γ-聚谷氨酸與氮肥配施對芝麻產(chǎn)質(zhì)量及氮利用的影響

關(guān)鍵詞芝麻；γ-聚谷氨酸；氮；產(chǎn)量；品質(zhì)中圖分類號 S565.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼A文章編號 0517-6611（2025）08-0147-03doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2025.08.031開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）：

Abstract The field experiment was conducted to study the effects of γ -polyglutamic acid and nitrogen（N） on the agronomic traits，yield， quality and nitrogen use efficiency（NUE） of sesame.The results showed that the combination of γ -polyglutamic acid and different N rates increasedthe plant heightand fruit axis length ofsesame，reduced the sputumpositionand theyelowtips，and increased by 7 . 5 % - 1 7 . 2 % and （20 1 7 . 5 % - 3 5 . 7 % for the 1O0-grain weight andthe yieldof sesamerespectively；the sesamequality（such as oil content，protein，sesamin and sesamolin） at the N application were better compared to γ -polyglutamic acid application. There was no significant difference in sesame quality between the application of 120 and . Increased N application rate increased the N fertilizer contribution rate and N agronomic utilizationrate，utdreasedteUEndartalprductivityeNUE，silavlablendlableKontentreicreasduderhlica tion of γ -polyglutamic acid. Considering the synergistic effect of arsenic nitrogen fertilizer and γ -polyglutamic acid，the effect of the combined with γ -polyglutamic acid application was better，can be applied in sesame production.

Key words Sesame； -polyglutamicacid；Nitrogen；Yield；Quality

-聚谷氨酸是由微生物發(fā)酵，通過 酰胺鍵聚合L-谷氨酸（L-Glu）D-谷氨酸（ ）單體而成的陰離子高分子型、可降解的水溶性聚合物[1]。20 世紀(jì)90 年代開始在農(nóng)業(yè)上應(yīng)用，近年來， γ - 聚谷氨酸越來越多的作為肥料或肥料增效劑在大田作物上施用，增加作物產(chǎn)質(zhì)量。 -聚谷氨酸對陽離子營養(yǎng)元素有較好的螯合與富集作用，能夠延長銨根離子、鉀等陽離子營養(yǎng)元素在土壤中的釋放周期，促進(jìn)作物生長發(fā)育、增加肥料利用效率和作物產(chǎn)質(zhì)量[2-4]。在常規(guī)化肥施用水平下，夏玉米6～9葉期噴施炭吸附聚谷氨酸有機(jī)水溶肥，玉米增產(chǎn)1 1 . 9＼%" 。張曉松等[6研究表明，在常規(guī)施肥基礎(chǔ)上，白菜施用聚谷氨酸肥料比對照增產(chǎn) 2 1 . 8 % 。新疆棉花施用聚谷氨酸有機(jī)水溶肥料，棉花吐絮較常規(guī)對照提前3～4d，吐絮時間比較集中、一致，單鈴重、絨長增加，馬克隆值較好[7]。 聚谷氨酸與不同形態(tài)氮肥配施，油菜鮮重增加1 . 2 5 % ～ 2 6 . 7 7 % ，氮、磷、鉀的利用率提高幅度分別為 0 . 6 3 %～27 . 6 1 % 、0 . 0 1 % ～1 . 6 6 % 、0 . 7 8% ～6 . 4 9 % 。芝麻是重要的油料作物，單產(chǎn)雖然不高，為了提高產(chǎn)量，在芝麻生產(chǎn)中過量施用化肥，尤其是氮肥，長期施用化學(xué)肥料過量，對芝麻的生產(chǎn)效益和土壤環(huán)境造成嚴(yán)重影響，因此，減少化肥施用，提高肥料利用率，減少不合理投肥，是芝麻施肥中急需改進(jìn)的。鑒于γ -聚谷氨酸自身的肥料效應(yīng)和作為肥料增效劑的顯著效果，加之在芝麻上尚未見 -聚谷氨酸及其在氮肥減施上的研究，筆者通過開展 γ - 聚谷氨酸與氮肥配施試驗，有針對性地研究芝麻氮肥減量技術(shù)，為芝麻高產(chǎn)高效綠色生產(chǎn)提供施肥技術(shù)依據(jù)。

