谷氨酸發(fā)酵廢液施用時期對水稻氮營養(yǎng)效應及土壤肥力的影響

張連秋+任艷云+張敬敏

摘要：為探索谷氨酸發(fā)酵廢液在農(nóng)業(yè)中的利用技術，采用盆栽試驗，研究不同時期施用谷氨酸發(fā)酵廢液（基肥、分蘗肥和穗肥）對水稻氮營養(yǎng)效應和土壤肥力的影響。試驗結果表明，在氮素用量一致的條件下，與3個時期均施無機肥（F）的對照處理（FFF）相比，不同時期施用谷氨酸發(fā)酵廢液（M）處理可明顯提高水稻根重、分蘗數(shù)、穗重及根部氮素含量和分配比例。分蘗期施用 M的處理（FMF）每株穗重比對照提高 11.25%，而3個時期均施用M的處理（MMM）和對照間無顯著差異；籽粒氮素含量以FMF最高，基施和分蘗期施用M的處理（MMF）與對照無顯著差異，MMM顯著低于FFF。施用谷氨酸發(fā)酵廢液還可提高土壤速效磷、鉀、有效銅、鋅和鐵的含量。除MMM外，F(xiàn)MF和MMF的全鹽量均顯著低于FFF處理，而pH值均與FFF無顯著差異。以上結果表明，分蘗前施用谷氨酸發(fā)酵廢液可提高水稻根重和分蘗數(shù)，提高穗重，后期穗肥使用無機肥，可促進氮素在籽粒中的含量和分配比例，且合理谷氨酸發(fā)酵廢液不會對土壤全鹽量和土壤pH值產(chǎn)生顯著影響。

關鍵詞：谷氨酸發(fā)酵廢液；水稻；氮營養(yǎng)；土壤肥力

中圖分類號：S141.8：S511文獻標識號：A文章編號：1001-4942（2017）11-0091-04

Effects of Application Time of Glutamate Fermentative

Waste on Rice Nitrogen Nutrient and Soil Fertility

Zhang Lianqiu1， Ren Yanyun1， Zhang Jingmin2

（1. Jining Academy of Agricultural Sciences， Jining 272031， China；

2. Weifang University of Science and Technology， Shouguang 262700， China）

AbstractTo explore the utilization technology of glutamate fermentative waste in agriculture， the effects of different application times of glutamate fermentative waste （basic fertilizer， tiller fertilizer and panicle fertilizer） on rice nitrogen nutrient and soil fertility were studied by pot experiment. The results showed that under the condition of the same nitrogen application rate， compared with control of applying inorganic fertilizer （F） at all the three growing stages （FFF）， the application of glutamate fermentative waste （M） could obviously enhance the rice root weight， tiller number， panicle weight， nitrogen content and distribution ratio in roots. Applying glutamate fermentative waste at the tillering stage （FMF）， the grain weight of single plant increased by 11.25% compared with FFF， but there was no significant difference between MMM and FFF. For the grain nitrogen content， the highest appeared in FMF， there was no significant difference between MMF and FFF， and that in MMM was significantly lower than that in FFF. The application of glutamate fermentative waste could also obviously enhance soil available phosphorus， potassium， copper， zinc and ferric content. Except MMM， the total salt quantity in FMF and MMF were significantly lower than that in FFF， but the pH value had no significant difference among FMF， MMF and FFF. It could be concluded that applying glutamate fermentative waste before the tillering stage could increase the rice root weight， tiller number and grain weight. Using inorganic as panicle fertilizer could promote the nitrogen content and distribution ratio in grain. Furthermore， reasonable application of glutamate fermentative waste had no significant impact on the soil salt content and pH value.

KeywordsGlutamate fermentative waste； Rice； Nitrogen nutrient； Soil fertility

隨著植物有機態(tài)營養(yǎng)研究的深入，氨基酸肥料得以快速發(fā)展，但由于其價格昂貴，一定程度限制了氨基酸肥料的發(fā)展[1]。現(xiàn)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，用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，對作物生長有明顯的促進作用[2-5]。因而研究氨基酸發(fā)酵廢液的農(nóng)業(yè)合理利用，對工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)具有重要意義。 我國味精（谷氨酸鈉）年產(chǎn)量一直遙遙領先，生產(chǎn)中產(chǎn)生的谷氨酸發(fā)酵廢液，含有NH+4-N、蛋白質(zhì)、氨基酸等豐富的營養(yǎng)物質(zhì)。谷氨酸發(fā)酵廢液對作物產(chǎn)量增加、品質(zhì)提升、抗性加強等方面的作用已得到證實[2-5]。劉睿等[3]發(fā)現(xiàn)低濃度的谷氨酸發(fā)酵廢液對作物種子的發(fā)芽具有一定的促進作用；張銘光等[2]研究表明施用適當濃度的谷氨酸發(fā)酵廢液可提高白菜葉片可溶蛋白和葉綠素含量，增強硝酸還原酶活性；鄧金川等[4]研究表明，由于谷氨酸發(fā)酵廢液富含氮素以及游離氨基酸，施入土壤后可顯著提高土壤氮、磷水平和土壤微量元素含量，增強作物對磷和鉀的累積。張敬敏等[5]研究表明，與單施無機肥相比，無機肥配施谷氨酸發(fā)酵廢液，可使水稻產(chǎn)量提高14.02%。

