1840年德国化学家李比希提出和建立了“植物矿质营养学说”,该学说认为,植物只能直接吸收和利用土壤中的无机态氮,不能直接吸收和利用土壤中的有机态氮,土壤中的有机态氮必须经过土壤中微生物的作用转化为无机态氮才能被植物直接吸收和利用[1],因此,自李比希的“植物矿质营养学说”提出后矿质养分一直是研究植物氮肥的重点。然而,随着研究的深入、分子生物学的发展以及实验方法的改进,越来越多的试验已证实植物可以直接吸收土壤中的小分子有机态营养,如脂肪酸、核酸、氨基酸等[2,3,4]。20世纪初,植物氨基酸营养开始走进研究者的视野,学术界开启了植物氨基酸营养的研究。最早开始植物氨基酸营养的研究是在1908年,Lutz成功的完成了氨基酸吸收的无菌试验,这是世界上第一次对有机态营养吸收的研究。直到20世纪90年代末,人们对植物有机氮营养的研究才逐渐增多,特别是在植物吸收氨基酸态氮营养方面取得了较大进展,氨基酸是一种有机化合物,它的分子量大小不等,是蛋白质合成的前体物质,氨基酸可提供有机氮源,许多研究也证明了植物能够直接吸收氨基酸[5,6,7,8]。氨基酸对植物的作用以及在生态环境方面的作用也在大量研究中得到了证明[9,10,11,12,13]。从某种意义上来讲,氨基酸对植物生长是必不可少的。
1 含氨基酸水溶肥料的产品技术指标和施用方式
1.1 含氨基酸水溶肥料的产品技术指标
含氨基酸水溶肥料从外观上看可分为液体和固体两种;按产品类型又可分为中量元素型和微量元素型2种[14]。含氨基酸水溶肥料标准(NY 1429—2010)规定,含氨基酸水溶肥料液体产品和固体产品中游离氨基酸含量分别≥100 g·L-1和10%;pH值(1:250倍稀释)要在3.0~9.0;水不溶物含量分别≤50 g·L-1和5.0%;微量元素含量分别≥20 g·L-1和2.0%(微量元素含量指铁、锰、硼、锌、铜、钼含量之和,产品应至少包含一种微量元素,液体和固体产品中含量分别≥0.5 g·L-1和0.05%的单一微量元素均应计入微量元素含量中,液体和固体产品中钼元素含量分别≤5 g·L-1和0.5%);中量元素含量分别≥30 g·L-1和3.0%(中量元素含量指钙、镁元素含量之和,液体和固体产品中含量分别≥1.0 g·L-1和0.1%的单一中量元素均应计入中量元素含量中);重金属元素汞(Hg)、砷(As)、镉(Cd)、铅(Pb)、铬(Cr)的含量分别≤5、10、10、50、50 mg·kg-1。
1.2 含氨基酸水溶肥料的施用方式
在我国的各个地区,由于气候条件和土壤性质等都各不相同,也使得各地区在含氨基酸水溶肥料的施用方式上也各不相同,目前主要的施肥方式有叶面喷施、滴灌、冲施、浸种蘸根。
2 含氨基酸水溶肥料的功能与作用
2.1 促进作物生长,提高叶绿素含量,增强叶片光合作用
2.2 增加农产品产量,改善农产品品质
王蓓等[21]研究表明,在辣椒和豇豆根部灌施含氨基酸水溶肥料,能够提高辣椒和豇豆的产量,2季的种植中辣椒的增产幅度分别达8.6%和7.0%,豇豆的增产幅度分别达14.7%和11.7%,灌施含氨基酸水溶肥料处理的辣椒和豇豆的可溶性糖含量、蛋白质含量和VC含量都要比对照处理高,硝酸盐含量比对照处理低,表明含氨基酸水溶肥料能够提高辣椒和豇豆的产量,改善辣椒和豇豆的品质。
2.3 增强农作物的抗病性
张树生等[20]研究表明,在黄瓜种植过程中施用氨基酸肥料,能够增加土壤中放线菌和真菌的数量,减少黄瓜连作栽培中引起土传病害黄瓜镰刀霉菌枯萎病的致病菌尖孢镰刀菌的数量,使真菌/细菌比值显著提高,尖孢菌/真菌比值显著降低,降低了黄瓜枯萎病的发病率,对黄瓜枯萎病的防治率最高可达80%以上。表明氨基酸肥料能够增强黄瓜的抗病性。
2.4 改善土壤理化性状,增强土壤肥力
3 含氨基酸水溶肥料的应用研究
3.1 含氨基酸水溶肥料在蔬菜上的应用
黄秀连[23]的研究表明,在小白菜上喷施氨基酸水溶肥料能够提高小白菜的株高、叶长、叶宽以及叶片数,同时能够提高小白菜的产量,比常规对照每667 m2增产117.8 kg,增幅为6.8%,具有极其显著的增产效果;肇雪艳[24]研究表明,在番茄上喷施含氨基酸水溶肥料能提高番茄的株高、单果重、单株果数以及含糖量,增强番茄叶片的绿色,显著增加了番茄的产量,施用含氨基酸水溶肥料处理比常规施肥处理的番茄每667 m2增产470.2 kg,增产率为6.7%;比喷施等量清水的处理每667 m2增产385.7 kg,增产率为5.4%;高丽萍[25]研究也表明,在菠菜上施用含氨基酸水溶肥料能够提高菠菜的株高和有效叶片数,降低夏季菠菜的抽薹率,施用含氨基酸水溶肥料的处理,菠菜产量折合23 659 kg·hm-2,比对照增产1 133 kg·hm-2,增产率5.0%,达显著水平,施用含氨基酸水溶肥料的处理比对照可增加经济效益9 830.00 元·hm-2,投入产出比为1:7.55。
3.2 含氨基酸水溶肥料在水果上的应用
李爽[26]研究表明,在草莓上喷施含氨基酸水溶肥料可促进草莓生长发育,草莓果色深红,叶色浓绿透亮,提高了草莓的单株果数、单果重以及草莓的含糖量,喷施含氨基酸水溶肥料可显著提高草莓的产量,比常规施肥处理每667 m2增产82.3~170.1 kg,增产幅度达7.9%~8.4%;比喷施清水处理每667 m2增产77.9~140.0 kg,增产幅度达6.8%~7.4%;赵艳茹等[27]研究表明,在柑橘上喷施含氨基酸水溶肥料可提高柑橘春梢长度、春梢径粗、早秋稍长度以及单株挂果数,坐果率达7.7%,比喷施清水处理和常规施肥处理分别增加了2.5%和2.8%,单株产量和可溶性固形物含量都比喷施清水处理和常规施肥处理要高,喷施含氨基酸水溶肥料处理的每667 m2产量比喷施清水处理和常规施肥处理分别增加了564.4 kg和623.8 kg,增产幅度分别达13.3%和14.9%;张保帅等[28]研究表明,在苹果作物上施用氨基酸水溶肥料果树叶片浓绿、厚、长势好,叶面积增大,果实色泽好,裂果率小,每株果实数量增多,单果重增大,并且在产量上,施用含氨基酸水溶肥料处理比对照每667 m2增产531.95 kg,增产幅度达17.0%。
