谷氨酸发酵废液对水稻产量构成因素与养分吸收和分配的影响

张敬敏 张连秋

摘要[目的]探索谷氨酸发酵废液农业利用问题。[方法]采用盆栽试验，研究了谷氨酸发酵废液处理对水稻产量构成因素与养分吸收和分配的影响。[结果]与常规单施无机肥F处理相比，等氮量全部施用谷氨酸发酵废液处理M，可增加分蘖数，但穗粒数少，每株中养分积累量氮素、钾素较低，磷素积累量较高。减氮量配施谷氨酸发酵废液FM2处理，可提高穗粒数，但分蘖数较少，某些器官中氮磷含量并未随氮肥用量的减少而降低。等氮量配施谷氨酸发酵废液FM1处理，提高分蘖数和穗粒数，对提高水稻产量效果显著，各器官氮磷含量和积累量均高于F处理。[结论]谷氨酸发酵废液处理可提高水稻产量，促进养分向各器官转移，尤其是向籽粒转移，以等氮量配施谷氨酸发酵废液FM1处理效果最显著，但需提高钾肥用量。

关键词谷氨酸发酵废液；水稻；养分；吸收；分配

中图分类号S511；S158.5文献标识码

A文章编号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

隨着人们对植物营养研究的深入，氨基酸、糖和核酸等有机营养逐渐受到更多关注[1-2]。以氨基酸为活性物质的氨基酸类新型肥料也应运而生。现已证明氨基酸肥料在提高作物产量、改善土壤肥力和提高品质方面有显著作用[3-9]。由于氨基酸肥料价格昂贵，一定程度限制了其发展。研究发现，某些氨基酸生产企业发酵废液中含有氨基酸残基，同样对促进作物生长有显著作用。张敬敏等[3]研究表明，等氮量的谷氨酸发酵废液配施无机肥处理，可较常规单施无机肥处理产量提高14.05%。彭智平等[4]研究表明，施用味精废液能够提高花生叶片游离氨基酸和可溶性蛋白含量，促进养分累积，具有较好的增产提质效果。田雁飞等[5]在测土配施肥基础上减氮10%或15%，并配合喷施氨基酸水溶肥可达到稳产或增产目的，环境效益可观。以上研究对氨基酸发酵废液用于农业生产的可行性给予了肯定。加深氨基酸发酵废液对作物生长作用的研究，对深化氨基酸有机氮营养及促进工农业生产具有重要意义。我国味精年产量一直遥遥领先，废液治理难度较大[6]。若将氨基酸废液用于农业生产，不仅为农业生产开辟了新的肥源，缓解我国肥料生产和当前需求矛盾，而且对实现工农业联合发展，实现经济循环起到示范作用[7]。

水稻是我国主要粮食作物，氮肥是影响水稻产量的重要营养元素，其对水稻养分物质的积累及分配、运输和转化起关键性作用[3，8]。目前关于有机氮营养的研究多以水稻为试材，已证明水稻可以吸收氨基酸态氮[1，3]。笔者以谷氨酸发酵废液为试材，采用盆栽试验，研究等氮量和减氮施肥情况下，水稻产量及各器官中营养元素的含量及分配，为氨基酸肥料的作用机理研究提供理论基础，并为谷氨酸发酵废液的合理利用提供新的途径和理论依据。

1材料与方法

1.1试验材料

试验所用谷氨酸发酵废液为谷氨酸发酵液经絮凝提取菌体蛋白后，通入氨气（碱性）后的尾液，氮素成分有硫酸铵和氨基酸2种。该研究以此谷氨酸发酵废液为试材，其中水分含量32.20%，全氮含量9.13%，全磷含量3.17%，有机质（主要为氨基酸和糖）含量21.00%，pH 5.6。

试验在济宁市农业科学院试验场进行，水稻土采自济宁市农业科学院农场，有机质含量7.38 g/kg，碱解氮 25 mg/kg，速效磷8.9 mg/kg，速效钾91 mg/kg。

