垃圾渗滤液是一种高浓度难降解有机废水，其成分复杂，有机物、氨氮浓度高，含有重金属、微量有机物等有毒有害物质，此外还含有较高浓度的腐植酸及丰富的植物生长所需的各种营养元素等物质^[1,2,3,4,5]。大量工程实践表明，采用MBR-NF典型工艺处理渗滤液，其出水完全能够达到排放标准^[6]，但与此同时产生了占原液体积1/4~1/6的MBR-NF截留液^[7]，该截留液具有高COD、高盐度、可生化性差、色度高等特点^[8]，目前工程上还没有经济适用的处理工艺。由于腐植酸含量一般占截留液中有机物60%~75%以上^[7,9]，可以考虑通过资源化方法来实现无害化处理。本课题组的前期研究也表明，采用膜工艺提取MBR-NF浓缩液中腐植酸为水溶肥料^[10]，其腐植酸、重金属等主要指标均能满足国家标准要求^[11,12]。但渗滤液中含有种类繁多的有毒有害物质，虽然经生化处理后可以得到有效去除，但仍有部分污染物无法完全去除而维持在微量水平，这些微量有毒有害物质可能随着腐植酸的提取而富集，从而对产品品质产生影响。

已有研究结果表明，垃圾渗滤液对种子萌发表现出高浓度抑制、低浓度促进的作用^[13]，同样可以明显促进萌发后幼苗的生长^[14]。但渗滤液MBR-NF浓缩液回收含腐植酸水溶肥料（以下简称HS肥料）对作物种子发芽影响的研究还未见报道，HS 肥料对作物种子萌发后幼苗生长是否具有促进作用也不清楚。本文利用水培条件下种子发芽试验，探讨HS 肥料对作物发芽及幼苗生长的影响，以期为HS肥料的实际应用提供科学依据。 1 材料与方法 1.1 试验材料

所有供试种子购于福建金山种子有限公司。黄瓜种子由中国郑州市蔬菜研究所联合选育；甘蓝种子由中国农科院蔬菜花卉所育成；莴苣由四川省正奇农业开发有限责任公司生产；黑麦草由百绿（天津）国际草业有限公司生产。所有种子的纯度在95%～98%之间，净度在98%～99%之间，含水量为7%～8%。

渗滤液MBR-NF浓缩液回收HS肥料是采用“纳滤+超滤”工艺^[10]从渗滤液MBR-NF浓缩液提取出来的产品。HS肥料特性如表 1所示。

表 1 含腐植酸水溶肥料水质 Table 1 Characteristics ofHSWF

表选项

将HS 肥料按1、1.5、2、3、4、6、8、10、15、20、25、50、100、200、300、500的稀释倍数进行稀释，以自来水为对照，共17个处理组，每处理组两次重复。选取直径为10 cm的培养皿，以双层滤纸为发芽床，将稀释好的试验液5 mL置于培养皿中，试验时挑选颗粒饱满、大小一致的种子，视其大小每皿放入一定数量，整齐排列在发芽床上，盖上培养皿盖将培养皿置于培养箱中，（25±1）℃下培养，保持黑暗。每天称重加水法加水，在保持溶液质量浓度恒定条件下进行发芽试验。每日观察种子的发芽情况，记录发芽数。

在对照组种子发芽率＞60%，且根长度＞20 mm时终止实验。取出发芽种子，测量根长、芽长、根鲜重和芽鲜重（根和芽以胚轴和根之间的过渡点为界分开），计算平均值和抑制率。 1.3 数据分析方法

实验数据采用SPSS 17.0和Excel进行处理，分析各处理的差异性及变量间的相关性。采用 SPSS 17.0软件进行单因素方差分析、LSD多重比较和相关回归统计分析，差异显著性水平为P<0.05。 2 结果与讨论 2.1 HS肥料对种子发芽的影响

HS肥料对4种种子发芽的影响如图 1所示。高浓度HS肥料的加入对莴苣种子发芽产生显著抑制，在试验范围稀释倍数为1~3倍时，未见莴苣种子发芽，当稀释倍数为4倍时，莴苣种子开始发芽，此时发芽抑制率达97.33%，只有极少数种子发芽；随着稀释倍数的增大，莴苣种子发芽率抑制率逐渐减小，当稀释倍数大于15倍直至500倍时，莴苣种子发芽与对照组无显著差异，均大于90%。

图 1 不同稀释倍数HS肥料处理对作物发芽率的影响 Figure 1 Effect ofHSWF on seed germination rate of crops