水稻是我國主要糧食作物，氮肥是影響水稻產(chǎn)量的重要營養(yǎng)元素，對水稻養(yǎng)分物質(zhì)的積累、分配、運輸和轉(zhuǎn)化起著關鍵性作用[6-10]。水稻不同生育時期需氮量不同，氮素吸收量規(guī)律一般為：分蘗期>齊穗期>移栽和成熟期[7，8]。谷氨酸發(fā)酵廢液對水稻的增產(chǎn)作用已明確，在不同時期合理施用谷氨酸發(fā)酵廢液的研究尚未見報道。 因此，本試驗以谷氨酸發(fā)酵廢液為試材，采用盆栽試驗，在氮素用量相同的條件下，通過研究不同時期施用谷氨酸發(fā)酵廢液對水稻生物量、土壤肥力和植株氮素分配的影響，旨在探索谷氨酸發(fā)酵廢液在水稻上的合理施用方法，以期為其在農(nóng)業(yè)上的推廣應用提供參考。

1材料與方法

試驗在濟寧市農(nóng)業(yè)科學研究院試驗農(nóng)場進行。試驗所用土壤有機質(zhì)含量為0.738%、堿解氮25 mg/kg、速效磷8.9 mg/kg、速效鉀91 mg/kg。盆栽試驗選用直徑30 cm、高40 cm的塑料桶，于2014年4月18日裝土，每桶裝土17.5 kg，備用。

供試肥料為谷氨酸發(fā)酵廢液，由濟寧菱花集團提供。其水分含量為32.20%，全氮含量9.13%，全磷含量3.17%，有機質(zhì)（主要為氨基酸和糖）含量21%。pH值5.6。水稻種子選用大糧203，種子經(jīng)催芽5天后直播于塑料桶內(nèi)，每桶12粒，半個月后定苗6株。

氮肥為尿素或谷氨酸發(fā)酵廢液。尿素用量26 g/桶或谷氨酸發(fā)酵廢液用量140 mL/桶時，相當于氮肥總用量375 kg/hm2。磷肥為過磷酸鈣（26 g/桶），鉀肥為氯化鉀（10 g/桶），相當于施過磷酸鈣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，過磷酸鈣、氯化鉀作基肥一次性施用。共設4個處理，施用尿素以F表示，谷氨酸發(fā)酵廢液以M表示。各處理名稱及氮肥用量和種類如表1所示。

2結果與分析

2.1不同施肥處理對水稻生物量和產(chǎn)量構成因素的影響

由表2可以看出，與3個時期均施無機肥的對照（FFF）相比，不同時期施用谷氨酸發(fā)酵廢液處理，可明顯促進根系生長，提高根系干重；分蘗期追施谷氨酸發(fā)酵廢液的處理（FMF）、基肥、分蘗肥施用谷氨酸發(fā)酵廢液的處理（MMF）及3個時期均施用谷氨酸發(fā)酵廢液的處理（MMM）根系干重分別比FFF提高 40.71%、37.16%、61.22%；莖以FMF處理最高，其次是MMM；鞘以MMM處理最高，其次是FMF處理，MMF處理最低；葉片干重各施肥處理在14.83～15.89 g/株之間，處理間差異顯著。

穗粒數(shù)以FMF和MMF處理較高，分別較FFF處理增加了5.41%和6.76%，而MMM處理較FFF穗粒數(shù)減少了4.73%，但差異不顯著。對于分蘗數(shù)而言，F(xiàn)MF、MMF和MMM較FFF處理分別增加了19.15%、14.07%和4.15%，各處理間差異顯著。每株穗重以FMF最高，較FFF處理提高了11.25%，差異達顯著水平；其次是MMF，提高了1.55%，F(xiàn)FF和MMM穗重間無顯著差異。

