聚谷氨酸含腐植酸水溶肥在油菜上的应用研究

高 亮 李 强 安兆美

1 潍坊加潍生物科技有限公司 潍坊 261000

2 武汉光华时代生物科技有限公司 武汉 430000

聚谷氨酸（γ-PGA）是一种由L-谷氨酸和D-谷氨酸通过脱水缩合而成的聚合物，为一种极具开发潜力的生物可降解高分子材料[1，2]。目前，γ-PGA在农业中主要作为农林保水剂使用，其自身的肥料效应，以及其对肥料、农药等的缓释、增效作用得到了较快发展[3～5]。腐植酸是含有多种官能团的有机物质，广泛应用于农业生产[6～9]。利用腐植酸与氮磷钾[10]钙镁硫大量元素和铁锰[11]锌铜等微量元素以及硒[12]等有益元素作用后，可产生出更多的肥料组合和特殊的肥料效应。腐植酸和γ-PGA都具有螯合、络合其他化合物或相互作用的优势，利用γ-PGA在络合微量元素后，再与矿物源腐植酸组配，制备成聚谷氨酸含腐植酸水溶肥，研究其在籽用油菜上的应用效果，以期为其大面积推广提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验地点与材料

试验于2018年9月30日至2019年5月9日在湖北省武汉市东西湖区光华试验基地进行。2018年9月30日露地播种，二叶一心时间苗，保苗数120株/平方米。翌年5月4日开始陆续收获，5月9日收获完毕。

供试肥料：硫酸钾复合肥（15-15-15），市售商品；常规微量元素（B+Zn+Cu+Mo≥60 g/L），自制产品；聚谷氨酸含腐植酸水溶肥（HA≥ 30 g/L，FA≥22 g/L，γ-PGA≥3 g/L，B+Zn+Cu+Mo≥60 g/L），自制产品；含腐植酸水溶肥（HA≥30 g/L，FA≥22 g/L，B+Zn+Cu+Mo≥60 g/L），市售商品。

试验品种：“富油2号”[13]籽用油菜。

供试土壤质地为壤土，其化学性质见表1。

表1 供试土壤的化学性质Tab.1 Chemical properties of the tested soil

1.2 试验设计

试验为小区试验，小区面积10 m2，设3个处理：处理1（CK），常规栽培，冲施等量微量元素，不含腐植酸和（或）聚谷氨酸；处理2，聚谷氨酸含腐植酸水溶肥5 L/667 m2，加水稀释200倍，冲施；处理3，含腐植酸水溶肥5 L/667 m2，加水稀释200倍，冲施。3个处理冲施液体量相同。每个处理重复3次，随机区组排列。

试验区统一亩施25 kg硫酸钾复合肥作为基肥，撒施，耕地，耙平；团棵期沟施25 kg硫酸钾复合肥。2月3日现蕾期，按试验设计规定的使用量冲施试验肥1次；在结荚期再冲施1次，用量同第1次冲施，共施用2次。其他田间管理措施完全相同。于4月20日，测定植物学性状；5月9日，收获，干燥脱粒，计产。

1.3 测试项目及其方法

土壤的化学性质：土壤有机质，重铬酸钾容量法——外加热法；土壤pH，电位法；碱解氮，碱解扩散法；有效磷，碳酸氢钠提取——钼锑抗比色法（olsen法）；速效钾，乙酸铵提取——火焰光度法；阳离子交换量（CEC），乙酸铵交换法；土壤含盐量，重量法。

植物学性状：用卷尺测量株高；游标卡尺测量茎粗，随机取5株，取其平均值，下同。

干物质：分别测量油菜角果皮和籽粒鲜重，然后于105 ℃下杀青30 min，80 ℃下烘干48 h至恒重，再分别测定其干重。计算干鲜比，即干重与鲜重之比。

含油量：采用索氏抽提仪对烘干、磨细的籽粒抽提，按照残余法测定粗脂肪（含油）量。

产量：油菜成熟时按每小区随机抽取5株进行考种，考种内容包括株高、一级分枝高度、一级分枝数、每株角果数、每个角果粒数和千粒重。按各小区实产分别计算籽粒产量。

可溶性糖含量：蒽酮比色法，取油菜籽，去皮，磨细，各取0.1～0.2 g，置于沸水中煮1 h，过滤，取滤液2 mL，加5 mL蒽酮-浓硫酸溶液，沸水显色30 min后迅速冷却，620 nm下比色测定。

粗蛋白含量：取烘干、磨细的籽粒0.1～0.2 g，经浓硫酸消化，用硼酸接收蒸馏气，用0.01 mol/L盐酸滴定后，用凯氏定氮法计算粗蛋白含量。

用于分析测试的角果样品从2019年4月20日开始，每隔7天取样1次，共取3次，每个处理角果数不少于30个，将角果皮和籽粒分开后，分别测定相关指标。

1.4 试验数据与分析

试验数据采用Excel和SPSS软件进行处理和统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同处理对油菜植物学性状的影响

