现代火药的应用十分广泛，但是每年都有大量的火药超过使用年限而面临退役，退役火药仍然是含能材料，具有不安全性和不稳定性，同时也是有毒的，是一大污染源[1]。因此，各国都十分重视如何安全无污染的处理这些含能的废弃材料。在安全处理退役火药的基础上，进一步针对资源回收和环境保护这两点，以美国为首的各个国家开辟了众多非含能化技术，例如紫外线氧化处理、炼融盐破坏技术、生物降解法、热解破坏法等各种转化技术[2]。在生物方法中，堆肥法是能销毁大量退役火药并且对环境无害的有效方法之一，副产物也可以加以利用，如反应产物可作为肥料，堆肥过程中产生的热也可以作为热源加以利用[3]。中国人民解放军72465部队通过“碱水解”成功地实现报废火药的安全水解。林海涛等[4]将其用于农业研究，发现报废火药水解产物能够显著提高冬小麦的产量。但报废火药水解产物对于花后高温胁迫下冬小麦的影响尚无研究。

小麦是中国的主要粮食作物之一，小麦的产量不仅受遗传因素的影响，还受到环境因素的影响。灌浆期是小麦生长的重要时期，这一时期高温会严重影响小麦的产量和品质，对小麦的淀粉积累和相关酶的活性造成危害[5]。除此之外，小麦叶片保护酶活性也会受到高温的影响，从而造成小麦减产[6]。因此，采取一定的措施，降低灌浆期高温对小麦的影响，是小麦生产中需要解决的一个重要问题。高温会引起小麦体内的一些酶活性发生改变。超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和过氧化物酶(POD)是抗氧化酶系统中控制植物体内活性氧积累的最主要的酶，三者协同作用。植物在大多的环境胁迫下，抗氧化酶活性的变化是随着胁迫强度增大而出现“先升后减”的情况，抗逆性强的植物，抗氧化酶活性也强[7]。有实验发现，在同等胁迫处理强度下，抗旱性强的植物品种较抗旱性弱的品种抗氧化酶活性增高幅度更大，或者酶活性下降幅度较小。水分胁迫5种不同品种的桑树中，抗旱性较强的品种各种抗氧化酶活性增幅最大[8-9]。

因此，测定抗氧化酶活性的变化，能够间接的反应植物的抗逆性强弱。丙二醛(MDA)是植物膜脂过氧化的产物，当细胞内活性氧产生与清除之间的平衡受到破坏，导致活性氧和自由基的积累，加速膜脂过氧化，其产物丙二醛的含量就会增加。抗逆性强的植物，膜脂过氧化的程度低，产生的丙二醛也少，因此测定丙二醛含量，能间接反应植物的抗逆性强弱[10]。硝酸还原酶(NR)是氮代谢过程的关键酶，在作物对氮肥的吸收利用中起关键作用，对作物的光合、呼吸及碳素代谢等都有重要影响[11-12]。蔗糖磷酸合成酶(SPS)是碳代谢过程的关键酶，在蔗糖的生物合成过程中起着重要的调控作用，影响着植物的相对生长速率和干物质产量，而且蔗糖磷酸合成酶活性受营养元素的调节明显[13-14]，这2种酶活性的强弱，能间接反应植物的生长状况。研究发现，叶绿素含量与作物产量呈正相关。叶绿素含量的增加可以增强光合产物的运输，促进吸收和利用氮，提高作物的产量[15-16]。根是吸收水分、营养和固定植物的器官。根的生长、代谢和活力可以直接影响地上部分的生长[17]。因此，本实验重点测定小麦的抗氧化酶活性，硝酸还原酶和蔗糖磷酸合成酶活性，丙二醛含量，叶绿素含量以及根系活力，通过测定这些指标明确报废火药水解产物对小麦生长和抗花后高温能力的影响。

二苯胺(diphenylamine)是一种杀菌剂，分子式C12H11N，分子量169.23，别名氨基二苯。二苯胺具有抗病杀菌作用，目前主要用于控制采后果蔬的生理病害[18-19]。除此之外，有研究发现适量浓度的二苯胺能够提高植物体内的抗氧化酶活性，降低丙二醛含量，从而提高植物的抗病性和抗冷性[20-21]。前期的研究发现，报废火药水解产物能够显著提高小麦的产量和品质，但是报废火药水解产物对花后高温下小麦的影响尚未研究，因此本实验采用盆栽方式，重点研究了报废火药水解产物对花后高温胁迫下小麦叶片保护酶活性及其他相关生理指标的影响，为报废火药水解产物在农业生产中的应用提供理论依据。

