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γ­谷氨酸生产的研究十分活跃，主要集中在生产合成以及聚γ-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

（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。

（1）室内试验

①炭吸附聚谷氨酸有机水溶肥在小麦上的应用

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3 11.67b 2.67b 7.33b 16.97bc 0.68b 2.67b 9.33b 1.19b 处理1 12.67b 3.33b 7.67ab 16.50c 0.65b 2.67b 10.33b 1.36b

图1 炭吸附聚谷氨酸对干旱胁迫下玉米种子萌发的影响

表2 炭吸附聚谷氨酸有机水溶肥对玉米根系的影响

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

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

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

图２ 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）田间试验示范推广 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。

S O D a c t i v i t y (U *g -1F W )

P O D a c t i v i t y (U *g -1m i n -1F W )

M D A c o n t e n t (n m o l *g -1F W )

C A T a c t i v i t y (U *g -1F W )

Different treatments

S e e d l i n g e m e r g e n c e (%)

Place

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）

兰

考

NA-MY 0.27 0.13 4.59 3.33 SCA 0.26 0.11 3.95 3.00 CK

0.26 0.13 4.22 3.00

夏 邑

NA-MY 3.48 0.87 25.6 4.12 SCA 2.42 0.59 21.12 3.08 CK

2.43

0.61

22.32

2.72

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。