聚γ—谷氨酸增效肥對(duì)棉花干物質(zhì)積累與分配的影響

摘要：為探討聚γ-谷氨酸增效肥對(duì)棉花產(chǎn)量及干物質(zhì)積累的影響，在新疆南疆覆膜滴灌條件下，進(jìn)行了聚γ-谷氨酸增效肥基肥施用量試驗(yàn)。結(jié)果表明，施用聚γ-谷氨酸增效肥比施常規(guī)肥料增加產(chǎn)量10%以上。聚γ-谷氨酸增效肥主要增加了現(xiàn)蕾后的干物質(zhì)積累量，尤其是生殖器官干物質(zhì)積累量，單鈴重、單株鈴數(shù)和衣分均增加。在當(dāng)前地膜覆蓋滴灌條件下，利用聚γ-谷氨酸增效肥可減少30%基肥施用量，對(duì)棉花產(chǎn)量影響不明顯。

關(guān)鍵詞：棉花；聚γ-谷氨酸；增效肥；干物質(zhì)積累與分配

中圖分類號(hào)：S562.062 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2013）21-5167-04

Effects of Poly-γ-Glutamic Acid Strengthened Fertilizer on the Dry Matter Accumulation and Distribution of Cotton

ZHAI Yun-long1，CAO Xin-chuan1，L？譈 Shuang-qing1，LIU Wei-yang1，ZHANG Li-li2

（1.College of Plant Science， Tarim University， Alar 843300，Xinjiang，China； 2.Key Laboratory of Protection and Utilization of Biological Resources in Tarim Basin of XPCC， Alar 843300，Xinjiang，China）

Abstract： In order to investigate the effects of the poly-γ-glutamic acid strengthened fertilizer on the dry matter accumulation and yield of cotton， an experiment was conducted under the condition of drip irrigation with plastic mulching in the south of Xinjiang. The results showed that applying the poly-γ-glutamic acid strengthened fertilizer could increase the yield of cotton by more than 10% compared with the traditional fertilizers. The poly-γ-glutamic acid strengthened fertilizer increased the dry matter accumulation， especially the dry matter accumulation of reproductive organs after bud stage. The boll mass， boll per plant and lint percent increased when using the poly-γ-glutamic acid strengthened fertilizer. Using the strengthened fertilizer can reduce 30% of the amount of basic fertilizer.

Key words： cotton； poly-γ-glutamic acid； strengthened fertilizer； dry matter accumulation and distribution

棉花是新疆重要的經(jīng)濟(jì)作物，對(duì)新疆農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有著舉足輕重的地位。近幾年，超高產(chǎn)棉田在南北疆頻繁出現(xiàn)，施肥量增加趨勢(shì)明顯，然而肥料利用率低、污染環(huán)境等問(wèn)題日漸突出，提高肥料利用率，減少環(huán)境污染是目前亟待解決的熱點(diǎn)問(wèn)題[1-3]。緩控釋肥在提高肥料利用率，減少環(huán)境污染方面效果顯著，在棉花上也有一定的應(yīng)用研究[4，5]。

聚γ-谷氨酸是通過(guò)微生物發(fā)酵得到的可降解型綠色生物大分子材料。用大分子材料聚γ-谷氨酸將常規(guī)肥料螯合，可以實(shí)現(xiàn)肥料所含營(yíng)養(yǎng)元素的緩慢釋放，從而提高肥料的利用效率。聚γ-谷氨酸作為肥料增效劑在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上應(yīng)用已經(jīng)取得成功，可提高作物產(chǎn)量10%～30%[6，7]，促進(jìn)作物對(duì)肥料的吸收利用，同時(shí)還能起到抑制養(yǎng)分流失和快速分解的作用，可在保證產(chǎn)量的前提下減少肥料20%以上的用量[8]，還可降低因化肥施用過(guò)量或施用化肥不當(dāng)?shù)仍蛟斐傻沫h(huán)境污染，具有顯著的增產(chǎn)節(jié)肥效果。

通過(guò)研究聚γ-谷氨酸增效肥對(duì)棉花產(chǎn)量及物質(zhì)積累分配的影響，探討其應(yīng)用價(jià)值和應(yīng)用方法，可為新疆棉花高產(chǎn)栽培技術(shù)提供理論依據(jù)和技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)

