γ-聚谷氨酸對水稻、玉米、大豆生長及產(chǎn)量的影響

刁倩 王斌 曹輝 趙飛 徐晗 閆紅玲 龍力剛 楊振軍

摘? ?要? ?以水稻、玉米、大豆為試驗材料，探究γ-聚谷氨酸作為肥料增效劑在作物種植的作用。結(jié)果表明：施用γ-聚谷氨酸對水稻、玉米、大豆的生長及產(chǎn)量均有一定的促進(jìn)作用，其中添加2%γ-聚谷氨酸肥料的效果最好，水稻品種創(chuàng)優(yōu)31與松粳2號分別增產(chǎn)4.1%和17%，玉米品種宏碩313增產(chǎn)6.4%，大豆品種墾農(nóng)18增產(chǎn)5.1%。

關(guān)鍵詞? ?肥料增效劑;γ-聚谷氨酸;水稻;玉米;大豆;產(chǎn)量

中圖分類號：S143? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2020.28.014

γ-聚谷氨酸（γ-PGA）是一種新型高分子聚合材料，由L-谷氨酸和D-谷氨酸通過α-氨基和γ-羧基脫水縮合形成酰胺鍵連接而成[1-2]。γ-聚谷氨酸具有富集營養(yǎng)成分、提高化肥利用率、促進(jìn)作物根系生長和合成蛋白質(zhì)等功能[3-5]。生物可降解的高分子材料γ-聚谷氨酸[6]，還具有易降解、水溶性高、生物相容性好[3]、對環(huán)境無毒、對作物無害等優(yōu)點[7]。γ-聚谷氨酸屬于純天然的生物制劑[8]，隨肥料施入土壤中可自然分解，生成氨基酸，最終被植物吸收利用，不會造成二次污染[9]。

肥料增效因子作為熱點問題備受各方關(guān)注[10]。北京化工大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院科研團(tuán)隊研發(fā)的γ-聚谷氨酸，其100%發(fā)酵原液中γ-聚谷氨酸凈含量≥35 g·L-1，分子量在10萬～70萬道爾頓且可適當(dāng)調(diào)節(jié)，pH值6～7符合植物生長需求;原液中的枯草芽孢桿菌含量超5億·g-1，并含有維生素、氨基酸、酶、多糖、多肽、輔酶等多種微生物分泌的活性成分。為驗證γ-聚谷氨酸肥料增效劑和增效肥的施用效果，本試驗在黑龍江省齊齊哈爾市雙河農(nóng)場試驗中國-阿拉伯化肥有限公司生產(chǎn)的添加不同含量γ-聚谷氨酸的復(fù)合肥料對水稻、玉米和大豆種植生長及產(chǎn)量的影響，以期為以后的示范推廣提供參考數(shù)據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗時間及地點

試驗時間為2019年3月25日至10月25日。試驗地點選在黑龍江省齊齊哈爾市雙河農(nóng)場。

1.2 試驗材料

1.2.1 肥料

1）γ-聚谷氨酸，由北京化工大學(xué)秦皇島環(huán)渤海生物產(chǎn)業(yè)研究院提供。2）54%撒可富（18-18-18）XL型復(fù)合肥，由中國-阿拉伯化肥有限公司生產(chǎn)。

1.2.2 品種

1）水稻品種為長粒品種創(chuàng)優(yōu)31、圓粒品種松粳2號;2）玉米品種為宏碩313;3）大豆品種為墾農(nóng)18。

1.3 試驗方法

本試驗為大田肥料效應(yīng)對比試驗，不設(shè)重復(fù)。水稻分為長粒品種和圓粒品種，玉米、大豆均使用3種配方，每個肥料配方處理面積0.67 hm2。配方復(fù)合肥均作為底肥一次施入。試驗處理設(shè)置情況見表1。

1）水稻。長粒品種創(chuàng)優(yōu)31在4月22日施入底肥，20 kg/667 m2，5月15日插秧，5月25日施入返青肥，硫銨6.67 kg/667 m2，6月10日施入分蘗肥，尿素6.67 kg/667 m2;水稻圓粒品種松粳2號在4月24日施入底肥，20 kg/667 m2，5月24日插秧，5月28日施入返青肥，硫銨6.67 kg/667 m2，6月13日施入分蘗肥，尿素5.33 kg/667 m2，復(fù)合肥（硫酸型）3.33 kg/667 m2。

2）玉米。宏碩313在5月7日播種，試驗肥料隨種子下地，7月1日追肥，尿素15 kg/667 m2。

3）大豆。墾農(nóng)18在4月28日播種，試驗肥料隨種子下地，7月1日追肥，10 kg/667 m2氮鉀追肥。

2 結(jié)果與分析

2.1 田間生長

2019年8月29日試驗階段性調(diào)查，對作物進(jìn)行生長測量，各處理對作物生長的影響見表2、表3、表4、表5。

2.1.1 各處理對水稻的影響

由表2可知，長粒水稻創(chuàng)優(yōu)31株高增高7 cm和6 cm、根長增加8 cm和11 cm、葉綠素值增加4.5 mg·g-1FW和4.9 mg·g-1FW，使用添加2%γ-聚谷氨酸復(fù)合肥較對照早2 d返青。

由表3可知，在使用γ-聚谷氨酸后圓粒水稻松粳2號株高降低6 cm，穗長分別縮短0.4 cm，1 cm，分蘗數(shù)增加3個，莖寬增加0.1 cm，0.2 cm，根長增加6 cm，4 cm。由此可知，施用γ-聚谷氨酸對水稻根系和莖寬的生長發(fā)育影響較顯著，有利于水稻對土壤中養(yǎng)分的吸收利用和提高光合作用效率，為增產(chǎn)、提質(zhì)打下良好基礎(chǔ)[11]。