不同处理对油菜植物学性状影响较大（表2）。在茎粗、分枝数、有效角果数、角果粒数、千粒重上，处理2和处理3显著优于处理1；在有效角果数上，处理2显著优于处理3，而其他性状指标，处理2与处理3虽未达显著差异，但在数值上表现较优。田间观察发现，处理2的油菜植株体更大，根系更发达，拔出后根系固土能力更强；叶片宽大、肥厚，蜡粉多而致密，叶色浓绿，植株底部叶片不易枯黄。收获期可延后3～4天，没有呈现“贪青晚熟”的现象，角果、籽粒更饱满。

2.2 不同处理对油菜菌核病、病毒病的影响

菌核病和病毒病是油菜最主要的病害，对生产影响较大，一直是油菜主产区农民十分关注的病害[14，15]。不同处理对油菜菌核病、病毒病的影响见表3。由表可知，油菜的菌核病和病毒病发病率在3个处理间达显著差异，其中处理2发病率最低，处理3次之，处理1发病率最高。油菜菌核病发病率以处理2最低，较处理1降低51.3%；处理3次之，较处理1降低28.2%。油菜病毒病发病率以处理2最低，较处理1降低81.3%；处理3次之，较处理1降低56.3%。综上，说明聚谷氨酸与腐植酸配合后具有提高油菜植株抗病性的功效。

表2 不同处理对油菜植物学性状的影响Tab.2 Effects of different treatments on the botanical characters of rape

表3 不同处理对油菜菌核病、病毒病的影响Tab.3 Effects of different treatments on the sclerotinia sclerotirum and virus diseases of rape

2.3 不同处理对油菜角果皮和籽粒鲜重和干重的影响

表4为不同处理对油菜角果皮鲜重和干重的影响。由表可知，不同时期不同处理间油菜角果皮的鲜重、干重及干鲜比均表现出显著差异，且均随着生育期的延长呈现先升高再降低的趋势。

表4 不同处理对油菜角果皮鲜重和干重的影响Tab.4 Effects of different treatments on the fresh and dry weight of rape pod

表5为不同处理对油菜籽粒鲜重和干重的影响。由表可知，不同时期不同处理间油菜籽粒的鲜重、干重及干鲜比大体上均表现出显著差异，随着生育期的延长大体上均呈现逐步增加的趋势。

表5 不同处理对油菜籽粒鲜重和干重的影响Tab.5 Effects of different treatments on the fresh and dry weight of rape seed

以上结果说明，油菜角果皮中的干物质随着生育期的延长逐渐减少，营养物质有向籽粒输送的趋势。不同处理间，3个测定时间中，油菜角果皮和籽粒的鲜重、干重、干鲜比数值大小均表现为：处理2＞处理3＞处理1，这说明聚谷氨酸含腐植酸水溶肥更加有利于油菜角果发育，使油菜籽粒更加饱满。

2.4 不同处理对油菜籽品质的影响

表6为不同处理对油菜籽品质的影响。由表可知，不同处理间油菜籽含油量、粗蛋白含量、可溶性糖含量差异不显著。可见，施肥处理对油菜籽品质影响不显著。

表6 不同处理对油菜籽品质的影响Tab.6 Effects of different treatments on the quality of rape seed %

2.5 不同处理对油菜籽产量、效益的影响

表7 为不同处理对油菜籽产量和效益的影响。由表可知，处理2和处理3的油菜籽产量和收入均高于处理1，且差异达显著水平，以处理2最佳。处理2油菜籽产量为264.70 kg/667 m2，纯收入为1122.03元/亩，较处理1增产27.2%，增收27.6%；处理3油菜籽产量为254.00 kg/667 m2，纯收入为1075.60元/亩，较处理1增产22.1%，增收22.3%，这说明含腐植酸水溶肥可以促进油菜增产增收，且效果显著。处理2与处理3相比，油菜籽产量和收入无显著差异，但油菜籽增产4.2%，增收4.3%，这说明聚谷氨酸含腐植酸水溶肥较普通含腐植酸水溶肥在促进油菜增产增收方面略佳。

表7 不同处理对油菜籽产量和效益的影响Tab.7 Effects of different treatments on the yield and benefit of rape seed

3 结论

聚谷氨酸含腐植酸水溶肥集合了腐植酸、聚谷氨酸和微量元素的功效，起到1+1+1＞3的效果。

与对照相比，聚谷氨酸含腐植酸水溶肥与含腐植酸水溶肥均能显著促进油菜植株发育，使茎秆粗壮、分枝增多、有效角果数增多、角果粒数增多、千粒重增加，叶色浓绿厚实，蜡粉增多；能显著提高油菜菌核病和病毒病抗病能力，菌核病发病率分别降低51.3%、28.2%，病毒病发病率分别降低81.3%、56.3%；能显著提高油菜角果皮、籽粒的鲜重、干重，能显著提高油菜产量和收益，增产率分别提高27.2%、22.1%，收益分别提高27.6%、22.3%；但对油菜籽中可溶性糖、含油量和粗蛋白无显著影响。而聚谷氨酸含腐植酸水溶肥在提高油菜菌核病和病毒病抗病能力与油菜角果皮、籽粒的鲜重、干重方面与含腐植酸水溶肥呈现显著差异，表现更佳。综合考虑，聚谷氨酸含腐植酸水溶肥比普通含腐植酸水溶肥更具生产潜力。本试验仅为聚谷氨酸含腐植酸水溶肥在油菜上的初步探索，大面积推广应用还需进一步试验示范。