γ-聚谷氨酸對(duì)番茄穴盤(pán)苗生長(zhǎng)的影響

馬洪英 喬長(zhǎng)晟 李政 段驊 魏治鐳 魏秀娟

摘 ? ?要：為研究γ-聚谷氨酸配施水溶肥后對(duì)基質(zhì)化學(xué)性質(zhì)及番茄穴盤(pán)苗生長(zhǎng)發(fā)育的影響，通過(guò)頂部噴施含γ-聚谷氨酸的水溶性肥料溶液（20-20-20），其中γ-聚谷氨酸設(shè)置0，2，6，10，14 mL·L-1處理，水溶性肥料濃度為2 g·L-1，施用量為1 L·盤(pán)-1，分別測(cè)定基質(zhì)理化指標(biāo)及播種后29，36 d番茄幼苗生長(zhǎng)發(fā)育參數(shù)。結(jié)果表明，隨著γ-聚谷氨酸濃度的增加，基質(zhì)電導(dǎo)率波動(dòng)增加，其中6～14 mL·L-1處理增幅（31.8%～48.4%）顯著（P<0.05），pH值降低，其中6～14 mL·L-1處理降幅（2.4%～3.2%）顯著（P<0.05）;番茄苗生長(zhǎng)發(fā)育的變化因劑量不同而存在差異，其中γ-聚谷氨酸濃度6 mL·L-1處理顯著提高了29 d時(shí)的株高和莖葉干樣質(zhì)量、36 d時(shí)的根干樣質(zhì)量及2個(gè)時(shí)間處理的葉片葉綠素含量。綜之，番茄穴盤(pán)苗頂部噴施γ-聚谷氨酸水溶肥溶液，能有效改善基質(zhì)保水性和提高礦質(zhì)養(yǎng)分供應(yīng)能力，促進(jìn)番茄穴盤(pán)苗的生長(zhǎng)發(fā)育，其噴施濃度以6 mL·L-1為宜。

關(guān)鍵詞：番茄;穴盤(pán)苗;γ-聚谷氨酸

中圖分類(lèi)號(hào)：S641.2 ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2021.11.001

Effects of γ-Polyglutamic Acid on the Growth of Tomato Plug Seedlings

MA Hongying1， QIAO Changsheng2， LI Zheng3， DIAN Hua1， WEI Zhilei4， WEI Xiujuan4

（1. Tianjin Academy of Agricultural Sciences， Tianjin 300192， China; 2.School of Biological Engineering， Tianjin University of Science and Technology， Tianjin 300457， China;3.Key Laboratory of Advanced Textile Composites of Ministry of Education， School of Textiles Science and Engineering， Tiangong University， Tianjin 300387， China;4.Tibet Changdu Agricultural Science Research Institute， Changdu， Tibet 851000， China）

Abstract： To research the effects of γ-polyglutamic acid combined with water-soluble fertilizer on the chemical properties of matrix and the growth and development of tomato plug seedlings， the experiment was conducted through spraying water-soluble fertilizer solution（20-20-20）contained different concentrations of γ-polyglutamic acid at the top of tomato seedlings. Fiveγ-polyglutamic acid concentrations were set， which included ?0， 2， 6， 10， 14 mL·L-1， the concentration of water-soluble fertilizer was 2 g·L-1， and the application amount was 1 L·tray-1. The physical and chemical indexes of substrate， and growth and development parameters of tomato seedlings were measured at 29 and 36 days after sowing.The results showed that with the increase of γ-polyglutamic acid concentration， the conductivity of substrate fluctuation increased， among which 6-14 mL·L-1 treatments significantly increased by 31.8%-48.4%（P<0.05）， the pH value decreased， among which 6-14 mL·L-1 treatments significantly decreased by 31.8%-48.4%（P<0.05）. The growth and development of tomato seedlings varied with different γ-polyglutamic acid concentration， among which 6 mL·L-1 γ-polyglutamic acid treatment significantly increased the plant height and leaf dry weight at 29 d， root dry weight at 36 d， and leaf chlorophyll content at both 29 d and 36 d. In summary， spraying γ-polyglutamic acid water soluble fertilizer solution on the top of tomato plug seedlings could effectively improve the water retention and the supply capacity of mineral nutrients， promote the growth and development of tomato plug seedlings， which the optimum concentration was 6 mL·L-1.

