均降水522.8 mm，属优质山地苹果产区。试验地的条件：果园树龄在 15 a以上，主栽品种为‘红富士’(MaluspumilaMil.)，授粉树品种‘嘎啦’(砧木：M26)，连片种植苹果树1 333 hm2以上；株行距3 m×4 m；日常管理按照有机苹果生产规程进行。

选取管理水平一般、树势一般(有机管理+‘富士’品种)；管理水平低、树势较差(有机管理+‘嘎拉’品种)；管理水平高、树势较好(无机管理+‘富士’品种)3个果园，分别标识为1号地块、2号地块和3号地块，作为不同树势和管理水平下的重复性验证，用以说明结论的一般性和普适性。

1.2 试验材料

木醋酸来源于陕西亿鑫生物能源科技开发有限公司，生产原料为苹果树枝。生产工艺为生物质干馏炉加热至550 ℃持续2 h，冷却后收集液体馏分，自然静置6个月，分离提取的上清液即为木醋酸。其理化性质参数pH=3.5，密度1.132 5 g/cm3，折光率12.4，溶解焦油质量分数1.42%；外观红棕色，澄清，无可见悬浮物；达到GB/T 31734-2015中对精制木醋酸合格品的要求。通过GC-MS分析鉴定出7类50种物质，其中乙酸质量分数为32.18%，苯酚2.83%，有效成分质量分数高、物质丰度好(表1)。

沼液来源于山西省吉县东城乡有机苹果园内的沼气池，经90 d充分发酵，取出放置5～10 d后使用。经检测，养分质量分数为全氮0.202%，速效氮0.172%，全磷0.029%，速效磷0.018%，全钾0.156%，速效钾0.150%；重金属含量符合NY 525-2002的要求；卫生指标符合NY/T 90-1988的要求。

表1 苹果枝木醋酸有机成分Table 1 Organic constituents of vinegar in apple branch wood

1.3 试验设计

按照单因素试验原则设置4组处理：

MZ(Wood Vinegar Coupled with Anaerobic Digestate)：木醋酸与沼液耦配施用；M(Wood Vinegar)：木醋酸单独施用；Z(Anaerobic Ddigestate)：沼液单独施用；CK(Control Check)：清水。

根据前期研究结果[17]，木醋酸使用浓度确定为稀释300倍，沼液总固体质量分数为1%。3个地块按随机区组排列，4组处理，重复3次，每个地块共12个小区，每小区选2株树。选择整体树势和树形一致的果树作为调查目标，小区内未选中的果树与本小区管理一致。试验地区组图见图1。

图1 试验地随机区组设计Fig.1 Tested randomized block design

1.4 试验方法

利用背负式电动喷雾器(3WBD-15型，容积15 L，工作压力0.15～0.4 MPa)喷雾，每次每株喷液量3.5 L，叶正、背面均喷施。木醋液、沼液按稀释倍数用清水二次混匀。喷施时间：结合当地生产管理，花前期(3月15日，3月30日)、坐果期(5月7日，5月22日)、苹果膨大期(6月15日，6月30日)、苹果成熟前期(8月1日，8月15日)各喷施2次，每次间隔15 d，共喷施8次。其他管理：施肥、套袋和铺地膜等生产管理内容与常规果树管理一致，遵循当地生产管理方法和要求。

1.5 测定方法

1.5.1 果树叶片生长指标 每次喷施后5 d调查。每小区2株树，每株树5个方向(东、南、西、北、中)分别调查2个新梢的倒数第1、第2片成叶。测定指标和方法见表2。

叶绿素质量分数的变化反映植物光合作用等生理生化活动和代谢水平的变化情况。用SPAD-502型叶绿素测定仪，将叶片用测量头夹住，测量叶片在两种波长(650和940 nm)下的光学浓度差，计算得到叶绿素的质量分数(SPAD)值。

叶面积、百叶厚度、叶鲜质量和叶干质量的变化反映叶片生长和植物生长的情况。将叶片样品平放白纸上用测量头测量，通过测量仪LED光源和CCD扫描系统读取叶面积和叶厚度数据；分3组将叶片样品用1/1 000电子称得叶鲜质量，百叶计量，以减小测量误差，之后将各组样品放入烘箱，105 ℃烘干8 h，在干燥器中放置至常温称量。

