γ-聚谷氨酸與氮肥配施對芝麻產質量及氮利用的影響

2025-05-29 00:00:00李南司賢宗黨靜邱含雨黨尊

安徽農業科學 2025年8期

關鍵詞：產量

關鍵詞芝麻；γ-聚谷氨酸；氮；產量；品質中圖分類號 S565.3 文獻標識碼A文章編號 0517-6611（2025）08-0147-03doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2025.08.031開放科學（資源服務）標識碼（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90 年代開始在農業上應用，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，增加作物產質量。 -聚谷氨酸對陽離子營養元素有較好的螯合與富集作用，能夠延長銨根離子、鉀等陽離子營養元素在土壤中的釋放周期，促進作物生長發育、增加肥料利用效率和作物產質量[2-4]。在常規化肥施用水平下，夏玉米6～9葉期噴施炭吸附聚谷氨酸有機水溶肥，玉米增產1 1 . 9＼%" 。張曉松等[6研究表明，在常規施肥基礎上，白菜施用聚谷氨酸肥料比對照增產 2 1 . 8 % 。新疆棉花施用聚谷氨酸有機水溶肥料，棉花吐絮較常規對照提前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，單產雖然不高，為了提高產量，在芝麻生產中過量施用化肥，尤其是氮肥，長期施用化學肥料過量，對芝麻的生產效益和土壤環境造成嚴重影響，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的。鑒于γ -聚谷氨酸自身的肥料效應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，為芝麻高產高效綠色生產提供施肥技術依據。

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：，有機質，堿解氮，有效磷，速效鉀。芝麻品種為鄭芝。1.2試驗設計試驗設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，）一致基礎上進行。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 - 聚谷氨酸由河南遠東生物工程有限公司提供。

試驗小區面積，3次重復，隨機排列。試驗田整地、播種和生育期田間管理均參照芝麻豐產優質生產技術規程統一進行。

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[9]。成熟期，每小區隨機同一方位連續取樣10株芝麻，分別調查株高、始蒴部位、果軸長、單株蒴果數、千粒重、每蒴粒數等農藝性狀。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，小區實收計產，折算產量。芝麻品質含油量測定方法采用GB/T5512—2008（索氏提取法測定），蛋白質測定方法參考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計算公式[10]：

氮肥貢獻率（（施氮區產量-無氮區產量）/施氮區產量 × 1 0 0 %

氮肥農學利用率（AEN，（施氮區產量-無氮區產量）/施氮量

氮肥偏生產力（PFPN，施氮區產量/施氮量

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

1.4數據處理采用Excel2010進行數據處理，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 結果與分析

2.1不同處理對芝麻農藝性狀的影響芝麻產量形成的基礎主要是株高、始蒴部位、果軸長、黃稍尖等農藝性狀。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 - 聚谷氨酸對芝麻農藝性狀有較好的改善效果，提高了芝麻產量。

表1不同處理對芝麻農藝性狀的影響Table1 Effects of different treatments on agronomic properties of ses

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

表2不同處理對芝麻產量性狀的影響Table2Effects of different treatments on yield properties of sesame

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，氮肥貢獻率、氮肥農學利用率、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 % 。氮肥貢獻率、氮肥農學利用率表現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量，施氮量聚谷氨酸處理顯著改善了氮肥貢獻率和氮肥農學利用率，而施氮量聚谷氨酸處理改善氮肥利用率和偏生產力的效果較好。

表3不同處理對氮利用效率的影響Table3Effectsof different treatmentsonnitrogen use efficienc.

2.4不同處理對芝麻品質的影響從表4可以看出，無論在施用和不施用 γ - 聚谷氨酸條件下，芝麻含油量都表現為隨著氮肥用量的增加呈先增后減的趨勢，蛋白質含量隨著氮肥用量增加總體表現為增加趨勢；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、芝麻素和芝麻林素等品質指標的影響較大，但不同氮用量對芝麻品質影響較小。增施聚谷氨酸能夠改善芝麻品質，但改善效果不顯著。

表4不同處理對芝麻品質的影響Table 4 Effectsofdifferent treatments on quality of sesame

2.5不同處理對土壤養分含量的影響由表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?？傊?，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分，有利于芝麻的生長發育。

表5不同處理對土壤養分含量的影響Table5 Effects ofdifferent treatments onnutrientcontent of soil

3結論與討論

芝麻在整個生育期，地上部生長發育表現拋物線變化趨勢，芝麻對氮的需求與其生長發育規律基本一致[\"]。芝麻對氮的吸收量最多，氮對芝麻的生長發育、產質量具有重要影響，氮素供應充足時，芝麻產量高、含油量高；氮素不足時，芝麻蒴小籽少，產量降低[12]。張子武等[13]的氮肥用量試驗表明，芝麻施氮量為，但目前生產上農民施氮量普遍偏大，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、促進作物增產提質，而且對防止肥料流失、改善土壤養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，另外，氮肥貢獻率、氮肥農學利用率、氮肥偏生產力和氮肥利用率是衡量作物對氮肥吸收、利用的不同指標[10]。許宗奇等[15]研究認為， γ - 聚谷氨酸具有減氮增效的作用，常規施肥水平下，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、氮肥偏生產力，這可能是聚谷氨酸含有豐富的羧基和酰胺基，吸附銨態氮，增加銨態氮長久有效性，促進了作物對氮素吸收利用的結果[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]。該研究結果表明，隨著氮用量增加，芝麻的氮肥貢獻率、氮肥農學利用率呈增加趨勢，但氮肥利用率和偏生產力呈降低趨勢，這與前人研究結果基本一致[16]

氮肥施人土壤后需要經過十分復雜的物理-化學-生物轉化過程，才能被作物吸收。氮素由于揮發、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氮含量，土壤銨態氮含量與 -聚谷氨酸基施量呈正相關[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的養分供應情況， γ - 聚谷氨酸常規施肥處理與常規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分的積累，提高土壤肥力。