聚γ—谷氨酸增效肥对棉花干物质积累与分配的影响

摘要：为探讨聚γ-谷氨酸增效肥对棉花产量及干物质积累的影响，在新疆南疆覆膜滴灌条件下，进行了聚γ-谷氨酸增效肥基肥施用量试验。结果表明，施用聚γ-谷氨酸增效肥比施常规肥料增加产量10%以上。聚γ-谷氨酸增效肥主要增加了现蕾后的干物质积累量，尤其是生殖器官干物质积累量，单铃重、单株铃数和衣分均增加。在当前地膜覆盖滴灌条件下，利用聚γ-谷氨酸增效肥可减少30%基肥施用量，对棉花产量影响不明显。

关键词：棉花；聚γ-谷氨酸；增效肥；干物质积累与分配

中图分类号：S562.062 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2013）21-5167-04

Effects of Poly-γ-Glutamic Acid Strengthened Fertilizer on the Dry Matter Accumulation and Distribution of Cotton

ZHAI Yun-long1，CAO Xin-chuan1，L？譈 Shuang-qing1，LIU Wei-yang1，ZHANG Li-li2

（1.College of Plant Science， Tarim University， Alar 843300，Xinjiang，China； 2.Key Laboratory of Protection and Utilization of Biological Resources in Tarim Basin of XPCC， Alar 843300，Xinjiang，China）

Abstract： In order to investigate the effects of the poly-γ-glutamic acid strengthened fertilizer on the dry matter accumulation and yield of cotton， an experiment was conducted under the condition of drip irrigation with plastic mulching in the south of Xinjiang. The results showed that applying the poly-γ-glutamic acid strengthened fertilizer could increase the yield of cotton by more than 10% compared with the traditional fertilizers. The poly-γ-glutamic acid strengthened fertilizer increased the dry matter accumulation， especially the dry matter accumulation of reproductive organs after bud stage. The boll mass， boll per plant and lint percent increased when using the poly-γ-glutamic acid strengthened fertilizer. Using the strengthened fertilizer can reduce 30% of the amount of basic fertilizer.

Key words： cotton； poly-γ-glutamic acid； strengthened fertilizer； dry matter accumulation and distribution

棉花是新疆重要的经济作物，对新疆农业经济的发展有着举足轻重的地位。近几年，超高产棉田在南北疆频繁出现，施肥量增加趋势明显，然而肥料利用率低、污染环境等问题日渐突出，提高肥料利用率，减少环境污染是目前亟待解决的热点问题[1-3]。缓控释肥在提高肥料利用率，减少环境污染方面效果显著，在棉花上也有一定的应用研究[4，5]。

聚γ-谷氨酸是通过微生物发酵得到的可降解型绿色生物大分子材料。用大分子材料聚γ-谷氨酸将常规肥料螯合，可以实现肥料所含营养元素的缓慢释放，从而提高肥料的利用效率。聚γ-谷氨酸作为肥料增效剂在农业生产上应用已经取得成功，可提高作物产量10%～30%[6，7]，促进作物对肥料的吸收利用，同时还能起到抑制养分流失和快速分解的作用，可在保证产量的前提下减少肥料20%以上的用量[8]，还可降低因化肥施用过量或施用化肥不当等原因造成的环境污染，具有显著的增产节肥效果。

通过研究聚γ-谷氨酸增效肥对棉花产量及物质积累分配的影响，探讨其应用价值和应用方法，可为新疆棉花高产栽培技术提供理论依据和技术支持。

1 材料与方法

1.1 试验地点

试验于2011年在塔里木大学与农一师十团共建试验生产实习基地进行，试验地土壤为壤土，有机质10.6 g/kg，碱解氮43.9 mg/kg，速效磷12.0 mg/kg，速效钾170.0 mg/kg。

1.2 试验设计

采用单因素随机区组设计，设4个处理（表1），4次重复。地膜覆盖种植，覆2.26 m超宽膜，每膜覆6行2滴灌带。供试材料为中棉所41，每处理3条膜，行长10 m，追肥随水滴施，田间管理同一般大田。聚γ-谷氨酸增效肥含氮、磷、钾分别为22.8%、20.0%、9.6%。

