谷氨酸發(fā)酵廢液對(duì)水稻產(chǎn)量構(gòu)成因素與養(yǎng)分吸收和分配的影響

張敬敏 張連秋

摘要[目的]探索谷氨酸發(fā)酵廢液農(nóng)業(yè)利用問(wèn)題。[方法]采用盆栽試驗(yàn)，研究了谷氨酸發(fā)酵廢液處理對(duì)水稻產(chǎn)量構(gòu)成因素與養(yǎng)分吸收和分配的影響。[結(jié)果]與常規(guī)單施無(wú)機(jī)肥F處理相比，等氮量全部施用谷氨酸發(fā)酵廢液處理M，可增加分蘗數(shù)，但穗粒數(shù)少，每株中養(yǎng)分積累量氮素、鉀素較低，磷素積累量較高。減氮量配施谷氨酸發(fā)酵廢液FM2處理，可提高穗粒數(shù)，但分蘗數(shù)較少，某些器官中氮磷含量并未隨氮肥用量的減少而降低。等氮量配施谷氨酸發(fā)酵廢液FM1處理，提高分蘗數(shù)和穗粒數(shù)，對(duì)提高水稻產(chǎn)量效果顯著，各器官氮磷含量和積累量均高于F處理。[結(jié)論]谷氨酸發(fā)酵廢液處理可提高水稻產(chǎn)量，促進(jìn)養(yǎng)分向各器官轉(zhuǎn)移，尤其是向籽粒轉(zhuǎn)移，以等氮量配施谷氨酸發(fā)酵廢液FM1處理效果最顯著，但需提高鉀肥用量。

關(guān)鍵詞谷氨酸發(fā)酵廢液；水稻；養(yǎng)分；吸收；分配

中圖分類號(hào)S511；S158.5文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼

A文章編號(hào)0517-6611（2017）19-0018-03

Effects of Glutamate Fermentative Waste on Rice Yield Components and Nutrient Absorption and Distribution

ZHANG Jingmin1，ZHANG Lianqiu2*

（1.Weifang University of Science and Technology，Shouguang，Shandong 262700；2.Jining Academy of Agricultural Sciences，Jining，Shandong 272031）

Abstract[Objective]To explore the agricultural utilization problems of glutamate fermentative waste.[Method]Effect of glutamate fermentative waste on rice yield components and nutrient absorption and distribution were studied by pot experiment.[Result] Compared with inorganic fertilizer F，the treatment of M which used glutamate fermentative waste only，could increase the tiller number，decrease kernels number，and N and K accumulation in each plant in M treatment was low，but P accumulation was high.The treatment of FM2 which was decreasednitrogen and combining application of glutamate fermentative waste，could increase kernels number and decrease the tiller number，the accumulation of N and P in each plant in FM2 didnt decrease because of decreasednitrogen.The treatment of FM1 which was equalnitrogen and combining application of glutamate fermentative waste，could increase both kernels number and the tiller number，could boost significantly the rice yield，N and P content and the accumulation of N and P in each plant also increased in FM1.[Conclusion]The application of glutamate fermentative waste can increase the rice yields，promote the nutrient transportation，especially the transportation to the grain.The treatment of FM1 which is equalnitrogen and combining application of glutamate fermentative waste is the best.But the treatment of glutamate fermentative waste requires more potash fertilizer.