2.2不同施肥處理對水稻植株氮素養(yǎng)分含量的影響

氮素在營養(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3可見，根內(nèi)氮素含量FMF、MMF和MMM處理均顯著高于FFF處理，但施用谷氨酸發(fā)酵廢液的3個處理間無顯著差異；莖內(nèi)以MMF最高，F(xiàn)FF和FMF次之，MMM最低；葉內(nèi)以MMM最高，F(xiàn)FF最低；鞘內(nèi)以FMF最高，MMF最低；籽粒內(nèi)以FMF最高，較FFF顯著提高16.07%，MMF和FFF間無顯著差異，MMM顯著低于FFF。

從氮素在各器官中的分配比例來看，與FFF處理相比，F(xiàn)MF處理顯著提高了根系和籽粒中氮素的分配比例； MMM處理提高了根、葉中氮素分配比例，莖、鞘、籽粒氮素分配比例顯著低于FFF處理。由此說明，分蘗前施用谷氨酸發(fā)酵廢液，利于水稻根系發(fā)育；穗期施用無機肥，可促進籽粒內(nèi)氮素含量及在籽粒中的分配比例。

2.3不同施肥處理對土壤肥力的影響

由表4可以看出，有機質(zhì)含量隨谷氨酸發(fā)酵廢液施用量增加而提高，以MMM處理有機質(zhì)含量最高，其次是MMF，并與FFF處理有顯著差異，F(xiàn)FF和FMF間無顯著差異。說明谷氨酸發(fā)酵廢液中的有機成分對提高土壤有機質(zhì)有顯著作用。

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)可溶性有機氮。由表4可看出，土壤速效氮含量以FFF和FMF處理較高，二者無顯著差異；而MMF、MMM則顯著低于FFF處理。這可能一方面由于谷氨酸發(fā)酵廢液中的氮素形態(tài)為氨態(tài)氮，易于揮發(fā)而流失，另一方面可能是水稻生長對氮素的過多吸收，造成土壤速效氮的降低。

酸性谷氨酸發(fā)酵廢液的施入，對土壤磷的活化作用是明顯的。FMF、MMF和MMM速效磷分別比FFF提高6.56%、7.12%和34.26%。說明施谷氨酸發(fā)酵廢液可明顯提高土壤有效磷，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物，可活化絡合土壤磷素，減少土壤對磷素的固定。速效鉀含量與速效磷有相似的規(guī)律，F(xiàn)MF、MMF和MMM處理的速效鉀含量分別比FFF提高13.04%、21.74%和17.39%。

施用谷氨酸發(fā)酵廢液還可提高土壤微量元素有效銅、有效鋅和有效鐵的含量。提高幅度因施肥量不同而有所差異。土壤微量元素的提高一方面由于谷氨酸發(fā)酵廢液本身含有這種離子，如銅和鐵；另一方面谷氨酸發(fā)酵廢液呈酸性，且因其含有的大量有機物質(zhì)提高了元素的活性，從而提高了土壤中微量元素的有效含量。

谷氨酸發(fā)酵廢液中含有大量鹽離子且呈酸性，其施入土壤后對土壤全鹽量和pH的影響是研究的重點內(nèi)容之一。由表4可看出，全鹽量除MMM外，F(xiàn)MF和MMF均顯著低FFF處理。pH值則除MMM外，F(xiàn)MF和MMF均與FFF處理無顯著差異。說明施用少量谷氨酸發(fā)酵廢液配施無機肥不會增加土壤全鹽量，對土壤pH值也未產(chǎn)生顯著影響。

3討論與結論

有研究表明，氮肥投入是保證水稻穩(wěn)產(chǎn)豐產(chǎn)的重要措施[6-10]。根系生長是影響水稻氮素累積量的主要性狀[7]。根系吸收的氮素在滿足自身生長的同時運輸至地上部還原同化，用于器官建成和產(chǎn)量形成[6]。莖鞘、葉片和根系氮積累量在孕穗至抽穗達到最大值，抽穗后，莖鞘和葉片等器官所積累的氮素不斷輸出轉(zhuǎn)移到籽粒中[7-9]。本研究表明，施用谷氨酸發(fā)酵廢液可明顯提高根重、促進分蘗，為后期水稻養(yǎng)分和高產(chǎn)奠定基礎。但只施用谷氨酸發(fā)酵廢液處理MMM，根、莖、葉和鞘的干物質(zhì)產(chǎn)量最高，可明顯促進水稻營養(yǎng)生長，易使水稻徒長。而MMF雖然干物質(zhì)產(chǎn)量低于FFF處理，但或許是促進了養(yǎng)分的吸收和轉(zhuǎn)移，穗粒數(shù)、分蘗數(shù)和穗重等產(chǎn)量指標均高于FFF和MMM處理。FMF處理，營養(yǎng)生長和生殖生長較協(xié)調(diào)，有效分蘗數(shù)和穗重較高，可獲得較高的產(chǎn)量。從氮素在籽粒中的分配比例來看，F(xiàn)MF顯著高于FFF和MMF處理，MMM顯著低于FFF處理。由此可以得出，水稻分蘗前施用谷氨酸發(fā)酵廢液，可提高根重和有效分蘗數(shù)，穗肥施用無機肥，可滿足此時期對養(yǎng)分的大量需求，提高養(yǎng)分向籽粒的轉(zhuǎn)移而獲得較高產(chǎn)量。

