PGA对黑麦草生长的影响文献综述

 2021-09-25 01:09

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毕业论文课题相关文献综述

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文 献 综 述

1.1 研究背景

在现代农业生产中,化肥为农业发展和粮食增产做出了重要的贡献。然而,氮肥通过挥发、淋溶和径流等途径,平均损失高达45%,不仅造成了大量的经济损失,同时也给我们的生存环境带来诸多不良后果,如土壤板结、水质污染、农产品污染、温室效应等问题。如何有效提高肥料利用率已成为我国农业发展中迫切需要解决的重点课题。新型环保肥料调节剂,尤其是可有效提高肥料利用效率的肥料增效剂,受到了广泛重视。

γ-聚谷氨酸(英文 poly-γ-glutamic acid,γ-PGA)是自然界中微生物发酵产生的阴离子型多聚氨基酸,由D型和L型谷氨酸通过α-氨基和γ-羧基以肽键形式形成的高分子聚合物[1]。由于γ-PGA分子中含有大量的游离羧基,使它具有很多优良的特性[2]:水溶性好、对金属离子的亲和性强,吸附性超强,抗冻特性和絮凝特性等。因此,γ-PGA在农业和环保方面有广阔的应用前景,植物养分吸收促进剂,保水剂、农药和肥料的缓释剂和生物高分子絮凝剂等,分子量分布在100kDa到10000kDa之间[3]。γ-PGA具有优良的水溶性、超强的吸附性和生物可降解性,降解产物为无公害的谷氨酸,是一种优良的环保型高分子材料,可作为保水剂、重金属离子吸附剂、絮凝剂、缓释剂以及药物载体等[4],在化妆品、环境保护、食品、医药、农业、沙漠治理等产业均有很大的商业价值和社会价值[5],由于γ-PGA具有生物可降解性对环境无害,还能够提高肥料的利用率,因此近几年聚谷氨酸在农业上的应用成为专家学者的研究热点[6]

1.2 γ-PGA的结构与性质

聚谷氨酸有两种异构体:α-PGA和γ-PGA(如图1.1)。至今发现的生物合成的聚谷氨酸均为γ-PGA ,γ-PGA是谷氨酸单体以γ-羧基与氨基相缩合的一种均聚氨基酸,主链为nylon-4结构(图1-1:A)。而化学合成的聚谷氨酸多数为α-聚谷氨酸(如图1-1:B)[7]

A B

图1-1 生物合成与化学合成的聚谷氨酸的化学结构

Fig. 1-1 Chemical structures of γ-polyglutamic acidby microbiological formation and chemical synthesis

A:α-polyglutamic acid B: γ-polyglutamic acid

1.3 γ-PGA农业应用概述

γ-聚谷氨酸γ-PGA Hydrogel及γ-PGA超强亲水性与保水能力[7]。漫淹于土壤中时,会在植株根毛表层形成一层薄膜[7],不但具有保护根毛的功能,更是土壤中养份、水份与根毛亲密接触的最佳输送平台,能很有效率的提高肥料的溶解、存储、输送与吸收。阻止硫酸根、磷酸根、草酸根与金属元素产生沉淀作用,使作物能更有效的吸收土壤中磷、钙、镁及微量元素[8]。促进作物根系的发育,加强抗病性[9]。   

γ-聚谷氨酸γ-PGA Hydrogel及γ-PGA平衡土壤酸碱值。对酸、碱具有绝佳缓冲能力,可有效平衡土壤酸碱值,避免长期使用化学肥料所造成的酸性土质[10]。   

γ-聚谷氨酸γ-PGA Hydrogel及γ-PGA可结合沉淀有毒重金属。γ-PGA还具有多阴电性,能有效阻止化肥中SO42-、CO32-、PO43-、C2O42-与Ca、Mg等微量元素的结合,避免产生低溶解性盐类与沉淀作用,使作物更能有效吸收土壤中微量元素,促进作物根系的发育、加强抗病性。对酸、碱具有绝佳缓冲能力,可有效平衡土壤酸碱值,避免因长期使用化学肥料造成的酸性土质及土壤板结化。此外,对于Pb2 、Cu2 、Cd2 、Cr3 、Al3 、As4 等重金属离子,γ-PGA有极佳的螯合效果,可作为重金属吸收剂,避免作物吸收过多土壤中有毒重金属[11]。 

γ-聚谷氨酸γ-PGA Hydrogel及γ-PGA可增强植物抗病及抗逆境能力。整合植物营养、土壤中的水活成份,可增强抵抗由土壤传播的植物病原所引起的症状[12]。     

使用本产品后,玉米蛋白质含量提高3~6%,小麦蛋白质含量提高20~30%,番茄可溶性糖提高0.5~1%,粗蛋白提高0.1%左右,水果含糖量增加10~20%,一级果增加,西瓜糖分增加8~10%,葡萄糖分增加10%左右,烟草一级烟增加10~15%左右,上中等烟比例提高6%左右[13]

1.4 课题意义

草坪是指由人工建植或人工养护管理,起绿化美化作用的草地。主要指以禾本科草及其它质地纤细的植物为覆盖并以它的根和匍匐茎充满土壤表层的地被。适用于美化环境、园林景观、净化空气、保持水土、提供户外活动和体育运动场所。因此草坪建设是未来城市生活不可或缺的重要环保工程。但是在现代草坪种植过程中仍有很大问题。现在国内草坪种植上多使用氮肥,然而据有关资料表明,氮肥当季利用率仅30%,长期利用率也只有50%,有近一半氮肥损失,造成水源污染[14]。另一部分生成NO逸入大气,破坏臭氧层。草坪为施肥量大,灌水多的人工植被,与城市居民的生活质量息息相关。然而国内关于草坪科学施肥的研究报道少见,这不仅造成水肥的浪费,还会造成城市污染。因此,减少草坪上的肥料损失,提高其利用率,不仅有利于节约资源,提高综合效益,而且还对保护环境具有重要意义[15]

γ-聚谷氨酸作为一种新型高分子材料,在农林领域已经得到一定的研究与应用。特别是在农作物上的研究,已经获得市场的认可。然而γ-聚谷氨酸在草坪上的研究目前尚未有报道。因此,本课题从γ-聚谷氨酸对草坪生长效果的影响入手,研究γ-聚谷氨酸对草坪生长参数的影响,从而尝试解决草坪种植养护中需肥量大、需水量多等问题。

参考文献

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