张敬敏 李艳霞

摘要：

为探索谷氨酸发酵废液农业利用可行性，利用控制条件下的田间小区试验，研究了不同施肥处理对土壤养分和水稻产量的影响。结果表明，单施谷氨酸发酵废液处理M、等氮量配施谷氨酸发酵废液处理FM1和减量施肥配施谷氨酸发酵废液处理FM2的土壤有机质分别比单施无机肥处理F提高50.61%、52.41%和22.52%；处理M的土壤全盐量最高，其次是FM1，分别比处理F提高51.16%和11.63%，且差异达显著水平；处理M的pH值显著低于其他处理；施谷氨酸发酵废液各处理可显著提高土壤有效磷、有效铜、有效锌、有效铁和有效锰含量；处理FM1的产量较单施无机肥F显著提高了14.05%，其他处理间无显著差异。

关键词：谷氨酸发酵废液；水稻；土壤养分；产量

中图分类号：S141.8文献标识号：A文章编号：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，植物长期生长在矿质、有机氮共存的环境中，不仅能吸收无机氮，而且可单独利用氨基酸等小分子有机氮。而目前我国氨基酸肥料种类繁多，价格昂贵，因而不易推广。现研究发现，某些发酵工业废液中含有复合氨基酸，用于农作物生产，可明显提高作物产量。为获取低成本的氨基酸肥料，利用工业发酵废弃物的有机成分，研究其在农业生产中的应用，不仅可解决工业企业废液处理问题，而且可促进氨基酸有机氮营养研究，对工农业生产具有重要意义。许玉兰等用生产胱氨酸产生的废液，在水稻上进行肥效试验，结果表明水稻苗期转绿快，分蘖多，产量较用磷酸一铵处理增产25%以上，与磷酸二铵处理的产量持平。李志伟等以油菜为材料，研究味精废渣肥与等氮量尿素处理对油菜生长和土壤化学性状的影响，结果表明施用味精废渣肥增加油菜生物量，土壤全氮、土壤脲酶活性、有效硫增加。黄庆等施用谷氨酸发酵废液有机无机 BB 肥后，土壤中有机质、碱解氮、有效磷和速效钾含量与种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废液，结果表明能够提高叶片游离氨基酸和可溶性蛋白含量，促进养分的累积，具有较好增产提质效果，同时能够改善土壤生物环境。以上研究表明，氨基酸生产废液中含有大量氨基酸成分，可用于农业生产，并对作物和土壤养分产生有利影响。但以谷氨酸发酵废液为肥料直接利用尚少见报道。谷氨酸发酵废液中通入氨气（碱性）后，氮素成分有硫酸铵和氨基酸两种，此液体pH 6.0左右，若以此为肥料直接用于农业生产，可减少再加工成肥料的污染过程。为此，本研究以通入氨气后再浓缩的谷氨酸发酵废液为试验材料，通过控制条件下的田间小区试验，研究等氮量和减氮施肥情况下，各种施肥方式对土壤状况和水稻生长的影响，旨在探讨谷氨酸废液综合利用技术，为氨基酸肥料和氮素化肥的合理施用提供理论依据。endprint

1材料与方法

1.1供试材料

试验于2013年在济宁市农业科学研究院试验农场进行。供试土壤有机质含量1.02%，碱解氮66.8 mg/kg，速效磷58.9 mg/kg，速效钾115.3 mg/kg，土壤pH值7.28。

供试肥料为通入氨气后再浓缩的谷氨酸发酵废液，水分含量32.20%，全氮含量9.13%，全磷含量3.17%。其有机质（主要为氨基酸和糖）含量21%，pH值5.6。供试水稻品种为大粮203。

