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氨基酸及氨基酸螯合肥生物学功效研究进展

大C-会员头像-www.bzwz.com标准物质网 大C 0 377 2021-03-29
【摘要】传统的氮代谢认为植物只能吸收土壤中的无机态的氮(NO3-和NH4+),对于有机态的氮要先经过土壤微生物的作用转化为无机态氮后才能为植物利用。自研究发现植物可以吸收土壤中的有机态氮,特别是植物可以吸收分子态的氨基酸态氮后,有关氨基酸的吸收、转运及氨基酸的生物学功效研究逐渐增多。近年来有关氨基酸螯合肥在农业上的应用也时有报导。对氨基酸及氨基酸螯合肥的生物功效以及其在农业上的应用进行综述。
  • 学者们对植物有机态氮素营养的研究逐渐增多,植物对氨基酸态氮营养利用研究方面取得较大进展。以水稻为试验材料,进行无菌培养,用14C和15N标记甘氨酸和亮氨酸,15d后,已经有70%的15N从营养液中转移到水稻体内,这表明植物可以直接吸收分子态的氨基酸。无菌培养中,植物可以吸收分子态氨基酸,田间试验条件下植物也能吸收氨基酸态氮。选取梯牧草、杂种车轴草、红花车轴草、毛茛等几种植物,使用14C和15N双标记的甘氨酸,发现这些植物在大田条件下能吸收分子态甘氨酸,甘氨酸中有19%~23%是以分子态氨基酸的形式被吸收的,说明有机氮也可能是大田作物重要的氮源。

    在土壤表层,氨基酸是主要的有机氮化合物,占土壤全氮的15%~60%。土壤表层氨基酸主要来源于微生物和动植物的代谢活动以及土壤有机质的分解。氨基酸在土壤中以自由态和吸附态两种形式存在,其中自由态的氨基酸存在于土壤溶液中,是植物可以直接利用的形式,而吸附态的氨基酸以多肽的形式被矿质颗粒或腐殖质胶体吸附,只有在解吸附后才可以利用。

    土壤中自由态的氨基酸含量很低,一般仅为1~2mg/kg,但根际土壤中的含量可以超过非根际土壤的7倍,在植物-土壤-微生物组成的复杂体系中,氨基酸的组成、产生和降解是一个动态过程。氨基酸中含有C、N,不仅可以为植物提供N,还能作为C骨架参与植物体内的能量代谢,因此充足的氨基酸供应对植物的生长发育、提高作物的产量和品质以及提高植物的抗性都有重要的作用。

    1氨基酸促进植物生长和矿质元素的吸收

    不管是氨基酸单施,还是几种氨基酸混施,或是氨基酸与其他的微量元素配施,都可以不同程度地促进植物生长,提高产量和改善植物品质,增强植物对氮磷钾等矿质元素的吸收。研究土施色氨酸对甘蓝产量及养分吸收的影响,发现色氨酸能明显提高甘蓝的产量和干物质积累,促进甘蓝对氮磷钾的吸收。0.3mg/kg的L-Met适用于豆科植物阔叶合欢,可以显著增加其株高、茎粗以及地下部和地上部的干重、植物的分枝数和生物产量,促进植物对氮磷钾的吸收,提高了植物体内氮磷钾含量。用氨基酸鳌合微肥拌种,增加了玉米的主根长、叶面积、叶绿素含量,改善了玉米的光和性能,增加了地上部的干物重,氨基酸鳌合微肥对旱作水稻、小麦的产量和品质也有明显的提高。

    16种氨基酸在适宜的浓度下都对水稻幼苗的生长有促进作用,并且促进了水稻幼苗对氮磷钾的吸收。不同种类的氨基酸对黄瓜的营养效应显著不同,丙氨酸和甘氨酸可以有效地增加株高、叶片数、地上部的鲜重和全氮的含量,而谷氨酸效果不如前面两种,赖氨酸和亮氨酸的效果最差。盆栽试验表明50~400mg/kg的组氨酸和甲硫氨酸有增产效果,其中喷施100mg/kg的甲硫氨酸菜心增产幅度最大达17.3%,氨基酸浓度高(800mg/kg)时产量反而下降。

    2氨基酸对植物吸收NO3-的影响

    用氨基酸部分代替硝态氮,可以降低植物体内硝态氮含量,改善植物的品质。选用冬季洋葱和冬季莴苣为材料,用甘氨酸或氨基酸混合液替代20%的硝态氮,结果表明洋葱和莴苣体内硝酸盐的含量显著降低,总氮量增加,但是洋葱和莴苣的干重和鲜重没有明显变化。用氨基酸和尿素替代硝态氮研究不结球白菜和生菜硝酸盐含量,结论相同,用氨基酸和尿素替代硝态氮,提高了叶片中可溶性糖和可溶性蛋白质的含量。

    水培研究氨基酸和硫酸铵部分替代硝态氮对小白菜硝酸盐含量和营养品质的影响,发现对于植物体内硝酸盐含量的影响效果从强到弱依次为谷氨酸、谷氨酰胺、硫酸铵。氨基酸部分替代硝态氮后降低了植物体内硝酸盐的含量,促进了小白菜对磷钾的吸收,小白菜叶片的可溶性糖、维生素C、叶绿素含量增加。菜心硝酸盐的含量随氨基酸喷施浓度的提高先下降后上升,喷施100mg/kg的甘氨酸对降低菜心地上部硝酸盐含量的效果最显著,比对照降低了30.7%,当氨基酸浓度达800mg/kg时其硝酸盐的含量要高于对照。

    关于氨基酸降低植物体内硝酸盐含量的研究较多,但是对于其机理并不是十分明确,根据现有的研究推测可能是由以下几个方面的原因:一是有些植物优先吸收氨基酸,二是氨基酸通过影响硝酸还原酶和亚硝酸还原酶的活性影响植物对硝酸盐的吸收,三是氨基酸对硝酸盐的吸收具有反馈调节机制。土壤中的氮以有机和无机两种状态存在,当氨基酸与无机态氮共存时,有些植物优先吸收氨基酸态氮肥。以大麦作为试验材料在硝态氮和氨基酸态氮共存的情况研究植物对氮肥的选择吸收,结果表明,无论是高温还是低温,无论是光照还是黑暗,大麦植株优先吸收的是氨基酸态氮。

    水培研究氨基酸态氮、NH4+和NO3-共存时对白毛羊胡子草生长的影响,结果表明氨基酸态氮可以使白毛羊胡子草积累更多的氮,获得更多的生物产量。说明确实有些植物在生长过程中优先吸收氨基酸态氮,正是由于植物优先吸收氨基酸态氮,才抑制了植物对硝态氮的吸收,降低了植物体内硝酸盐的含量。

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