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当HS肥料稀释倍数在1~20倍范围时，黄瓜和甘蓝发芽率抑制率变化趋势基本一致。HS肥料稀释1.5倍，黄瓜和甘蓝种子都开始萌发，此时甘蓝发芽率抑制率为66.67%，大于黄瓜的48.84%。HS肥料稀释倍数分别大于15和20倍时，黄瓜和甘蓝发芽率不受抑制，发芽率在90%以上。随后，黄瓜发芽率始终与对照组相当，甘蓝发芽率却随HS肥料稀释倍数的继续增加反而下降，甚至受抑制，当稀释倍数为500倍时，甘蓝发芽率抑制率达20%。分析其原因，在试验过程中，发现甘蓝种子有发霉现象，且随HS肥料稀释倍数的增加发霉趋严重，直至影响发芽率^[15]，有研究表明大于一定浓度的黄腐酸有明显的抑菌作用^[16]，所以随稀释倍数增加腐植酸含量降低，导致种子发霉严重而影响发芽率。这可能就是甘蓝发芽率降低的主要原因。

经2倍稀释的HS肥料可使黑麦草种子发芽，此时发芽率抑制率为35.29%，比其他三种种子都小，但黑麦草发芽率随HS肥料稀释倍数的增加恢复较缓慢，与黄瓜和莴苣一样HS肥料稀释倍数为15倍，黑麦草种子发芽率与对照组相当，在90%以上。

试验结果表明，高浓度HS肥料对所有种子的萌发都有抑制作用。不同种子发芽率对HS肥料的敏感度不同，稀释倍数在1~20倍范围内，以种子发芽率的EC50为指标，对HS肥料毒性的敏感顺序为莴苣＞甘蓝>黄瓜＞黑麦草，莴苣对HS肥料的抑制作用最为敏感。Lodhi等^[17]研究发现高浓度腐植酸会对种子萌发产生抑制作用，且HS肥料的电导率高达22.2 mS·cm-1，而电导率超过2 mS·cm-1时就会对种子的萌发产生影响，明显降低发芽率^[18]，说明种子萌发受抑制原因可能是腐植酸本身的胁迫作用，也可能是HS肥料中存在的大量盐离子以及微量有毒有害物质的毒害作用。因这些负面作用会随着HS肥料稀释倍数的增加而消失，所以稀释至一定倍数后，种子的发芽率与对照组无明显差异，可以保持在90%以上。 2.2 HS肥料对幼苗生长的影响 2.2.1 HS肥料对作物芽伸长的影响

由表 2和图 2可以看出，自HS肥料稀释至2倍后，黄瓜、甘蓝和黑麦草种子随着稀释倍数的增大，其芽伸长均呈明显上升趋势。HS肥料稀释倍数为3倍条件下，黄瓜的芽伸长与对照组相比已无显著差异；当稀释倍数大于3倍时，黄瓜芽伸长显著大于对照组，与对照组相比HS肥料对黄瓜的芽伸长表现出明显的促进作用；稀释倍数为8~15倍时，芽伸长高出对照组104%~122%。而当HS肥料稀释倍数大于20倍时，黄瓜芽伸长开始减小，直至200倍时趋于稳定，但仍然显著大于对照组。这可能是因为随稀释倍数的增加腐植酸含量减少造成的。

表 2 不同稀释倍数HS肥料处理对作物芽伸长的影响（cm） Table 2 Effect ofHSWF on shoot length of crops

表选项

图 2 不同稀释倍数HS肥料处理对作物芽伸长的影响 Figure 2 Effect ofHSWF on relative shoot length of crops

图选项

甘蓝种子的芽伸长随HS肥料稀释倍数的变化趋势与黄瓜相似，但抑制和促进作用相差较大。当稀释倍数为4倍时，HS肥料对甘蓝芽伸长的抑制作用消失，开始表现出明显的促进作用，当稀释倍数为10~20倍时，甘蓝芽伸长高出对照组34%~44%，HS肥料对其促进作用明显小于黄瓜。

HS肥料对黑麦草种子芽伸长抑制作用大于黄瓜和甘蓝，当稀释倍数为6~8倍时，HS肥料对其芽伸长抑制作用消失；当稀释倍数大于10倍直至300倍，HS肥料对黑麦草芽伸长的促进作用始终保持平稳，促进率在10%~23%范围内。

莴苣种子芽伸长的变化趋势与黄瓜、甘蓝和黑麦草有很大的区别，在1~4倍的实验条件下，莴苣种子基本未发芽，接近100%的抑制。但稀释倍数为6倍时，莴苣种子开始发芽，且芽伸长为所有处理组的最大值，高出对照组132%。随着稀释倍数的进一步增加，HS肥料对莴苣芽伸长的促进作用开始减小，直至300倍时，与对照组相当。由图 1可知，低稀释倍数的HS肥料对莴苣发芽率表现出极强的抑制作用，当稀释倍数为6倍时莴苣种子才开始发芽，此时HS肥料对黄瓜、甘蓝、黑麦草三种作物芽伸长的抑制作用已消失，说明稀释6倍的HS肥料中有毒物质含量已经不对作物芽伸长产生抑制作用，所以莴苣一发芽HS肥料就对其表现出促进作用。

