谷氨酸發(fā)酵廢液對(duì)土壤養(yǎng)分和水稻產(chǎn)量的影響

張敬敏 李艷霞

摘要：

為探索谷氨酸發(fā)酵廢液農(nóng)業(yè)利用可行性，利用控制條件下的田間小區(qū)試驗(yàn)，研究了不同施肥處理對(duì)土壤養(yǎng)分和水稻產(chǎn)量的影響。結(jié)果表明，單施谷氨酸發(fā)酵廢液處理M、等氮量配施谷氨酸發(fā)酵廢液處理FM1和減量施肥配施谷氨酸發(fā)酵廢液處理FM2的土壤有機(jī)質(zhì)分別比單施無機(jī)肥處理F提高50.61%、52.41%和22.52%；處理M的土壤全鹽量最高，其次是FM1，分別比處理F提高51.16%和11.63%，且差異達(dá)顯著水平；處理M的pH值顯著低于其他處理；施谷氨酸發(fā)酵廢液各處理可顯著提高土壤有效磷、有效銅、有效鋅、有效鐵和有效錳含量；處理FM1的產(chǎn)量較單施無機(jī)肥F顯著提高了14.05%，其他處理間無顯著差異。

關(guān)鍵詞：谷氨酸發(fā)酵廢液；水稻；土壤養(yǎng)分；產(chǎn)量

中圖分類號(hào)：S141.8文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)號(hào)：A文章編號(hào)：1001-4942（2015）05-0061-04

Effects of Glutamate Fermentative Waste onSoil Nutrients and Rice Yield

Zhang Jingmin1， Li Yanxia2

（1. Weifang University of Science and Technology， Shouguang 262700， China；

2. Jining Academy of Agricultural Sciences， Jining 272031， China）

AbstractIn order to explore the agricultural utilization feasibility of glutamate fermentative waste， the effects of different fertilization treatments on soil nutrients and rice yield were studied by plot experiment in field under controlled conditions. The results showed that： compared with the single application of inorganic fertilizer （F）， the application of single glutamate fermentative waste （M）， glutamate fermentative waste combined with equal nitrogen fertilizer （FM1） and glutamate fermentative waste combined with reduced nitrogen fertilizer （FM2） could significantly increase the soil organic matter by 50.61%，52.41% and 22.52% respectively. Treatment M had the highest soil salt content， and next came treatment FM1. The soil salt content of treatment M and FM1 increased significantly by 51.16% and 11.63% respectively compared with the treatment F. The pH value of treatment M was significantly lower than the other treatments. The content of available phosphorus， available copper， available zinc， available iron and available manganese in soil were increased by the application of glutamate fermentative waste. The yield of treatment FM1 significantly increased by 14.05% compared to the treatment F， while there were no significant differences between the other treatments.