1材料與方法

1.1試驗材料試驗于2023年在河南省駐馬店市遂平縣進(jìn)行，前茬作物為冬小麥，土壤類型為黃褐土，試驗田土壤理化性質(zhì)： ，有機(jī)質(zhì) ，堿解氮 ，有效磷 ，速效鉀 。芝麻品種為鄭芝 。1.2試驗設(shè)計試驗設(shè)5個處理：處理T1不施氮（CK）；處理T2施 ；處理T3施 聚谷氨酸 ；處理T4施 ；處理T5施N 聚谷氨酸 。上述處理均在磷、鉀用量 ， ）一致基礎(chǔ)上進(jìn)行。施用氮肥為尿素（ N ≥ 4 6 % ），磷肥為過磷酸鈣（P2O?≥12%） ，鉀肥為硫酸鉀（ K20 ≥5 0% ）， γ - 聚谷氨酸由河南遠(yuǎn)東生物工程有限公司提供。

試驗小區(qū)面積 ，3次重復(fù)，隨機(jī)排列。試驗田整地、播種和生育期田間管理均參照芝麻豐產(chǎn)優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)技術(shù)規(guī)程統(tǒng)一進(jìn)行。

1.3樣品采集與分析整地播種前和收獲后采集 土壤樣品，分析測定土壤理化性質(zhì)[9]。成熟期，每小區(qū)隨機(jī)同一方位連續(xù)取樣10株芝麻，分別調(diào)查株高、始蒴部位、果軸長、單株蒴果數(shù)、千粒重、每蒴粒數(shù)等農(nóng)藝性狀。植株氮含量采用濃硫酸-雙氧水消化，凱氏定氮儀測定[9]。成熟期，小區(qū)實收計產(chǎn)，折算產(chǎn)量。芝麻品質(zhì)含油量測定方法采用GB/T5512—2008（索氏提取法測定），蛋白質(zhì)測定方法參考GB/T14489.2—2008（凱氏定氮常量蒸餾法測定），芝麻素和芝麻林素測定方法參考NY/T1595—2008（高效液相色譜法測定）。

氮肥利用效率的主要參數(shù)計算公式[10]：

氮肥貢獻(xiàn)率（ （施氮區(qū)產(chǎn)量-無氮區(qū)產(chǎn)量）/施氮區(qū)產(chǎn)量 × 1 0 0 %

氮肥農(nóng)學(xué)利用率（AEN， （施氮區(qū)產(chǎn)量-無氮區(qū)產(chǎn)量）/施氮量

氮肥偏生產(chǎn)力（PFPN， 施氮區(qū)產(chǎn)量/施氮量

氮肥吸收利用率 （ERN%）（施氮區(qū)植株總吸氮量-無氮區(qū)植株總吸氮量）/施氮量" × 1 0 0 %

1.4數(shù)據(jù)處理采用Excel2010進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，方差分析采用SAS8.1中的單因素方差分析模型，多重比較采用Duncan's法。

2 結(jié)果與分析

2.1不同處理對芝麻農(nóng)藝性狀的影響芝麻產(chǎn)量形成的基礎(chǔ)主要是株高、始蒴部位、果軸長、黃稍尖等農(nóng)藝性狀。從表1可以看出，不同處理能顯著影響芝麻的株高、始蒴部位、果軸長、黃稍尖，與不施用氮肥相比，施氮處理的株高、果軸長顯著增加，始蒴部位、黃稍尖下降。施氮 比施氮 芝麻株高、果軸長降低，始蒴部位、黃稍尖增加，但差異不顯著。同一施氮水平下，增施 -聚谷氨酸改善了芝麻農(nóng)藝性狀?？梢娛┑獙χヂ殚L勢有顯著影響，施用 γ - 聚谷氨酸對芝麻農(nóng)藝性狀有較好的改善效果，提高了芝麻產(chǎn)量。

