γ-聚谷氨酸对夏玉米生长和养分吸收的影响及其机理研究

发布时间：2020-04-11 15:26

【摘要】：在农业生产中,γ-聚谷氨酸(γ-PGA)作为肥料增效剂在大多数蔬菜作物及果树上取得了很好的应用效果,但在粮食作物上尤其在夏玉米上还缺乏有力的数据支撑。为探明γ-PGA对夏玉米生长代谢和养分吸收利用的调控作用,本研究应用盆栽试验和大田小区试验相结合的方法,探究不同施氮水平下γ-PGA对夏玉米植株形态特征、养分吸收、产量、保护酶活性、光合作用等性状的影响,来明确γ-PGA对夏玉米的作用效果,并对其作用机理进行初步探究。主要研究结果如下:1.盆栽试验研究结果表明:1)喷施γ-PGA显著提高夏玉米营养生长阶段地上部干物质积累量。正常施氮水平下,喷施γ-PGA促进前期夏玉米对钾的吸收,后期对磷效果明显,前后期均能促进氮的吸收,尤其0.27 mg?株~(-1)处理能促进氮磷钾全面吸收,还显著增产28.35%,0.54 mg?株~(-1)处理次之,显著增产18.35%;而在减氮30%水平下,0.27和1.08 mg?株~(-1)处理均明显促进前后期磷钾的全面吸收,还促进前期氮的吸收,分别显著增产19.44%、23.90%。2)喷施γ-PGA 0.54~2.16mg?株-1处理均可以提高夏玉米叶长或叶宽而促进叶部生长,前期促进作用较大,而0.27 mg?株-1处理在正常施氮水平下促进叶部生长,但具有一定滞后效应;3)喷施γ-PGA后,叶片保护酶SOD和POD活性均有增强,在减氮30%水平下,尤其在成熟期,叶片SOD和POD活性显著提高且增幅远高于前期;喷施γ-PGA还显著提高叶片CAT活性。4)叶面喷施γ-PGA还增加夏玉米前期根系总吸收表面积,增幅达25.80%~38.02%,根系鲜重在低剂量下显著增加18.94%,而到后期时喷施处理根系无明显变化。5)喷施γ-PGA能提高夏玉米光合能力,随着喷施剂量的增加,增幅逐渐减小。2.两年大田试验下喷施γ-PGA和谷氨酸的增效试验表明:1)γ-PGA处理下,低、高剂量处理均通过提高穗粒数来实现增产,干物质积累总量显著增加,且均明显促进大喇叭口期至开花吐丝期阶段的干物质积累,高剂量处理还明显促进开花吐丝期至灌浆期的积累,氮磷钾积累总量也显著增加;谷氨酸处理下,无明显增效作用。2)正常施氮水平下,喷施γ-PGA低剂量处理增产不明显,但显著增加干物质积累总量,而高剂量处理通过增加穗粒数显著增产3.43%,干物质积累总量增加不明显,而两处理氮磷钾积累量均显著增加,两剂量间均无显著差异;减氮30%水平下,喷施γ-PGA高剂量处理通过提高穗粒数,显著增产3.07%,而低剂量处理穗粒数和百粒重均有明显增加,显著增产4.70%,两剂量下干物质显著增加,还提高氮磷钾积累量,且低剂量处理促进作用更好。两种施氮水平下,谷氨酸处理增效作用均不明显。3)高产年份(2017年)下,喷施γ-PGA高剂量处理显著增产2.54%,而就干物质和氮磷钾积累总量而言,与对照处理相比,两剂量处理均有显著增加,两剂量间差异不显著;而低产年份(2018年)下,低、高剂量处理均显著提高穗粒数,低剂量处理百粒重也明显增加,分别显著增产4.37%、4.14%,低剂量处理的干物质和养分积累量显著高于对照和高剂量处理。对谷氨酸处理而言,仅有2018年低剂量处理通过增加穗粒数,使得产量有明显增加,但效果低于γ-PGA。综上所述,喷施γ-PGA主要促进夏玉米叶片生长,提高光合作用能力,还可促进开花前后干物质积累,提高夏玉米干物质积累,增加前期根系总吸收表面积,提高养分吸收能力,促进养分积累,通过增加夏玉米穗粒数来提高产量;而喷施谷氨酸无明显增产效果。可见,γ-PGA的增产增效并非是分解的谷氨酸起主要作用。大田试验中减氮30%水平下和低产年份下喷施γ-PGA增产作用大于正常环境下。正常施氮下高剂量增产效果更好;减氮30%水平下低剂量效果更好,并且γ-PGA低剂量处理正常施氮对照减氮30%对照,这说明减氮30%水平下喷施低剂量γ-PGA可达到减肥增效的目的。
【学位授予单位】：中国农业科学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S513

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本文编号：2623744