2.1.2 各處理對玉米宏碩313的影響

由表4可知，施用添加γ-聚谷氨酸復(fù)合肥玉米株高降低1 cm和3 cm，穗位降低11 cm和18 cm。在玉米產(chǎn)量方面，株高不是主要影響因素，玉米豐產(chǎn)的基礎(chǔ)是棒三葉。添加1%γ-聚谷氨酸復(fù)合肥的棒三葉優(yōu)于處理組，為玉米增產(chǎn)提質(zhì)打下強有力的基礎(chǔ)。使用添加2%γ-聚谷氨酸復(fù)合肥較對照早3 d抽雄。

2.1.3 各處理對大豆墾農(nóng)18的影響

通過對大豆進(jìn)行調(diào)查發(fā)現(xiàn)（表5），施用添加γ-聚谷氨酸復(fù)合肥大豆株高增高21 cm和12 cm，莖粗增加0.1 cm和0.4 cm，節(jié)數(shù)增加4個。由此可知，施用γ-聚谷氨酸對大豆根系、莖寬和節(jié)數(shù)的生長影響效果顯著，可增加植物對養(yǎng)分的吸收，提高作物產(chǎn)量。

2.2 考種及測產(chǎn)

2.2.1 各處理對水稻的影響

由表6可知，施用γ-聚谷氨酸，創(chuàng)優(yōu)31分蘗，穗長，有效粒數(shù)，折合667 m2產(chǎn)都有所增長，無效粒數(shù)，空癟率有所下降。添加2%γ-聚谷氨酸的處理組在株高和千粒重方面，都高于對照組。創(chuàng)優(yōu)31號產(chǎn)量以添加2%γ-聚谷氨酸處理最高，折合667 m2產(chǎn)量601.4 kg，比對照組增產(chǎn)4.1%，并且隨著γ-聚谷氨酸摻入量的增加，產(chǎn)量增加效果顯著（P<0.05）。

由表7可知，施用γ-聚谷氨酸，松粳2號分蘗數(shù)、穗長、有效粒數(shù)、千粒重、折合每667 m2產(chǎn)量都有所增長，無效粒數(shù)，空癟率隨著γ-聚谷氨酸添加量上升而下降。松粳2號產(chǎn)量以添加2%γ-聚谷氨酸處理最高，折合每667 m2產(chǎn)量577.2 kg，比對照組增產(chǎn)17.7%。摻入γ-聚谷氨酸處理較對照產(chǎn)量增加效果顯著（P<0.05）。

2.2.2 各處理對玉米宏碩313的影響

由表8可知，施用γ-聚谷氨酸，宏碩313穗長增加，百粒重增加，突尖降低。宏碩313產(chǎn)量以添加2%γ-聚谷氨酸處理最高，折合每667 m2產(chǎn)量663.3 kg，比對照組增產(chǎn)6.4%，并且隨著γ-聚谷氨酸摻入量的增加，產(chǎn)量增加效果顯著（P<0.05）。

2.2.3 各處理對大豆墾農(nóng)18的影響

由表9可知，施用γ-PGA后墾農(nóng)18結(jié)莢高增高，主莖有效莢增加，百粒重增加，其中摻入1%γ-聚谷氨酸處理較對照產(chǎn)量降低17.3%且差異顯著（P<0.05），摻入2%γ-聚谷氨酸處理較對照產(chǎn)量增產(chǎn)5.1%，差異顯著（P<0.05）。

3 小結(jié)與討論

γ-聚谷氨酸用于不同作物均可明顯觀察到促進(jìn)作物生長的效果，尤其是水稻的分蘗、根長，玉米的棒三葉，大豆的株高和莖粗這些方面[12]。通過試驗發(fā)現(xiàn)：施用γ-聚谷氨酸的水稻創(chuàng)優(yōu)31較對照組早返青2 d，玉米宏碩313較對照組早抽雄3 d，由此可知γ-聚谷氨酸可能具有促進(jìn)作物提早成熟的作用。γ-聚谷氨酸處理組水稻的千粒重、玉米和大豆的百粒重都有所增加，這可能是由于γ-聚谷氨酸在生長前期促進(jìn)了植物根系發(fā)育，從而促進(jìn)了作物對營養(yǎng)成分的吸收，達(dá)到提質(zhì)早熟的效果。

本試驗結(jié)果表明，施用γ-聚谷氨酸對作物生長和產(chǎn)量有一定的促進(jìn)作用。其中：水稻施用效果最好的處理組為添加2%γ-聚谷氨酸，較對照增產(chǎn)4.1%和17%效果顯著，玉米施用效果最好的處理組為添加2%γ-聚谷氨酸，較對照增產(chǎn)6.4%，大豆施用效果最好的處理組也為添加2%γ-聚谷氨酸，較對照增產(chǎn)5.1%。李金明研究發(fā)現(xiàn)，γ-聚谷氨酸肥料施用處理和γ-聚谷氨酸肥料減量處理的水稻產(chǎn)量均高于常規(guī)施肥產(chǎn)量，每667 m2分別增加21.2 kg、10.9 kg，比常規(guī)施肥分別增產(chǎn)3.41%、1.75%[13]。張靜靜研究表明在夏玉米種植噴施γ-聚谷氨酸可提高氮、磷、鉀吸收量，提高干物質(zhì)積累量，在營養(yǎng)積累階段效果明顯[2]。

總之，施用γ-聚谷氨酸復(fù)合肥可提高農(nóng)作物發(fā)育期對養(yǎng)分的吸收利用率，同時能促進(jìn)作物葉片生長和根莖的發(fā)育，促進(jìn)作物光合作用，提高作物品質(zhì)，最終達(dá)到提高作物產(chǎn)量的效果。

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（責(zé)任編輯：敬廷桃）