1.5.2 苹果品质指标 苹果成熟后，在每个小区的2株树从4个方向(东、南、西、北)分别取树冠外围新梢中部果枝上的成熟一致、大小均匀的果实各5个，将各小区苹果混合，完成商品和营养指标测定。测定指标主要根据NY/T 2316-2013确定，具体测定指标和方法见表3。

单果质量、果形指数、体积密度和硬度指标反应果实物理性状。利用1/1 000电子天平测定苹果样品单果质量；利用游标卡尺测量样品的横纵经，计算得果形指数；利用排水法测量样品体积，计算得体积密度；利用GY-1型果实硬度计直接测量样品的硬度。

可溶性糖质量分数、糖酸比、维生素C和蛋白质指标反映果实的代谢积累和营养水平，根据国家或行业现有的标准方法测定。

表2 果树叶片调查指标和方法Table 2 Indicators and methods of leaf survey

表3 苹果品质测定指标和方法Table 3 Indicators and methods of apple quality

2 结果与分析

2.1 木醋酸对果树叶片生长的影响

2.1.1 叶绿素的质量分数 由表4可知，1～3号地块木醋酸与沼液耦施组(MZ)叶绿素的质量分数依次为53.17、50.20、55.34 mg/g，与沼液单施(Z)比较均显著提高(P<0.05)，比例分别为1.83%、4.57%、1.31%；木醋酸单独施用组(M)依次为52.38、47.72、55.21 mg/g，与CK比较均显著提高(P<0.05)，比例分别为1.719%、3.90%、1.75%。2号地块提高比例最大。

2.1.2 叶片性状 由表5可知，1～3号地块叶面积测量值木醋酸与沼液耦施组(MZ)依次为33.05、24.35、35.43 cm2，与沼液单施(Z) 比较显著增大(P<0.05)，增大比例分别为5.16%、5.50%、6.88%；木醋酸单施组(M)依次为32.57、23.19、35.09 cm2，与CK比较均显著增大(P<0.05)，增大比例分别为8.49%、5.79%、6.88%。

表4 不同处理后叶绿素的质量分数Table 4 Mass fraction of chlorophyllafter different treatments mg/g

注：同列不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。下同。

Note:Different lowercase letters in the same column indicate significant difference atP<0.05.The same below.

由表6可知，1～3号地块百叶厚度测量值木醋酸与沼液耦施组(MZ)依次为4.92、4.55、5.03 cm，与沼液单施(Z)比较2号、3号地块增大比例分别为2.02%、1.00%，并表现出差异显著性(P<0.05)，1号地块大于对照但差异不显著；木醋酸单独施用组(M)依次为4.91、4.48、5.03 cm，与CK比较3号地块增大比例为1.21%，并有显著性差异(P<0.05)，1号、2号地块大于对照，但差异不显著。

表5 不同处理后的百叶面积Table 5 Leaf area after different treatments cm2

表6 不同处理后的百叶厚度Table 6 Leaf thickness after different treatments cm

由表7可知，1至3号地块叶鲜质量测量值木醋酸与沼液耦施组(MZ)依次为76.03、51.13、81.75 g，分别高于沼液单施(Z)5.79%、5.72%、6.87%，差异显著(P<0.05)；木醋酸单施组(M)依次为75.16、48.75、80.97 g，分别高于CK6.96%、5.90%、6.68%，差异显著(P<0.05)。叶干质量测量值木醋酸与沼液耦施组(MZ)依次为32.07、28.89、32.70 g，与对照沼液单施(Z)比较，2号、3号地块增大比例分别为1.16%和1.02%，并表现差异显著性(P<0.05)，1号地块比对照增大0.18%，但差异不显著；木醋酸单施组(M)依次为32.07、28.45、32.59 g，与CK比较增大比例为分别为0.31%、0.45%、0.59%，均无显著性差异。

表7 不同处理后的百叶鲜质量和干质量Table 7 Leaf fresh mass and dry mass per hundredleaves after different treatments g

注：F表示鲜质量，D表示干质量。

Note: F is fresh mass, D is dry mass.