Key wordsGlutamate fermentative waste；Rice；Nutrient；Absorption；Distribution

隨著人們對(duì)植物營(yíng)養(yǎng)研究的深入，氨基酸、糖和核酸等有機(jī)營(yíng)養(yǎng)逐漸受到更多關(guān)注[1-2]。以氨基酸為活性物質(zhì)的氨基酸類新型肥料也應(yīng)運(yùn)而生?，F(xiàn)已證明氨基酸肥料在提高作物產(chǎn)量、改善土壤肥力和提高品質(zhì)方面有顯著作用[3-9]。由于氨基酸肥料價(jià)格昂貴，一定程度限制了其發(fā)展。研究發(fā)現(xiàn)，某些氨基酸生產(chǎn)企業(yè)發(fā)酵廢液中含有氨基酸殘基，同樣對(duì)促進(jìn)作物生長(zhǎng)有顯著作用。張敬敏等[3]研究表明，等氮量的谷氨酸發(fā)酵廢液配施無(wú)機(jī)肥處理，可較常規(guī)單施無(wú)機(jī)肥處理產(chǎn)量提高14.05%。彭智平等[4]研究表明，施用味精廢液能夠提高花生葉片游離氨基酸和可溶性蛋白含量，促進(jìn)養(yǎng)分累積，具有較好的增產(chǎn)提質(zhì)效果。田雁飛等[5]在測(cè)土配施肥基礎(chǔ)上減氮10%或15%，并配合噴施氨基酸水溶肥可達(dá)到穩(wěn)產(chǎn)或增產(chǎn)目的，環(huán)境效益可觀。以上研究對(duì)氨基酸發(fā)酵廢液用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的可行性給予了肯定。加深氨基酸發(fā)酵廢液對(duì)作物生長(zhǎng)作用的研究，對(duì)深化氨基酸有機(jī)氮營(yíng)養(yǎng)及促進(jìn)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)具有重要意義。我國(guó)味精年產(chǎn)量一直遙遙領(lǐng)先，廢液治理難度較大[6]。若將氨基酸廢液用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，不僅為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)開辟了新的肥源，緩解我國(guó)肥料生產(chǎn)和當(dāng)前需求矛盾，而且對(duì)實(shí)現(xiàn)工農(nóng)業(yè)聯(lián)合發(fā)展，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)循環(huán)起到示范作用[7]。

水稻是我國(guó)主要糧食作物，氮肥是影響水稻產(chǎn)量的重要營(yíng)養(yǎng)元素，其對(duì)水稻養(yǎng)分物質(zhì)的積累及分配、運(yùn)輸和轉(zhuǎn)化起關(guān)鍵性作用[3，8]。目前關(guān)于有機(jī)氮營(yíng)養(yǎng)的研究多以水稻為試材，已證明水稻可以吸收氨基酸態(tài)氮[1，3]。筆者以谷氨酸發(fā)酵廢液為試材，采用盆栽試驗(yàn)，研究等氮量和減氮施肥情況下，水稻產(chǎn)量及各器官中營(yíng)養(yǎng)元素的含量及分配，為氨基酸肥料的作用機(jī)理研究提供理論基礎(chǔ)，并為谷氨酸發(fā)酵廢液的合理利用提供新的途徑和理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)材料

試驗(yàn)所用谷氨酸發(fā)酵廢液為谷氨酸發(fā)酵液經(jīng)絮凝提取菌體蛋白后，通入氨氣（堿性）后的尾液，氮素成分有硫酸銨和氨基酸2種。該研究以此谷氨酸發(fā)酵廢液為試材，其中水分含量32.20%，全氮含量9.13%，全磷含量3.17%，有機(jī)質(zhì)（主要為氨基酸和糖）含量21.00%，pH 5.6。

試驗(yàn)在濟(jì)寧市農(nóng)業(yè)科學(xué)院試驗(yàn)場(chǎng)進(jìn)行，水稻土采自濟(jì)寧市農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)場(chǎng)，有機(jī)質(zhì)含量7.38 g/kg，堿解氮 25 mg/kg，速效磷8.9 mg/kg，速效鉀91 mg/kg。

1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)

選用直徑30 cm、高40 cm的塑料桶進(jìn)行盆栽試驗(yàn)，每桶裝土17.5 kg。水稻種子催芽，直播于塑料桶內(nèi)，每盆12粒，約20 d后定苗，6株/桶。