Key words： tomato; plug seedling; γ-poly glutamic acid

穴盤(pán)育苗操作簡(jiǎn)便、省工、節(jié)能、適于集約化作業(yè)管理，在蔬菜、花卉、水稻等苗木生產(chǎn)上廣泛應(yīng)用[1]。但是，穴盤(pán)苗單株孔穴空間小，且多采用草炭、蛭石等輕基質(zhì)無(wú)土材料做育苗基質(zhì)，通氣性好，保水保肥能力弱，因此，基質(zhì)水肥管理穩(wěn)定性對(duì)于穴盤(pán)苗健康生長(zhǎng)至關(guān)重要[2]。

γ-聚谷氨酸（γ-polyglutamic acid，γ-PGA）是一種微生物發(fā)酵合生的水溶性多聚氨基酸，其結(jié)構(gòu)為谷氨酸單元通過(guò)α-氨基和γ-羧基形成肽鍵的高分子聚合物，具有優(yōu)良的水溶性、超強(qiáng)的吸附性和生物可降解性，降解產(chǎn)物為無(wú)公害的谷氨酸，是一種優(yōu)良的環(huán)保型高分子材料，其可作為保水劑、重金屬離子吸附劑、絮凝劑、緩釋劑以及藥物載體等，在化妝品、環(huán)境保護(hù)、食品、醫(yī)藥行業(yè)具有廣泛的應(yīng)用[6]。由于γ-PGA具有促進(jìn)作物生長(zhǎng)發(fā)育、節(jié)肥增效和保持水分的作用，近年來(lái)逐步被用于農(nóng)業(yè)、荒漠化治理等產(chǎn)業(yè)[6-7]。目前，γ-PGA應(yīng)用于蔬菜和水果保鮮方面的報(bào)道[8-9]較多，但在蔬菜生長(zhǎng)發(fā)育上的應(yīng)用鮮有報(bào)道。本研究通過(guò)測(cè)定γ-PGA施用后基質(zhì)化學(xué)性質(zhì)及番茄穴盤(pán)苗生長(zhǎng)發(fā)育參數(shù)，評(píng)價(jià)γ-PGA在番茄生產(chǎn)中的應(yīng)用效果，旨在為γ-PGA在番茄穴盤(pán)育苗中的應(yīng)用提供參考依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試番茄（Lycopersicon esculentum Mill.）品種優(yōu)拉828，由北京富萬(wàn)家農(nóng)業(yè)科技有限公司選育，γ-PGA由天津慧智百川生物工程有限公司生產(chǎn)（執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)號(hào)，Q/YZSW006-2016，聚谷氨酸≥40 g·L-1）;室內(nèi)分析測(cè)試所需化學(xué)試劑，購(gòu)自南京建成塞浩科技有限公司。番茄幼苗培育所需水溶肥（20-20-20， Haifa Plant Food）、50孔穴盤(pán)由草炭、蛭石、珍珠巖按3∶1∶1（v/v/v）混配而成的育苗基質(zhì)均為市售。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與幼苗培養(yǎng)

γ-PGA頂部噴施試驗(yàn)于2021年3月4日—4月20日在天津農(nóng)科院武清基地日光溫室中進(jìn)行，分別于播種后18，25，32 d，將0，2，6，10，14 mL·L-1（v/v） γ-PGA溶入水溶性肥料溶液（20-20-20）進(jìn)行頂部噴施，肥料濃度為2 g·L-1，施用量為1 L·盤(pán)-1，將肥料溶液全部沖淋至基質(zhì)。每個(gè)γ-PGA濃度為一個(gè)處理，共5個(gè)處理，每處理3次重復(fù)，每個(gè)穴盤(pán)為一次重復(fù)，隨機(jī)區(qū)組排列。

育苗基質(zhì)由草炭、蛭石、珍珠巖按3∶1∶1（v/v/v）混配而成。番茄種子帶包衣干籽直播于50孔塑料穴盤(pán)中，覆蓋1 cm基質(zhì)，并充分噴水，直至穴盤(pán)底部排水孔有水滴排出。幼苗生長(zhǎng)于日光溫室自然溫光環(huán)境條件，平均晝夜溫度（28±4） ℃/（18±4） ℃，空氣相對(duì)濕度70%～90%。

1.3 測(cè)定方法

1.3.1 基質(zhì)理化性狀 用環(huán)刀法測(cè)定基質(zhì)容重，稱(chēng)重法測(cè)定基質(zhì)含水量，基質(zhì)與水1∶5（v/v）浸提法測(cè)定pH值和電導(dǎo)率（EC）?；|(zhì)噴灌γ-聚谷氨酸后，穩(wěn)定3 h，然后取樣測(cè)定。