总的来说，当HS肥料在低稀释倍数时，除莴苣未发芽外三种作物种子的芽伸长均会受到抑制，芽伸长对HS肥料敏感顺序为黑麦草＞甘蓝＞黄瓜，但抑制作用会随稀释倍数的增加逐渐减小直至消失；在较高稀释倍数下，反而表现出对4种作物种子芽伸长的明显促进作用，其大小依次为黄瓜＞莴苣＞甘蓝＞黑麦草。Lulakis等^[19]研究胡敏酸和富里酸对西红柿幼苗生长的影响，在最佳浓度下，胡敏酸对西红柿芽伸长促进率为46%，富里酸为32%，结果与本试验具有可比性，说明从渗滤液中提取的HS可以达到一般腐植酸肥料对植物相近的促进作用。因此施用适宜浓度的HS肥料，可以明显促进作物芽的生长。 2.2.2 HS肥料对作物单株芽鲜重的影响

由图 3可知，黄瓜、甘蓝、莴苣和黑麦草的单株芽鲜重明显受到HS肥料不同稀释倍数的影响，在小于20倍稀释条件下，其单株芽鲜重随HS肥料稀释倍数的增大而出现不同程度的增加。甘蓝和黑麦草单株芽鲜重受HS肥料影响情况与其芽伸长基本一致；黄瓜单株芽鲜重变化趋势与其芽伸长相似，但HS肥料对芽鲜重最大促进率比芽伸长降低了约40%；在HS肥料稀释倍数为6倍、莴苣芽伸长最大时，其芽鲜重反而最小，但与对照组相当，无明显抑制。

图 3 不同稀释倍数HS肥料处理对作物芽鲜重的影响 Figure 3 Effect ofHSWF on relative shoot weight of crops

图选项

腐植酸可以加大根体积，增加根系长度，提高根系吸收表面积，有利于根系的生长发育^[20]。试验中HS 肥料对供试几种作物的根伸长在稀释倍数较小时有显著的抑制作用，而在较大稀释倍数时，有显著的促进作用（表 3）。

表 3 不同稀释倍数HS肥料处理对作物根伸长的影响（cm） Table 3 Effect ofHSWF on root length of crops

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当HS肥料稀释倍数为2倍时，除莴苣种子未萌发外，黑麦草根长受抑制的程度最大，相比对照根长抑制率达82.2%；随稀释倍数增加到8倍时，黑麦草根伸长开始不受抑制；当稀释倍数在10~300倍时，HS肥料对黑麦草根伸长促进作用达到显著水平，促进率在9%~13%。

莴苣种子根与芽的生长情况一样，开始发芽HS肥料对其根伸长即表现出明显的促进作用，与芽伸长不同的是，根伸长促进作用有先上升后下降的趋势，最大促进范围在75.9%~81.7%（图 4）；当稀释倍数大于25倍时，HS肥料对莴苣根伸长促进作用明显降低，但始终保持在10%以上。

HS 肥料对黄瓜和甘蓝根伸长的最大促进作用也达到80%；HS 肥料稀释至3倍即对黄瓜根伸长无抑制作用，而甘蓝需稀释至6倍，说明甘蓝根伸长受HS肥料抑制的程度高于黄瓜；与莴苣根伸长相似，当稀释倍数大于25倍时，黄瓜和甘蓝根伸长开始减小，最终保持在40%以上。

图 4 不同稀释倍数HS肥料处理对作物根伸长的影响 Figure 4 Effect ofHSWF on relative root length of crops

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在HS肥料较低稀释倍数时，除莴苣未发芽外，黄瓜、甘蓝和黑麦草根伸长都受到HS肥料的抑制。与芽伸长一致，黄瓜根伸长不受稀释3倍的HS肥料抑制；甘蓝和黑麦草芽伸长不受HS肥料抑制的稀释倍数分别是4倍和6倍，而根伸长为6倍和8倍，说明根伸长受HS肥料抑制作用大于芽伸长，与其他污染物研究结果相似^[21,22]。不同种子根伸长对HS肥料毒性敏感顺序和芽伸长一致：黑麦草＞甘蓝＞黄瓜。除莴苣外，HS肥料对三种种子根伸长达到最大促进作用的稀释倍数也和芽伸长一致。 2.2.4 HS肥料对作物单株根鲜重的影响

由图 5可见，不同供试作物单株根鲜重对HS肥料的敏感度区分比较明显。黑麦草幼苗单株根鲜重对HS肥料胁迫最敏感，当HS肥料稀释倍数达15倍时，黑麦草单株根鲜重才不受抑制，且始终未表现出明显的促进作用。