試驗(yàn)共設(shè)4個(gè)施肥處理，其中3個(gè)等氮處理分別為F（尿素26 g）、M（谷氨酸發(fā)酵廢液140 mL）、FM1（尿素13 g和谷氨酸發(fā)酵廢液70 mL），氮肥施用量相當(dāng)于尿素375 kg/hm2；1個(gè)減氮處理FM2（尿素13 g和谷氨酸發(fā)酵廢液35 mL），氮肥施用量相當(dāng)于尿素281 kg/hm2。各處理施用過(guò)磷酸鈣560 g，氯化鉀270 g，相當(dāng)于施肥量過(guò)磷酸鈣375 kg/hm2，氯化鉀150 kg/hm2。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；過(guò)磷酸鈣、氯化鉀作為基肥一次性施用，每處理8次重復(fù)。為防止大雨淋失肥料，在試驗(yàn)區(qū)2.5 m處遮棚膜，常規(guī)田間管理。

1.3測(cè)定項(xiàng)目與方法

于9月28日收獲，各處理選取4盆生長(zhǎng)較一致的樣品，其中2盆用于測(cè)定穗粒數(shù)、有效分蘗數(shù)和穗重，將另2盆根、葉、莖、鞘、穗分離，105 ℃下殺青 30 min，80 ℃下烘干至恒重，測(cè)定其干物質(zhì)重，并采用 H2SO4-H2O2消化法測(cè)定各器官的養(yǎng)分含量，以半微量凱氏定氮法測(cè)定氮，釩鉬黃比色法測(cè)定磷，火焰光度法測(cè)定鉀。

2結(jié)果與分析

2.1水稻產(chǎn)量構(gòu)成因素

由表1可看出，與F處理相比，施用谷氨酸發(fā)酵廢液處理，可明顯增加根系重量，使水稻根系發(fā)達(dá)，M、FM1、FM2處理之間根系干重分別比F處理提高了61.22%、19.98%、63.48%；莖以FM1處理最高，其次是F和FM2處理，最后是M處理；鞘以FM1、M處理較高，分別較F處理提高了40.68%和28.88%，F(xiàn)M2處理最低；葉片干重處理間雖然也有顯著差異，但各施肥處理在14.21～15.41 g/株，處理間絕對(duì)差異較小。

每穗粒數(shù)以等氮量無(wú)機(jī)肥配施谷氨酸發(fā)酵廢液FM1處理最高，較F處理增加了11.49%，其次是減氮配施谷氨酸發(fā)酵廢液處理FM2，較F處理增加了4.73%，而M處理較F處理穗粒數(shù)減少了4.73%，與F處理有顯著差異。對(duì)于分蘗數(shù)而言，等氮量無(wú)機(jī)肥配施谷氨酸發(fā)酵廢液FM1處理和全部施用谷氨酸發(fā)酵廢液M處理每株分蘗數(shù)較多，分別較單施無(wú)機(jī)肥F處理提高了11.53%和4.15%，差異顯著；減氮配施谷氨酸發(fā)酵廢液處理FM2分蘗數(shù)較單施無(wú)機(jī)肥F處理降低了9.23%，差異顯著。每株穗重以FM1處理最高，較F處理提高了17.29%，全部單施谷氨酸發(fā)酵廢液處理M與減氮配施谷氨酸發(fā)酵廢液處理FM2穗重?zé)o顯著差異。

2.2氮素在各器官中的分配

氮素在營(yíng)養(yǎng)器官和生殖器官中的累積和分配是決定水稻產(chǎn)量的重要因素。由表2可見，與施無(wú)機(jī)氮肥F處理相比，氮素在根、莖、葉、鞘和籽粒中的含量，均以等氮量無(wú)機(jī)肥配施谷氨酸發(fā)酵廢液FM1處理最高，分別較F處理提高了7.22%、94.88%、5.86%、1.57%和13.93% ，單施谷氨酸發(fā)酵廢液處理M最低，分別較F處理降低了11.66%、2.93%、6.37%、21.04%和3.04%。

