喷施γ-聚谷氨酸提高夏玉米产量和养分吸收的机制

【目的】探明γ-聚谷氨酸(γ-PGA)促进夏玉米生长和养分吸收利用的调控机制,为其在玉米生产中的科学使用提供技术指导和理论依据。【方法】以玉米品种郑单958为试材,于2017和2018年在河北廊坊进行了田间试验。在两个氮肥水平下,即常规用量(N 180 kg/hm^2)和减量30%(N 126 kg/hm^2),分别喷施γ-PGA或谷氨酸两种增效剂(剂量分别为0、37.5、150 g/hm^2),共10个处理。在玉米5个关键生育期采集植株样品,测定植株干物质积累和氮磷钾养分含量,并于收获期测定了玉米籽粒产量。【结果】1)两种增效剂处理的夏玉米穗粒数、产量、干物质和养分积累量存在显著差异,喷施γ-PGA效果显著优于喷施谷氨酸。与清水对照相比,喷施γ-PGA可通过提高穗粒数来实现增产,干物质积累总量显著增加,且主要促进开花前后的干物质积累,氮磷钾积累总量也有显著增加,两个剂量间无明显差异。喷施谷氨酸与清水对照的效果无明显差异。2)常规施氮水平下,与清水对照相比,喷施低量γ-PGA干物质积累总量显著增加5.08%,但增产作用不明显;而喷施高量γ-PGA的处理虽然干物质积累总量增加不明显,但穗粒数明显增加,产量显著增加3.42%,两剂量处理氮磷钾积累量均显著增加,增幅分别为5.20%~6.97%、7.29%~10.85%、3.48%~5.27%;减氮30%水平下,喷施高量γ-PGA处理穗粒数提高,产量显著增加3.07%,而低量处理的穗粒数和百粒重均有明显提高,并显著增产,两剂量下干物质和钾积累总量分别显著增加6.48%~7.93%、4.36%~6.12%,而低量处理氮磷积累量分别显著增加8.41%、11.94%,显著高于高量处理。两种施氮水平下,谷氨酸处理各指标与对照均无明显差异。3)高产年份(2017年),喷施高量γ-PGA显著增产2.54%,低量处理增产不明显,两个喷施剂量均显著增加干物质和氮磷钾积累总量;低产年份(2018年),两个剂量γ-PGA处理的产量均显著增加,增幅分别达4.37%、4.14%,低量处理均显著增加干物质和养分积累量,且显著高于高量处理。对谷氨酸处理而言,仅在2018年低量处理通过增加百粒重使得产量显著增加,但效果低于γ-PGA处理。【结论】喷施γ-PGA促进夏玉米开花前后干物质积累,提高干物质和养分积累总量,增加穗粒数提高产量,而喷施谷氨酸无明显效果。可见,γ-PGA的增产增效并非主要是由于分解的谷氨酸起作用。减氮30%水平下喷施γ-PGA的增产增效作用大于常规施氮,且常规施氮水平下喷施高量γ-PGA的增产效果更好,而减氮30%水平下喷施低量γ-PGA的效果更好,表现为喷施低量γ-PGA处理>常规施氮对照>减氮30%对照,说明减氮30%下喷施低量γ-PGA能达到减肥增效的目的。