1、材料和方法

1.1 试验材料：供试小麦品种为‘济麦22’。

1.2 试验设计：为了研究不同成分的报废火药水解产物的作用，按照分子量大小不同将报废火药水解产物用透析法分成不同的组分，分子量范围分别为0~100、100~500、500~1000、1000~2000、2000~3500、3500~8000、>8000D，各组分均稀释1000倍；将母液也稀释1000倍，作为一个处理，每个处理设3次重复，对照及各处理如下：CK：清水；T1：0~100D稀释母液；T2：100~500D稀释母液；T3：500~1000D稀释母液；T4：1000~2000D稀释母液；T5：2000~3500D稀释母液；T6：3500~8000D稀释母液；T7：>8000D稀释母液；T8：稀释原液。试验在人工气候室中采用盆栽进行。小麦开花期，标记生长一致且同天开花的单穗作为试验材料，于开花后5天将材料移入光照培养箱，温度35℃，每天10:00—16:00进行处理，其他时间正常生长，连续处理3天。将各处理的肥料在高温处理的第一天均匀喷施于小麦叶片，高温处理结束后随机取样，测定相关的指标。

1.3 测定项目和方法：利用乙腈和二氯甲烷对肥料样品进行提取，分别在液相色谱-质谱联用(HPLC-MS)和气相色谱-质谱联用(GC-MS)检测样品中的主要有机物成分，并对其进行初步鉴定，并采用单级质谱(LC-MS)归一化法定量。SOD活性采用氮蓝四唑法测定，POD活性采用愈创木酚法测定，CAT活性采用紫外分光光度法测定。MDA含量采用硫代巴比妥酸比色法测定。叶绿素含量采用乙醇提取法测定；根系活力采用氯化三苯基四氮唑法测定。NR活性测定采用磺胺比色法，SPS活性测定采用分光光度计比色法。

1.4 数据分析：采用Excel2013软件计算数据并绘图，SPSS20.0软件统计分析，LSD法检验P<0.05水平上的差异显著性。

2、结果与分析

2.1 报废火药水解产物成分分析：为了明确报废水解产物中的主要成分，采用液相色谱-质谱联用(HPLC-MS)和气相色谱-质谱联用(GCMS)的方法对样品进行了分析，结果:表明，报废火药水解产物中含有氮、钾、钙、镁等元素，其中，钾含量最高（图1报废火药水解产物成分分析）(A) LC-MS提取离子色谱图；(B)较高含量化合物LC-MS质谱图 图1报废火药水解产物成分分析，含有的主要有机化合物为二苯胺， 含量为0.05%~0.10%，还有少量其他有机物，含量低于0.01%（图1B报废火药水解产物成分分析）A.超氧化物歧化酶SOD；B.过氧化物酶POD；C.过氧化氢酶CAT；T1~T8代表不同分子量报废火药水解产物处理的小麦；CK是对照 图2不同分子量报废火药水解产物对高温胁迫下小麦抗氧化酶活性的影响A.超氧化物歧化酶SOD；B.过氧化物酶POD；C.过氧化氢酶CAT；T1~T8代表不同分子量报废火药水解产物处理的小麦；CK是对照 图2不同分子量报废火药水解产物对高温胁迫下小麦抗氧化酶活性的影响。

