γ-聚谷氨酸對水稻、玉米、大豆生長及產量的影響

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。結果表明：施用γ-聚谷氨酸對水稻、玉米、大豆的生長及產量均有一定的促進作用，其中添加2%γ-聚谷氨酸肥料的效果最好，水稻品種創優31與松粳2號分別增產4.1%和17%，玉米品種宏碩313增產6.4%，大豆品種墾農18增產5.1%。

關鍵詞? ?肥料增效劑;γ-聚谷氨酸;水稻;玉米;大豆;產量

中圖分類號：S143? 文獻標志碼：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成分、提高化肥利用率、促進作物根系生長和合成蛋白質等功能[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]、對環境無毒、對作物無害等優點[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注[10]。北京化工大學生命科學與技術學院科研團隊研發的γ-聚谷氨酸，其100%發酵原液中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調節，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場試驗中國-阿拉伯化肥有限公司生產的添加不同含量γ-聚谷氨酸的復合肥料對水稻、玉米和大豆種植生長及產量的影響，以期為以后的示范推廣提供參考數據。

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，由北京化工大學秦皇島環渤海生物產業研究院提供。2）54%撒可富（18-18-18）XL型復合肥，由中國-阿拉伯化肥有限公司生產。

1.2.2 品種

1）水稻品種為長粒品種創優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18。

1.3 試驗方法

本試驗為大田肥料效應對比試驗，不設重復。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。配方復合肥均作為底肥一次施入。試驗處理設置情況見表1。

1）水稻。長粒品種創優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 結果與分析

2.1 田間生長

2019年8月29日試驗階段性調查，對作物進行生長測量，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，長粒水稻創優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育影響較顯著，有利于水稻對土壤中養分的吸收利用和提高光合作用效率，為增產、提質打下良好基礎[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。在玉米產量方面，株高不是主要影響因素，玉米豐產的基礎是棒三葉。添加1%γ-聚谷氨酸復合肥的棒三葉優于處理組，為玉米增產提質打下強有力的基礎。使用添加2%γ-聚谷氨酸復合肥較對照早3 d抽雄。

2.1.3 各處理對大豆墾農18的影響

通過對大豆進行調查發現（表5），施用添加γ-聚谷氨酸復合肥大豆株高增高21 cm和12 cm，莖粗增加0.1 cm和0.4 cm，節數增加4個。由此可知，施用γ-聚谷氨酸對大豆根系、莖寬和節數的生長影響效果顯著，可增加植物對養分的吸收，提高作物產量。

2.2 考種及測產

2.2.1 各處理對水稻的影響

由表6可知，施用γ-聚谷氨酸，創優31分蘗，穗長，有效粒數，折合667 m2產都有所增長，無效粒數，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。創優31號產量以添加2%γ-聚谷氨酸處理最高，折合667 m2產量601.4 kg，比對照組增產4.1%，并且隨著γ-聚谷氨酸摻入量的增加，產量增加效果顯著（P<0.05）。

由表7可知，施用γ-聚谷氨酸，松粳2號分蘗數、穗長、有效粒數、千粒重、折合每667 m2產量都有所增長，無效粒數，空癟率隨著γ-聚谷氨酸添加量上升而下降。松粳2號產量以添加2%γ-聚谷氨酸處理最高，折合每667 m2產量577.2 kg，比對照組增產17.7%。摻入γ-聚谷氨酸處理較對照產量增加效果顯著（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產量以添加2%γ-聚谷氨酸處理最高，折合每667 m2產量663.3 kg，比對照組增產6.4%，并且隨著γ-聚谷氨酸摻入量的增加，產量增加效果顯著（P<0.05）。

2.2.3 各處理對大豆墾農18的影響

由表9可知，施用γ-PGA后墾農18結莢高增高，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量增產5.1%，差異顯著（P<0.05）。

3 小結與討論

γ-聚谷氨酸用于不同作物均可明顯觀察到促進作物生長的效果，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]。通過試驗發現：施用γ-聚谷氨酸的水稻創優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了植物根系發育，從而促進了作物對營養成分的吸收，達到提質早熟的效果。

本試驗結果表明，施用γ-聚谷氨酸對作物生長和產量有一定的促進作用。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5.1%。李金明研究發現，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量均高于常規施肥產量，每667 m2分別增加21.2 kg、10.9 kg，比常規施肥分別增產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，提高干物質積累量，在營養積累階段效果明顯[2]。

總之，施用γ-聚谷氨酸復合肥可提高農作物發育期對養分的吸收利用率，同時能促進作物葉片生長和根莖的發育，促進作物光合作用，提高作物品質，最終達到提高作物產量的效果。

參考文獻：

[1] 彭偉，鄧桂湖.聚谷氨酸——新型生物刺激劑在農業上的應用[J].磷肥與復肥，2017，32（3）：24-25.

[2]? 張靜靜.γ-聚谷氨酸對夏玉米生長和養分吸收的影響及其機理研究[D].北京：中國農業科學院，2019.

[3]? 李勝奇.新型肥料增效劑“聚谷氨酸”在生姜上的噴施效果[J].農業科技通訊，2019，44（2）：154-156.

[4]? 高山，連長偉，王琴.聚谷氨酸尿素在水稻上應用效果[J].現代化農業，2014，49（11）：9-10.

[5]? 白廷軍，楊茁萌，陳國文，等.γ-聚谷氨對苜蓿增產及品質的影響[J].甘肅畜牧獸醫，2015，45（4）：39-41.

[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].黑龍江農業科學，2015，45（10）：65-69.

[7]? 王萌，許孝瑞.γ-聚谷氨酸在農業應用中的研究進展[J].黑龍江農業科學，2014，31（10）：161-163.

[8]? 劉端義，梅金先，張旅峰，等.聚-γ-谷氨酸及其增效肥在水稻上的應用[J].湖北農業科學，2010，49（10）：2390-2394，2400.

[9]? 揣峻峰，杜迎輝，莊鐘娟.γ-聚谷氨酸增效尿素在小油菜上的應用效果[J].中國園藝文摘，2015，31（1）：49，80.

[10] 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].安徽農業科學，2016，44（35）：137-139.

[11] 孫頂國，鄒德龍，王美華，等.γ-聚谷氨酸在冬小麥生產中的應用及肥效研究[J].化肥工業，2014，41（6）：74-76.

[12] 唐海洋，馮濤，同琳靜，等.聚谷氨酸硫基復合肥在甜高粱和多花黑麥草上的肥效[J].草業科學，2017，34（10）：2117-2123.

[13] 李金明，劉皿，趙銘浩，等.水稻聚谷氨酸尿素應用效果試驗[J].農民致富之友，2014，36（2）：135.

（責任編輯：敬廷桃）