1.3.2 幼苗生長(zhǎng)發(fā)育指標(biāo) 于播種后29，36 d即25，32 d噴施γ-PGA水溶肥后的第4天，每重復(fù)隨機(jī)取9株幼苗，分別用游標(biāo)卡尺和直尺測(cè)定株高和莖粗，稱(chēng)重法測(cè)定莖葉、根鮮質(zhì)量和干物質(zhì)量，壯苗指數(shù)=（莖粗/株高）×全株干質(zhì)量。葉綠素計(jì)（SPAD-502Plus）測(cè)定最新完全展開(kāi)葉片SPAD值，每重復(fù)取樣9株。

1.3.3 數(shù)據(jù)處理

采用SAS軟件應(yīng)用LSD法進(jìn)行單因素方差分析，比較不同處理間差異顯著性（P<0.05）。

2 結(jié)果與分析

2.1 γ-聚谷氨酸對(duì)基質(zhì)理化性狀的影響

由表1可知，隨γ-聚谷氨酸濃度的增加，基質(zhì)噴灌γ-聚谷氨酸后容重沒(méi)有顯著變化;基質(zhì)含水量先降低后增加，其中γ-聚谷氨酸14 mL·L-1處理顯著高于6 mL·L-1處理（P<0.05）;基質(zhì)pH值呈降低趨勢(shì)，其中γ-聚谷氨酸6～14 mL·L-1處理降幅達(dá)顯著水平（P<0.05），基質(zhì)pH值較對(duì)照降低了2.4%～3.2%;基質(zhì)EC值呈波動(dòng)增加趨勢(shì)，其中γ-聚谷氨酸6～14 mL·L-1處理增幅達(dá)顯著水平（P<0.05），基質(zhì)EC值較對(duì)照增加了31.8%～48.4%。

2.2 γ-聚谷氨酸對(duì)番茄幼苗生長(zhǎng)發(fā)育的影響

由表2可知，γ-PGA頂部噴施對(duì)番茄株高、莖粗、莖葉鮮質(zhì)量、根干質(zhì)量、葉片葉綠素含量等生長(zhǎng)發(fā)育參數(shù)影響顯著，各參數(shù)隨著γ-聚谷氨酸濃度的增加變化存在差異。

2.2.1 株高 隨著γ-PGA濃度的增加，29 d時(shí)番茄苗株高呈先增加后降低的趨勢(shì)，36 d時(shí)呈降-升-降的趨勢(shì)，2個(gè)時(shí)間處理均于γ-PGA濃度6 mL·L-1處理達(dá)到最大值，較對(duì)照分別增加14.2%（P<0.05）和7.7%（P>0.05），而于14 mL·L-1處理達(dá)到最小值。2.2.2 基部莖粗 隨著γ-PGA濃度的增加，29 d時(shí)基部莖粗呈降-升-降的趨勢(shì)，36 d時(shí)呈降-升-降-升的趨勢(shì)，2個(gè)時(shí)間處理均于γ-PGA濃度6 mL·L-1處理達(dá)到最大值，但與對(duì)照差異均未達(dá)顯著水平（P>0.05）。

2.2.3 莖葉鮮質(zhì)量、干質(zhì)量 隨著γ-PGA濃度的增加，29 d時(shí)莖葉鮮質(zhì)量呈降-升-降的趨勢(shì)，36 d時(shí)莖葉鮮樣質(zhì)量及29 d時(shí)莖葉干樣質(zhì)呈先升后降的拋物線(xiàn)趨勢(shì)，36 d時(shí)莖葉干樣質(zhì)量呈升-降-升的趨勢(shì)，2個(gè)時(shí)間各指標(biāo)均于γ-PGA濃度6 mL·L-1處理達(dá)到最大值，其在29 d時(shí)的莖葉干質(zhì)量叫對(duì)照顯著增加了25.0%（P<0.05）。

2.2.4 根鮮質(zhì)量、干質(zhì)量 在整個(gè)育苗期，噴施γ-PGA對(duì)根鮮質(zhì)量影響不顯著（P>0.05）;隨著γ-PGA濃度的增加，根系干質(zhì)量隨著γ-PGA濃度的增加而增加，29 d時(shí)根系干質(zhì)量呈波動(dòng)下降的趨勢(shì)，對(duì)照組最高，顯著高于γ-PGA濃度14 mL·L-1處理（P<0.05），36 d時(shí)根系干質(zhì)量呈先升后降的拋物線(xiàn)趨勢(shì)，于γ-PGA濃度6 mL·L-1處理達(dá)到最大值，較對(duì)照顯著增加了42.2%（P<0.05）。