1.2试验设计

选用直径30 cm、高40 cm的塑料桶进行盆栽试验，每桶装土17.5 kg。水稻种子催芽，直播于塑料桶内，每盆12粒，约20 d后定苗，6株/桶。

试验共设4个施肥处理，其中3个等氮处理分别为F（尿素26 g）、M（谷氨酸发酵废液140 mL）、FM1（尿素13 g和谷氨酸发酵废液70 mL），氮肥施用量相当于尿素375 kg/hm2；1个减氮处理FM2（尿素13 g和谷氨酸发酵废液35 mL），氮肥施用量相当于尿素281 kg/hm2。各处理施用过磷酸钙560 g，氯化钾270 g，相当于施肥量过磷酸钙375 kg/hm2，氯化钾150 kg/hm2。氮肥分基肥（总施肥量的50%）、蘖肥（总施肥量的30%）和穗肥（总施肥量的20%）施入；过磷酸钙、氯化钾作为基肥一次性施用，每处理8次重复。为防止大雨淋失肥料，在试验区2.5 m处遮棚膜，常规田间管理。

1.3测定项目与方法

于9月28日收获，各处理选取4盆生长较一致的样品，其中2盆用于测定穗粒数、有效分蘖数和穗重，将另2盆根、叶、茎、鞘、穗分离，105 ℃下杀青 30 min，80 ℃下烘干至恒重，测定其干物质重，并采用 H2SO4-H2O2消化法测定各器官的养分含量，以半微量凯氏定氮法测定氮，钒钼黄比色法测定磷，火焰光度法测定钾。

2结果与分析

2.1水稻产量构成因素

由表1可看出，与F处理相比，施用谷氨酸发酵废液处理，可明显增加根系重量，使水稻根系发达，M、FM1、FM2处理之间根系干重分别比F处理提高了61.22%、19.98%、63.48%；茎以FM1处理最高，其次是F和FM2处理，最后是M处理；鞘以FM1、M处理较高，分别较F处理提高了40.68%和28.88%，FM2处理最低；叶片干重处理间虽然也有显著差异，但各施肥处理在14.21～15.41 g/株，处理间绝对差异较小。

每穗粒数以等氮量无机肥配施谷氨酸发酵废液FM1处理最高，较F处理增加了11.49%，其次是减氮配施谷氨酸发酵废液处理FM2，较F处理增加了4.73%，而M处理较F处理穗粒数减少了4.73%，与F处理有显著差异。对于分蘖数而言，等氮量无机肥配施谷氨酸发酵废液FM1处理和全部施用谷氨酸发酵废液M处理每株分蘖数较多，分别较单施无机肥F处理提高了11.53%和4.15%，差异显著；减氮配施谷氨酸发酵废液处理FM2分蘖数较单施无机肥F处理降低了9.23%，差异显著。每株穗重以FM1处理最高，较F处理提高了17.29%，全部单施谷氨酸发酵废液处理M与减氮配施谷氨酸发酵废液处理FM2穗重无显著差异。

2.2氮素在各器官中的分配

氮素在营养器官和生殖器官中的累积和分配是决定水稻产量的重要因素。由表2可见，与施无机氮肥F处理相比，氮素在根、茎、叶、鞘和籽粒中的含量，均以等氮量无机肥配施谷氨酸发酵废液FM1处理最高，分别较F处理提高了7.22%、94.88%、5.86%、1.57%和13.93% ，单施谷氨酸发酵废液处理M最低，分别较F处理降低了11.66%、2.93%、6.37%、21.04%和3.04%。

氮素在每株根、茎、叶、鞘和籽粒中积累量，同样以FM1处理最高，分别较F处理提高了64.38%、97.78%、48.71%、813%和33.65%。由于施用谷氨酸發酵废液可提高根系干重，施用谷氨酸发酵废液处理根系中积累的氮素均高于单施无机肥处理F，各处理间差异显著。每株中籽粒氮素积累量FM1显著高于F处理，FM2处理和M处理与F处理间差异不显著。

