包膜材料 γ-聚谷氨酸對菜心的農學效應

黃巧義，唐拴虎，李 蘋，付弘婷，張 木，黃 旭，易 瓊，張發寶

（廣東省農業科學院農業資源與環境研究所，農業部南方植物營養與肥料重點實驗室，廣東省養分資源循環利用與耕地保育重點實驗室，廣州 510640）

包膜材料 γ-聚谷氨酸對菜心的農學效應

黃巧義，唐拴虎*，李 蘋，付弘婷，張 木，黃 旭，易 瓊，張發寶

（廣東省農業科學院農業資源與環境研究所，農業部南方植物營養與肥料重點實驗室，廣東省養分資源循環利用與耕地保育重點實驗室，廣州 510640）

【目的】考察施用γ-聚谷氨酸 (γ-PGA) 對菜心生長、產量、品質和養分吸收的影響，揭示 γ-PGA 的農學施用效應。【方法】在酸性土壤 (pH 5.89) 和強酸性土壤 (pH 4.85) 以菜心為供試作物進行盆栽試驗。在常規施肥（施 N 1.33 g/kg 土，分 5 次施入土壤）的基礎上，設不施 γ-PGA 包裹型肥料 (T1)、分 5 次施用 γ-PGA 0.53 mg/kg 土 (T2) 和 1.06 mg/kg（T3）、在定苗一周后一次性淋施 γ-PGA 0.53 mg/kg 土（T4）和 1.06 mg/kg 土（T5）5 個處理。調查了菜心根系活力、養分含量、養分吸收累積量、葉片抗氧化系統、菜心產量及品質。【結果】酸性、強酸性土壤上，γ-PGA 處理（T2、T3、T4、T5）的傷流強度均高于 T1，且 T3、T4、T5 的傷流液氨基酸輸出強度顯著高于 T1，平均增幅分別達到 38.1%、33.2%、44.2% (P＜0.05)。酸性土壤上，T2、T3、T4、T5 處理的菜心鈣、鎂含量顯著高于 T1 (P＜0.05)，菜心鈣的增幅分別為 29.6%、21.8%、26.4%、22.7%，鎂的增幅分別為 11.7%、8.3%、22.2%、16.7%，鋅、錳也有一定程度的提高；強酸性土壤上不同處理的菜心養分含量沒有差異。T2、T3、T4、T5 處理的氮、磷、鉀、鈣、鎂、銅、鋅、鐵、錳累積量均顯著高于 T1；T4、T5處理的菜心葉片可溶性蛋白顯著高于 T1 (P＜0.05)，T2、T3、T4、T5 處理的菜心葉片 CAT 活性顯著高于 T1 (P＜0.05)；而酸性土壤上，僅 T3 處理的菜心葉片 CAT 活性顯著高于 T1 處理 (P＜0.05)。酸性、強酸性土壤上，T3、T4 處理的菜心葉片 SOD 活性顯著高于 T1(P＜0.05)；不同處理的菜心葉片 POD 活性沒有差異；T2、T3、T4、T5 處理的菜心產量均顯著高于 T1 (P＜0.05)，在酸性土壤上增幅分別為 4.4%、7.3%、12.2%、12.3%，強酸性土壤上分別為 9.7%、14.2%、12.2%、12.39%。兩種類型土壤上，T2、T3、T4、T5 處理的菜心地上部分和根系生物量均顯著高于 T1 處理 (P＜0.05)。T4、T5 處理的 Vc 含量和游離氨基酸含量顯著高于 T1 (P＜0.05)，T2、T3、T4、T5 處理的硝酸鹽含量顯著低于 T1 (P＜0.05)。γ-PGA 淋施處理 (T4、T5) 的菜心根系活力、養分含量、養分累積量、葉片抗氧化能力、產量和品質均優于 γ-PGA 包裹肥料施用處理 (T2、T3)。不同γ-PGA 用量水平不影響菜心產量、品質、養分含量及葉片抗氧化能力。在酸性土壤上，γ-PGA 對菜心養分吸收累積影響更為顯著，而在強酸性土壤上，γ-PGA 對菜心葉片抗氧化能力影響更突出。【結論】施用 γ-PGA 可提高菜心根系活力，促進菜心對養分，尤其是中微量元素的吸收，并增強菜心抗逆性，產量顯著提高，一次施用效果好于分多次施用。