2.2不同處理對芝麻產(chǎn)量性狀的影響由表2可知，施氮比不施氮處理芝麻單株結(jié)蒴多 9 . 9 ～ 1 6 . 5 個，千粒重提高 7 . 5 % 21 7 . 2 % ，增產(chǎn)幅度為 1 7 . 5 % ～ 3 5 . 7 % ；相同施氮量下， γ - 聚谷氨酸處理的單株蒴數(shù)、單蒴粒數(shù)、千粒重等產(chǎn)量構(gòu)成因素及產(chǎn)量均優(yōu)于不施用 -聚谷氨酸處理，分別增產(chǎn) 7 . 7 % . 5 . 8 % ；當(dāng)?shù)视昧繙p施 20 % 時（T5），增施 -聚谷氨酸處理的單株蒴數(shù)、單蒴粒數(shù)、千粒重等產(chǎn)量構(gòu)成因素及產(chǎn)量與T2處理無顯著差異，表明施用 γ -聚谷氨酸可以促進(jìn)芝麻對養(yǎng)分的吸收利用，在適當(dāng)減少氮肥用量時，通過施用 γ - 聚谷氨酸對芝麻生長和增產(chǎn)效果具有一定效果。

2.3不同處理對氮利用效率的影響從表3可以看出，同一施氮量下，施用 γ - 聚谷氨酸的處理T3與處理T2、處理T5與處理T4相比，提高了氮肥利用率，其中，氮肥貢獻(xiàn)率、氮肥農(nóng)學(xué)利用率、氮肥利用率提高顯著，處理T3比處理T2、處理T5比處理T4氮肥利用率分別提高 8 . 9 4 % . 1 0 . 7 5 % 。氮肥貢獻(xiàn)率、氮肥農(nóng)學(xué)利用率表現(xiàn)為隨著氮肥用量提高而不斷增加，但氮肥利用率和氮肥偏生產(chǎn)力隨著氮肥用量增加而降低。綜合分析氮肥利用效率和不同施肥處理芝麻產(chǎn)量，施氮量 聚谷氨酸 處理顯著改善了氮肥貢獻(xiàn)率和氮肥農(nóng)學(xué)利用率，而施氮量 聚谷氨酸 處理改善氮肥利用率和偏生產(chǎn)力的效果較好。

2.4不同處理對芝麻品質(zhì)的影響從表4可以看出，無論在施用和不施用 γ - 聚谷氨酸條件下，芝麻含油量都表現(xiàn)為隨著氮肥用量的增加呈先增后減的趨勢，蛋白質(zhì)含量隨著氮肥用量增加總體表現(xiàn)為增加趨勢；施用 -聚谷氨酸的處理T3與處理T2、處理T5與處理T4相比，施用 -聚谷氨酸提高了芝麻含油量和蛋白質(zhì)含量。施氮比不施氮顯著增加了芝麻素和芝麻林素含量；同一施氮水平下，增施 聚谷氨酸提高了芝麻素和芝麻林素含量?？傮w來看，施氮對芝麻含油量、蛋白質(zhì)、芝麻素和芝麻林素等品質(zhì)指標(biāo)的影響較大，但不同氮用量對芝麻品質(zhì)影響較小。增施 聚谷氨酸能夠改善芝麻品質(zhì)，但改善效果不顯著。

2.5不同處理對土壤養(yǎng)分含量的影響由表5可知，相比于試驗前土壤，施用氮肥和 -聚谷氨酸的T2～T5處理土壤堿解氮含量均增加，而不施氮的T1處理土壤堿解氮含量下降，其中以處理T3、T5的堿解氮含量增加最高，分別較試驗前提高 8 . 9 % 和 9 . 3 % ，比不施氮肥處理提高 1 8 . 8 % 和 1 9 . 3 % ；試驗后不同處理土壤堿解氮含量差異顯著，增施 -聚谷氨酸顯著提高了土壤堿解氮含量。相比于試驗前土壤，各處理土攘有效磷含量均增加，以只施用磷、鉀的處理T1和增施 γ ？ -聚谷氨酸的處理T5土壤有效磷含量最高，相比于試驗前王壤增加了 1 3 . 5 % 和 1 6 . 1 % ，試驗后不同處理土壤有效磷含量差異不顯著。不同處理土壤有速效鉀含量相比于試驗前均有所增加，不同處理土壤速效鉀含量差異達(dá)顯著水平，其中，T3、T4、T5比T1、T2增加顯著，在同一施氮水平下，增施 γ - 聚谷氨酸提高了土壤速效鉀含量。總之，施用 -聚谷氨酸能增加土壤堿解氮、有效磷、速效鉀含量，尤其對堿解氮、速效鉀影響顯著，可為芝麻生長提供充足養(yǎng)分，有利于芝麻的生長發(fā)育。