2.3磷素在各器官中的分配

由表3可见，与施无机氮肥F处理相比，施谷氨酸发酵废液可提高根系和籽粒中磷素含量，M、FM1、FM2处理根系磷含量分别较F处理提高了182%、182%和0，籽粒磷含量分别较F处理提高了954%、9.99%和2.33%；FM1处理中，根、茎、叶和籽粒中磷素含量分别较F处理提高了1.82%、7.37%、7.32%和999%。

从每株中磷素积累量来看，施谷氨酸发酵废液的M、FM1和FM2处理，根系中磷素积累量分别较F处理提高了64.08%、54.37%和63.11%，说明施用谷氨酸发酵废液对提高根系中磷素含量有明显的作用。FM1处理与F处理相比，根、茎、叶、鞘和籽粒中磷素积累量分别提高了54.37%、9.62%、50.00%、3.50%和29.11%，这是由于FM1处理提高了根、茎、叶、鞘和籽粒中干物质重和磷素含量。M和FM2处理根、茎、叶、鞘中磷素含量和每株中磷素积累含量不是全部高于F处理，可能是由于肥料中含有部分有机物质和活性物质，促进磷素向穗部转移，从而提高穗部的磷素积累量。

2.4钾素在各器官中的分配

由表4可见，与施无机氮肥F处理相比，施谷氨酸发酵废液可降低根系中钾素含量，M、FM1、FM2处理分别较F处理降低了5.60%、22.01%和19.88%；茎中钾素含量以FM1处理最高；籽粒中FM1处理钾素含量较F处理提高了9.36%，而M和FM2处理钾素含量降低了0.37%和8.24%。谷氨酸处理各器官钾素含量较低，可能是由于谷氨酸发酵废液处理提高了水稻产量，而钾素营养相对缺乏造成的。

從每株中钾素积累量来看，施谷氨酸发酵废液根系、茎、叶和鞘中钾素积累量差值较小， FM1处理籽粒钾素积累量较F处理高28.30%，而M和FM2处理分别较F处理降低了1.00%和7.19%，说明谷氨酸处理可促进钾素向籽粒运移。

3结论与讨论

研究表明施用氮肥影响水稻的物质生产和积累[1，3，6，9]。增施氮肥可提高叶片的物质和氮素积累，加大穗部的物质和氮素积累，为获得高产提供保障。在该研究中，与传统单施无机肥相比，全部施用谷氨酸发酵废液处理M，可增加分蘖数，但穗小，且氮素在每株器官中的养分含量较低，可能由于其所含的氮素（主要为铵态氮）易挥发有关；减氮配施谷氨酸发酵废液处理FM2虽可提高穗粒数，但分蘖数较少；只有等氮量无机肥配施谷氨酸发酵废液处理，可同时提高分蘖数和穗粒数，从而获得较高产量。

氮肥还影响水稻对营养元素的吸收利用，影响养分在各器官的含量和分配[8-9]。M处理每株中氮素、钾素养分积累量较低，磷素养分积累量较高，可能是由于谷氨酸发酵废液中所含的有机成分及其显酸性等特点，对土壤磷素有活化作用[3]，增加了水稻对磷素的吸收与积累。FM1除钾素外，氮素和磷素均高于F处理；减量施氮肥25%的FM2，虽较F处理各器官中养分积累量稍有降低，但籽粒养分含量并未随氮肥用量的减少相应减少，说明谷氨酸发酵废液中含有的有机物质，可促进养分吸收和运转，尤其是向籽粒运转。

谷氨酸各处理不同器官钾素含量与每株中钾素积累量平均低于F处理，一方面可能是氨基酸各处理提高水稻产量引起的；另一方面或许由于钾素与氮素吸收存在着竞争吸附养分位点，因而影响钾素的吸收。有机无机配施可以增加水稻养分积累量。在施谷氨酸的情况下，为使作物产量提高，应配施钾肥，以促进营养的平衡。

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