γ-聚谷氨酸；菜心；產量；品質；養分

在產量與環境保護雙重壓力下，通過肥料技術創新，提升肥料利用效率，實現以增值對沖減量的化肥發展策略受到廣泛關注[1-2]。聚天冬氨酸和聚谷氨酸等聚合氨基酸類等有機生物材料不僅具有一定的養分活化能力，還可延長肥效期等性能，是目前開發新型增效型肥料的理想材料[3–4]。γ-聚谷氨酸(γ-polyglutamic acid，γ-PGA) 是由 D-和 L-谷氨酸構成的一種獨特的陰離子型同元聚酰胺[5]，具有生物可降解性、無毒性、無致免疫性等優越性能，廣泛應用于食品、醫藥、污水處理等領域[5–7]。有研究發現，將 γ-PGA 與包裹尿素形成緩釋氮肥，其養分釋放速率符合歐盟標準，可有效提高氮肥利用效率[8–10]。γ-PGA 對磷礦粉進行改性后，可顯著提高磷礦粉的生物利用效率[4]。研究也證明施用 γ-PGA 可有效改善小青菜、甘藍、油菜、小麥、小白菜、番茄幼苗等作物的生長，增產效果顯著[3,11–15]。以 γ-PGA 為載體開發新型增效肥料產品，可為化肥增效減量有效突破提供技術可能[3,16]。目前 γ-PGA 在農業上應用尚停留在效果驗證階段，γ-PGA 增效增產機理研究較少。本研究以廣東省兩種酸度水平菜園土壤作為試驗材料開展菜心盆栽試驗，考察施用 γ-PGA 后蔬菜產量、養分吸收累積量及自由基清理酶活性的響應，揭示 γ-PGA 增效增產機理。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗于 2014 年 7 月至 12 月在廣東省農業科學院農業資源與環境研究所網室開展盆栽試驗。選用兩種酸度水平土壤，土壤基礎理化性狀見表 1。供試土壤自然風干、打碎后，過 2 mm 篩，混合均勻后分別裝于直徑 25 cm、高 30 cm 的塑料桶中，每桶 7.5 kg。供試肥料為 15-5-15 復混肥料 (新農科，含硝基氮)、γ-PGA 包裹，γ-PGA 由味丹國際 (控股) 有限公司提供。供試菜心品種為翠綠 80 天菜心，由廣東省農業科學院蔬菜研究所提供。采用直播育種，出苗后間苗，每盆保留 4 株。

表1 土壤基本化學性狀Table 1 Basic chemical properties of the studied soils

1.2 試驗設計

本試驗設置 5 個處理：設常規施肥 (T1)、施用γ-PGA 包裹型肥料 (含 γ-PGA 400 mg/kg，T2)、施用γ-PGA 包裹型肥料 (含 γ-PGA 800 mg/kg，T3)、常規施肥+淋施 γ-PGA (γ-PGA 用量與 T2 相同，0.53 mg γ-PGA/kg 土，T4)、常規施肥+淋施 γ-PGA (γ-PGA 用量與 T3 相同，γ-PGA 1.06 mg/kg 土，T5)。每個處理重復 8 次。

常規施肥 (T1) 氮肥用量為 200 mg/kg 土，相當于每公斤土使用 N 1.333 g，分基肥、出苗后 7～10 d、15～20 d、25～30 d、35～40 d 共 5 次施肥，每次比例為 20%、10%、20%、30%、20%。基施氮肥與土壤全部混勻，追肥時將肥料溶解后淋施。