1.2试验方法

试验共设4个处理，其中3个等氮处理，分别为F（尿素560 g，小区用量，下同）；M（谷氨酸发酵废液2 250 mL）、FM1（尿素280 g和谷氨酸发酵废液 1 125 mL）；1个减氮处理FM2（尿素280 g和谷氨酸发酵废液562.5 mL）。各处理均基施过磷酸钙560 g，氯化钾270 g。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。随机区组排列，重复3次，小区面积5 m×3 m=15 m2。为防止大雨淋失肥料，小区2.5 m处遮棚膜；为防止小区间田埂渗肥，用防水塑料薄膜覆盖田埂地面以下40 cm。于2013年6月20日进行移栽，株行距10 cm ×15 cm，单株栽插，常规田间管理。

水稻于9月28日收获，各处理选取代表性植株30株，测定其穗数、穗重和每穗粒数，并统计产量。水稻收获后，土壤样品采用“S”形取样，土壤理化性状按鲍士旦的方法进行测定。

1.3数据分析

用Microsoft Excel 2007 进行数据统计分析，邓肯氏法进行显著性检验。

2结果与分析

2.1不同处理对土壤有机质、全盐和pH值的影响

谷氨酸发酵废液中含有大量的残糖、少量菌体蛋白和氨基酸残基等有机物质。由表1看出，施谷氨酸发酵废液处理的有机质含量均显著高于单施无机肥处理F，其中FM1、M和FM2处理土壤有机质分别比处理F高出52.41%、50.61%和22.52%。说明谷氨酸发酵废液中的有机成分对于提高土壤有机质含量有显著作用。

谷氨酸发酵废液中含有大量盐离子且呈酸性。由表1看出，处理M和FM1的土壤全盐含量分别比处理F高51.16%和11.63%，处理FM2的全盐量与F无显著差异。处理M的pH值低于其他处理，且差异显著，说明M处理使土壤酸性增强，其他处理间差异不显著。因此施用少量谷氨酸发酵废液配施无机肥对土壤全盐量和pH值影响较小。

2.2不同处理对土壤速效养分含量的影响

谷氨酸发酵废液中的氮素主要是铵态氮和氨基酸态可溶性有机氮。由表2可看出，各处理土壤有效氮含量高低依次为F>M>FM2>FM1，FM1显著低于其它3个处理，其他3个处理间差异不显著。

谷氨酸发酵废液的施入，对土壤磷的活化作用明显。由表2可见，有效磷以处理M最高，其次是处理FM2，处理F最低，且各处理间差异显著。M、FM1和FM2分别比F提高了69.01%、15.46%和58.48%。说明施谷氨酸发酵废液可明显提高土壤有效磷含量，这一方面由于谷氨酸发酵废液呈酸性，可活化土壤磷素；另一方面谷氨酸发酵废液含有大量小分子有机物，可活化络合土壤磷素，减少土壤对磷素的固定。

速效钾含量以处理M最高，其次是FM1处理，二者与处理F差异显著，这可能与谷氨酸发酵废液中含有少量钾离子有关；处理FM2与F无显著差异。以上结果表明，施用谷氨酸发酵废液有利于土壤速效钾含量的提高。

2.3不同处理对土壤微量元素有效性的影响

土壤有效微量元素的含量与土壤有机质和pH值有密切关系。由表3可看出，等氮量情况下，施谷氨酸发酵废液可显著提高土壤有效铜含量，处理M和FM1分别较处理F提高了31.52%和20.00%。减氮配施谷氨酸发酵废液处理FM2与处理F无显著差异。

锌是植物正常生长发育所必需的微量营养元素，但过量也会对环境造成污染。土壤有效锌含量高低依次为FM1>FM2>M>F。FM1、FM2、M分别比F提高了37.84%、29.73%和23.42%。

土壤有效铁含量，单施无机肥处理F显著低于各施谷氨酸发酵废液处理，处理M、FM1和处理FM2分别比F提高了56.90%、80.81%和14.31%。土壤有效锰与有效铁有相同的规律，处理M、FM1和FM2分别比处理F提高了8.03%、5.43%和4.37%。