2.2 木醋酸对苹果品质的影响

2.2.1 商品指标 苹果收获后分别测定3个地块各试验组苹果样品单果质量，结果见表8。1～3号地块苹果单果质量测量值木醋酸与沼液耦施组(MZ)依次为253.1、213.1、288.2 g，与沼液单施(Z)相比较均显著增加(P<0.05)，增加比例分别为1.0%、1.8%、1.1%；木醋酸单施组(M)依次为250.9、210.2、284.2 g，与CK比较均显著增大(P<0.05)，增大比例分别为2.5%、3.8%、1.4%。2号地块增幅高于1号、3号地块。各个地块木醋酸与沼液耦施组与木醋酸单施、沼液单施均有显著性差异(P<0.05)，表现出明显的耦施增效作用。

表8 不同处理后的单果质量Table 8 Single apple mass afterdifferent treatments g

果形指数是果实纵径与横径的比值，分别测定3个地块各试验组苹果样品的横纵径，计算得到果形指数，结果见表9。1～3号地块木醋酸与沼液耦施组(MZ)果形指数依次为0.90、0.88、0.92，与对照沼液单施(Z)无差异；木醋酸单施组(M)依次为0.90、0.87、0.93，1号、3号地块均高于CK，但未达到显著水平，2号地块与CK相同。

表9 不同处理后的果形指数Table 9 Fruit shape indexes after different treatments

相对体积质量是果实体积质量与标准状况下水密度的比值，分别测定3个地块各试验组苹果样品体积，计算得到相对体积质量，结果见表10。1～3号地块苹果相对体积质量计算值木醋酸与沼液耦施组(MZ)依次为0.82、0.89、0.82，2号地块高于对照沼液单施(Z)且差异达到显著水平(P<0.05)，1、3号地块与对照相同；木醋酸单施组(M)依次为0.82、0.89、0.81，2号地块高于CK且差异显著(P<0.05)，1号地块高于CK但差异不显著，3号地块与CK相同。

由表11可知，1～3号地块苹果硬度的测量值木醋酸与沼液耦施组(MZ)依次为9.82、8.33、10.01 kg/cm2，与对照沼液单施(Z) 比较均显著降低(P<0.05)，比例分别为4.94%、5.45%、4.85%；木醋酸单施组(M)依次为9.80、8.29、9.98 kg/cm2，与CK比较均显著降低(P<0.05)，分别为4.01%、4.27%、3.11%。2号地块降低比例最大。

表10 不同处理后的相对体积质量Table 10 Bulk density after different treatments

表11 不同处理后的硬度Table 11 Hardness measurement afterdifferent treatments kg/cm2

2.2.2 营养指标 由表12可知，1～3号地块可溶性糖质量分数木醋酸与沼液耦施组(MZ1、MZ2、MZ3，下同)分别为12.9、11.5、13.4 g/100 g，比对照沼液单施(Z1、Z2、Z3)提高比例分别为5.7%、10.6%、6.3%，均达到显著差异(P<0.05)；木醋酸单施组(M1、M2、M3)分别为12.7、11.4、13.3 g/100g，比对照清水(CK1、CK2、CK3)提高比例分别为5.8%、11.8%、5.6%，均显著(P<0.05)。2号地块提高比例明显高于1号、3号地块。3个地块木醋酸与沼液耦施组比木醋酸单施分别高出1.57%，0.88%，0.75%，但都未达到显著水平。

表12 不同处理后可溶性糖质量分数Table 12 Soluble saccharides mass fraction afterdifferent treatments g/100 g

由表13可知，1～3号地块总酸质量分数木醋酸与沼液耦施组分别为3.01、2.93、2.33 g/kg，比对照沼液单施下降比例分别为0.33%、0.68%、0.43%，都没有达到显著差异水平；木醋酸单施组分别为3.02、2.93、2.33 g/kg，比对照清水下降比例分别为0.33%、0.68%、0.43%，都没有达到显著差异水平。1号地块木醋酸与沼液耦施比木醋酸单施下降0.33%，2号、3号地块无差异。可以看出木醋酸与沼液耦施或单施使总酸含量降低但影响较小，所以糖酸比与可溶性糖质量分数的变化趋势一致，木醋酸与沼液耦施组1～3号地块苹果糖酸比分别为42.9、39.2、57.5，木醋酸单施组分别为42.0、38.9、57.0，与对照组显著性和可溶性糖一致。

