生物菌肥對稻米營養(yǎng)品質(zhì)的影響

生物菌肥對稻米營養(yǎng)品質(zhì)的影響

水稻是人類最重要的食物種類之一。在亞洲人的食物組成中稻米約占49%,并提供人體攝取全部能量的35%、蛋白質(zhì)的28%。因此稻米的營養(yǎng)品質(zhì)直接關(guān)系到人體營養(yǎng)的有效供給水平。據(jù)報導(dǎo),稻米籽粒中各種營養(yǎng)成份的含量種間差異較大,其遺傳上普遍存在加和效應(yīng)的特征,即某一成份的總量受多基因系統(tǒng)控制的數(shù)量性狀遺傳作用,并成為科學(xué)選育雜交水稻優(yōu)良品種的重要基礎(chǔ)。另外,對稻米栽培過程中的各種環(huán)境因素的影響,特別是在抽穗結(jié)實期間的光照、溫度等氣候條件以及葉面施肥等不同的農(nóng)作技術(shù)方面對稻米營養(yǎng)物質(zhì)積累的影響,在近幾年也已成為研究重點。普遍的結(jié)果顯示,稻米品質(zhì)的形成是品種遺傳特性和環(huán)境條件綜合作用的結(jié)果。80年代國內(nèi)外曾對小麥的營養(yǎng)品質(zhì)與施肥關(guān)系做過較為系統(tǒng)的研究分析,但對水稻結(jié)實籽粒中的營養(yǎng)品質(zhì)與施肥的關(guān)系報導(dǎo)較少。本文通過對水稻不同肥源培育的結(jié)實籽粒進(jìn)行營養(yǎng)品質(zhì)的初步測試與分析,探討了稻米中多種營養(yǎng)成份與肥源中不同營養(yǎng)素水平之間的相互關(guān)系,這是從栽培學(xué)角度提高稻米營養(yǎng)品質(zhì)研究的一個重要方面。1材料和方法1.1測試樣本由常規(guī)品種化肥和中合牌生物菌肥分別育秧培育的中作8923水稻結(jié)實籽粒作為測試樣品,由北京中合農(nóng)業(yè)生物制品研制中心提供。1.2氨基酸自動儀器上海第二天平儀器廠SC69-02C型水分快速測定儀;日立公司產(chǎn)835-50氨基酸自動分析儀;日本津島公司產(chǎn)LC-10A型高壓液相色譜儀;日本津島公司產(chǎn)RF-510型熒光計;美國產(chǎn)TJA110真空6道電感耦合等離子直讀光譜儀(ICP)。1.3測定指標(biāo)及方法樣品處理:將兩組稻米樣品加工成去殼糙米,再用搗碎機(jī)制成米粉備用。粗蛋白、粗脂肪、維生素B1和維生素C、灰分、粗纖維均按國家食品檢驗測試方法,做平行樣分析。常規(guī)氨基酸:鹽酸水解樣品,再用氨基酸自動分析儀測試。微量元素:用酸水解樣品后,再用ICP分析元素含量。2結(jié)果與分析2.1以固氮菌為主的微生物有機(jī)肥在水稻各養(yǎng)分含量中的優(yōu)化稻米營養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)主要包括粗蛋白、粗脂肪、粗纖維以及碳水化合物等常規(guī)項目。對兩組稻米測試的結(jié)果表明,菌肥組蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化合物及纖維素含量比化肥組均有不同程度的提高(表1)。其中粗蛋白增加了3.27%,脂肪增加了6.74%。這一結(jié)果說明菌肥對稻米各營養(yǎng)成份具有一定的改善作用。育秧用生物菌肥是一類以固氮菌為主的多菌種微生物有機(jī)肥,在維持土壤氮素以及有機(jī)營養(yǎng)成份的供給方面比化肥組具有明顯的優(yōu)勢。廣譜共生型固氮菌的有效作用時間可伴隨植物整個生育期,并能提供均衡、穩(wěn)定的氮素營養(yǎng),多年的相關(guān)實驗和生產(chǎn)實踐已證明,施用氮性肥以及在水稻生長的某些重要時期,特別是減數(shù)分裂期和抽穗結(jié)實期,增施氮性肥(包括葉面噴施技術(shù)的應(yīng)用),可大幅度提高水稻的產(chǎn)量和稻米中蛋白質(zhì)含量,增加水稻籽粒中各營養(yǎng)成份的積累。