3.3 含氨基酸水溶肥料在粮食作物上的应用
吴凯[29]研究表明,在水稻上施用含氨基酸水溶肥料可以提高水稻的穗数、每穗粒数、千粒重,使水稻的抗病性增强,常规施肥处理+含氨基酸水溶肥料处理比常规施肥处理和常规施肥+等量清水处理在产量上每667 m2分别增加了62 kg和42 kg以上,增产幅度分别高达9.0%和7.0%以上;李锐娟等[30]研究表明,在小麦上喷施含氨基酸水溶肥料能够提高小麦的株高、茎粗,小麦叶宽大、增厚,手感好,色浓,成穗率稍高,穗稍大,色深,显穗率高,籽粒饱满,提高了小麦的穗粒数和千粒重,比在常规施肥的基础上喷施等量清水每667 m2增产64.7 kg,增产率为12.54%,增产达到极显著水平;瞿元松等[31]研究表明,在大豆上喷施“爱尔乐”水溶氨基酸肥料可以提高大豆单株分枝数、单株有效荚数、单荚粒数、百粒重以及单株产量,比常规对照每667 m2增产32.23 kg,增产幅度达17.0%,达显著水平。
3.4 含氨基酸水溶肥料在中药材上的应用
3.5 含氨基酸水溶肥料在花卉和园林植物上的应用
3.6 含氨基酸水溶肥料在其他作物上的应用
4 展望
含氨基酸水溶肥料的应用在我国是非常广泛的,它在改善土壤性状,促进作物生长,增强作物光合作用,提高作物的产量和品质以及增强植物的抗逆性和抗病虫害能力等方面具有重要的作用,是一种生态安全的新型肥料,对于我国农业的可持续发展具有重要意义。随着有机农业和生态农业越来越受到人们的关注,社会对环境保护的日益重视,植物有机营养研究水平的不断提高以及水肥一体化技术的不断完善和发展,含氨基酸水溶肥料在未来生态农业的发展中将有着非常广阔的应用前景。
参考文献
Boreal forest plants take up organic nitrogen
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Characterization of solute/proton cotransport in plasma membrane vesicles from Ricinus cotyledons and a comparison with other tissues
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Uptake of amino acids by plants from the soil: a comparative study with castor bean seedlings grown under natural and axenic soil conditions
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Uptake capacity of amino acids by ten grasses and forbs in relation to soil acidity and nitrogen availability
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Uptake of glycine by non-mycorrhizal Lolium perenne
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Production of a water-soluble fertilizer containing amino acids by solid-state fermentation of soybean meal and evaluation of its efficacy on the rapeseed growth
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氨基酸液体肥料替代氮肥对辣椒生长、产量及品质的影响
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【目的】氮肥减施条件下,筛选出适合辣椒生长的氨基酸液体肥料比例,提高辣椒的产量及品质。【方法】以辉腾8号为材料,共设6个处理,以常规施肥为对照,减施氮肥10%、20%、30%、40%、50%,配施氨基酸液体肥料,测定辣椒的生长指标、产量及品质指标,分析氨基酸液体肥料替代化肥对辣椒生长、产量及品质的影响。【结果】各处理对辣椒的生长、产量及品质都有影响。T4处理可以提高辣椒的产量,其中,单果重、单株果实数、单株产量、小区产量分别比CK提高0.17%、28.98%、10.11%、24.64%。同时,T4处理可以改善辣椒的品质,果形指数、可溶性蛋白、可溶性糖、VC比CK提高12.62%、10.92%、3.63%、30.44%,硝酸盐含量比CK降低22.61%。【结论】氨基酸液体肥料可以替代部分氮肥且T4处理(减施氮肥40%,配施28 kg/667m<sup>2</sup>的氨基酸液体肥料)进行基施和追施,可使辣椒的产量和品质达到最好。