1.3 取样与测产

棉花生育期内分析苗期、蕾期、花铃期、吐絮期干物质积累与分配，每处理选取5株，从子叶节剪取地上部分，叶片、叶柄、茎、果枝、蕾、花和铃等不同器官分开，在烘箱内105 ℃杀青30 min，80 ℃下烘至恒重，分别称重。吐絮期测产，每处理取样10株室内考种，同时取吐絮铃300个，测定单铃重、衣分等。

2 结果与分析

2.1 聚γ-谷氨酸增效肥对棉花干物质积累的影响

干物质的积累对棉花产量和品质有直接影响，干物质累积是以养分吸收为基础的，它反映养分的有效吸收状况[9]。从图1可以看出，各处理干物质积累趋势大体相同，开花前干物质积累增长速度缓慢，花后增加迅速，吐絮期达最大值。与施用普通肥料处理相比，施用聚γ-谷氨酸增效肥能明显增加单株干物质积累量，F1处理单株干物质积累量最高，F2处理与FCK1差异不明显，FCK2处理单株干物质积累量最低。苗期不同处理差异不明显，对照处理（FCK1、FCK2）高于施用聚γ-谷氨酸增效肥处理，可能与该时期聚γ-谷氨酸增效肥缓慢释放有关。蕾期不同处理间差异仍然不明显，但在滴灌水的作用下，聚γ-谷氨酸增效肥开始表现出一定优势，略高于对照处理。开花后滴水频繁，聚γ-谷氨酸增效肥效果逐渐显现，施用聚γ-谷氨酸增效肥处理干物质积累一直高于对照，F1处理高于其他处理，F2与FCK1差异不显著，由于FCK2后期脱肥严重，干物质积累低于其他处理。

不同生育阶段干物质积累情况见表2。由表2可知，苗期和吐絮期干物质积累较少，均占全生育期干物质积累量的10%以下，蕾期干物质积累量占全生育期干物质积累量的比例不到20%，花铃期干物质积累较多，占全生育期干物质积累量的65%以上。苗期干物质积累量及其占全生育期干物质积累量的比例均表现为对照处理高于施聚γ-谷氨酸增效肥处理，F2处理基肥为F1处理的70%，干物质积累量最低，说明普通肥料肥效释放快，有利于苗期棉花植株生长；苗期土壤墒情、地温较差，聚γ-谷氨酸增效肥释放缓慢，苗期供肥差于普通肥料。蕾期施聚γ-谷氨酸增效肥处理干物质积累量显著高于各自对照，F1比FCK1高17.52%，F2高于FCK2 15.12%。花铃期干物质积累量也表现为施聚γ-谷氨酸增效肥处理显著高于施等量普通肥料的对照，F1比FCK1高8.62 g/株，F2比FCK2高17.43 g/株，而F2仅比FCK1高4.38 g/株，差异不显著，说明施用常规用量70%的聚γ-谷氨酸增效肥与施用常规用量的普通肥料花铃期干物质积累量相近。吐絮期干物质积累量占全生育期干物质积累量的比例较低，F1的干物质积累量最高，FCK2的干物质积累量最低。

2.2 聚γ-谷氨酸增效肥对棉花干物质分配的影响

各生育期棉花干物质在各器官间的分配情况见表3。由表3可知，苗期积累的干物质主要分配给叶片，占整株分配量的65%以上；蕾期积累的干物质叶片、茎和生殖器官所占的分配比例差异较小；花铃期积累的干物质76%以上分配给生殖器官，仅有少部分分配给茎，分配给叶片的更少；F1、F2、FCK1处理吐絮期积累的干物质分配给生殖器官的均在80%以上，FCK2吐絮期积累的干物质分配给生殖器官的为55.49%。

苗期施普通肥料处理积累的干物质向叶片分配所占比例略高于施聚γ-谷氨酸增效肥处理，向叶片分配比例FCK1高于FCK2，F1高于F2。蕾期积累的干物质向叶片、茎分配量表现为施聚γ-谷氨酸增效肥处理高于施普通肥料处理，生殖器官分配比例为施普通肥料处理高于施聚γ-谷氨酸增效肥处理，FCK2最高，达32.17%。花铃期叶片所占分配比例较小，施聚γ-谷氨酸增效肥处理高于施普通肥料处理，FCK2叶片基本无干物质分配，表明其后期脱肥严重；生殖器官分配量聚γ-谷氨酸增效肥处理高于施普通肥处理，施肥量高的处理高于施肥量低的处理，而该生育期蕾铃分配比例却表现为施普通肥处理高于施增效肥处理，FCK2处理最高，达78.78%，茎的分配比例各处理间差异不大。吐絮期叶片FCK2分配量较多，这与其脱肥严重，顶部蕾铃脱落导致顶部2～3节位赘芽二次生长有关；该阶段F2和FCK1处理总积累量差别不大，但FCK1茎的分配比例较大；施增效肥处理该阶段蕾铃干物质分配比例远高于普通肥料处理，施肥量高的处理高于施肥量低的处理。