菌肥組稻米中的脂肪含量也有明顯提高,增幅約為6.74%。據(jù)報導(dǎo),稻米油脂中85%～94%的脂肪酸為油酸、亞油酸和棕櫚酸等,其中不飽和酸以亞油酸為主,飽和酸則以棕櫚酸為最多,此外還有亞麻酸、花生酸等。稻米脂肪的提高,不僅增加了人體對亞油酸、亞麻酸等必需脂肪酸的攝入量,同時還提高了稻米的外觀品質(zhì)和蒸煮品質(zhì),使蒸煮后的飯粒外表光澤度提高,且食味、香氣均有提高。對維生素的測定表明,施用菌肥比施用化肥培育的稻米,維生素的含量有所提高,維生素B1和維生素C的含量分別增長了14.94%和7.99%。2.2營養(yǎng)品質(zhì)對稻米氨基酸的氧化對酸解蛋白質(zhì)樣品中的氨基酸測定結(jié)果表明,兩組稻米中16種氨基酸的含量有明顯的差異(表2),其中大多數(shù)氨基酸均以菌肥組偏高,7種人體必需氨基酸含量占氨基酸總量,菌肥組為42.9%,化肥組為41.1%,其中的6種氨基酸菌肥組偏高;值得注意的是菌肥組稻米中測出了脯氨酸,含量約為0.22%,而化肥組卻沒有測出。這與中合牌生物菌肥中含有較高濃度脯氨酸的情況相吻合。在相同品種、相同農(nóng)作技術(shù)條件下稻米籽粒含氨基酸的差異,可以認(rèn)為是不同肥料營養(yǎng)差異的結(jié)果。植物根系細(xì)胞除了對無機(jī)氮分子具有較高的吸收率以外,還具有直接吸收各種氨基酸分子,而無需待其分解后再吸收的特性,表明植物對高級有機(jī)營養(yǎng)成份具有良好的吸收利用性能。氨基酸分子進(jìn)入植株后被很快轉(zhuǎn)運到代謝最旺盛的新生組織中,參與其他氨基酸的形成,并促進(jìn)蛋白質(zhì)的合成。特別在抽穗結(jié)實期間,不同器官的有機(jī)營養(yǎng)物主要向穗部轉(zhuǎn)移,從而加強了穗部營養(yǎng)物質(zhì)的積累。菌肥中豐富的氨基酸可以直接向植物提供大量高級氮性營養(yǎng)成份。這種營養(yǎng)一般是純化肥所難以提供的。因而可以看出,土肥的營養(yǎng)成份與稻米營養(yǎng)品質(zhì)之間有著內(nèi)在的直接聯(lián)系。從已報導(dǎo)的中合牌生物菌肥的成份分析來看,菌肥中含有非常豐富的氨基酸。其中游離氨基酸有30多種,蛋白質(zhì)氨基酸有17種(因酸解破壞未檢出色氨酸)。在蛋白質(zhì)中,人體必需氨基酸(7種)約占其總量的42.32%,而脯氨酸的含量高達(dá)29.33%。水稻大量吸收外源性氨基酸的強度,在一定范圍內(nèi)隨供給量的增加而增加,同時其他相關(guān)氨基酸的含量也會受此影響,表現(xiàn)出增長的趨勢。穗中游離氨基酸、蛋白質(zhì)含量均與外源性供給量在一定范圍內(nèi)呈正相關(guān)關(guān)系。因此稻米氨基酸品質(zhì)特別是人體必需氨基酸的含量可以通過調(diào)節(jié)土肥中多種氨基酸的水平來加以提高。此外,對表2的分析還發(fā)現(xiàn),兩組稻米的氨基酸中的谷氨酸的含量都是最高的。這種情況同樣出現(xiàn)在水稻植株的其他組織器官中。這是由于谷氨酸在整個氨基酸的合成代謝中起中心作用。它通過轉(zhuǎn)氨基作用,參與形成各種氨基酸,還可以通過形成酰胺態(tài)參與植株對銨態(tài)氮(NH+4)的吸收、轉(zhuǎn)運。因此在整個植株的各個器官組織中都存在谷氨酸含量偏高的現(xiàn)象,稻米籽粒亦如此。2.3變量測定2.3.1對稻米主要營養(yǎng)成分的影響稻米中的微量元素是稻米營養(yǎng)品質(zhì)的重要組成。在特種稻如香稻、色稻等的營養(yǎng)成份中,微量元素更是特殊品質(zhì)的指標(biāo)。