試驗(yàn)于2011年在塔里木大學(xué)與農(nóng)一師十團(tuán)共建試驗(yàn)生產(chǎn)實(shí)習(xí)基地進(jìn)行，試驗(yàn)地土壤為壤土，有機(jī)質(zhì)10.6 g/kg，堿解氮43.9 mg/kg，速效磷12.0 mg/kg，速效鉀170.0 mg/kg。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用單因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，設(shè)4個(gè)處理（表1），4次重復(fù)。地膜覆蓋種植，覆2.26 m超寬膜，每膜覆6行2滴灌帶。供試材料為中棉所41，每處理3條膜，行長(zhǎng)10 m，追肥隨水滴施，田間管理同一般大田。聚γ-谷氨酸增效肥含氮、磷、鉀分別為22.8%、20.0%、9.6%。

1.3 取樣與測(cè)產(chǎn)

棉花生育期內(nèi)分析苗期、蕾期、花鈴期、吐絮期干物質(zhì)積累與分配，每處理選取5株，從子葉節(jié)剪取地上部分，葉片、葉柄、莖、果枝、蕾、花和鈴等不同器官分開(kāi)，在烘箱內(nèi)105 ℃殺青30 min，80 ℃下烘至恒重，分別稱重。吐絮期測(cè)產(chǎn)，每處理取樣10株室內(nèi)考種，同時(shí)取吐絮鈴300個(gè)，測(cè)定單鈴重、衣分等。

2 結(jié)果與分析

2.1 聚γ-谷氨酸增效肥對(duì)棉花干物質(zhì)積累的影響

干物質(zhì)的積累對(duì)棉花產(chǎn)量和品質(zhì)有直接影響，干物質(zhì)累積是以養(yǎng)分吸收為基礎(chǔ)的，它反映養(yǎng)分的有效吸收狀況[9]。從圖1可以看出，各處理干物質(zhì)積累趨勢(shì)大體相同，開(kāi)花前干物質(zhì)積累增長(zhǎng)速度緩慢，花后增加迅速，吐絮期達(dá)最大值。與施用普通肥料處理相比，施用聚γ-谷氨酸增效肥能明顯增加單株干物質(zhì)積累量，F(xiàn)1處理單株干物質(zhì)積累量最高，F(xiàn)2處理與FCK1差異不明顯，F(xiàn)CK2處理單株干物質(zhì)積累量最低。苗期不同處理差異不明顯，對(duì)照處理（FCK1、FCK2）高于施用聚γ-谷氨酸增效肥處理，可能與該時(shí)期聚γ-谷氨酸增效肥緩慢釋放有關(guān)。蕾期不同處理間差異仍然不明顯，但在滴灌水的作用下，聚γ-谷氨酸增效肥開(kāi)始表現(xiàn)出一定優(yōu)勢(shì)，略高于對(duì)照處理。開(kāi)花后滴水頻繁，聚γ-谷氨酸增效肥效果逐漸顯現(xiàn)，施用聚γ-谷氨酸增效肥處理干物質(zhì)積累一直高于對(duì)照，F(xiàn)1處理高于其他處理，F(xiàn)2與FCK1差異不顯著，由于FCK2后期脫肥嚴(yán)重，干物質(zhì)積累低于其他處理。

