花园水芹的生长反应与生物测定中动态牛粪制备的关系

前言:天然物质在农业中被广泛用作生物刺激剂,值得注意的是, 牛角肥料制剂是发酵的牛粪,以低浓度喷洒在生物动力耕作的田地上。

花园水芹的生长反应与生物测定中动态牛粪制备的关系

本研究调查了牛角肥料制剂对园艺水芹生长的影响,独行菜长度在生物测定,幼苗在水介质中培养,向培养基中加入一滴牛角肥料制剂悬浮液或水的处理液,采用两种不同牛角肥料制剂的长期系列试验分别进行了18个月和9个月,分别进行了76次和38次试验。

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在第一个系列中,1升牛角肥料制剂悬浮液对根生长的影响总体上是显著的,并且在35.5%的个体试验中,然而,效果在不同试验之间波动很大,0.1下降的影响相似,但幅度较低。

第二个系列的结果也很类似, 统计模型的比较提供了增长稳定效应的重要证据,另外的22个阴性对照试验显示了一个可接受的假阳性率。这是共同的结论表明,低剂量牛角肥料制剂在早期显著影响根生长,具有稳定的作用模式,该生物测定方法的进一步发展应能提高其使用能力和稳定性 服务器时间。一种稳定效应可能会提高农业系统的恢复力

介绍

农业实践的发展目前越来越注重可持续性和产品质量,而不是稳定的生产力和增加产量。新的挑战需要创新的方法,如使用低剂量的生物刺激剂来激活生理过程,它们具有刺激植物发育、提高作物质量或减少压力影响的潜力。

生物刺激剂的使用是生物动力农业中的一种典型做法,其中有八种制剂来自矿物、植物或动物来源的成分,这些生物动力制剂与农家肥一起施用或喷洒在田地上,通常用量很小。

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一些研究表明了施用生物动力制剂对作物数量和质量以及土壤特性的影响,但也受到了质疑,在他们的评论文章中,生物动力制剂显示出对产量、土壤质量和生物多样性的影响。相比之下,朝克尔-斯科特强调,许多研究没有显示出显著的结果,支持生物动态制剂功效的令人信服的数据也很少。

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缺乏明确和结论性的数据可以部分解释为方法上的偏见,事实上,到目前为止所进行的研究绝大多数都是以实践为导向的现场试验,对环境因素的控制有限,导致试验条件的波动。与这种野外方法相反,很少采用实验室试验,尽管生物测定是植物生理学的主要工具、生态毒理学和医学来研究低剂量物质的生物活性。在农业中,生物测定也被广泛用于研究生物刺激剂的激素样生物活性。

显示了特定生物测定开发阶段的第一批结果,以测试一种生物动力制剂——羊角肥制剂的生物活性,牛角肥料制剂由从发酵的牛粪中获得的腐殖质混合物组成。在生物动力实践中,浓度为3 g 牛角肥料制剂 l的牛角肥料制剂-水悬浮液−1以40-100升/公顷的量施于田间−1。

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根据生物动力基础和实践原则,工作假说是牛角肥料制剂在早期萌发过程中影响根的发育,这个假设指导了生物测定法的选择,使用水芹幼苗作为测试生物,提供了一种简单的测试早期根发育的方法,具有高再现性和准确性。

材料和方法

研究中使用的牛角肥料制剂和牛角肥料制剂水悬浮液是根据生物动力学标准,牛角肥料制剂于2010年和2012年在德国的研究基地生产,几头牛的粪便被收集起来,放在牛角里,然后在冬天埋在土里,春天再挖出来。牛角肥料制剂是发酵产生的“腐殖质混合物”。

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为了建立每个试验,生产了新的牛角肥料制剂水悬浮液,它从研究地点的钻井中收集的21克牛角肥料制剂在7升水中组成,实验期间,对井水进行了两次基本分析。

实验程序是描述的程序的变体,并且包括在挂袋中水培水芹幼苗,LD-PE袋装有从研究设施收集的6 ml钻井井水作为培养基,将层析纸放入每个袋子中,将16颗水芹种子排列在袋底上方10厘米处的浸泡过的层析纸上,处理包括在种子吸胀后5至7小时,用微升注射器将一滴悬浮液施加到层析纸上。滴在袋子中间,种子上方约2厘米处。

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第二天之后,每天在袋子上标记根和下胚轴的生长,在根和下胚轴顶端位置旁边1-2mm处标记一个点,在此操作过程中,将袋子从培养箱的衣架上取下,并在室温下放置在桌子上30分钟,试验早在开始后7天就停止了。然后对袋子拍照,通过图像分析软件根据袋子上标记的点评估根和下胚轴的每日生长。

在滴剂应用阶段,治疗不设盲,因为这需要添加两个体积不同的滴剂,在所有其他步骤中,通过使用编码袋进行盲法处理。在完成所有长度测量后,在实验的最后进行样本解码。实验材料的排除也是盲目的,并且发生在标记操作过程中,因为具有偏斜或生长迟缓的幼苗是视觉识别的,并且没有被考虑。

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选择井水作为培养基是基于实验,在实验中研究了标准化溶液,未发表的结果表明,主要在井水中检测到牛角肥料制剂效应,井水代表了自然变化,这被认为有利于确定广泛的行动模式,井水的质量起伏不定,对标准化培养介质的研究被推迟,以便进一步开发。

