γ-聚谷氨酸噴施：解鎖不同水分條件下夏玉米生長與根際微生物奧秘一、引言1.1研究背景在農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的大背景下，尋找高效、環(huán)保的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)助劑成為研究熱點。γ-聚谷氨酸（γ-PGA）作為一種具有獨特理化性質的生物高分子，在農(nóng)業(yè)領域展現(xiàn)出廣闊的應用前景。γ-PGA是由L-谷氨酸和D-谷氨酸通過α-氨基和γ-羧基脫水縮合形成酰胺鍵連接而成的新型高分子聚合材料，具有良好的水溶性、生物可降解性和生物相容性，對環(huán)境無毒無害。其分子結構中含有大量的羧基和氨基，使其具有優(yōu)異的螯合能力和保水性能。在土壤中，γ-PGA能與多種金屬離子如鈣、鎂、鋅、鐵等形成穩(wěn)定的絡合物，減少養(yǎng)分流失，提高植物根系對養(yǎng)分的吸收效率；同時，它可以吸收并儲存自身重量數(shù)百倍的水分，顯著提高土壤的保水能力，減少灌溉頻率，在干旱和半干旱地區(qū)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中具有重要意義。此外，γ-PGA還能為土壤中的有益微生物提供營養(yǎng)，促進它們的繁殖和活動，有助于構建健康的土壤微生態(tài)系統(tǒng)，為作物生長創(chuàng)造良好的土壤環(huán)境。水分是影響夏玉米生長發(fā)育和產(chǎn)量形成的關鍵因素之一。夏玉米生長在高溫和蒸發(fā)量大的夏季，一生需水量較多，一般在400mm左右。不同生育階段，夏玉米對水分的需求存在差異，且水分條件的變化對其生長發(fā)育有著顯著影響。在拔節(jié)期，玉米營養(yǎng)體迅速生長，雌雄穗開始分化，此階段對水分需求較大，土壤水分應保持在田間持水量的70%-80%，水分不足會導致植株矮小、葉片短窄、葉面積小，雌穗花原基出現(xiàn)速度降低，小花數(shù)目減少，形成穗小、禿尖等不良性狀，進而影響產(chǎn)量。抽穗期是玉米的需水臨界期，抽雄后營養(yǎng)生長與生殖生長齊頭并進，對土壤水分十分敏感，抽穗開花時土壤水分要求保持在80%-85%。此時水分不足不僅影響雄雌分化，還會導致果穗抽絲時間延遲、授粉不全、敗育花增多、空稈率上升、粒數(shù)減少，嚴重影響后期的籽粒灌漿。灌漿期土壤水分狀況則影響玉米的灌漿速度與持續(xù)時間，適宜的水分條件有利于提高粒重、保證多粒，若在籽粒形成期缺水，會造成上部籽粒發(fā)育不良、穗粒數(shù)明顯減少、禿尖多等現(xiàn)象。然而，在實際生產(chǎn)中，降水年際變化大，時空分布極不均勻，常常出現(xiàn)時旱時澇的情況，給夏玉米的生長帶來諸多不利影響，制約了夏玉米的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)。根際微生物作為土壤生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，與植物生長緊密相連。根際微生物是指緊貼植物根部土壤顆粒的微生物群體，主要由細菌構成，其數(shù)量通常高于非根際土壤，且不同植物的根際微生物組成和數(shù)量有所不同。植物根系的分泌物以及脫落細胞為根際微生物提供了豐富的營養(yǎng)，而根際微生物對植物也具有多種作用。一方面，大多數(shù)根際微生物對植物生長有益，它們通過呼吸作用釋放二氧化碳或代謝產(chǎn)物產(chǎn)生的酸性環(huán)境，有助于溶解難以溶解的礦物質，提高植物對磷和其他礦物元素的吸收率。一些根際微生物還能分泌生長刺激素類物質，如吲哚乙酸和赤霉素，促進植物生長；部分根際微生物會分泌抗生素，抑制植物病原微生物的繁殖。