γ-PGA 由“味丹”粉狀包裹聚谷氨酸肥提供，每公斤肥料含 γ-PGA 8%，約 5 g。T2 和 T3 處理中 γ-PGA施用方式為隨肥料分次施用；T4 和 T5 中 γ-PGA 于菜心定苗后一周，約菜心 3 葉期一次性淋施“味丹”聚谷氨酸 50 和 100 mg/pot，也就是 γ-PGA 施用量為0.53 土和 1.06 mg/kg 土。

1.3 測定項目與方法

1.3.1 產量及品質指標 收獲期將每盆菜地上部分齊頭割下，稱重計商品重量。選取其中有代表性植株，分為地上部和根系，洗凈烘干后稱生物量，測量其植株高度 (量至菜心花苔頂部)及經濟部粗度。菜心氨基酸含量采用茚三酮法測定，維生素 C 采用2，6- 二氯靛酚滴定法測定，可溶糖采用蒽酮比色法測定，硝酸鹽采用紫外法測定。

1.3.2 根系活力指標 每盆選取 1 株代表性植株，于下午 18: 00～19: 00 將植株從距根部 1.5 cm 處剪斷，用脫脂棉開始吸收傷流液，并用塑料膜包扎，至次日 8: 00 收取脫脂棉，測定傷流量，并計算單莖傷流強度。吸取 1 mL 傷流液，用茚三酮法測定傷流液中氨基酸氮含量，并根據傷流強度計算傷流液中氨基酸氮的輸出強度；吸取 1 mL 傷流液，用凱氏法測定傷流液中全氮含量，并根據傷流強度計算傷流液中氨基酸氮的輸出強度。

1.3.3 植株養分測定方法 全氮含量采用 H2SO4–混合加速劑—蒸餾法，全磷含量采用 H2SO4–H2O 消煮—鉬銻抗比色法，全鉀含量采用 H2SO4–H2O 消煮—火焰光度計法，鈣、鎂含量采用 HNO3–HClO4消煮—原子吸收分光光度法，全硫含量采用 HNO3–HClO4消煮—BaSO4比濁法，全鐵、錳、鋅、銅含量采用HNO3–HClO4消煮—原子吸收分光光度法，全硼含量采用姜黃比色法，全鉬含量采用硫氰酸鉀比色法。

1.3.4 菜心抗氧化系統酶、蛋白質和丙二醛測定方法菜薹形成初期，選取 10 片葉，用液氮即時冰凍，用泡沫保溫箱帶回實驗室并保存在–80℃ 冰箱中用于測定葉片中可溶性蛋白、超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化物酶 (POD)、過氧化氫酶 (CAT) 和丙二醛(MDA)含量。

菜心葉片中 SOD 采用氮藍四唑 (NBT) 法測定，POD 采用愈創木酚法測定，CAT 采用紫外吸收法測定，MDA 采用硫代巴比妥酸 (TBA) 法，可溶性蛋白采用考馬斯亮藍 G-250 染色法測定，上述測定均參照李玲[17]的方法。

1.4 數據統計分析

采用 Excel 2007 進行數據統計分析，R 軟件開展 LSD 法對進行差異顯著性檢驗及作圖。

2 結果與分析

2.1 施用 γ-PGA 對菜心產量及品質的影響

2.1.1 對菜心產量的影響 從圖 1 可見，施用 γ-PGA可有效提高菜心產量。以 T1 處理為對照，酸性土壤上 T2、T3、T4、T5 處理分別增產 4.4%、7.3%、2.2%、12.3%，強酸性土壤上分別增產 9.7%、14.2%、12.%、12.3%，兩種類型土壤上，T2、T3、T4、T5 處理的菜心產量均顯著高于常規施肥處理。總體上，γ-PGA 的增產效果顯著，γ-PGA 以基肥淋施處理 (T4、T5) 的增幅大于 γ-PGA 包裹肥料分次施用處理 (T2、T3)；γ-PGA 包裹肥料分次施用和 γ-PGA 基施情況下，兩種 γ-PGA 施用水平間的菜心產量沒有顯著差異。