表13 不同处理后总酸的质量分数Table 13 Total acid mass fraction afterdifferent treatments g/kg

由表14可知，1至3号地块维生素C质量分数木醋酸与沼液耦施组分别为1.30、1.25、1.33 mg/100 g，比对照沼液单施均显著提高(P<0.05)，提高比例分别为6.56%、14.68%、6.40%；木醋酸单施组分别为1.29、1.25、1.33 mg/100 g，比对照清水均显著提高(P<0.05)，提高比例分别为6.61%、17.92%、8.13%。提高比例2号地块>3号地块>1号地块。木醋酸与沼液耦施与木醋酸单施比较仅1号地块高出0.78%，未达到显著水平，2号、3号地块没有差异。

表14 不同处理后维生素C的质量分数Table 14 Vitamin C mass fraction afterdifferent treatments g/100 g

由表15可知，1～3号地块蛋白质质量分数木醋酸与沼液耦施组分别为0.29、0.39、0.32 g/100g，比对照沼液单施均提高但未达到显著水平，提高比例分别为3.57%、8.33%、6.67%；木醋酸单施组分别为0.29、0.38、0.31 g/100 g，比对照清水均提高但未达到显著水平，提高比例分别为3.57%、5.56%、6.90%。

表15 不同处理后蛋白质质量分数Table 15 Protein mass fraction afterdifferent treatments g/100 g

综合分析，2号地块木醋酸与沼液耦施组和木醋酸单施组的营养指标变化度最大，与叶片叶绿素质量分数提高比例最高相印证。这与2号地块的树势较弱、管理水平低，前期苹果产量和品质低，可提升潜力较大有关。

3 结 论

木醋酸对叶片生长具有明显的促进作用。增幅最大地块木醋酸单独施用测得叶绿素质量分数为47.72 mg/g，比对照高3.90%；叶面积为32.57 cm2，比对照高8.49%；叶厚度为5.03 cm，比对照高1.21%；百叶鲜质量为75.16 g，比对照高6.96%；百叶干质量为32.59 g，高出对照 0.59%。

木醋酸对苹果品质具有明显的提升作用，增幅最大的是树势差、管理水平低的地块。木醋酸单独施用平均单果质量为210.2 g，比对照高3.8%；相对体积质量为0.89，比对照高3.49%；硬度为8.29 kg/ cm2，比对照低4.27%；可溶性糖质量分数为11.4 g/100 g，比对照高11.8%；总酸质量分数为2.93 g/kg，比对照低0.68%；维生素C质量分数为1.25 mg/100 g，比对照高17.92%；蛋白质质量分数为0.38 g/100 g，比对照高5.56%，除相对体积质量外其他指标均达到差异显著水平(P<0.05)。

沼液含有丰富的N、P、K等营养元素，而木醋酸含有大量有机酸，对植物生长具有很强的调节作用[14]。本研究发现木醋酸与沼液耦合施用对苹果生长发育有协同增效作用，对苹果的生理调节和果品品质影响显著，且优于各自单独施用的效果。然而本试验木醋酸与沼液耦合配比为1∶300，以往的研究表明[10，14]，不同的作物类型对木醋酸的浓度配比要求不同，所以针对苹果树的最佳木醋酸与沼液耦合配比还需进一步研究。

Reference：

[1] 刘长风,李 敏,高品一,等.木醋液的来源、成分及其应用研究进展[J].中国农学通报,2016,32(1):28-32.

LIU CH F,LI M,GAO P Y,etal.Research progress of source,chemical compositions and application of wood vinegar [J].ChineseAgriculturalScienceBulletin,2016,32(1):28-32.

[2] 高海霞.不同农林废弃物木醋液理化性质与生物活性的比较研究[D].陕西杨凌：西北农林科技大学,2012.

GAO H X.Comparative studies on chemical profiles and biological activities of different agricultural and forestry residues [D].Yangling Shaanxi:Northwest A&F University,2012.

[3] BORGES F C,DU Z Y,XIE Q L,etal.Fast microwave assisted pyrolysis of biomass using microwave absorbent [J].BioresourceTechnology,2014,156(2):267-274.

[4] 黄 文,应芳卿,黄晓燕,等.不同浓度木醋液对番茄生长和产量的影响[J].长江蔬菜,2010(24):65-66.