图 5 不同稀释倍数HS肥料处理对作物根鲜重的影响 Figure 5 Effect ofHSWF on relative root weight of crops

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除黑麦草外，较大稀释倍数的HS肥料均对根鲜重有明显的促进作用。对黄瓜促进率最大可达106.6%，且随着稀释倍数的增加无明显下降，促进率始终保持在80%以上；对甘蓝和莴苣根鲜重最大促进率分别为78.6%和59.6%。 2.2.5 各作物发芽率及幼苗生物量的EC50值

腐植酸作为有机肥料，不但能够自身提供植物所需养分，还可以对其他肥料、农药、盐分等起到缓释作用^[23]，提高肥料利用率，减少对环境的污染。本实验采用的HS肥料是从垃圾渗滤液MBR-NF 浓缩液中分离提取的，由前文分析可知，其中仍然存在对种子发芽和幼苗生长产生毒害的物质。在试验稀释倍数小于20倍范围内，进行HS肥料与种子发芽率、芽伸长、根伸长及鲜重的抑制率回归分析，计算各作物发芽率及幼苗生物量较对照减少50%时所需的HS肥料临界值（EC50），结果如表 4所示。

表 4 各作物发芽率及幼苗生物量的EC50值 Table 4 EC50 values of seed germination rate and seedling biomass of crops underHSWF

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由表 4可知，不同种子在HS肥料胁迫下表现出的敏感性不同，以发芽率为指标，莴苣对HS肥料最为敏感，以幼苗生物量为指标，除莴苣外的三种作物对HS肥料的敏感性依次是黑麦草＞甘蓝＞黄瓜。同一种作物不同生物指标对HS肥料的敏感性也存在差异，总体上依次为根＞芽＞发芽率。Tong等^[24]研究得到渗滤液对上海青和狗牙根根伸长的96 h-EC50分别为6.2%和13.3%（即分别稀释16.13倍和7.52倍），大于本实验三种种子根伸长的EC50，说明渗滤液经MBR处理后，NF膜浓缩液生物毒性已大为降低，从而也降低了HS肥料的毒性。

综上所述，分离回收的HS肥料用自来水（在实际应用中也可用河水等清水）稀释至适宜浓度下对作物种子萌发和幼苗生长具有明显的促进作用，特别是对作物幼苗的根和芽，在长度和重量方面都有明显的增加。但是，与其他来源腐植酸浓度的变化有规律地影响其对种子萌发和作物生长的促进作用一样^[25,26]，该HS肥料使用剂量太低效果不明显，太高又有抑制作用，且对不同作物的影响不尽相同，对同一种作物在不同的生长期影响也不同。根据上述实验结果，建议该HS肥料稀释20~500倍使用，此时对应的HS浓度为73~1834 mg·L-1。边文骅等^[25]用厌氧发酵生产的腐植酸中提取出的黄腐酸进行试验，结果表明在50~200 mg·L-1范围内促进作物生长，以100 mg·L-1左右最佳。张辉等^[26]研究不同来源腐植酸促进植物生长的活性表明，腐植酸对于玉米，在200 mg·L-1以前浓度增加促进作用加强，大于200 mg·L-1后促进作用开始下降，浓度达到600 mg·L-1时，则表现为抑制种子萌发，所以对于玉米，最合适的浓度为200~300 mg·L-1；而对于黄瓜，其最佳浓度为100 mg·L-1，抑制浓度为400 mg·L-1。另有报道称，水稻早期施用腐植酸的最佳浓度为150~200 mg·L-1，而后期为200~250 mg·L-1^[27]。因此，结合经济效益考虑，该HS肥料稀释倍数宜取前述高值区间。 3 结论

（1）HS肥料在较小稀释倍数条件下，对4种作物的各项指标均产生抑制作用；在较大稀释倍数条件下，均有不同程度的促进作用。

（2）未经稀释的HS肥料完全抑制了所有种子的萌发，对比不同种子的发芽情况，以发芽率为指标，莴苣种子对HS肥料胁迫最敏感，HS肥料稀释4倍时才开始萌发；以幼苗生物量为指标，除莴苣外三种作物对HS肥料的敏感性依次是黑麦草＞甘蓝＞黄瓜。HS肥料稀释倍数大于等于15倍时，对所有种子均无抑制作用。

（3）经稀释至一定范围的HS肥料对供试作物的萌发和生长都能起到促进作用，不同作物达到最大促进时HS肥料的稀释倍数不一致，总体上在10~25倍之间。在最佳稀释倍数下，HS肥料对黄瓜幼苗生长的促进作用最大，其次是甘蓝和莴苣，对黑麦草的促进作用最小。