圖1 不同 γ-PGA 不同處理對菜心產量的影響Fig. 1 Effect of the application of γ-PGA on the yield of Chinese flowering cabbage

2.1.2 對菜心生物量的影響 從表 2 可見，T2、T3、T4、T5 處理的菜心地上部和根系生物量均顯著高于T1，地上部分生物量平均增幅分別為 10.6%、21.7%、24.4%、22.4%，根系生物量平均增幅分別為–1.2%、13.6%、13.0%、16.8%。由此可見，施用 γ-PGA 可有效提高菜心生物量，并且 γ-PGA 以基肥淋施處理 (T4、T5) 的效果更優，兩種 γ-PGA 用量水平的菜心生物量沒有顯著差異。

2.1.3 對菜心株高和莖粗的影響 從表 3 可見，酸性土壤 T2、T3、T4、T5 處理的株高和莖粗均高于 T1 ，其增幅分別為 0.4%、0.4%、3.6%、15.0% 和 1.6%、7.0%、11.7%、13.6%。強酸性土壤不同處理的株高和莖粗沒有顯著差異。施用 γ-PGA 對菜心的株高和莖粗均有一定促進作用，但在不同土壤上的表現不一致。γ-PGA 以基肥淋施處理 (T4、T5) 對菜心的株高和莖粗均優于 γ-PGA 包裹肥料分次施用處理(T2、T3)。兩種 γ-PGA 用量水平的菜心株高和莖粗沒有顯著差異。

表2 不同 γ-PGA 不同處理對菜心生物量的影響Table 2 Effect of the application of γ-PGA on the biomass of Chinese flowering Cabbage

2.1.4 γ-PGA 對菜心品質的影響 從表 4 可見，不同施肥處理對菜心可溶糖含量沒有顯著影響。T4、T5處理的 Vc 含量和游離氨基酸含量顯著高于 T1，其平均增幅分別為 6.6%、6.2% 和 14.1%、31.0%，T2、T3 處理的 Vc 含量和游離氨基酸含量與 T1 處理沒有顯著差異。同時，T2、T3、T4、T5 處理的硝酸鹽含量顯著低于 T1 處理，其平均降幅分別為 8.5%、10.8%、19.2%、28.6%。總體上，施用 γ-PGA 在一定程度上提高菜心 Vc 和游離氨基酸含量水平，且有效降低蔬菜硝酸鹽含量，其中 γ-PGA 以基肥淋施處理 (T4、T5) 對菜心各種品質指標的影響更明顯。

表3 γ-PGA 不同處理對菜心株高和莖粗的影響Table 3 Effect of γ-PGA application on the plant height and stem diameter of Chinese flowering cabbage

表4 γ-PGA 不同處理菜心品質Table 4 Quality of Chinese flowering cabbage affected by application of γ-PGA treatments

2.1.5 γ-PGA 對菜心根系傷流液及其組分含量的影響 根系是作物吸收養分、水分的主要器官，傷流液強度可有效表征根系活力。T2、T3、T4、T5 處理的傷流強度均高于 T1，其平均增幅分別為 20.4%、26.4%、14.1%、30.9%，強酸性土壤上 T5 處理的增幅達到顯著水平 (表 5)。兩種γ-PGA 施用方式和兩個γ-PGA 施用水平對菜心傷流液輸出強度沒有影響。T3、T4、T5 處理的傷流液氨基酸輸出強度顯著高于T1，其平均增幅分別為 38.1%、33.2%、44.2%。γ-PGA以基肥淋施處理 (T4、T5) 的菜心傷流液中氨基酸輸出強度顯著高于 γ-PGA 包裹肥料分次施用處理(T2、T3) (P＜0.05)，且 γ-PGA 添加比例為 800 mg/kg處理的傷流液中氨基酸輸出強度顯著高于 γ-PGA 添加比例為 400 mg/kg 處理 (P＜0.01)，而不同施肥處理對菜心傷流液中全氮輸出強度沒有顯著影響。