在种子吸胀的早期阶段将牛角肥料制剂悬浮液作为一滴施用模仿了生物动力实践,但是所得牛角肥料制剂悬浮液的分散不均匀,因此,袋溶液中的牛角肥料制剂浓度只能粗略估计为0.05毫克升−1对于治疗D0.1升和0.5毫克升−1对于治疗D1升。

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对数据的检查表明,牛角肥料制剂处理具有稳定作用,这意味着在高于平均增长率的试验中,牛角肥料制剂处理的种子往往比对照生长得少,而在低于平均增长率的试验中,牛角肥料制剂处理的种子比对照生长得好。

这是通过绘制牛角肥料制剂平均值对控制平均值来检测的。然而,这个回归的推论并不简单,因为两个变量都有估计误差,为此,芬利-威尔金森回归被认为是将每次试验的治疗平均值与试验平均值进行比较。

稳定作用的假设对应于牛角肥料制剂治疗比对照更小的相互作用方差,稳定效应的假设取决于实验条件对应于斜率在模型中,牛角肥料制剂治疗组比对照组小。

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用剩余似然比检验对这四个模型进行了比较,如果模型差异显著,则使用最适合的模型进行最终的荟萃分析。如果没有,最后的荟萃分析是用最简单的模型进行的。此外,计算了所有四个模型的阿凯克信息标准,较小的值表示更适合的模型。

实验结果

水芹幼苗的根长与处理因子的依赖关系在系列A的76个试验中,和在系列b的38个试验中,处理包括添加1 l 牛角肥料制剂悬浮液,0.1升牛角肥料制剂悬浮液或1 l钻井井水,一个点代表基于294×12个幼苗的第7天的平均根长,分布在20个袋中。

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在单个试验中,牛角肥料制剂处理对根长度的显著影响要么是正面的,要么是负面的,考虑到第7天的根长,牛角肥料制剂平均值对对照平均值的线性回归显示系列中两个处理的斜率均小于11升,这些观察表明了稳定效应。

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滴涂导致牛角肥料制剂悬浮液在袋中的不均匀分散。为了研究这种分散的影响,用模型对第7天的根长度,在所有系列中,因子位置非常显著, 主要是因为袋子边缘的增长,在系列A中,位置和牛角肥料制剂治疗之间的相互作用不显著,结果没有显示位置和治疗因素之间的关系。

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在所有系列中,8,160袋中的96袋和剩余袋中的9,166株幼苗被丢弃,对于每个试验,统计评估处理对被排除的幼苗比例的影响。治疗因素在A组的2项试验、B组的2项试验和C组的0项试验中具有显著性。在荟萃分析中,治疗因素并未显著影响排除袋的数量和排除的幼苗。

为了评估生物测定检测存在的影响的效率,计算测试的统计功效,超过5.3%的生长差异被检测为显著的概率为80%,超过6.2%的差异被检测为显著的概率为90%。

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笔者认为

目前的结果评估了低剂量牛角肥料制剂的生物活性, 这些分析揭示了以木质素芳香衍生物、多糖和烷基化合物为主要成分的结构,牛角肥料制剂堆肥中不稳定分子和芳香木质素衍生物的含量往往高于普通成熟堆肥。

这表明牛角肥料制剂在土壤中可能更不稳定,对植物生长更具生物活性,这种高含量可能是由于牛角肥料制剂在冬季和土壤中成熟缓慢。

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牛角肥料制剂是一种复杂的化学和微生物混合物,其生物活性无法直接解释,可以假定这与低剂量腐殖物质的生物活性有关系,这种腐殖物质在农业应用中已引起注意,,木质素磺酸盐-腐植酸盐在浓度为0.5毫克/升时对水芹根长的影响已被检测到−1。

腐殖物质的生物活性主要被认为是增强根部营养,但也描述了胁迫反应调节,这种调制可能对应于本研究中指出的牛角肥料制剂的稳定效应,环境条件在植物生长对腐殖物质的敏感性中的作用是显著的和多方面的。

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描述了腐殖物质的激素效应,但是不清楚这种效应是由于截留的激素化合物、激素样*能官**团还是由于产生激素的微生物的刺激,同样的不确定性也适用于牛角肥料制剂,揭示了牛角肥料制剂作为微生物和酶性质的土壤刺激物的潜在生物活性。

牛角肥料制剂的化学和微生物复杂性也可能导致非线性和交叉相关的过程,如腐殖物质,认为生物刺激剂的生物活性可能不归因于特定的成分,而是归因于其成分作为一个整体的复合物(突现性质)。这一思路也适用于牛角肥料制剂。

结论

在生长初期,水芹的根系生长对牛角肥料制剂的影响高度敏感,牛角肥料制剂效应强烈依赖于时间,但在几个月内是稳定的,稳定的行动模式是重要的,表明在实践中增加农业系统弹性的潜力,该效果不受牛角肥料制剂混悬液的不均匀分散的影响,但是观察到两个低剂量之间的差异。

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牛角肥料制剂在早期萌发过程中影响根发育的工作假说得到了验证, 并且对牛角肥料制剂的生物活性有了新的认识。生物测定设计显示了研究这种生物活性的前景。需要进一步的研究来规范试验条件,提高生物测定的稳定性和功效。

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