Key wordsGlutamate fermentative waste； Rice； Soil nutrients；Yield

研究表明，植物長期生長在礦質(zhì)、有機(jī)氮共存的環(huán)境中，不僅能吸收無機(jī)氮，而且可單獨(dú)利用氨基酸等小分子有機(jī)氮。而目前我國氨基酸肥料種類繁多，價(jià)格昂貴，因而不易推廣?，F(xiàn)研究發(fā)現(xiàn)，某些發(fā)酵工業(yè)廢液中含有復(fù)合氨基酸，用于農(nóng)作物生產(chǎn)，可明顯提高作物產(chǎn)量。為獲取低成本的氨基酸肥料，利用工業(yè)發(fā)酵廢棄物的有機(jī)成分，研究其在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用，不僅可解決工業(yè)企業(yè)廢液處理問題，而且可促進(jìn)氨基酸有機(jī)氮營養(yǎng)研究，對(duì)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)具有重要意義。許玉蘭等用生產(chǎn)胱氨酸產(chǎn)生的廢液，在水稻上進(jìn)行肥效試驗(yàn)，結(jié)果表明水稻苗期轉(zhuǎn)綠快，分蘗多，產(chǎn)量較用磷酸一銨處理增產(chǎn)25%以上，與磷酸二銨處理的產(chǎn)量持平。李志偉等以油菜為材料，研究味精廢渣肥與等氮量尿素處理對(duì)油菜生長和土壤化學(xué)性狀的影響，結(jié)果表明施用味精廢渣肥增加油菜生物量，土壤全氮、土壤脲酶活性、有效硫增加。黃慶等施用谷氨酸發(fā)酵廢液有機(jī)無機(jī) BB 肥后，土壤中有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷和速效鉀含量與種植前土壤背景值相比，均有不同程度的增加。彭智平等在花生上施用味精廢液，結(jié)果表明能夠提高葉片游離氨基酸和可溶性蛋白含量，促進(jìn)養(yǎng)分的累積，具有較好增產(chǎn)提質(zhì)效果，同時(shí)能夠改善土壤生物環(huán)境。以上研究表明，氨基酸生產(chǎn)廢液中含有大量氨基酸成分，可用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，并對(duì)作物和土壤養(yǎng)分產(chǎn)生有利影響。但以谷氨酸發(fā)酵廢液為肥料直接利用尚少見報(bào)道。谷氨酸發(fā)酵廢液中通入氨氣（堿性）后，氮素成分有硫酸銨和氨基酸兩種，此液體pH 6.0左右，若以此為肥料直接用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，可減少再加工成肥料的污染過程。為此，本研究以通入氨氣后再濃縮的谷氨酸發(fā)酵廢液為試驗(yàn)材料，通過控制條件下的田間小區(qū)試驗(yàn)，研究等氮量和減氮施肥情況下，各種施肥方式對(duì)土壤狀況和水稻生長的影響，旨在探討谷氨酸廢液綜合利用技術(shù)，為氨基酸肥料和氮素化肥的合理施用提供理論依據(jù)。endprint

1材料與方法

1.1供試材料

試驗(yàn)于2013年在濟(jì)寧市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院試驗(yàn)農(nóng)場進(jìn)行。供試土壤有機(jī)質(zhì)含量1.02%，堿解氮66.8 mg/kg，速效磷58.9 mg/kg，速效鉀115.3 mg/kg，土壤pH值7.28。

供試肥料為通入氨氣后再濃縮的谷氨酸發(fā)酵廢液，水分含量32.20%，全氮含量9.13%，全磷含量3.17%。其有機(jī)質(zhì)（主要為氨基酸和糖）含量21%，pH值5.6。供試水稻品種為大糧203。

1.2試驗(yàn)方法

試驗(yàn)共設(shè)4個(gè)處理，其中3個(gè)等氮處理，分別為F（尿素560 g，小區(qū)用量，下同）；M（谷氨酸發(fā)酵廢液2 250 mL）、FM1（尿素280 g和谷氨酸發(fā)酵廢液 1 125 mL）；1個(gè)減氮處理FM2（尿素280 g和谷氨酸發(fā)酵廢液562.5 mL）。各處理均基施過磷酸鈣560 g，氯化鉀270 g。氮肥分基肥（總施肥量的50%）、蘗肥（總施肥量的30%）和穗肥（總施肥量的20%）施入。隨機(jī)區(qū)組排列，重復(fù)3次，小區(qū)面積5 m×3 m=15 m2。為防止大雨淋失肥料，小區(qū)2.5 m處遮棚膜；為防止小區(qū)間田埂滲肥，用防水塑料薄膜覆蓋田埂地面以下40 cm。于2013年6月20日進(jìn)行移栽，株行距10 cm ×15 cm，單株栽插，常規(guī)田間管理。

水稻于9月28日收獲，各處理選取代表性植株30株，測定其穗數(shù)、穗重和每穗粒數(shù)，并統(tǒng)計(jì)產(chǎn)量。水稻收獲后，土壤樣品采用“S”形取樣，土壤理化性狀按鮑士旦的方法進(jìn)行測定。

1.3數(shù)據(jù)分析

用Microsoft Excel 2007 進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，鄧肯氏法進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)。

2結(jié)果與分析

2.1不同處理對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)、全鹽和pH值的影響

谷氨酸發(fā)酵廢液中含有大量的殘?zhí)?、少量菌體蛋白和氨基酸殘基等有機(jī)物質(zhì)。由表1看出，施谷氨酸發(fā)酵廢液處理的有機(jī)質(zhì)含量均顯著高于單施無機(jī)肥處理F，其中FM1、M和FM2處理土壤有機(jī)質(zhì)分別比處理F高出52.41%、50.61%和22.52%。說明谷氨酸發(fā)酵廢液中的有機(jī)成分對(duì)于提高土壤有機(jī)質(zhì)含量有顯著作用。