不同生育階段干物質(zhì)積累情況見(jiàn)表2。由表2可知，苗期和吐絮期干物質(zhì)積累較少，均占全生育期干物質(zhì)積累量的10%以下，蕾期干物質(zhì)積累量占全生育期干物質(zhì)積累量的比例不到20%，花鈴期干物質(zhì)積累較多，占全生育期干物質(zhì)積累量的65%以上。苗期干物質(zhì)積累量及其占全生育期干物質(zhì)積累量的比例均表現(xiàn)為對(duì)照處理高于施聚γ-谷氨酸增效肥處理，F(xiàn)2處理基肥為F1處理的70%，干物質(zhì)積累量最低，說(shuō)明普通肥料肥效釋放快，有利于苗期棉花植株生長(zhǎng)；苗期土壤墑情、地溫較差，聚γ-谷氨酸增效肥釋放緩慢，苗期供肥差于普通肥料。蕾期施聚γ-谷氨酸增效肥處理干物質(zhì)積累量顯著高于各自對(duì)照，F(xiàn)1比FCK1高17.52%，F(xiàn)2高于FCK2 15.12%?；ㄢ徠诟晌镔|(zhì)積累量也表現(xiàn)為施聚γ-谷氨酸增效肥處理顯著高于施等量普通肥料的對(duì)照，F(xiàn)1比FCK1高8.62 g/株，F(xiàn)2比FCK2高17.43 g/株，而F2僅比FCK1高4.38 g/株，差異不顯著，說(shuō)明施用常規(guī)用量70%的聚γ-谷氨酸增效肥與施用常規(guī)用量的普通肥料花鈴期干物質(zhì)積累量相近。吐絮期干物質(zhì)積累量占全生育期干物質(zhì)積累量的比例較低，F(xiàn)1的干物質(zhì)積累量最高，F(xiàn)CK2的干物質(zhì)積累量最低。

2.2 聚γ-谷氨酸增效肥對(duì)棉花干物質(zhì)分配的影響

各生育期棉花干物質(zhì)在各器官間的分配情況見(jiàn)表3。由表3可知，苗期積累的干物質(zhì)主要分配給葉片，占整株分配量的65%以上；蕾期積累的干物質(zhì)葉片、莖和生殖器官所占的分配比例差異較??；花鈴期積累的干物質(zhì)76%以上分配給生殖器官，僅有少部分分配給莖，分配給葉片的更少；F1、F2、FCK1處理吐絮期積累的干物質(zhì)分配給生殖器官的均在80%以上，F(xiàn)CK2吐絮期積累的干物質(zhì)分配給生殖器官的為55.49%。

苗期施普通肥料處理積累的干物質(zhì)向葉片分配所占比例略高于施聚γ-谷氨酸增效肥處理，向葉片分配比例FCK1高于FCK2，F(xiàn)1高于F2。蕾期積累的干物質(zhì)向葉片、莖分配量表現(xiàn)為施聚γ-谷氨酸增效肥處理高于施普通肥料處理，生殖器官分配比例為施普通肥料處理高于施聚γ-谷氨酸增效肥處理，F(xiàn)CK2最高，達(dá)32.17%?；ㄢ徠谌~片所占分配比例較小，施聚γ-谷氨酸增效肥處理高于施普通肥料處理，F(xiàn)CK2葉片基本無(wú)干物質(zhì)分配，表明其后期脫肥嚴(yán)重；生殖器官分配量聚γ-谷氨酸增效肥處理高于施普通肥處理，施肥量高的處理高于施肥量低的處理，而該生育期蕾鈴分配比例卻表現(xiàn)為施普通肥處理高于施增效肥處理，F(xiàn)CK2處理最高，達(dá)78.78%，莖的分配比例各處理間差異不大。吐絮期葉片F(xiàn)CK2分配量較多，這與其脫肥嚴(yán)重，頂部蕾鈴脫落導(dǎo)致頂部2～3節(jié)位贅芽二次生長(zhǎng)有關(guān)；該階段F2和FCK1處理總積累量差別不大，但FCK1莖的分配比例較大；施增效肥處理該階段蕾鈴干物質(zhì)分配比例遠(yuǎn)高于普通肥料處理，施肥量高的處理高于施肥量低的處理。

2.3 聚γ-谷氨酸增效肥對(duì)棉花產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

各施肥處理棉花產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素見(jiàn)表4。與施用普通肥料（FCK1）相比，施用常規(guī)用量的聚γ-谷氨酸增效肥（F1）增產(chǎn)子棉10.03%，增產(chǎn)皮棉11.13%；與施用常規(guī)用量70%的普通肥料處理（FCK2）相比，施用常規(guī)用量70%的聚γ-谷氨酸增效肥（F2）增產(chǎn)子棉14.85%，增產(chǎn)皮棉17.15%；按常規(guī)用量的70%施用聚γ-谷氨酸增效肥（F2）產(chǎn)量略低于按常規(guī)用量施用普通肥料處理（FCK1），但差異不顯著。可見(jiàn)聚γ-谷氨酸增效肥可明顯提高子、皮棉產(chǎn)量，與施用普通肥料相比，施用聚γ-谷氨酸增效肥可減肥30%而減產(chǎn)不顯著。