谷氨酸發(fā)酵廢液本身含有有機物質(zhì)，施入土壤中可提高土壤有機質(zhì)含量，土壤有機質(zhì)含量隨其施用量增加而提高。同時由于谷氨酸發(fā)酵廢液呈酸性，對土壤中速效磷、鉀及銅、鋅和鐵等元素均有一定的活化作用，其所含的大量小分子有機物可活化絡合微量元素，提高其有效性?；蛟S由于水稻對氮素的過多吸收或銨態(tài)氮的揮發(fā)損失，施谷氨酸發(fā)酵廢液的處理土壤速效氮含量均低于全施無機肥處理。

鹽分含量的高低及酸堿度是谷氨酸發(fā)酵廢液能否被利用的關鍵。從本研究結果來看，除整個生育期全部施用谷氨酸發(fā)酵廢液的MMM處理外，施用少量谷氨酸發(fā)酵廢液的 FMF處理全鹽量顯著低于FFF處理，pH值與FFF處理無顯著差異。說明合理施用谷氨酸發(fā)酵廢液不會對土壤全鹽量和pH值產(chǎn)生顯著影響。

綜合以上結果可以得出，施用谷氨酸發(fā)酵廢液應盡量在水稻生育前期施用，以利于水稻根系發(fā)育及分蘗，少量施用谷氨酸發(fā)酵廢液不會顯著提高土壤全鹽量和降低土壤pH值，而且還有利于土壤肥力的提高。

參考文獻：

[1]李俊華， 沈其榮， 褚貴新， 等. 氨基酸有機肥對棉花根際和非根際土壤酶活性和養(yǎng)分有效性的影響[J]. 土壤， 2011，43（2）：277-284.

[2]張銘光， 黃群聲. 味精生產(chǎn)排除的廢液對白菜生長的影響[J].華南師范大學學報（自然科學版），2000， 45（3）：81-84.

[3]劉睿， 周啟星， 張?zhí)m英， 等. 不同工藝階段味精廢水對作物種子發(fā)芽和根伸長的毒性效應[J]. 應用生態(tài)學報， 2006，17（7）：1286-1290.

[4]鄧金川， 吳啟堂， 龍新憲. 幾種有機添加劑對遏藍菜和東南景天吸收提取Zn的效應[J]. 生態(tài)學報， 2005，25（10）：2562-2568.

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

[6]魏海燕， 張洪程， 杭杰， 等. 不同氮素利用效率基因型水稻氮素積累與轉(zhuǎn)移的特性[J]. 作物學報， 2008， 34（1）： 119-125.

[7]任萬軍， 楊文鈺， 伍菊仙 ，等. 水稻栽后植株氮素積累特征及其與根系生長的關系[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學報 2007，13（5）：765-771.

[8]黃見良， 鄒應斌， 彭少兵， 等. 水稻對氮素的吸收、分配及其在組織中的揮發(fā)損失[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學報， 2004，10（6）：579-583.

[9]戴平安， 鄭圣先， 李學斌， 等. 穗肥氮施用比例對兩系雜交水稻氮素吸收、籽粒氨基酸含量和產(chǎn)量的影響[J]. 中國水稻科學， 2006，20（1）：79-83.

[10]楊長明， 楊林章， 顏廷梅， 等. 不同肥料結構對水稻群體干物質(zhì)生產(chǎn)及養(yǎng)分吸收分配的影響[J]. 土壤通報， 2004，35（2）：199-202.山 東 農(nóng) 業(yè) 科 學2017，49（11）：95～97Shandong Agricultural Sciences山 東 農(nóng) 業(yè) 科 學第49卷第11期張悅麗，等：小麥腐霉根腐病原鑒定ⅡDOI：10.14083/j.issn.1001-4942.2017.11.018

收稿日期：2017-06-05