2.2.5 葉綠素含量 噴施γ-PGA的增加，播種29 d處理呈升-降-升-降的趨勢(shì)，播種36 d處理呈先升高后降低的趨勢(shì)，2個(gè)時(shí)間番茄葉片葉綠素含量的最大值均出現(xiàn)在γ-PGA濃度10 mL·L-1水平，其中29 d時(shí)，γ-PGA濃度2～10 mL·L-1顯著高于對(duì)照和γ-PGA濃度14 mL·L-1處理（P<0.05），36 d時(shí)，γ-PGA噴施處理均顯著高于對(duì)照（P<0.05）。

3 結(jié)論與討論

γ-PGA自身攜帶的羥基和酰胺基是親水基團(tuán)，能夠吸附水分，對(duì)陽(yáng)離子礦質(zhì)養(yǎng)分具有螯合作用或吸附作用，能夠防止養(yǎng)分淋失和提高養(yǎng)分有效性[4-5]。添加γ-聚谷氨酸后提高了土壤的保水能力[3]。本試驗(yàn)驗(yàn)證了此機(jī)理，頂部噴施加入γ-聚谷氨酸的水溶肥后，基質(zhì)含水量、基質(zhì)EC值增加，說(shuō)明γ-PGA提高了基質(zhì)的保水能力和對(duì)肥料中陽(yáng)離子礦質(zhì)養(yǎng)分的吸附作用，減緩了基質(zhì)中由于灌溉淋洗、養(yǎng)分形態(tài)轉(zhuǎn)化等礦質(zhì)養(yǎng)分的耗散。

育苗基質(zhì)養(yǎng)分持續(xù)穩(wěn)定是蔬菜秧苗正常生長(zhǎng)發(fā)育的基礎(chǔ)條件。本試驗(yàn)中，γ-聚谷氨酸配施水溶肥對(duì)番茄生長(zhǎng)發(fā)育的影響因劑量不同而出現(xiàn)不同的效果，其中于γ-PGA濃度6 mL·L-1處理顯著提高了29 d時(shí)的株高和莖葉干質(zhì)量、36 d時(shí)的根干樣質(zhì)量及2個(gè)時(shí)間處理的葉片葉綠素含量，表現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢(shì)。諸群等[2]研究發(fā)現(xiàn)番茄播種前在基質(zhì)中混入γ-PGA溶液，5個(gè)濃度梯度中10 kg·m-3應(yīng)用效果最好，頂部灌施γ-PGA融入水溶性肥料的溶液1 L·盤(pán)-1， 5個(gè)濃度梯度中10 g·L-1應(yīng)用效果最好。喻三保等[8]研究發(fā)現(xiàn)對(duì)草莓施用2次100 mL·株-1γ-聚谷氨酸水溶肥處理的產(chǎn)量較不施用處理增加了29.6%。王潤(rùn)凡等[9]對(duì)蜜柑葉片噴施5次γ-PGA水溶肥，結(jié)果200 mg·L-1應(yīng)用效果最佳，較不施用單果鮮質(zhì)量增加了17.4%。以上結(jié)果說(shuō)明了γ-PGA配施水溶肥溶液對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育有促進(jìn)作用，但其最佳應(yīng)用劑量因植物類(lèi)型及品種不同而存在差異。

綜合而言，合理噴施γ-聚谷氨酸水溶性肥溶液有助于提高基質(zhì)保水性和礦質(zhì)養(yǎng)分供應(yīng)能力，提高番茄穴盤(pán)苗株高、莖葉干樣質(zhì)量、根系干樣質(zhì)量、葉片葉綠素含量等，改善番茄穴盤(pán)苗的生長(zhǎng)發(fā)育，考慮各項(xiàng)指標(biāo)，本試驗(yàn)中番茄穴盤(pán)苗頂部噴施γ-聚谷氨酸水溶肥適宜濃度為6 mL·L-1。

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收稿日期： 2021-07-20

基金項(xiàng)目：天津市科技計(jì)劃項(xiàng)目（20YFZCSN00130）;天津市科技計(jì)劃項(xiàng)目（21ZYCGSN0053）;天津市蔬菜產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)建設(shè)專(zhuān)項(xiàng)資金（ITTVRS20170030）;中央引導(dǎo)地方科技發(fā)展專(zhuān)項(xiàng)（20ZYCGSN00060）

作者簡(jiǎn)介：馬洪英（1976—），女，天津人，副研究員，碩士，主要從事蔬菜栽培及生理生化方面研究。

通訊作者簡(jiǎn)介：段驊（1984—），男，河南洛陽(yáng)人，助理研究員，博士，主要作物栽培學(xué)與耕作學(xué)方面研究。