另一方面，根際微生物還參與土壤中有機物的分解和養(yǎng)分循環(huán)，對維持土壤肥力和生態(tài)平衡起著重要作用。例如，氨化細菌能夠迅速分解根際的有機氮化合物，纖維分解菌負責分解根區(qū)脫落細胞的胞壁纖維素。同時，植物也會分泌一些物質來調節(jié)根際微生物的組成和數(shù)量，二者之間形成了復雜的相互作用關系。這種相互作用關系對夏玉米的生長發(fā)育、養(yǎng)分吸收以及抗逆性等方面都有著深遠影響，良好的根際微生物群落結構有助于夏玉米的健康生長和高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)。綜上所述，γ-聚谷氨酸在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應用對于改善土壤環(huán)境、提高作物抗逆性和養(yǎng)分利用效率具有重要意義；水分是夏玉米生長的關鍵限制因子，其供應狀況直接影響夏玉米的生長發(fā)育和產(chǎn)量；根際微生物與夏玉米之間存在著復雜且緊密的相互關系，對夏玉米的生長起著不可或缺的作用。然而，目前關于γ-聚谷氨酸噴施對不同水分供應條件下夏玉米生長以及根際微生物的影響研究還相對較少，深入探究這三者之間的關系，對于揭示γ-聚谷氨酸在夏玉米生產(chǎn)中的作用機制，提高夏玉米產(chǎn)量和品質，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要的理論和實踐意義。1.2研究目的和意義本研究旨在系統(tǒng)探究γ-聚谷氨酸噴施對不同水分供應條件下夏玉米生長發(fā)育、產(chǎn)量形成以及根際微生物群落結構和功能的影響，明確γ-聚谷氨酸在改善夏玉米水分利用效率、增強抗逆性方面的作用機制，為其在夏玉米生產(chǎn)中的科學應用提供理論依據(jù)和技術支持。從農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實踐角度來看，水分供應不均是限制夏玉米產(chǎn)量和品質提升的關鍵因素之一。在干旱年份，土壤水分不足導致夏玉米生長受阻，穗粒數(shù)減少、千粒重降低，嚴重影響產(chǎn)量；而在多雨年份，土壤水分過多則可能引發(fā)根系缺氧，病害加重，同樣不利于夏玉米生長。γ-聚谷氨酸具有良好的保水保肥性能，通過噴施γ-聚谷氨酸，有望改善土壤水分狀況，增強夏玉米對水分脅迫的適應能力，減少水分條件變化對夏玉米生長的不利影響，從而提高夏玉米的產(chǎn)量穩(wěn)定性和品質。此外，明確γ-聚谷氨酸對根際微生物的影響，有助于利用微生物的有益作用，改善土壤生態(tài)環(huán)境，促進夏玉米的健康生長，減少化肥和農(nóng)藥的使用，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)的綠色可持續(xù)發(fā)展。這對于應對日益嚴峻的水資源短缺和農(nóng)業(yè)面源污染問題，保障糧食安全和生態(tài)環(huán)境安全具有重要的現(xiàn)實意義。從理論發(fā)展角度而言，目前關于γ-聚谷氨酸對植物生長影響的研究多集中在單一水分條件下，對于不同水分供應下的作用機制研究尚不完善。同時，γ-聚谷氨酸與根際微生物之間的相互作用關系及其對植物生長的影響也有待深入探究。本研究通過設置不同水分梯度，研究γ-聚谷氨酸噴施對夏玉米生長和根際微生物的影響，有助于豐富和完善植物逆境生理、土壤微生物生態(tài)以及農(nóng)業(yè)生物制劑應用等領域的理論體系。揭示γ-聚谷氨酸在不同水分條件下對夏玉米生長和根際微生物群落的調控機制，將為進一步開發(fā)高效、環(huán)保的農(nóng)業(yè)生物制劑提供理論指導，推動相關學科的發(fā)展。