2.2 施用 γ-PGA 對菜心養分吸收累積的影響

2.2.1 施用 γ-PGA 對菜心養分含量的影響 從表 6 可見，不同施肥處理的菜心氮、磷、鉀、銅、鐵含量沒有顯著差異。在酸性土壤上，施用 γ-PGA 處理的菜心鈣、鎂、鋅、錳含量均高于 T1，其中 T2、T3、T4、T5 的鈣含量增幅分別為 29.6%、21.8%、26.4%、22.7%，鎂含量增幅分別為 11.7%、8.3%、22.2%、16.7%，鋅含量增幅分別為 4.5%、18.4%、6.9%、15.6%，錳含量增幅分別為 26.5%、37.6%、15.5%、9.7%；不同 γ-PGA 施用方式不影響菜心鈣、鎂、鋅、錳含量，鋅含量水平隨著 γ-PGA 施用量的增加而增加。而強酸性土壤上不同施肥處理對菜心鈣、鎂、鋅、錳含量沒有顯著影響。

2.2.2 施用 γ-PGA 對菜心養分累積量的影響 從表 7可見，施用 γ-PGA 處理的菜心氮、磷、鉀、鈣、鎂、銅、鋅、鐵、錳累積量均高于常規施肥處理。從平均增幅來看，施用 γ-PGA 處理的菜心鈣、鎂、錳累積量提高幅度最大，較常規施肥處理提高了

30% 以上；其次是鐵、鋅、銅、鉀元素累積量，較常規施肥處理提高了 20% 以上；氮、磷元素累積量的增幅最低。γ-PGA 以基肥淋施處理 (T4、T5) 的菜心鈣、鎂、銅、鐵累積量顯著高于 γ-PGA 包裹肥料分次施用處理 (T2、T3) (P＜0.05)。γ-PGA 添加比例為 800 mg/kg 處理 (T3、T5) 的鋅元素累積量顯著高于 γ-PGA 添加比例為 400 mg/kg 處理 (T2、T4) (P＜0.05)。施用 γ-PGA 對菜心氮、磷養分累積量的增幅在強酸性土壤上更明顯，而對鈣、鎂、鋅、錳養分累積量的增幅在酸性土壤上更顯著。

表5 γ-PGA 不同處理菜心根系傷流強度及傷流液中氨基酸氮和總氮輸出強度Table 5 Bleeding intensity and the inside amino acid-N and total N output intensity in Chinese flowering cabbage affected by γ-PGA treatments

表6 γ-PGA 不同處理菜心養分含量Table 6 Nutrient contents of Chinese flowering cabbage affected by different γ-PGA treatments

表7 γ-PGA 不同處理菜心養分累積量 (mg/pot)Table 7 Nutrient accumulation of Chinese flowering Cabbage affected by γ-PGA treatments

2.3 施用 γ-PGA 對菜心葉片可溶性蛋白和 MDA含量、SOD、POD、CAT 活性的影響

從圖 2 可見，強酸性土壤上 T2、T3、T4、T5處理的菜心葉片可溶性蛋白含量均高于 T1， T4、T5的增幅又大于 T2、T3。酸性土壤上不同處理的菜心葉片可溶性蛋白含量沒有差異。說明施用 γ-PGA 有助于提高菜心葉片可溶性蛋白含量，且以 γ-PGA 基肥淋施效果更佳。酸性、強酸性土壤上，T3、T4 處理的菜心葉片 SOD 活性顯著高于 T1，強酸土壤上T2、T5 處理的菜心葉片 SOD 活性也呈現出高于 T1的趨勢。不同處理的菜心葉片 POD 活性沒有差異，強酸性土壤上施用 γ-PGA 處理 (T2、T3、T4、T5) 的菜心葉片 POD 活性有一定提高的趨勢。強酸性土壤上，T2、T3、T4、T5 處理的菜心葉片 CAT 活性顯著高于 T1；酸性土壤上，T3 處理的菜心葉片 CAT活性也顯著高于 T1。從圖 2 可見，強酸性土壤上 T3處理的菜心葉片 MAD 含量顯著低于 T1。說明施用γ-PGA 有助于提高菜心葉片 SOD、CAT 活性，降低葉片 MAD 含量，提高菜心抗氧化能力。