2.2 不同成分报废火药水解产物对花后高温下小麦抗氧化酶活性的影响：高温胁迫下，小麦叶片SOD活性均显著降低，但是报废火药水解产物处理与对照相比降低程度要少，其中CK降低42.28%，T1降低32.34%，T2降低27.93%，T3降低31.07%，T4降低30.09%，T5降低32.82%，T6降低32.76%，T7降低34.20%，T8降低19.69%。不同成分的水解产物处理之间比较，T8处理的SOD酶活性降低最少，T2次之，其余各处理之间没有显著差异（图2A）A.超氧化物歧化酶SOD；B.过氧化物酶POD；C.过氧化氢酶CAT；T1~T8代表不同分子量报废火药水解产物处理的小麦；CK是对照 图2不同分子量报废火药水解产物对高温胁迫下小麦抗氧化酶活性的影响。胁迫条件下POD活性也显著降低，与对照相比，不同成分报废火药水解产物处理之后POD活性的降幅要小，各处理的降低百分比如下：CK降低23.94%，T1降低7.10%，T2降低3.12%，T3降低10.28%，T4降低12.06%，T5降低12.16%，T6降低14.55%，T7降低11.20%，T8降低3.01%。不同成分的水解产物处理之间比较，T8和T2处理的POD活性降低最少，T1次之，其他各处理之间差异不显著（图2B）A.超氧化物歧化酶SOD；B.过氧化物酶POD；C.过氧化氢酶CAT；T1~T8代表不同分子量报废火药水解产物处理的小麦；CK是对照 图2不同分子量报废火药水解产物对高温胁迫下小麦抗氧化酶活性的影响。高温胁迫下，小麦CAT活性均显著降低，不同成分报废火药水解产物处理与对照相比降幅要小，其中CK降低56.65%，T1降低50.75%，T2降低30.31%，T3降低39.80%，T4降低51.42%，T5降低36.23%，T6降低42.47%，T7降低41.35%，T8降低26.65%。不同成分的水解产物处理之间比较，T8和T2处理的CAT活性降低最少，T3、T5、T6、T7次之，T1和T4降低最多（图2C）；C.过氧化氢酶CAT；T1~T8代表不同分子量报废火药水解产物处理的小麦；CK是对照 图2不同分子量报废火药水解产物对高温胁迫下小麦抗氧化酶活性的影响。综上所述，高温胁迫下，抗氧化酶活性均显著降低，但是报废火药水解产物处理之后的小麦抗氧化物酶活性要高于对照，说明报废火药水解产物能够启动小麦体内的保护酶系统，提高小麦的耐高温能力。

2.3 不同成分报废火药水解产物对花后高温下小麦丙二醛含量的影响高温：胁迫下，小麦的MDA含量均显著增加，但是增幅不同，与对照相比，不同成分报废火药水解产物处理之后的小麦MDA含量增幅要小，CK增加144.86%，T1增加90.83%，T2增加27.26%，T3增加79.38%，T4增加79.92%，T5增加79.95%，T6增加69.71%，T7增加73.76%，T8增加3.18%。其中T8增加的最少，T2次之，其他处理之间差异不显著（图3）T1~T8代表不同分子量报废火药水解产物处理的小麦；CK是对照 图3不同分子量报废火药水解产物对高温胁迫下小麦丙二醛 含量的影响。结果说明，报废火药水解产物降低了小麦高温胁迫下的膜脂过氧化程度，保护细胞膜，提高小麦高温能力。

2.4 不同成分报废火药水解产物对花后高温下硝酸还原酶NR和蔗糖磷酸合成酶SPS活性的影响：NR是植物氮代谢的关键酶，SPS是植物碳代谢过程的关键酶，测定这2种酶活性的变化，能够间接了解植物的物质积累和生长情况。高温胁迫下，NR的活性显著降低，不同成分的报废火药水解产物处理比对照降低程度要小，各处理降低的百分率分别如下：CK降低41.50%，T1降低12.54%，T2降低27.02%，T3降低28.65%，T4降低27.15%，T5降低31.89%，T6降低34.23%，T7降低36.95%，T8降低9.88%。不同成分的水解产物处理之间比较，T8和T1处理的NR酶活性降低最少，T2和T4次之，T5，T6，T7降低最多（图4）T代表施用报废火药水解产物的小麦；CK是对照，下图同 图4不同成分报废火药水解产物对高温胁迫下小麦硝酸还原酶NR和蔗糖磷酸合成酶SPS活性的影响。高温胁迫下SPS活性也显著降低，与对照相比，不同成分报废火药水解产物处理之后SPS酶活性的降幅要小，各处理的降低百分比如下：CK降低37.57%，T1降低22.03%，T2降低32.98%，T3降低29.12%，T4降低31.47%，T5降低29.71%，T6降低31.35%，T7降低29.39%，T8降低15.76%。不同成分的水解产物处理之间比较，其中T8和T1处理的SPS酶活性降低最少，其他处理次之，且彼此间差异不显著（图4）图4不同成分报废火药水解产物对高温胁迫下小麦硝酸还原酶NR和蔗糖磷酸合成酶SPS活性的影响。结果说明，报废火药水解产物能够减轻高温胁迫对这两种酶活性的影响，进而增强碳代谢和氮代谢，促进小麦的生长，增强小麦耐高温性。

2.5 不同成分报废火药水解产物对花后高温下小麦叶绿素含量的影响：高温会影响小麦叶绿素的合成，降低叶片中叶绿素的含量，高温胁迫下，小麦的叶绿素含量均有不同程度降低。不同成分报废火药水解产物处理之后，小麦叶片中的叶绿素含量比对照降低的要少，其中，CK降低62.65%，T1降低57.07%，T2降低60.61%，T3降低61.61%，T4降低60.98%，T5降低60.14%，T6降低60.17%，T7降低61.45%，T8降低53.63%。不同成分的水解产物处理之间比较，T1和T8降低最少，其他处理次之，且彼此间差异不显著（图5）图5报废火药水解产物对高温胁迫下小麦叶绿素含量的影响。结果表明，报废火药水解产物能缓解高温对光合器官的损害，有利于植物进行光合作用，促进小麦生长，提高小麦耐高温性。