從產(chǎn)量構(gòu)成因素來(lái)看，施用聚γ-谷氨酸增效肥對(duì)單鈴重影響較小，各處理間差異未達(dá)顯著水平；施用聚γ-谷氨酸增效肥對(duì)單株成鈴數(shù)影響顯著，F(xiàn)1處理最高，F(xiàn)CK2處理最低，F(xiàn)2與FCK1間未達(dá)顯著水平；施用聚γ-谷氨酸增效肥對(duì)衣分也有一定影響，F(xiàn)1、F2、FCK1處理間差異不顯著，但均顯著高于FCK2處理。

3 小結(jié)與討論

與施用普通肥料相比，施用聚γ-谷氨酸增效肥有明顯的優(yōu)勢(shì)。按常規(guī)施肥量基施100%和70%的聚γ-谷氨酸增效肥干物質(zhì)積累量較高，基施70%的聚γ-谷氨酸增效肥和100%的普通肥料差異較小。苗期土壤墑情差、地溫低，聚γ-谷氨酸增效肥釋放慢，普通肥料釋放快，有利于棉花苗期生長(zhǎng)，苗期干物質(zhì)積累高于施聚γ-谷氨酸增效肥處理，且葉片干物質(zhì)分配比例高，有利于初期干物質(zhì)積累。增效肥蕾期開(kāi)始表現(xiàn)出一定優(yōu)勢(shì)，蕾期、花鈴期、吐絮期干物質(zhì)積累均表現(xiàn)為施聚γ-谷氨酸增效肥處理高于施普通肥料處理，而施70%常規(guī)用量的聚γ-谷氨酸增效肥與100%常規(guī)用量的普通肥料花鈴期、吐絮期干物質(zhì)積累量差異不明顯?；ㄢ徠诟晌镔|(zhì)積累向生殖器官分配量聚γ-谷氨酸增效肥處理高于施普通肥料處理，隨施肥量增加向生殖器官分配量增加，但就該生育期蕾鈴干物質(zhì)分配比例而言，卻表現(xiàn)為施普通肥處理高于施聚γ-谷氨酸增效肥處理，普通肥料減肥處理蕾鈴干物質(zhì)分配比例最高。土壤營(yíng)養(yǎng)失調(diào)，施肥方式不當(dāng)，棉花現(xiàn)蕾開(kāi)花以后營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)與生殖生長(zhǎng)并進(jìn)，植株生理負(fù)荷重，棉株?duì)I養(yǎng)供應(yīng)得不到滿足而出現(xiàn)早衰，尤其是土壤速效鉀含量與棉花早衰程度密切相關(guān)，土壤缺鉀是導(dǎo)致棉花早衰的重要原因之一[10]。施普通肥料處理特別是減肥處理，后期易脫肥，頂部幾個(gè)節(jié)位蕾鈴脫落嚴(yán)重，葉片過(guò)早脫落，后期頂部贅芽進(jìn)行無(wú)效的二次生長(zhǎng)[11]，結(jié)束光合產(chǎn)物向蕾鈴運(yùn)輸早，不利于產(chǎn)量形成。

基施聚γ-谷氨酸增效肥比基施同量普通肥料顯著增加棉花子、皮棉產(chǎn)量，但施肥量不同，增產(chǎn)幅度差異較大。按常規(guī)用量基施聚γ-谷氨酸增效肥，子、皮棉分別比基施同量普通肥料增產(chǎn)10.03%和11.13%；而按常規(guī)用量的70%施用聚γ-谷氨酸增效肥，子、皮棉分別比基施同量普通肥料增產(chǎn)14.85%和17.15%；按常規(guī)用量的70%施聚γ-谷氨酸增效肥與按常規(guī)用量施用普通肥料相比產(chǎn)量差異不顯著?？梢?jiàn)，在當(dāng)前普通肥料常規(guī)用量下，施用聚γ-谷氨酸增效肥能節(jié)約基肥約30%。隨施肥量增加，施用聚γ-谷氨酸增效肥增產(chǎn)效應(yīng)降低。聚γ-谷氨酸增效肥基肥具體施用量還需進(jìn)一步研究。

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