圖2 γ-PGA 對菜心葉片可溶性蛋白和 MDA 含量、SOD、POD、CAT 活性的影響Fig. 2 Effect of the application of γ-PGA on the soluble protein and MDA contents, SOD, POD and CAT activities in leaves of Chinese flowering cabbage

3 討論

3.1 γ-PGA 的養分增效性能

γ-PGA 是一種生物陰離子型高分子聚合物，相對分子質量高達 105～106Da，其分子鏈上含有大量的負電 a-羧基[5]。因此，γ-PGA 對 Ca、Mg、Cu 等多種帶正電荷金屬離子具極強螯合、活化作用[5,18–19]。Chang 等[20]發現 γ-PGA 能有效吸附去離子水中Cr3+、Cu2+、Pb2+金屬陽離子。Tianmoto 等[19]研究發現，添加 γ-PGA 可有效提高小鼠腸道對鈣的吸收利用效率。施用 γ-PGA 可有效提高土壤中鈣、鎂、錳、銅、鋅等多種養分離子的有效性，具有一定的肥料增效性能[16]。有研究發現，施用γ-PGA 活化磷礦粉 0～40 天后，土壤中的有效鈣和 CEC 顯著提高[21]。褚群等[11]發現，施用 γ-PGA 可以顯著提高番茄穴盤育苗基質中交換性鉀、交換性鎂含量和 EC 值。本研究中，施用 γ-PGA 可有效提高菜心鈣、鎂、鋅、錳養分含量 (表 6)，且鈣、鋅的增幅最大，也證明了 γ-PGA 對土壤中二價陽離子有顯著活化作用。褚群等[11]還發現，γ-PGA 可顯著提高番茄穴盤育苗基質中銨態氮、硝態氮、速效磷和速效鉀含量。Inbaraj 等[18]表明 γ-PGA 對二價金屬離子 (如鈣) 的結合力顯著高于一價金屬離子 (如鈉和鉀)，且對不同二價金屬離子的吸附力也不同。本試驗結果也表明，施用 γ-PGA 顯著提高了菜心中鈣、鎂、鋅等二價金屬離子的含量，而對鉀含量沒有影響。由此可見，γ-PGA可有效提高土壤鈣、鎂、鋅等養分元素有效性。γ-PGA 的養分活化效能顯著受土壤酸性影響，強酸性土壤上施用 γ-PGA 對作物養分離子含量沒有顯著影響。可能是因為強酸化導致土壤 H+濃度增加，它與Ca2+、Mg2+、K+等鹽基性養分陽離子競爭交換位，導致這些鹽基離子大量淋失[22]，從而影響了 γ-PGA 的養分活化效應。然而，目前 γ-PGA 對各種金屬離子的吸附動力學尚不清晰，對土壤中各種營養元素離子的螯合活化性能還有待進一步探討。

