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/hm2) 和减量30% (N 126 kg/hm2)，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/hm2)，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。