氮素在每株根、莖、葉、鞘和籽粒中積累量，同樣以FM1處理最高，分別較F處理提高了64.38%、97.78%、48.71%、813%和33.65%。由于施用谷氨酸發(fā)酵廢液可提高根系干重，施用谷氨酸發(fā)酵廢液處理根系中積累的氮素均高于單施無(wú)機(jī)肥處理F，各處理間差異顯著。每株中籽粒氮素積累量FM1顯著高于F處理，F(xiàn)M2處理和M處理與F處理間差異不顯著。

2.3磷素在各器官中的分配

由表3可見，與施無(wú)機(jī)氮肥F處理相比，施谷氨酸發(fā)酵廢液可提高根系和籽粒中磷素含量，M、FM1、FM2處理根系磷含量分別較F處理提高了182%、182%和0，籽粒磷含量分別較F處理提高了954%、9.99%和2.33%；FM1處理中，根、莖、葉和籽粒中磷素含量分別較F處理提高了1.82%、7.37%、7.32%和999%。

從每株中磷素積累量來(lái)看，施谷氨酸發(fā)酵廢液的M、FM1和FM2處理，根系中磷素積累量分別較F處理提高了64.08%、54.37%和63.11%，說(shuō)明施用谷氨酸發(fā)酵廢液對(duì)提高根系中磷素含量有明顯的作用。FM1處理與F處理相比，根、莖、葉、鞘和籽粒中磷素積累量分別提高了54.37%、9.62%、50.00%、3.50%和29.11%，這是由于FM1處理提高了根、莖、葉、鞘和籽粒中干物質(zhì)重和磷素含量。M和FM2處理根、莖、葉、鞘中磷素含量和每株中磷素積累含量不是全部高于F處理，可能是由于肥料中含有部分有機(jī)物質(zhì)和活性物質(zhì)，促進(jìn)磷素向穗部轉(zhuǎn)移，從而提高穗部的磷素積累量。

2.4鉀素在各器官中的分配

由表4可見，與施無(wú)機(jī)氮肥F處理相比，施谷氨酸發(fā)酵廢液可降低根系中鉀素含量，M、FM1、FM2處理分別較F處理降低了5.60%、22.01%和19.88%；莖中鉀素含量以FM1處理最高；籽粒中FM1處理鉀素含量較F處理提高了9.36%，而M和FM2處理鉀素含量降低了0.37%和8.24%。谷氨酸處理各器官鉀素含量較低，可能是由于谷氨酸發(fā)酵廢液處理提高了水稻產(chǎn)量，而鉀素營(yíng)養(yǎng)相對(duì)缺乏造成的。

從每株中鉀素積累量來(lái)看，施谷氨酸發(fā)酵廢液根系、莖、葉和鞘中鉀素積累量差值較小， FM1處理籽粒鉀素積累量較F處理高28.30%，而M和FM2處理分別較F處理降低了1.00%和7.19%，說(shuō)明谷氨酸處理可促進(jìn)鉀素向籽粒運(yùn)移。

3結(jié)論與討論

研究表明施用氮肥影響水稻的物質(zhì)生產(chǎn)和積累[1，3，6，9]。增施氮肥可提高葉片的物質(zhì)和氮素積累，加大穗部的物質(zhì)和氮素積累，為獲得高產(chǎn)提供保障。在該研究中，與傳統(tǒng)單施無(wú)機(jī)肥相比，全部施用谷氨酸發(fā)酵廢液處理M，可增加分蘗數(shù)，但穗小，且氮素在每株器官中的養(yǎng)分含量較低，可能由于其所含的氮素（主要為銨態(tài)氮）易揮發(fā)有關(guān)；減氮配施谷氨酸發(fā)酵廢液處理FM2雖可提高穗粒數(shù)，但分蘗數(shù)較少；只有等氮量無(wú)機(jī)肥配施谷氨酸發(fā)酵廢液處理，可同時(shí)提高分蘗數(shù)和穗粒數(shù)，從而獲得較高產(chǎn)量。