作物對土壤養分離子的吸收不僅取決于土壤養分元素有效性，同時也與作物根系生長、活力和構型顯著相關。研究表明，施用 γ-PGA 顯著提高油菜苗的根系長度、重量，可促進作物根系生長[23–24]。Xu等[12]發現，添加 γ-PGA 和鈣顯著提高了大白菜根系中氮代謝相關酶活性。Zhu 等[25]研究表明，γ-PGA可有效緩解 Pb 對作物根系的毒害作用，提高根系生物量。綜上，γ-PGA 可能通過參與作物碳氮代謝過程，和阻控有害物質的毒害作用，促進作物根系生長。同時，研究發現，施用 γ-PGA 顯著提高植物根系活力，提高水分和養分吸收能力[11,23–24]。本研究結果也表明，施用 γ-PGA 顯著提高菜心根系傷流強度。因此，γ-PGA 一方面促進了作物根系生長，提高養分吸收面積；另一方面，提高了作物根系活力，提高了養分吸收能力。

3.2 γ-PGA 對作物生長代謝的影響

Xu 等[12]通過水培試驗，發現 γ-PGA (分子量為 2 k Da)顯著提高大白菜的硝酸還原酶、谷氨酰胺合成酶、谷氨酸合成酶和谷氨酸脫氫酶等氮代謝相關酶的活性。他們還發現 γ-PGA 顯著提高油菜苗的 SOD、POD、CAT 活性，增強其抗旱性[26]。本研究結果也表明，施用 γ-PGA 有助于提高菜心葉片 SOD、CAT活性，降低葉片 MAD 含量，提高菜心產量，并改善其品質。Xu 等[12,26]認為，γ-PGA 通過促進胞外 Ca2+內流，產生 Ca2+信號，經下游級聯反應將信號轉導放大，參與調節植物的多種生長發育和脅迫適應過程。但目前尚無直接證據表明，作物能直接吸收利用 γ-PGA，并參與到作物各種生理生化反應中。已有相關研究表明，植株根系能直接吸收利用單體氨基酸，是部分作物重要的氮源[27–28]。土壤中蛋白質和多肽類等氨基酸聚合物，在土壤微生物和菌根真菌作用下形成單體氨基酸，成為植物有機氮的主要來源[27]。γ-PGA 極易被各種蛋白酶分解形成谷氨酸。一些生態系統中，有機氮顯著影響作物生長[27]。然而，目前尚無直接證據表明，有機氮在植物氮素營養中具有重要貢獻作用[27]。因此，目前圍繞 γ-PGA 對作物生理生化的影響研究均停留在效果驗證階段，需借助同位素、熒光定位等研究手段，進一步揭示 γ-PGA的作用機理。

4 結論

γ-PGA 一方面可顯著提高土壤 Ca、Mg、Cu、Mg 等帶正電荷養分離子有效性，同時促進作物根系生長，提高作物根系活力，從而顯著提高作物對養分離子的吸收累積量，具有一定的養分增效作用；另一方面，γ-PGA 提高作物抗逆性，改善作物體內生理生化代謝過程，促進作物生長。

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Agronomic effects of coating material γ-polyglutamic acid on Chinese flowering cabbage

HUANG Qiao-yi, TANG Shuan-hu*, LI Ping, FU Hong-ting, ZHANG Mu, HUANG Xu, YI Qiong, ZHANG Fa-bao
( Institute of Agricultural Resources and Environment, Guangdong Academy of Agricultural Sciences/Key Laboratory of Plant Nutrition and Fertilizer in South Region, Ministry of Agriculture/Guangdong Key Laboratory of Nutrient Cycling and Farmland Conservation, Guangzhou 510640, China )