2.6 不同成分报废火药水解产物对花后高温下小麦根系活力的影响：高温影响小麦的根系活力，与对照相比，不同成分报废火药水解产物处理之后，小麦的根系活力降幅要小，其中CK降低41.67%，T1降低25.67%，T2降低38.42%，T3降低38.05%，T4降低39.19%，T5降低41.39%，T6降低37.36%，T7降低37.71%，T8降低17.28%。不同成分的水解产物处理之间比较，其中T8降低最少，T1次之，其他处理降低较多且彼此差异不显著（图6）图6报废火药水解产物对高温胁迫下小麦根系活力的影响。结果表明，报废火药水解产物能够减轻高温对小麦根系的影响，提高根系活力，为小麦吸收营养物质提供保障，同时也能促进小麦吸收更多的水分，增强小麦耐高温的能力。

3、讨论

3.1 报废火药水解产物成分分析：为了研究报废火药水解产物对小麦的影响，首先采用液相色谱质谱分析的方法，研究了报废火药水解产物的主要成分，结果发现其中含有二苯胺。进一步的研究发现，高温胁迫下，含有二苯胺的肥料（处理T2，T8）处理之后，小麦的抗氧化酶活性降低幅度要比对照低，其中T2处理之后，SOD，POD，CAT酶活性分别降低27.93%、3.12%和30.31%；T8处理之后，SOD，POD，CAT酶活性分别降低19.69%、3.01%、26.65%（图2）图2不同分子量报废火药水解产物对高温胁迫下小麦抗氧化酶活性的影响。T2和T8处理之后，丙二醛的含量增加的比对照少，分别为27.26%和3.18%（图3）不同分子量报废火药水解产物对高温胁迫下小麦丙二醛 含量的影响。抗氧化酶活性的升高和丙二醛含量的降低都能够起到保护植物，增强抗逆性的作用。本试验结果说明，报废火药水解产物中的二苯胺在提高小麦的抗逆性中发挥重要作用。

3.2 不同成分报废火药水解产物对花后高温下小麦抗氧化物酶活性的影响：植物在逆境胁迫下，均能产生大量活性氧自由基，导致细胞膜被氧化，造成植物细胞膜的损伤和破坏，甚至导致植物死亡。此时，植物会通过增加过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)等抗氧化酶的活性来清除因胁迫而过量积累的活性氧自由基，阻止细胞膜被氧化破坏[16]。本试验中高温胁迫下小麦的抗氧化酶活性均显著降低，但是施用不同成分报废火药水解产物的处理与对照相比，降低幅度要小。其中T8处理之后SOD酶、POD酶和CAT酶活性与对照相比降低幅度最小，分别为19.69%、3.01%和26.65%；相比对照而言，T2处理的抗氧化酶活性也降低较少（图2）图2不同分子量报废火药水解产物对高温胁迫下小麦抗氧化酶活性的影响。这些结果表明，报废火药水解产物通过提高小麦的抗氧化物酶活性，从而增强小麦耐高温性。水解产物中的二苯胺成分在提高小麦花后耐高温中发挥重要作用。

3.3 不同成分报废火药水解产物对花后高温下小麦丙二醛含量的影响：植物受到环境胁迫时，细胞内产生氧自由基和消除氧自由基的平衡会被打破，过剩的氧自由基会攻击细胞的膜系统，膜脂脂肪酸中的不饱和键会被过氧化，最终形成丙二醛(MDA)。因此丙二醛含量能反应脂质过氧化水平和植物对逆境条件耐受的强弱，含量越高表明植物的膜脂过氧化程度越高，受损害程度也越高[22]。本试验中，高温胁迫下，小麦的MDA含量均显著上升，但是与对照相比，不同成分报废火药水解产物处理之后，小麦的MDA含量均升高较少，其中T8处理之后，MDA含量升高最少，为3.18%（图3）图3不同分子量报废火药水解产物对高温胁迫下小麦丙二醛 含量的影响，T2处理之后升高为27.26%。结果表明报废火药水解产物能够保护细胞膜系统，降低小麦的细胞膜膜脂过氧化程度，从而提高小麦耐高温性。水解产物中的二苯胺在提高小麦花后耐高温中发挥重要作用。

