聚谷氨酸含腐植酸水溶肥在油菜上的應用研究

高 亮 李 強 安兆美

1 濰坊加濰生物科技有限公司 濰坊 261000

2 武漢光華時代生物科技有限公司 武漢 430000

聚谷氨酸（γ-PGA）是一種由L-谷氨酸和D-谷氨酸通過脫水縮合而成的聚合物，為一種極具開發潛力的生物可降解高分子材料[1，2]。目前，γ-PGA在農業中主要作為農林保水劑使用，其自身的肥料效應，以及其對肥料、農藥等的緩釋、增效作用得到了較快發展[3～5]。腐植酸是含有多種官能團的有機物質，廣泛應用于農業生產[6～9]。利用腐植酸與氮磷鉀[10]鈣鎂硫大量元素和鐵錳[11]鋅銅等微量元素以及硒[12]等有益元素作用后，可產生出更多的肥料組合和特殊的肥料效應。腐植酸和γ-PGA都具有螯合、絡合其他化合物或相互作用的優勢，利用γ-PGA在絡合微量元素后，再與礦物源腐植酸組配，制備成聚谷氨酸含腐植酸水溶肥，研究其在籽用油菜上的應用效果，以期為其大面積推廣提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地點與材料

試驗于2018年9月30日至2019年5月9日在湖北省武漢市東西湖區光華試驗基地進行。2018年9月30日露地播種，二葉一心時間苗，保苗數120株/平方米。翌年5月4日開始陸續收獲，5月9日收獲完畢。

供試肥料：硫酸鉀復合肥（15-15-15），市售商品；常規微量元素（B+Zn+Cu+Mo≥60 g/L），自制產品；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），自制產品；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。

試驗品種：“富油2號”[13]籽用油菜。

供試土壤質地為壤土，其化學性質見表1。

表1 供試土壤的化學性質Tab.1 Chemical properties of the tested soil

1.2 試驗設計

試驗為小區試驗，小區面積10 m2，設3個處理：處理1（CK），常規栽培，沖施等量微量元素，不含腐植酸和（或）聚谷氨酸；處理2，聚谷氨酸含腐植酸水溶肥5 L/667 m2，加水稀釋200倍，沖施；處理3，含腐植酸水溶肥5 L/667 m2，加水稀釋200倍，沖施。3個處理沖施液體量相同。每個處理重復3次，隨機區組排列。

試驗區統一畝施25 kg硫酸鉀復合肥作為基肥，撒施，耕地，耙平；團棵期溝施25 kg硫酸鉀復合肥。2月3日現蕾期，按試驗設計規定的使用量沖施試驗肥1次；在結莢期再沖施1次，用量同第1次沖施，共施用2次。其他田間管理措施完全相同。于4月20日，測定植物學性狀；5月9日，收獲，干燥脫粒，計產。

1.3 測試項目及其方法

土壤的化學性質：土壤有機質，重鉻酸鉀容量法——外加熱法；土壤pH，電位法；堿解氮，堿解擴散法；有效磷，碳酸氫鈉提取——鉬銻抗比色法（olsen法）；速效鉀，乙酸銨提取——火焰光度法；陽離子交換量（CEC），乙酸銨交換法；土壤含鹽量，重量法。

植物學性狀：用卷尺測量株高；游標卡尺測量莖粗，隨機取5株，取其平均值，下同。

干物質：分別測量油菜角果皮和籽粒鮮重，然后于105 ℃下殺青30 min，80 ℃下烘干48 h至恒重，再分別測定其干重。計算干鮮比，即干重與鮮重之比。

含油量：采用索氏抽提儀對烘干、磨細的籽粒抽提，按照殘余法測定粗脂肪（含油）量。

產量：油菜成熟時按每小區隨機抽取5株進行考種，考種內容包括株高、一級分枝高度、一級分枝數、每株角果數、每個角果粒數和千粒重。按各小區實產分別計算籽粒產量。

可溶性糖含量：蒽酮比色法，取油菜籽，去皮，磨細，各取0.1～0.2 g，置于沸水中煮1 h，過濾，取濾液2 mL，加5 mL蒽酮-濃硫酸溶液，沸水顯色30 min后迅速冷卻，620 nm下比色測定。

粗蛋白含量：取烘干、磨細的籽粒0.1～0.2 g，經濃硫酸消化，用硼酸接收蒸餾氣，用0.01 mol/L鹽酸滴定后，用凱氏定氮法計算粗蛋白含量。

用于分析測試的角果樣品從2019年4月20日開始，每隔7天取樣1次，共取3次，每個處理角果數不少于30個，將角果皮和籽粒分開后，分別測定相關指標。

1.4 試驗數據與分析

試驗數據采用Excel和SPSS軟件進行處理和統計分析。

2 結果與分析

2.1 不同處理對油菜植物學性狀的影響

不同處理對油菜植物學性狀影響較大（表2）。在莖粗、分枝數、有效角果數、角果粒數、千粒重上，處理2和處理3顯著優于處理1；在有效角果數上，處理2顯著優于處理3，而其他性狀指標，處理2與處理3雖未達顯著差異，但在數值上表現較優。田間觀察發現，處理2的油菜植株體更大，根系更發達，拔出后根系固土能力更強；葉片寬大、肥厚，蠟粉多而致密，葉色濃綠，植株底部葉片不易枯黃。收獲期可延后3～4天，沒有呈現“貪青晚熟”的現象，角果、籽粒更飽滿。