3結(jié)論與討論

芝麻在整個生育期，地上部生長發(fā)育表現(xiàn)拋物線變化趨勢，芝麻對氮的需求與其生長發(fā)育規(guī)律基本一致[\"]。芝麻對氮的吸收量最多，氮對芝麻的生長發(fā)育、產(chǎn)質(zhì)量具有重要影響，氮素供應(yīng)充足時，芝麻產(chǎn)量高、含油量高；氮素不足時，芝麻蒴小籽少，產(chǎn)量降低[12]。張子武等[13]的氮肥用量試驗表明，芝麻施氮量為 ，但目前生產(chǎn)上農(nóng)民施氮量普遍偏大，氮浪費較多。提高芝麻氮肥利用效率，除研究氮肥合理用量、氮肥種類和施氮方法外，如何使氮肥增效是減少氮肥用量、提高其利用效率的有效途徑。 γ - 聚谷氨酸具有良好的肥料增效功能，使用 γ - 聚谷氨酸不僅可以提高肥料效果、促進(jìn)作物增產(chǎn)提質(zhì)，而且對防止肥料流失、改善土壤養(yǎng)分供給具有積極作用[14]。氮肥吸收利用率是衡量氮效果的指標(biāo)，另外，氮肥貢獻(xiàn)率、氮肥農(nóng)學(xué)利用率、氮肥偏生產(chǎn)力和氮肥利用率是衡量作物對氮肥吸收、利用的不同指標(biāo)[10]。許宗奇等[15]研究認(rèn)為， γ - 聚谷氨酸具有減氮增效的作用，常規(guī)施肥水平下，基施 -聚谷氨酸，氮肥利用率提高1 0 . 6 % ；氮肥減施 1 5 % 時，基施 聚谷氨酸，氮肥利用率增加 1 0 . 2 % ～ 1 1 . 6 % 。該研究結(jié)果表明，在相同施氮水平下，增施聚谷氨酸能提高芝麻的氮肥吸收利用效率、氮肥偏生產(chǎn)力，這可能是聚谷氨酸含有豐富的羧基和酰胺基，吸附銨態(tài)氮，增加銨態(tài)氮長久有效性，促進(jìn)了作物對氮素吸收利用的結(jié)果[3]。一般作物，隨著施氮量的增加，氮素利用效率呈下降趨勢[16]。該研究結(jié)果表明，隨著氮用量增加，芝麻的氮肥貢獻(xiàn)率、氮肥農(nóng)學(xué)利用率呈增加趨勢，但氮肥利用率和偏生產(chǎn)力呈降低趨勢，這與前人研究結(jié)果基本一致[16]

氮肥施人土壤后需要經(jīng)過十分復(fù)雜的物理-化學(xué)-生物轉(zhuǎn)化過程，才能被作物吸收。氮素由于揮發(fā)、流失等，大部分不能被作物利用。 γ - 聚谷氨酸可以明顯提高土壤中銨態(tài)氮含量，土壤銨態(tài)氮含量與 -聚谷氨酸基施量呈正相關(guān)[15]房娜娜等[17]研究表明，聚谷氨酸 尿素提高春玉米苗期土壤堿解氮含量，在第60天時較對照增加了 8 9 . 6 0 % ，尤其在春玉米苗期低溫情況下，能夠為作物提供充足的速效態(tài)氮。揣峻峰等[18研究聚谷氨酸增效尿素特性得出， γ - 聚谷氨酸增效尿素處理的土壤堿解氮含量比對照有所提高。張曉松等[6]研究表明，施用 γ - -聚谷氨酸對土壤堿解氮、有效磷和速效鉀有一定影響，能反映出土壤近期內(nèi)的養(yǎng)分供應(yīng)情況， γ - 聚谷氨酸 常規(guī)施肥處理與常規(guī)施肥處理土壤堿解氮差異極顯著，提高 3 4 . 3 % γ - 聚谷氨酸對土壤有效磷的作用不明顯；土壤速效鉀含量特別是苗期，氮肥和鉀肥對比試驗中施用 γ - 聚谷氨酸處理與不施用處理差異極顯著。該研究表明，在同一施氮量下，增施 -聚谷氨酸提高了土壤堿解氮、有效磷、速效鉀含量，尤其是對堿解氮、速效鉀影響顯著，有助于土攘中氮磷鉀養(yǎng)分的積累，提高土壤肥力。