氮肥還影響水稻對(duì)營(yíng)養(yǎng)元素的吸收利用，影響?zhàn)B分在各器官的含量和分配[8-9]。M處理每株中氮素、鉀素養(yǎng)分積累量較低，磷素養(yǎng)分積累量較高，可能是由于谷氨酸發(fā)酵廢液中所含的有機(jī)成分及其顯酸性等特點(diǎn)，對(duì)土壤磷素有活化作用[3]，增加了水稻對(duì)磷素的吸收與積累。FM1除鉀素外，氮素和磷素均高于F處理；減量施氮肥25%的FM2，雖較F處理各器官中養(yǎng)分積累量稍有降低，但籽粒養(yǎng)分含量并未隨氮肥用量的減少相應(yīng)減少，說(shuō)明谷氨酸發(fā)酵廢液中含有的有機(jī)物質(zhì)，可促進(jìn)養(yǎng)分吸收和運(yùn)轉(zhuǎn)，尤其是向籽粒運(yùn)轉(zhuǎn)。

谷氨酸各處理不同器官鉀素含量與每株中鉀素積累量平均低于F處理，一方面可能是氨基酸各處理提高水稻產(chǎn)量引起的；另一方面或許由于鉀素與氮素吸收存在著競(jìng)爭(zhēng)吸附養(yǎng)分位點(diǎn)，因而影響鉀素的吸收。有機(jī)無(wú)機(jī)配施可以增加水稻養(yǎng)分積累量。在施谷氨酸的情況下，為使作物產(chǎn)量提高，應(yīng)配施鉀肥，以促進(jìn)營(yíng)養(yǎng)的平衡。

參考文獻(xiàn)

[1]

張夫道，孫羲.氨基酸對(duì)水稻營(yíng)養(yǎng)作用的研究[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)，1984（5）：61-66.

[2] 崔曉陽(yáng).植物對(duì)有機(jī)氮源的利用及其在自然生態(tài)系統(tǒng)中的意義[J].生態(tài)學(xué)報(bào)，2007，27（8）：3500-3512.

[3] 張敬敏，李艷霞.谷氨酸發(fā)酵廢液對(duì)土壤養(yǎng)分和水稻產(chǎn)量的影響[J].山東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2015，47（5）：61-64.

[4] 彭智平，黃繼川，于俊紅，等.味精廢液對(duì)花生產(chǎn)量品質(zhì)和土壤酶活性的影響[J].熱帶作物學(xué)報(bào)，2012，33（9）：1579-1583.

[5] 田雁飛，馬友華，褚進(jìn)華，等.水稻減量化施肥與氨基酸水溶性肥配施效果研究[J].中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào)，2011，27（15）：34-39.

[6] 黃慶，柯玉詩(shī)，林小明，等.味精廢液有機(jī)無(wú)機(jī)BB肥的水稻肥效試驗(yàn)[J].中國(guó)土壤與肥料，2007（5）：53-55.

[7] 楊玉嶺，趙保國(guó)，滿德恩，等.采用“零排放”技術(shù)有效保護(hù)水資源[J].發(fā)酵科技通訊，2006，35（2）：31-33.

[8] 慈恩，楊林章，倪九派，等.不同區(qū)域水稻土的氮素分配及δ15N特征[J].水土保持學(xué)報(bào)，2009，23（2）：103-108.

[9] 霍中洋，楊雄，張洪程，等.不同氮肥群體最高生產(chǎn)力水稻品種各器官的干物質(zhì)和氮素的積累與轉(zhuǎn)運(yùn)[J].植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào)，2012，18（5）：1035-1045.