對分別用化肥和生物菌肥培育的中作8923水稻籽粒進(jìn)行ICP元素分析(表3),結(jié)果顯示糙米中的元素含量>1.0mg·g-1的有P、K、Mg;>10-2mg·g-1的有Ca、Na、Fe、Mn、Zn、Si;>10-3mg·g-1的有Al、Cu;>10-4mg·g-1的有Cr、Ba、Sr、Ni;最少的是Co,含量>10-5mg·g-1。一些有毒物質(zhì),如Cd、Li和Pb均未被檢出,說明稻米的種植環(huán)境未被污染。從所測16種元素的情況來看,菌肥組多數(shù)元素的含量比化肥組有顯著提高。含量明顯增長的9種元素平均增幅為30.13%,其中一些對人體極為重要的營養(yǎng)元素如Ca、Si、Mn、Zn、Mg等增幅較大。另7種元素則有一定程度的下降,降幅平均為21.37%,Na、Co等元素的含量降幅較大。說明菌肥的使用對稻米籽粒中微量元素的含量具有較大程度的影響。表3的結(jié)果還表明,菌肥組稻米還具有低Na的特點。而低Na型食品被認(rèn)為對人體健康非常有益。稻米在亞洲人的食譜中占有重要地位,因此培育低鈉型稻米,對提高稻米營養(yǎng)品質(zhì),增進(jìn)人體吸收和健康具有很大的作用。2.3.2含可溶性zn肥菌肥中含有較高濃度的微量元素,具有種類齊全、物理性能穩(wěn)定、無有害元素如Cs、Pb等特性,施用后對土壤微量元素水平具有良好的矯正平衡的作用。而一般的單一性化肥并不能提供全價性微量元素。據(jù)報導(dǎo),施用含可溶性SiO2或硅酸鹽的Si肥可以提高植物根系發(fā)育,增加成熟期干物質(zhì)積累,達(dá)到增產(chǎn)效果。含可溶性Zn+2的Zn肥同樣具有促進(jìn)水稻高產(chǎn)的特性,同時還提高了糙米中蛋白質(zhì)、氨基酸的含量。但高濃度的Zn肥還要求高濃度的P肥與之配合,以滿足植物生長所需求的P-Zn平衡。由此看來,Si肥、Zn肥的增產(chǎn)效應(yīng)在一定程度上促進(jìn)了N、P以及干物質(zhì)在稻米籽粒中的積累。在某些區(qū)域性土壤中,有效Mn、Fe、Cu、Zn、Ca等元素含量較高,一些深層地下水往往也具有同樣的特性,這或許是某些特種稻米只能在某一地區(qū)的局部土壤里種植的重要原因。就本試驗的結(jié)果來看,向植物提供一定濃度的全價型微量元素,對稻米營養(yǎng)品質(zhì)的改善具有較為積極的作用。3水稻植株營養(yǎng)品質(zhì)應(yīng)符合生物菌肥所提供的一些重要從上面的結(jié)果與分析中不難看出,水稻的良好生長以及籽粒的營養(yǎng)品質(zhì),除了遺傳作用和氣候條件外,還依賴于環(huán)境所能提供的均衡營養(yǎng)。不同營養(yǎng)因子的協(xié)調(diào)作用是保障水稻高產(chǎn)、高營養(yǎng)品質(zhì)的重要基礎(chǔ)。生物菌肥以多種活性微生物為主體配以某些發(fā)酵基料和營養(yǎng)添加劑,是一種新型多價全營養(yǎng)性有機(jī)肥。菌肥主要利用微生物作用將土肥中非有效態(tài)物質(zhì)分子轉(zhuǎn)化為可被植物有效吸收的營養(yǎng)分子,而且多為高級營養(yǎng)成份,如氨基酸、脂類和各種含氮、磷的有機(jī)分子等。應(yīng)該說生物菌肥所提供給水稻植株的營養(yǎng)要比純化肥更全面、更均衡,加上活性微生物的增殖作用,在較長時間內(nèi)可保持養(yǎng)份的均衡供給能力和水平,這是促使植物良好生長、結(jié)實的重要原因之一。研究表明,單一品種化肥的使用,水稻產(chǎn)量低于氮、磷、鉀混合使用后的產(chǎn)量,且蛋白質(zhì)含量下降,而其他營養(yǎng)品質(zhì)變化不大。但純化肥長期使用對水稻的不利影響會引起產(chǎn)量遞減、品質(zhì)下降、蛋白質(zhì)含量降低;有機(jī)肥則基本沒有這種情況,并能長期保持高產(chǎn)量、高品質(zhì)的持續(xù)性生產(chǎn)