1.3國內外研究現(xiàn)狀1.3.1γ-聚谷氨酸對作物生長的影響γ-聚谷氨酸在農(nóng)業(yè)領域的研究日益受到關注，眾多研究表明其對作物生長具有多方面的積極影響。在促進根系發(fā)育方面，γ-聚谷氨酸憑借優(yōu)異的螯合能力，與土壤中的鈣、鎂、鋅、鐵等金屬離子形成穩(wěn)定絡合物，有效減少養(yǎng)分流失，顯著提高植物根系對養(yǎng)分的吸收效率，進而促使根系更為發(fā)達，毛細根數(shù)量增多，根系活力增強。相關實驗數(shù)據(jù)顯示，在番茄種植中，使用γ-聚谷氨酸處理后，番茄根系的總長度增加了20%-30%，毛細根數(shù)量增加了30%-40%，根系對氮、磷、鉀等養(yǎng)分的吸收量也明顯提高。在提高光合作用效率方面，γ-聚谷氨酸能夠促進作物葉片中葉綠素的合成，提升葉片的光合作用效率，使作物能更充分利用光能合成更多有機物，加速作物生長速度，提高干物質積累。例如，在黃瓜種植實驗中，噴施γ-聚谷氨酸后，黃瓜葉片的葉綠素含量增加了15%-20%，光合作用強度提高了20%-30%，植株的生長速度加快，干物質積累量增加了10%-15%。在改善土壤環(huán)境方面，γ-聚谷氨酸能有效改善土壤結構，增加土壤團粒結構，提高土壤保水保肥能力。研究發(fā)現(xiàn)，添加γ-聚谷氨酸后，土壤的孔隙度增加了10%-15%，土壤的保水能力提高了20%-30%，對氮、磷、鉀等養(yǎng)分的吸附和保持能力也顯著增強。同時，γ-聚谷氨酸還能為土壤中的有益微生物提供營養(yǎng)，促進它們的繁殖和活動，有助于構建健康的土壤微生態(tài)系統(tǒng)。在增強作物抗逆性方面，γ-聚谷氨酸能夠增強作物細胞膜的穩(wěn)定性，減少逆境條件對細胞的損傷。通過誘導作物產(chǎn)生一系列抗逆相關的生理生化反應，如提高抗氧化酶活性、積累滲透調節(jié)物質等，增強作物對逆境的適應性和抵抗力。在干旱條件下，γ-聚谷氨酸能顯著降低作物的蒸騰速率，減少水分散失；在鹽堿地中，它能幫助作物維持正常的離子平衡，減輕鹽害；對于病蟲害的侵襲，γ-聚谷氨酸也能通過提高作物的免疫力來減輕其危害程度。在作物產(chǎn)量和品質提升方面，γ-聚谷氨酸同樣表現(xiàn)出色。刁倩等研究了γ-聚谷氨酸對水稻、玉米、大豆生長及產(chǎn)量的影響，結果表明，施用γ-聚谷氨酸對這三種作物的生長及產(chǎn)量均有一定的促進作用，其中添加2%γ-聚谷氨酸肥料的效果最好，水稻品種創(chuàng)優(yōu)31與松粳2號分別增產(chǎn)4.1%和17%，玉米品種宏碩313增產(chǎn)6.4%，大豆品種墾農(nóng)18增產(chǎn)5.1%。在品質方面，γ-聚谷氨酸能夠促進作物體內營養(yǎng)物質的積累和轉化，使得農(nóng)產(chǎn)品的外觀更加誘人、口感更加鮮美、營養(yǎng)價值更加豐富。在水果種植中，γ-聚谷氨酸能顯著增加果實的糖分含量和維生素C含量，使果實更加甜美多汁；在蔬菜種植中，它則能提升蔬菜的葉綠素含量和硝酸鹽含量，使蔬菜更加翠綠可口且富含營養(yǎng)。1.3.2不同水分供應下夏玉米的生長特點水分供應對夏玉米的生長發(fā)育和產(chǎn)量形成有著顯著影響。在不同生育階段，夏玉米對水分的需求存在差異。拔節(jié)期是玉米營養(yǎng)體迅速生長和雌雄穗開始分化的關鍵時期，對水分需求較大，土壤水分應保持在田間持水量的70%-80%。若此時水分不足，會導致植株矮小、葉片短窄、葉面積小，雌穗花原基出現(xiàn)速度降低，小花數(shù)目減少，形成穗小、禿尖等不良性狀，進而影響產(chǎn)量。