Abstract: 【Objectives】Effects of γ-polyglutamic acid (γ-PGA ) on growth, yield and quality of Chinese flowering cabbage were studied to provide a support for its use in agricultural production.【Methods】A pot experiment was conducted using Chinsese flowering cabage as tested crop in an acid soil (pH 5.89) and a strong acid soil (4.85). At the base of applying N 1.33 g/kg soil in 5 times, five treatments were designed: no γ-PGA applicaiton (T1), applying γ-PGA 0.53 mg/kg soil (T2) and 1.06 mg/kg soil (T3) in five times with N fertilization, and applying γ-PGA 0.53 mg/kg soil (T4) and 1.06 mg/kg soil (T5) once after seedling transplanting. The root activity, nutrient contents, nutrient accumulation, antioxidant system, yield and quality of Chinese flowering cabbage of each treatment were determined.【Results】In both the acid and strong acid soils, the bleeding intensities of Chinese flowering cabbage in T2, T3, T4 and T5 were slightly higher than that in T1, and the amino acid intensities in the bleeding sap in T3, T4 and T5 were significantly higher than in T1 (P＜0.05) with the average increased rates of 38.1%, 33.2% and 44.2%, respectively. In the acid soils, the Ca and Mg contents of Chinese flowering cabbage in T2, T3, T4 and T5 were significantly higher than that in T1 (P＜0.05), with the increased rates of 29.6%, 21.8%, 26.4%, 22.7% in acid soil and 1.7%, 8.3%, 22.2%, 16.7% in strong acid soil condition, respectively. The Zn and Mn contents in Chinese flowering cabbage were increased slightly in the treatments of T2, T3, T4 and T5 in the acid soils, no differences in strong acid soils. The accumulated amounts of N, P, K, Ca, Mg, Cu, Zn, Fe and Mn in Chinese flowering cabbage in the acid soils and the strong acid soils were increased greatly by applying γ-PGA. In the strong acid soils, the soluble protein contents in leaves of Chinese flowering cabbage in T4 and T5 were significantly higher than that in T1, and the CAT activities in T2, T3, T4 and T5 were significantly higher than in T1 (P＜0.05). While in the acid soils, the CAT activity of leaves of Chinese flowering cabbage was increased significantly only in T3. In both the acid and strong acid soils, SOD activities of leaves of Chinese flowering cabbage were increased significantly in T3 and T4 than in T1 (P＜0.05), while not in the POD activities. The yields of T2, T3, T4 and T5 were significantly higher than in T1 (P＜0.05), with the increases rate of 4.46%, 7.3%, 12.2% and 12.3% in acid soils and 9.7%, 14.2%, 12.2% and 12.3% in strong acid soils. The aboveground and root biomass of T2, T3, T4 and T5 were significantly higher than those of T1 (P＜0.05). The VC and free amino acid contents in T4 and T5 were significantly higher than those of T1 (P＜0.05), and the nitrate contents were decreased greatly in the γ-PGA applied treatments (T2, T3, T4 and T5) as compared with T1. The root activities, nutrient contents, nutrient accumulation amounts, antioxidant system, yields and quality of Chinese flowering cabbage in the γ-PGA treatments were higher than those in the γ-PGA coated fertilizer treatments. No significant differences in the yields, quality, mineral nutrition, and antioxidant system were observed among different γ-PGA dosages. The γ-PGA primary increased the uptakes of nutrients in Chinese flowering cabbage in the acid soils, while the γ-PGA mostly strengthened the antioxidant system of Chinese flowering cabbage in the strong acid soils.【Conclusions】The γ-PGA application enhanced the root activities of Chinese flowering cabbage, increased the uptake and accumulation of mineral nutrients (bivalent cation especially) in Chinese flowering cabbage, strengthened the stress resistance of Chinese flowering cabbage, and increased the yield of Chinese flowering cabbage. Once application of γ-PGA in the tested dosage performs better than that apllied in five times.

γ-polyglutamic acid; Chinese flowering cabbage; yield; quality; nutrition

S145.5; S634.3

A

1008–505X(2016)06–1645–10

2016–02–01 接受日期：2016–03–09

公益性（農業）行業專項（201503123）；廣東省科技計劃項目（2012A020100004，2014B090904068，2016A020210035）；粵科規財字[2014]208號）資助。

黃巧義（1985—），男，廣東潮陽人，碩士，助理研究員，主要從事土壤培肥及高效施肥技術研究。Tel: 020-32885730, E-mail: huangqiaoyi@hotmail.com。

* 通信作者 Tel: 020-85161400, E-mail: 1006339502@qq.com