土壤微量元素的提高一方面与谷氨酸发酵废液中本身含有这种离子有关，如铜和铁；另一方面，谷氨酸发酵废液中含有的大量有机物质和较低的pH值有利于土壤微量元素含量的提高。

2.4不同处理对水稻产量及构成因子的影响

由表4可看出，处理FM1和处理M每株有效穗数最多，分别较处理F提高8.96%和8.22%，差异显著， 处理FM2较处理F显著降低3.49%。每穗粒数以FM1最高，其次是FM2，分别较F提高4.64%和4.06%，差异显著；处理M较F显著降低5.08%。从产量来看，FM1最高，较F提高14.05%，差异显著。处理M和处理FM2与处理F间产量无显著差异。

由以上分析看出，与传统单施无机肥相比，全部施用谷氨酸发酵废液处理M，可增加有效穗数，但穗小；减氮配施谷氨酸发酵废液处理FM2虽可提高穗粒数，但有效穗数较少；只有等氮量无机肥配施谷氨酸发酵废液处理，可同时提高有效穗数和穗粒数，从而获得较高产量。

3结论与讨论

谷氨酸发酵废液中含有大量K+、Na+、Mg2+、Ca2+、Fe2+等离子，且发酵废液提取谷氨酸后呈酸性。因而，施入土壤后的全盐量和pH值是研究者关注的首要问题。黄庆等研究表明，施用谷氨酸发酵废液有机无机BB 肥的土壤pH 值基本维持不变，说明施用偏酸性的谷氨酸发酵废液肥对水田土壤酸性影响甚微。本研究结果表明，与传统单施无机肥相比，全部施用等氮量的谷氨酸发酵废液显著降低土壤pH值，而等氮量配施无机肥处理和减氮量配施谷氨酸发酵废液处理无显著差异，说明施入一定量的谷氨酸发酵废液对改变土壤pH无显著影响。endprint

有研究表明，土壤有效氮含量受pH值影响较大，较低的pH值，可使铵态氮向硝态氮的转化受到抑制，以及因氨挥发引起的铵态氮损失也较少。还有研究表明，施钾可抑制土壤铵态氮的释放，促进铵态氮的固定。本试验中，有效氮以单施无机肥处理F和单施谷氨酸发酵废液处理M最高，等氮量无机肥配施谷氨酸发酵废液FM1处理有效氮含量最低；速效钾含量以单施谷氨酸发酵废液处理M最高，单施无机肥处理F最低。这或许是肥料养分氮钾交互作用和pH值共同作用的结果。而试验中有效氮以等氮量配施谷氨酸发酵废液处理FM1最低，这或许是由于等氮量配施谷氨酸发酵废液处理产量较高，吸收较多氮素所致。

研究表明盐分能诱导土壤锰的释放，可提高土壤锰有效性，土壤中有效态锌的含量与土壤中铁的含量呈显著正相关。更多的研究表明，土壤pH值和有机质含量与微量元素含量有显著相关性。本研究中，谷氨酸发酵废液本身含有一定量的微量元素，而且酸性谷氨酸发酵废液的加入，降低了土壤的pH值，提高了土壤有机质含量，有利于Fe2+、Mn2+等离子的溶解，因而提高了土壤有效铜、有效锌、有效铁和有效锰含量。

从产量结果看，施用等氮量的谷氨酸发酵废液配施无机肥处理，虽可提高作物产量，但过量施用对土壤的盐碱化和土壤pH值产生一定的影响。施用减氮量的谷氨酸发酵废液配施无机肥处理，其产量与单施尿素无显著差异，不仅减少了施肥量，而且有利于土壤有机质提高和微量元素的有效性，不会对土壤产生不良影响。综合本研究结果，谷氨酸发酵废液配施一定量无机肥可显著提高土壤养分含量和水稻产量，但在实践中，可进一步探索二者的最佳配比及优化施用方式。

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