谷氨酸發(fā)酵廢液中含有大量鹽離子且呈酸性。由表1看出，處理M和FM1的土壤全鹽含量分別比處理F高51.16%和11.63%，處理FM2的全鹽量與F無顯著差異。處理M的pH值低于其他處理，且差異顯著，說明M處理使土壤酸性增強(qiáng)，其他處理間差異不顯著。因此施用少量谷氨酸發(fā)酵廢液配施無機(jī)肥對(duì)土壤全鹽量和pH值影響較小。

2.2不同處理對(duì)土壤速效養(yǎng)分含量的影響

谷氨酸發(fā)酵廢液中的氮素主要是銨態(tài)氮和氨基酸態(tài)可溶性有機(jī)氮。由表2可看出，各處理土壤有效氮含量高低依次為F>M>FM2>FM1，F(xiàn)M1顯著低于其它3個(gè)處理，其他3個(gè)處理間差異不顯著。

谷氨酸發(fā)酵廢液的施入，對(duì)土壤磷的活化作用明顯。由表2可見，有效磷以處理M最高，其次是處理FM2，處理F最低，且各處理間差異顯著。M、FM1和FM2分別比F提高了69.01%、15.46%和58.48%。說明施谷氨酸發(fā)酵廢液可明顯提高土壤有效磷含量，這一方面由于谷氨酸發(fā)酵廢液呈酸性，可活化土壤磷素；另一方面谷氨酸發(fā)酵廢液含有大量小分子有機(jī)物，可活化絡(luò)合土壤磷素，減少土壤對(duì)磷素的固定。

速效鉀含量以處理M最高，其次是FM1處理，二者與處理F差異顯著，這可能與谷氨酸發(fā)酵廢液中含有少量鉀離子有關(guān)；處理FM2與F無顯著差異。以上結(jié)果表明，施用谷氨酸發(fā)酵廢液有利于土壤速效鉀含量的提高。

2.3不同處理對(duì)土壤微量元素有效性的影響

土壤有效微量元素的含量與土壤有機(jī)質(zhì)和pH值有密切關(guān)系。由表3可看出，等氮量情況下，施谷氨酸發(fā)酵廢液可顯著提高土壤有效銅含量，處理M和FM1分別較處理F提高了31.52%和20.00%。減氮配施谷氨酸發(fā)酵廢液處理FM2與處理F無顯著差異。

鋅是植物正常生長發(fā)育所必需的微量營養(yǎng)元素，但過量也會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。土壤有效鋅含量高低依次為FM1>FM2>M>F。FM1、FM2、M分別比F提高了37.84%、29.73%和23.42%。

土壤有效鐵含量，單施無機(jī)肥處理F顯著低于各施谷氨酸發(fā)酵廢液處理，處理M、FM1和處理FM2分別比F提高了56.90%、80.81%和14.31%。土壤有效錳與有效鐵有相同的規(guī)律，處理M、FM1和FM2分別比處理F提高了8.03%、5.43%和4.37%。

土壤微量元素的提高一方面與谷氨酸發(fā)酵廢液中本身含有這種離子有關(guān)，如銅和鐵；另一方面，谷氨酸發(fā)酵廢液中含有的大量有機(jī)物質(zhì)和較低的pH值有利于土壤微量元素含量的提高。

2.4不同處理對(duì)水稻產(chǎn)量及構(gòu)成因子的影響

由表4可看出，處理FM1和處理M每株有效穗數(shù)最多，分別較處理F提高8.96%和8.22%，差異顯著， 處理FM2較處理F顯著降低3.49%。每穗粒數(shù)以FM1最高，其次是FM2，分別較F提高4.64%和4.06%，差異顯著；處理M較F顯著降低5.08%。從產(chǎn)量來看，F(xiàn)M1最高，較F提高14.05%，差異顯著。處理M和處理FM2與處理F間產(chǎn)量無顯著差異。