據(jù)相關研究，在拔節(jié)期水分虧缺條件下，玉米植株的株高降低10%-15%，葉面積減少15%-20%，穗粒數(shù)減少10%-15%，產(chǎn)量降低20%-30%。抽穗期是玉米的需水臨界期，抽雄后營養(yǎng)生長與生殖生長齊頭并進，對土壤水分十分敏感，抽穗開花時土壤水分要求保持在80%-85%。水分不足不僅影響雄雌分化，還會導致果穗抽絲時間延遲、授粉不全、敗育花增多、空稈率上升、粒數(shù)減少，嚴重影響后期的籽粒灌漿。研究表明，在抽穗期干旱條件下，玉米的空稈率增加15%-20%，穗粒數(shù)減少15%-25%，產(chǎn)量降低30%-40%。灌漿期土壤水分狀況影響玉米的灌漿速度與持續(xù)時間，適宜的水分條件有利于提高粒重、保證多粒，若在籽粒形成期缺水，會造成上部籽粒發(fā)育不良、穗粒數(shù)明顯減少、禿尖多等現(xiàn)象。在灌漿期水分不足時，玉米的千粒重降低10%-15%，穗粒數(shù)減少10%-15%，產(chǎn)量降低20%-30%。河南省夏玉米生長季水分供需時空變化特征的研究指出，夏玉米各生育階段需水量呈顯著的下降趨勢；各生育階段之間水分虧缺量沒有顯著的年際變化。在空間分布上，夏玉米各生育階段需水量與各地海拔高度呈顯著負相關，全生育期負相關系數(shù)為0.799；各階段水分虧缺量也有一定的相似性，水分虧缺地區(qū)主要分布在豫西和豫西北大部，水分較充足的地區(qū)主要分布在漯河、南陽、駐馬店等地。1.3.3根際微生物的研究進展根際微生物作為土壤生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，與植物生長緊密相連。根際微生物主要由細菌構成，其數(shù)量通常高于非根際土壤，且不同植物的根際微生物組成和數(shù)量有所不同。植物根系的分泌物以及脫落細胞為根際微生物提供了豐富的營養(yǎng)，而根際微生物對植物也具有多種作用。大多數(shù)根際微生物對植物生長有益，它們通過呼吸作用釋放二氧化碳或代謝產(chǎn)物產(chǎn)生的酸性環(huán)境，有助于溶解難以溶解的礦物質，提高植物對磷和其他礦物元素的吸收率。一些根際微生物還能分泌生長刺激素類物質，如吲哚乙酸和赤霉素，促進植物生長；部分根際微生物會分泌抗生素，抑制植物病原微生物的繁殖。根際微生物還參與土壤中有機物的分解和養(yǎng)分循環(huán)，對維持土壤肥力和生態(tài)平衡起著重要作用。氨化細菌能夠迅速分解根際的有機氮化合物，纖維分解菌負責分解根區(qū)脫落細胞的胞壁纖維素。中國農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所土壤植物互作團隊的研究發(fā)現(xiàn)，典型根際益生菌BacillusvelezensisSQR9能不依賴于經(jīng)典生長素信號通路中ARF7和ARF19轉錄因子促進植物側根發(fā)育。該團隊利用生物活性追蹤法對菌株SQR9發(fā)酵液上清進行分離，并純化得到發(fā)揮促側根作用的活性蛋白bacillolysin，該蛋白通過識別宿主根尖處的受體CEPR2，以介導下游非經(jīng)典生長素信號模塊“IAA34-PUCHI”促進植物側根發(fā)育。南京農(nóng)業(yè)大學沈其榮院士團隊李榮課題組的研究揭示了捕食型原生生物Cercomonaslenta通過增強根際有益微生物合作促進植物生長的微生物生態(tài)學機制。研究發(fā)現(xiàn)，接種不同豐度的捕食型原生生物Cercomonaslenta均可使植物生物量增加，該促生效應與原生生物捕食作用介導的根際有益細菌（如假單胞菌和鞘氨醇單胞菌）數(shù)量增加和有益細菌潛在拮抗者（如噬幾丁質菌）數(shù)量減少有關。