炭吸附聚谷氨酸

炭吸附聚谷氨酸是在聚谷氨酸基础上经生物炭处理得到的新型材料 它是一种通过微 生物发酵产生的高分子生物聚合物 具有良好的水溶性 高负电性 成膜性 吸水性 缓 释性 可生物降解性 对环境安全友好性等特性 炭吸附聚谷氨酸通过微生物在适合的培 养基中经深层液体发酵生成聚谷氨酸 再将生物炭置于聚谷氨酸微生物发酵液中 使其进 一步发酵生成炭吸附聚谷氨酸 炭吸附聚谷氨酸的由来 国内外关于聚 谷氨酸生产的研究十分活跃 主要集中在 生产合成以及聚 谷氨酸在工业和医疗上的应用方面 并且以日本和韩国的研究报道居 多 但是由于聚谷氨酸特殊的产物性质 微生物发酵产率低以及其代谢机制的不明等原因 导致聚氨酸发酵生产成本过高 国际上成功地实现聚谷氨酸商业化生产的企业并不多 随着科学技术的不断进步 国内公司通过对聚谷氨酸的不断改进 制备了一种炭吸附 聚谷氨酸新型材料 解决了聚谷氨酸在农业应用上持效期短 成本高等问题 有力推动了 聚谷氨酸的商业化进程 最近几年 国内某家企业成功实现了炭吸附聚谷氨酸的大规模生 产及推广应用 使其聚谷氨酸产品成为防治土壤污染和化肥减量现阶段最受人关注的生物 制品之一 农业应用农业应用 1 提高肥料利用率 缓解耐肥性 进行化肥减量 炭吸附聚谷氨酸具有超级亲水性 是养分与根系接触的最佳平台 可以加速作物对肥料等 营养的吸收 不管阳离子基团或阴离子基团 只要碰到炭吸附聚谷氨酸有机水溶肥 即全 部呈溶解态 可先贮存吸附 再缓缓释放至土壤中 促进作物对氮 磷 钾及中微量元素 的吸收 减少土壤肥料流失和固化 最终提高肥料利用率 缓解耐肥性 减少化肥施用量 2 改良土壤 防止土壤板结酸碱化 导致土壤板结的主要原因是黏粒含量过高且有机质含量较低 表土黏粒含量高易板结 黏 韧性强 犁底层或心土层黏粒含量高则不利于水分下渗 易发生土壤上层滞水 另外 长期施用化肥 土壤酸化也是导致土壤板结的重要原因 炭吸附聚谷氨酸有机水溶肥可促 进土壤有机质合成 有效补充土壤有机质含量 平衡土壤酸碱值 达到改良土壤 防止土 壤板结酸碱化的作用 3 促进作物生长 提质增产 炭吸附聚谷氨酸有机水溶肥可有效提高根系活性 生根 壮根 促进对作物水分和养分的 吸收 输送和转化 增强作物的光合作用 促进有机物的合成 从而达到促进植物生长发 育 增产等目的 可明显提高作物生长过程中的 POD 酶 SOD 酶和 PAL 酶等的活性 从而 提高作物的抗逆性和抗病性 4 抗旱保湿 炭吸附聚谷氨酸具有 3000 5000 倍超高吸水保水能力 在土壤中有强力的保水力和缓释效 果 具有抗旱保墒作用 可明显提高干旱条件下作物的发芽率 炭吸附聚谷氨酸有机水溶肥在实验室和田间的示范应用 炭吸附聚谷氨酸有机水溶肥在实验室和田间的示范应用 1 1 室内试验 室内试验 炭吸附聚谷氨酸有机水溶肥在小麦上的应用炭吸附聚谷氨酸有机水溶肥在小麦上的应用 实验方法 实验方法 将水洗沙与草炭以 1 2 的比例混匀 填入中号花盆 并压实 在播种前用放置 12 小时的自来水将土壤浇透 试验设 3 个 处理 3 次重复 处理 1 在小麦播种 20d 后喷施普通水溶肥 处理 2 在小麦播种 20d 后喷施炭吸附聚谷氨酸有机水溶肥 处理 3 在小麦播种 20d 后喷施普通聚谷氨酸肥 实验结果 实验结果 由表 1 可知 与普通水溶肥和普通聚谷氨酸肥相比 炭吸附聚谷氨酸有机水溶肥显著提高了幼苗的各种基本素质 表 1 炭吸附聚谷氨酸有机水溶肥对小麦幼苗素质的影响 处理总根数次生根须根数苗高 cm 苗基宽 cm 分蘖数叶龄蓄水量 g 处理 2 15 00a4 67a9 33a20 77a0 97a3 67a16 00a2 03a 处理 3 11 67b2 67b7 33b16 97bc0 68b2 67b9 33b1 19b 处理 1 12 67b3 33b7 67ab16 50c0 65b2 67b10 33b1 36b 表中同一列中带有相同字母经 Statistix9 0 软件分析在 0 05 水平上差异 不显著 P 0 05 不同字母差异显著 P 0 05 炭吸附聚谷氨酸有机水溶肥在玉米抗逆上的应用炭吸附聚谷氨酸有机水溶肥在玉米抗逆上的应用 试验方法 试验方法 试验设有 CK1 不进行水分胁迫 CK2 喷施普通水 溶肥 进行水分胁迫 和普通聚谷氨酸 SCA 处理 进行水分胁迫 炭吸附聚谷氨酸有机水溶肥 