2.3 聚γ-谷氨酸增效肥对棉花产量及其构成因素的影响

各施肥处理棉花产量及产量构成因素见表4。与施用普通肥料（FCK1）相比，施用常规用量的聚γ-谷氨酸增效肥（F1）增产子棉10.03%，增产皮棉11.13%；与施用常规用量70%的普通肥料处理（FCK2）相比，施用常规用量70%的聚γ-谷氨酸增效肥（F2）增产子棉14.85%，增产皮棉17.15%；按常规用量的70%施用聚γ-谷氨酸增效肥（F2）产量略低于按常规用量施用普通肥料处理（FCK1），但差异不显著。可见聚γ-谷氨酸增效肥可明显提高子、皮棉产量，与施用普通肥料相比，施用聚γ-谷氨酸增效肥可减肥30%而减产不显著。

从产量构成因素来看，施用聚γ-谷氨酸增效肥对单铃重影响较小，各处理间差异未达显著水平；施用聚γ-谷氨酸增效肥对单株成铃数影响显著，F1处理最高，FCK2处理最低，F2与FCK1间未达显著水平；施用聚γ-谷氨酸增效肥对衣分也有一定影响，F1、F2、FCK1处理间差异不显著，但均显著高于FCK2处理。

3 小结与讨论

与施用普通肥料相比，施用聚γ-谷氨酸增效肥有明显的优势。按常规施肥量基施100%和70%的聚γ-谷氨酸增效肥干物质积累量较高，基施70%的聚γ-谷氨酸增效肥和100%的普通肥料差异较小。苗期土壤墒情差、地温低，聚γ-谷氨酸增效肥释放慢，普通肥料释放快，有利于棉花苗期生长，苗期干物质积累高于施聚γ-谷氨酸增效肥处理，且叶片干物质分配比例高，有利于初期干物质积累。增效肥蕾期开始表现出一定优势，蕾期、花铃期、吐絮期干物质积累均表现为施聚γ-谷氨酸增效肥处理高于施普通肥料处理，而施70%常规用量的聚γ-谷氨酸增效肥与100%常规用量的普通肥料花铃期、吐絮期干物质积累量差异不明显。花铃期干物质积累向生殖器官分配量聚γ-谷氨酸增效肥处理高于施普通肥料处理，随施肥量增加向生殖器官分配量增加，但就该生育期蕾铃干物质分配比例而言，却表现为施普通肥处理高于施聚γ-谷氨酸增效肥处理，普通肥料减肥处理蕾铃干物质分配比例最高。土壤营养失调，施肥方式不当，棉花现蕾开花以后营养生长与生殖生长并进，植株生理负荷重，棉株营养供应得不到满足而出现早衰，尤其是土壤速效钾含量与棉花早衰程度密切相关，土壤缺钾是导致棉花早衰的重要原因之一[10]。施普通肥料处理特别是减肥处理，后期易脱肥，顶部几个节位蕾铃脱落严重，叶片过早脱落，后期顶部赘芽进行无效的二次生长[11]，结束光合产物向蕾铃运输早，不利于产量形成。

基施聚γ-谷氨酸增效肥比基施同量普通肥料显著增加棉花子、皮棉产量，但施肥量不同，增产幅度差异较大。按常规用量基施聚γ-谷氨酸增效肥，子、皮棉分别比基施同量普通肥料增产10.03%和11.13%；而按常规用量的70%施用聚γ-谷氨酸增效肥，子、皮棉分别比基施同量普通肥料增产14.85%和17.15%；按常规用量的70%施聚γ-谷氨酸增效肥与按常规用量施用普通肥料相比产量差异不显著。可见，在当前普通肥料常规用量下，施用聚γ-谷氨酸增效肥能节约基肥约30%。随施肥量增加，施用聚γ-谷氨酸增效肥增产效应降低。聚γ-谷氨酸增效肥基肥具体施用量还需进一步研究。

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