3.4 不同成分报废火药水解产物对花后高温下小麦氮代谢和碳代谢酶活性的影响：硝酸盐还原酶(NR)是氮代谢中的一种关键酶。它在吸收氮肥和植物光合作用、呼吸作用和氮代谢等方面起着重要作用，直接影响植物的氮吸收，从而影响植物的生长[23]。先前的研究表明，NR与植物的生长密切相关[16]。NR的活性受多种因素影响，营养元素中N的影响最显著[13]。蔗糖磷酸合成酶(SPS)是碳代谢中一种重要的糖基转移酶，通过调节叶片中的可溶性糖含量、蔗糖运输、叶绿体的光合碳代谢和淀粉积累的平衡，在蔗糖的生物合成中发挥了重要的作用，从而影响植物生长速率和干物质产量[24]。SPS活性也受到营养物质的显著影响[25]。除此之外，高温也会影响NR和SPS的活性[26]。本试验结果表明，高温胁迫下。小麦的NR和SPS活性均下降，与对照相比，施用不同成分报废火药水解产物的小麦NR和SPS活性降低程度要小，其中T8处理的酶活性降低最少，NR活性降低9.88%，SPS活性降低15.76%；其次为T1，NR活性降低12.54%，SPS活性降低22.03%。不同成分的报废火药水解产物中，N元素主要集中在T1，而T8是原液，含有全部有效成分，因此这2个处理的NR和SPS活性降低最少。综上所述，报废火药水解产物能够通过提高小麦的氮代谢和碳代谢水平，从而促进小麦生长，提高小麦的耐高温性。

3.5 不同成分报废火药水解产物对花后高温下小麦叶绿素含量的影响：研究表明，叶绿素含量与作物产量呈正相关。叶绿素含量的增加可以增强光合产物的运输，提高作物的产量[27]。高温会降低植物叶片的叶绿素含量，但是氮、磷、钾对植物光合作用有促进作用，合理的肥料配施能够增加叶绿素含量，提高产量[28]。适量氮肥还能够缓解高温对光合器官的损害，促进叶绿素的合成，提高光合效能[29]。本研究结果表明，高温胁迫下，小麦的叶绿素含量均显著降低，与对照相比，不同成分的报废火药水解产物处理之后小麦的叶绿素含量降低要少。其中T1和T8降低最少，分别为57.07%和53.63%。分析报废火药水解产物成分，N元素主要集中在T1，而T8是原液，含有全部有效成分，因此，这两个处理对小麦的叶绿素含量提高贡献最大，二苯胺对叶绿素含量影响不大，这与前人的研究结果相一致。本试验结果表明，报废火药水解产物能够通过提高小麦的叶绿素含量，增强光合作用，缓解小麦受到的高温胁迫，从而促进小麦生长。

3.6 不同成分报废火药水解产物对花后高温下小麦根系活力的影响：根是吸收水分、营养和固定植物的器官。根的生长、代谢和活力可以直接影响地上部分的生长[30]。在非生物逆境胁迫条件下，最先感受逆境胁迫的器官是根[31]。N、P和K可以改善根活动，促进根系的水分传导，并提高根毛数[32]。本试验结果表明，高温胁迫下，小麦的根系活力显著下降，与对照相比，不同成分的报废火药水解产物处理之后小麦的根系活力降低要少。其中T1降低25.67%，T8降低17.28%。分析报废火药水解产物成分，N元素主要集中在T1，可以缓解高温对根系活力的抑制，而T8是原液，含有全部营养成分，在提高小麦根系耐高温胁迫的能力中发挥的最佳效果。因此，本实验表明报废火药水解产物能够缓解高温对小麦的影响，提高根系活力，促进小麦根系吸收和运输营养物质，从而提高小麦的产量。

4、结论

花后高温对小麦灌浆影响非常严重，直接影响小麦的产量，因此采取措施提高小麦耐高温能力在小麦生产中尤为重要。报废火药水解产物中含有氮、钾、钙、镁等元素，能够为小麦生长提供营养元素，并促进小麦的碳代谢和氮代谢，光合作用以及根系的吸收和转运能力，为促进小麦生长，提高小麦的产量和品质提供基础。同时报废火药水解产物中含有微量二苯胺，在高温胁迫下，二苯胺刺激小麦通过提高抗氧化酶活性，降低丙二醛含量，从而提高小麦的耐高温性。综上所述，该试验充分证明将报废火药水解产物用于农业生产是有效可行的，不仅可以变废为宝，还可以保护环境，值得推广和应用。

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