該試驗條件下，在施磷（ ） 、鉀（ ） 基礎(chǔ)上，施氮量 聚谷氨酸 的效果最佳，芝麻產(chǎn)量為 ，應(yīng)在生產(chǎn)中推廣應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1]嚴(yán)濤，郗洪生.微生物合成 γ -聚谷氨酸的相關(guān)基因、合成機(jī)理及發(fā)酵的研究進(jìn)展[J].生物技術(shù)通報，2015，31（3）：25-34.

[2]曹名鋒，金映虹，解慧，等．r-聚谷氨酸的微生物合成、相關(guān)基因及應(yīng)用展望[J]．微生物學(xué)通報，2011，38（3）：388-395.

[3]張文，張樹清，王學(xué)江．r-聚谷氨酸的微生物合成及其在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用[J]．中國農(nóng)學(xué)通報，2014，30（6）：40-45.

[4]王小麗，楊丹妮，黃丹楓．氮素形態(tài)對小白菜生長和碳氮積累的影響[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報，2012，23（4）：1042-1048．

[5]陳東義，華振亮，卿樹政，等．“炭吸附聚谷氨酸有機(jī)水溶肥”對玉米田減肥增產(chǎn)的作用[J]．農(nóng)學(xué)學(xué)報，2017，7（4）：25-28.

[6]張曉松，王薇，孟春玲，等．白菜施用聚谷氨酸肥料增效劑保肥思效果初探[J]．黑龍江農(nóng)業(yè)科學(xué)，2015 （10）：65-69．

[7]苗向前．聚谷氨酸有機(jī)水溶肥料在棉花上應(yīng)用研究[J].新疆農(nóng)業(yè)科技，2018（3）：12-14.

[8]武國慧，劉漢文，高德才，等．聚-r-谷氨酸與不同形態(tài)氮肥共施對油菜生長的影響[J]．中國農(nóng)學(xué)通報，2018，34（15）：48-54.

[9]鮑士旦．土壤農(nóng)化分析[M].3版．北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2000.

[10]張翔，毛家偉，李彰，等.氮用量及基追比例對煙葉產(chǎn)量、品質(zhì)及氮肥利用效率的影響[J].植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報，2012，18（6）：1518-1523，111.

[11]孫梅英，余飛，賈春玲，等.夏芝麻生長發(fā)育規(guī)律研究[J].河南農(nóng)業(yè)科學(xué)，2002，31（8）：14-16.

[12]張翔，毛家偉，張玉亭，等.我國芝麻施肥研究現(xiàn)狀、問題與展望[J].河南農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010，39（3）：127-130.

[13]張子武，沈阿林，張桂蘭，等.夏播芝麻營養(yǎng)吸收規(guī)律與平衡施肥研究II夏播芝麻的高產(chǎn)平衡施肥[J].華北農(nóng)學(xué)報，1994，9（S1）：118-122.

[14]王萌，許孝瑞 ？ γ -聚谷氨酸在農(nóng)業(yè)應(yīng)用中的研究進(jìn)展[J].黑龍江農(nóng)業(yè)科學(xué)，2014（10）：161-163.

[15]許宗奇，萬傳寶，許仙菊，等.肥料增效劑""-聚谷氨酸對小青菜產(chǎn)量和品質(zhì)的影響[J].生物加工過程，2012，10（1）：58-62.

[16]李小梅，陳天峰，孫娟娟，等.氮肥水平對多花黑麥草產(chǎn)量和品質(zhì)的影響[J].中國草地學(xué)報，2016，38（1）：54-60.

[17]房娜娜，盧宗云，石元亮，等.肥料增效劑“保肥思”對春玉米苗期土壤有效氮的影響[J].遼寧農(nóng)業(yè)科學(xué)，2016（1）：32-35.

[18]揣峻峰，肖艷，莊鐘娟，等. γ -聚谷氨酸增效尿素的淋溶特性及肥效研究[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2016，44（35）：137-139.