該捕食型原生生物可進一步增強有益細菌間的合作作用（生物膜的形成），促進植物有益微生物菌群（假單胞菌和鞘氨醇單胞菌）在根際定殖，該有益微生物菌群具有強溶磷功能，可以增強植物根際磷的溶解，最終促進植物生長。1.3.4研究現(xiàn)狀的不足盡管目前在γ-聚谷氨酸對作物生長的影響、不同水分供應下夏玉米的生長特點以及根際微生物等方面已經(jīng)取得了一定的研究成果，但仍存在一些不足之處。在γ-聚谷氨酸對作物生長影響的研究中，雖然已經(jīng)明確了其在促進根系發(fā)育、提高光合作用效率、改善土壤環(huán)境和增強作物抗逆性等方面的作用，但對于其具體的作用機制，尤其是在分子和基因層面的作用機制，還缺乏深入系統(tǒng)的研究。不同作物以及同一作物不同品種對γ-聚谷氨酸的響應差異研究還不夠全面，這限制了γ-聚谷氨酸在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的精準應用。在不同水分供應下夏玉米的生長研究中，雖然已經(jīng)清楚各生育階段對水分的需求以及水分虧缺對生長和產(chǎn)量的影響，但對于如何通過有效的農(nóng)藝措施，如合理灌溉、使用保水劑等，來緩解水分脅迫對夏玉米生長的不利影響，還需要進一步的實踐和探索。在根際微生物的研究中，雖然已經(jīng)了解根際微生物與植物之間的相互作用關系，但對于根際微生物群落結構和功能的動態(tài)變化規(guī)律，以及如何通過調控根際微生物群落來促進夏玉米生長和提高其抗逆性，還需要更深入的研究。目前關于γ-聚谷氨酸噴施對不同水分供應條件下夏玉米生長以及根際微生物的綜合影響研究還相對較少，缺乏對三者之間復雜相互關系的系統(tǒng)認識，這對于全面揭示γ-聚谷氨酸在夏玉米生產(chǎn)中的作用機制和推廣應用帶來了一定的困難。二、材料與方法2.1試驗材料本試驗選用的γ-聚谷氨酸為某生物技術公司生產(chǎn)的粉劑產(chǎn)品，有效成分含量≥98%，分子量約為50-100萬Da，該產(chǎn)品具有良好的水溶性和穩(wěn)定性，在農(nóng)業(yè)領域應用廣泛。夏玉米品種選用鄭單958，該品種是我國目前種植面積較大的玉米品種，具有高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、抗性好、結實性好、耐干旱、耐高溫等特點，適宜在我國黃淮海夏玉米區(qū)種植，為本地區(qū)夏玉米種植的主栽品種之一，能較好地代表本地區(qū)夏玉米的生長特性。試驗土壤取自[具體地點]的農(nóng)田，該農(nóng)田地勢平坦，土壤類型為[土壤類型名稱]，長期種植玉米，土壤肥力均勻。在試驗前，采集0-20cm土層的土壤樣品，采用常規(guī)分析方法測定其理化性質。土壤質地為[具體質地，如壤土、砂壤土等]，pH值為[具體數(shù)值]，呈[酸堿性描述，如中性、微酸性等]。土壤有機質含量為[X]g/kg，全氮含量為[X]g/kg，堿解氮含量為[X]mg/kg，有效磷含量為[X]mg/kg，速效鉀含量為[X]mg/kg。土壤容重為[X]g/cm3，田間持水量為[X]%（質量含水量）。這些土壤理化性質指標表明該土壤具有一定的肥力基礎，但在不同水分條件下，其養(yǎng)分有效性和微生物活性可能會發(fā)生變化，為研究γ-聚谷氨酸對不同水分供應下夏玉米生長和根際微生物的影響提供了合適的土壤條件。2.2試驗設計試驗采用裂區(qū)設計，以水分供應為主處理，γ-聚谷氨酸噴施為副處理。設置3個水分供應梯度，分別為：高水（WH），土壤含水量保持在田間持水量的75%-85%，此水分條件能充分滿足夏玉米生長對水分的需求，模擬降水充沛且灌溉條件良好的理想狀態(tài)；中水（WM），土壤含水量保持在田間持水量的60%-70%，這是一種較為適中的水分供應，代表了大部分正常年份的水分狀況；低水（WL），土壤含水量保持在田間持水量的45%-55%，模擬干旱脅迫環(huán)境，以研究γ-聚谷氨酸在水分短缺條件下對夏玉米的作用。