由以上分析看出，與傳統(tǒng)單施無機(jī)肥相比，全部施用谷氨酸發(fā)酵廢液處理M，可增加有效穗數(shù)，但穗??；減氮配施谷氨酸發(fā)酵廢液處理FM2雖可提高穗粒數(shù)，但有效穗數(shù)較少；只有等氮量無機(jī)肥配施谷氨酸發(fā)酵廢液處理，可同時(shí)提高有效穗數(shù)和穗粒數(shù)，從而獲得較高產(chǎn)量。

3結(jié)論與討論

谷氨酸發(fā)酵廢液中含有大量K+、Na+、Mg2+、Ca2+、Fe2+等離子，且發(fā)酵廢液提取谷氨酸后呈酸性。因而，施入土壤后的全鹽量和pH值是研究者關(guān)注的首要問題。黃慶等研究表明，施用谷氨酸發(fā)酵廢液有機(jī)無機(jī)BB 肥的土壤pH 值基本維持不變，說明施用偏酸性的谷氨酸發(fā)酵廢液肥對(duì)水田土壤酸性影響甚微。本研究結(jié)果表明，與傳統(tǒng)單施無機(jī)肥相比，全部施用等氮量的谷氨酸發(fā)酵廢液顯著降低土壤pH值，而等氮量配施無機(jī)肥處理和減氮量配施谷氨酸發(fā)酵廢液處理無顯著差異，說明施入一定量的谷氨酸發(fā)酵廢液對(duì)改變土壤pH無顯著影響。endprint

有研究表明，土壤有效氮含量受pH值影響較大，較低的pH值，可使銨態(tài)氮向硝態(tài)氮的轉(zhuǎn)化受到抑制，以及因氨揮發(fā)引起的銨態(tài)氮損失也較少。還有研究表明，施鉀可抑制土壤銨態(tài)氮的釋放，促進(jìn)銨態(tài)氮的固定。本試驗(yàn)中，有效氮以單施無機(jī)肥處理F和單施谷氨酸發(fā)酵廢液處理M最高，等氮量無機(jī)肥配施谷氨酸發(fā)酵廢液FM1處理有效氮含量最低；速效鉀含量以單施谷氨酸發(fā)酵廢液處理M最高，單施無機(jī)肥處理F最低。這或許是肥料養(yǎng)分氮鉀交互作用和pH值共同作用的結(jié)果。而試驗(yàn)中有效氮以等氮量配施谷氨酸發(fā)酵廢液處理FM1最低，這或許是由于等氮量配施谷氨酸發(fā)酵廢液處理產(chǎn)量較高，吸收較多氮素所致。

研究表明鹽分能誘導(dǎo)土壤錳的釋放，可提高土壤錳有效性，土壤中有效態(tài)鋅的含量與土壤中鐵的含量呈顯著正相關(guān)。更多的研究表明，土壤pH值和有機(jī)質(zhì)含量與微量元素含量有顯著相關(guān)性。本研究中，谷氨酸發(fā)酵廢液本身含有一定量的微量元素，而且酸性谷氨酸發(fā)酵廢液的加入，降低了土壤的pH值，提高了土壤有機(jī)質(zhì)含量，有利于Fe2+、Mn2+等離子的溶解，因而提高了土壤有效銅、有效鋅、有效鐵和有效錳含量。

從產(chǎn)量結(jié)果看，施用等氮量的谷氨酸發(fā)酵廢液配施無機(jī)肥處理，雖可提高作物產(chǎn)量，但過量施用對(duì)土壤的鹽堿化和土壤pH值產(chǎn)生一定的影響。施用減氮量的谷氨酸發(fā)酵廢液配施無機(jī)肥處理，其產(chǎn)量與單施尿素?zé)o顯著差異，不僅減少了施肥量，而且有利于土壤有機(jī)質(zhì)提高和微量元素的有效性，不會(huì)對(duì)土壤產(chǎn)生不良影響。綜合本研究結(jié)果，谷氨酸發(fā)酵廢液配施一定量無機(jī)肥可顯著提高土壤養(yǎng)分含量和水稻產(chǎn)量，但在實(shí)踐中，可進(jìn)一步探索二者的最佳配比及優(yōu)化施用方式。

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