NA MY 处理 进行水分胁迫 实验结果 实验结果 炭吸附聚谷氨酸有机水溶肥可以减轻干旱胁迫对玉 米萌发和幼苗的伤害 增强玉米的抗旱性 此为该技术在田间中的 应用提供了理论依据 CK1CK2SKANA MY 0 10 20 30 40 50 60 70 a b b Germination energy Different treatments a CK1CK2SKANA MY 50 60 70 80 90 100 110 B b a a a Germination rate A 图图 1 炭吸附聚谷氨酸对干旱胁迫下玉米种子萌发的影响炭吸附聚谷氨酸对干旱胁迫下玉米种子萌发的影响 表表 2 炭吸附聚谷氨酸有机水溶肥对玉米根系的影响炭吸附聚谷氨酸有机水溶肥对玉米根系的影响 表表 3 炭吸附聚谷氨酸有机水溶肥对干旱胁迫下玉米电解质渗出率和叶绿素含量的影响炭吸附聚谷氨酸有机水溶肥对干旱胁迫下玉米电解质渗出率和叶绿素含量的影响 处理 Treatments 根长 RL cm 根数 RN 根体积 RV ml 根鲜重 RFW g 根系活力 RA mg g hFW 单株鲜重 PFW g CK1 CK2 SCA NA MY 34 7a 26 8a 24 7a 32 3a 15 7a 13 3ab 11 7b 14 3ab 10a 4 2b 5 3b 6b 5 5a 3 4a 3 6a 4 8a 40 24a 29 04c 21 04d 38 84b 9 35a 5 97a 6 49a 7 78a CK1CK2 SCANA MY 0 30 60 90 120 150 180 210 b b SOD activity U g 1FW a b A CK1CK2 SCANA MY 210 240 270 300 330 360 390 B POD activity U g 1min 1FW c b b a CK1CK2 SCANA MY 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 D c a MDA content nmol g 1FW c b CK1CK2 SCANA MY 32 36 40 44 48 52 56 60 64C CATactivity U g 1FW Different treatments c b b a 图 图 炭吸附聚谷氨酸有机水溶肥对干旱胁迫下玉米幼苗保护酶活性和丙二醛含量的影响炭吸附聚谷氨酸有机水溶肥对干旱胁迫下玉米幼苗保护酶活性和丙二醛含量的影响 3 3 田间试验示范推广 田间试验示范推广 试验方法 试验方法 试验设 3 个处理 处理 1 常规施肥 处理 2 普通聚谷氨酸施肥 处理 3 炭吸附聚谷氨酸有机水溶肥 每个处理的播种时期 播种量 施肥水平和其他管理措施相同 处理 Treatments 相对电导率 REC 叶绿素 a b 含量 CC mg g 类胡萝卜素含量 carotenoid content mg g CK1 CK2 SCA NA MY 23b 36a 38a 24b 1 85a 1 27b 1 28b 1 7a 0 13b 0 09c 0 1c 0 16a XYLKXH 0 20 40 60 80 100 b b b b b a a Seedling emergence Place NA MY SCA CK aa 图 1 炭吸附聚谷氨酸有机水溶肥对小麦出苗率的影响 表 1 炭吸附聚谷氨酸有机水溶肥对小麦幼苗生长的影响 地点处理 单株鲜重 g 单株干重 g 苗高 cm 分蘖数 个 NA MY0 270 134 593 33 SCA0 260 113 953 00 兰 考 CK0 260 134 223 00 NA MY3 480 8725 64 12 SCA2 420 5921 123 08 夏 邑 CK2 430 6122 322 72 注 NA MY 炭吸附聚谷氨酸有机水溶肥 SCA 普通聚谷氨酸 CK 普通肥料 NA MY1 761 0419 703 00 SCA1 510 8714 303 33 西 华 CK1 480 9115 503 00 表 2 炭吸附聚谷氨酸有机水溶肥对小麦产量指标的影响 地点处理 亩穗数 万 穗粒数 粒 千粒重 g 估产 Kg 实产 Kg NA MY38 739 646599 2619 8 S