2.2 不同處理對油菜菌核病、病毒病的影響

菌核病和病毒病是油菜最主要的病害，對生產影響較大，一直是油菜主產區農民十分關注的病害[14，15]。不同處理對油菜菌核病、病毒病的影響見表3。由表可知，油菜的菌核病和病毒病發病率在3個處理間達顯著差異，其中處理2發病率最低，處理3次之，處理1發病率最高。油菜菌核病發病率以處理2最低，較處理1降低51.3%；處理3次之，較處理1降低28.2%。油菜病毒病發病率以處理2最低，較處理1降低81.3%；處理3次之，較處理1降低56.3%。綜上，說明聚谷氨酸與腐植酸配合后具有提高油菜植株抗病性的功效。

表2 不同處理對油菜植物學性狀的影響Tab.2 Effects of different treatments on the botanical characters of rape

表3 不同處理對油菜菌核病、病毒病的影響Tab.3 Effects of different treatments on the sclerotinia sclerotirum and virus diseases of rape

2.3 不同處理對油菜角果皮和籽粒鮮重和干重的影響

表4為不同處理對油菜角果皮鮮重和干重的影響。由表可知，不同時期不同處理間油菜角果皮的鮮重、干重及干鮮比均表現出顯著差異，且均隨著生育期的延長呈現先升高再降低的趨勢。

表4 不同處理對油菜角果皮鮮重和干重的影響Tab.4 Effects of different treatments on the fresh and dry weight of rape pod

表5為不同處理對油菜籽粒鮮重和干重的影響。由表可知，不同時期不同處理間油菜籽粒的鮮重、干重及干鮮比大體上均表現出顯著差異，隨著生育期的延長大體上均呈現逐步增加的趨勢。

表5 不同處理對油菜籽粒鮮重和干重的影響Tab.5 Effects of different treatments on the fresh and dry weight of rape seed

以上結果說明，油菜角果皮中的干物質隨著生育期的延長逐漸減少，營養物質有向籽粒輸送的趨勢。不同處理間，3個測定時間中，油菜角果皮和籽粒的鮮重、干重、干鮮比數值大小均表現為：處理2＞處理3＞處理1，這說明聚谷氨酸含腐植酸水溶肥更加有利于油菜角果發育，使油菜籽粒更加飽滿。

2.4 不同處理對油菜籽品質的影響

表6為不同處理對油菜籽品質的影響。由表可知，不同處理間油菜籽含油量、粗蛋白含量、可溶性糖含量差異不顯著。可見，施肥處理對油菜籽品質影響不顯著。

表6 不同處理對油菜籽品質的影響Tab.6 Effects of different treatments on the quality of rape seed %

2.5 不同處理對油菜籽產量、效益的影響

表7 為不同處理對油菜籽產量和效益的影響。由表可知，處理2和處理3的油菜籽產量和收入均高于處理1，且差異達顯著水平，以處理2最佳。處理2油菜籽產量為264.70 kg/667 m2，純收入為1122.03元/畝，較處理1增產27.2%，增收27.6%；處理3油菜籽產量為254.00 kg/667 m2，純收入為1075.60元/畝，較處理1增產22.1%，增收22.3%，這說明含腐植酸水溶肥可以促進油菜增產增收，且效果顯著。處理2與處理3相比，油菜籽產量和收入無顯著差異，但油菜籽增產4.2%，增收4.3%，這說明聚谷氨酸含腐植酸水溶肥較普通含腐植酸水溶肥在促進油菜增產增收方面略佳。

表7 不同處理對油菜籽產量和效益的影響Tab.7 Effects of different treatments on the yield and benefit of rape seed

3 結論

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。

與對照相比，聚谷氨酸含腐植酸水溶肥與含腐植酸水溶肥均能顯著促進油菜植株發育，使莖稈粗壯、分枝增多、有效角果數增多、角果粒數增多、千粒重增加，葉色濃綠厚實，蠟粉增多；能顯著提高油菜菌核病和病毒病抗病能力，菌核病發病率分別降低51.3%、28.2%，病毒病發病率分別降低81.3%、56.3%；能顯著提高油菜角果皮、籽粒的鮮重、干重，能顯著提高油菜產量和收益，增產率分別提高27.2%、22.1%，收益分別提高27.6%、22.3%；但對油菜籽中可溶性糖、含油量和粗蛋白無顯著影響。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與油菜角果皮、籽粒的鮮重、干重方面與含腐植酸水溶肥呈現顯著差異，表現更佳。綜合考慮，聚谷氨酸含腐植酸水溶肥比普通含腐植酸水溶肥更具生產潛力。本試驗僅為聚谷氨酸含腐植酸水溶肥在油菜上的初步探索，大面積推廣應用還需進一步試驗示范。