HUANG W,YING F Q,HUANG X Y,etal.Effect of different concentration wood vinegar on growth and yield of tomato [J].ChangjiangVegetables,2010(24):65-66(in Chinese).

[5] 李忠徽,王旭东.灌施木醋液对土壤性质和植物生长的影响[J].植物营养与肥料学报,2014,20(2):510-516.

LI ZH H,WANG X D.Effect of wood vinegar on soil properties and plant growth [J].PlantNutritionandFertilizerScience,2014,20(2):510-516.

[6] 平 安.木醋液在农业上的应用及作用机理研究[D].哈尔滨:东北林业大学,2010.

PING A.Research on the agricultural application of pyroligneous acid and mechanism [D].Harbin:Northeast Forestry University,2010.

[7] 申凤善,鲁京兰,太俊哲.木醋液对水稻发芽生长的研究[J].延边大学农学学报,2002,24(1):26-29.

SHEN F SH,LU J L,TAI J ZH.Studies of the solution of wood vinegar for rice bud bursting and growth [J].JournalofAgriculturalScienceYanbianUniversity,2002,24(1):26-29.

[8] 周 岭,蒋恩臣,等.木醋液对茄子种子萌发的影响及预测模型的建立[J].东北农业大学学报,2009,40(9):102-107.

ZHOU L,JIANG E CH,etal.Effect of wood vinegar on eggplant seeds germinating and foundation of forecasting model [J].JournalofNortheastAgriculturalUniversity,2009,40(9):102-107.

[9] 王远兰.木醋液对大棚瓜果品质及土壤微量元素的影响[D].陕西杨凌：西北农林科技大学,2014.

WANG Y L.Effect of pyroligneous acids on greenhouse amphisarca quality and soil micro-elements [D].Yangling Shaanxi:Northwest A&F University,2014.

[10] 魏泉源,刘广青,魏晓明,等.木醋液作为叶肥施用对芹菜产量及品质的影响[J].中国农业大学学报,2009,14(1):89-92.

WEI Q Y,LIU G Q,WEI X M,etal.Influence of wood vinegar as leaves fertilizer on yield and quality of celery [J].JournalofChinaAgriculturalUniversity,2009,14(1):89-92.

[11] 姚 玲,王东东,谢民争,等.施用木醋液对猕猴桃品质的影响研究[J].陕西农业科学,2014,60(9):19-21.

YAO L,WANG D D,XIE M ZH,etal.Effect of wood vinegar on the quality of kiwi fruit [J].ShaanxiAgriculturalSciences,2014,60(9):19-21(in Chinese).

[12] 施 琳.山杏壳木醋液有效成分及生物活性研究[D].陕西杨凌：西北农林科技大学,2013.

SHI L.Biological activities and chemical profiles of wood vinegar from bitter almond shell [D].Yangling Shaanxi:Northwest A&F University,2013.

[13] 史冠昭.2种核桃壳木醋液的化学组成及抑菌作用研究[D].陕西杨凌：西北农林科技大学,2015.

SHI G ZH.Chemical compositions and anti-fungi action of pyroligneous acids from walnut shell of 2 species [D].Yangling Shaanxi:Northwest A&F University,2015.

[14] 王海英.木醋液对植物生长调节机理研究[D].哈尔滨：东北林业大学,2005.

WANG H Y.Study on regulating mechanism of wood vinegar to plant growth [D].Harbin:Northeast Forestry University,2005.

[15] BAIMARK Y,NIAMSA N.Study on wood vinegars for use as coagulating and antifungal agents on the production of natural rubber sheets [J].Biomass&Bioenergy,2009,33(6-7):994-998.

[16] 史咏竹,杜相革.木醋液在农业生产上的研究新进展[J].中国农学通报,2003,19(3):108-109.

SHI Y ZH,DU X G.New progress of wood vinegar in agriculture [J].ChineseAgriculturalScienceBulletin,2003,19(3):108-109(in Chinese).

[17] 郜天磊,邱 凌,潘君廷,等.沼液与木醋液浸种对小麦种子发芽及幼苗生长的影响[J].西北农业学报,2016,25(11): 1608-1614.

GAO T L,QIU L,PAN J T,etal.Effect of bio-slurry and wood vinegar presoaking treatment on seed germination and seedling growth of wheat [J].ActaAgriculturaeBoreali-occidentalisSinica,2016,25(11):1608-1614.