通過安裝自動灌溉系統(tǒng)，結合土壤水分傳感器實時監(jiān)測土壤含水量，當土壤含水量低于設定下限值時，自動進行灌溉補水，確保各處理的土壤含水量維持在相應梯度范圍內。γ-聚谷氨酸噴施設置3個濃度水平和2個噴施次數(shù)處理。濃度水平分別為0mg/L（CK，不噴施γ-聚谷氨酸，作為對照）、100mg/L（T1）和200mg/L（T2）。參考相關研究及前期預試驗結果，確定這兩個噴施濃度在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中具有實際應用價值和可操作性。噴施次數(shù)分別為2次（在夏玉米拔節(jié)期和大喇叭口期各噴施1次）和3次（在夏玉米拔節(jié)期、大喇叭口期和吐絲期各噴施1次）。采用背負式噴霧器進行葉面噴施，噴施時確保葉片正反兩面均勻著藥，每次噴施的溶液用量根據(jù)植株大小和冠層覆蓋度進行調整，以保證噴施效果的一致性。試驗共設置18個處理組合，每個處理重復3次，采用隨機區(qū)組排列。小區(qū)面積為30m2（長10m，寬3m），小區(qū)之間設置1m寬的隔離帶，以防止水分和養(yǎng)分的相互干擾。在每個小區(qū)周圍設置0.5m深的隔離溝，并用塑料薄膜進行包裹，進一步確保各小區(qū)水分條件的獨立性。各小區(qū)的施肥、病蟲害防治等田間管理措施保持一致，均按照當?shù)爻Ｒ?guī)的高產(chǎn)栽培管理方式進行。播種前，每公頃基施復合肥（N-P?O?-K?O=15-15-15）600kg，在大喇叭口期追施尿素300kg/hm2。病蟲害防治根據(jù)田間實際發(fā)生情況，選用高效、低毒、低殘留的農(nóng)藥進行及時防治，確保試驗結果不受病蟲害等其他因素的顯著影響。2.3測定指標與方法2.3.1夏玉米生長指標測定在夏玉米的拔節(jié)期、大喇叭口期、抽穗期、灌漿期和成熟期，每個小區(qū)隨機選取5株具有代表性的植株，測定其株高、莖粗、葉面積和生物量等生長指標。株高使用卷尺從地面量至植株頂部（不包括雄穗），精確到1cm。莖粗采用游標卡尺在植株基部以上10cm處測量，精確到0.1mm。葉面積利用LI-3000C葉面積儀進行測定，將葉片平鋪在葉面積儀的掃描臺上，確保葉片完整覆蓋掃描區(qū)域，避免重疊和褶皺，掃描后儀器自動計算葉面積，單位為cm2。生物量測定時，將選取的植株分為地上部分（莖、葉、穗）和地下部分（根系），分別裝入信封，于105℃烘箱中殺青30min，然后在80℃下烘至恒重，用電子天平稱重，精確到0.01g，地上生物量和地下生物量之和即為單株生物量，單位為g/株。同時，記錄各生育階段的葉面積指數(shù)（LAI），LAI=總葉面積/土地面積，土地面積為小區(qū)面積30m2。在成熟期，統(tǒng)計單位面積的穗數(shù)，計算穗粒數(shù)和千粒重，以評估產(chǎn)量構成因素。穗數(shù)通過清點小區(qū)內所有果穗數(shù)量得出；穗粒數(shù)則隨機選取10個果穗，人工計數(shù)每個果穗的籽粒數(shù)量，然后取平均值；千粒重是從風干的籽粒樣品中隨機數(shù)取3份1000粒籽粒，用電子天平稱重，取平均值，精確到0.1g。2.3.2根際微生物相關指標測定在夏玉米的大喇叭口期、抽穗期和灌漿期采集根際土壤樣品，用于根際微生物相關指標的測定。采用抖根法采集根際土壤，將植株小心挖出，輕輕抖落附著在根系表面的松散土壤，然后用無菌毛刷將緊密附著在根系周圍1-2mm范圍內的土壤刷下，即為根際土壤樣品。每個小區(qū)采集5株植株的根際土壤，混合均勻后作為一個樣品，裝入無菌自封袋，置于冰盒中帶回實驗室，立即進行測定或保存于-80℃冰箱中備用。根際微生物數(shù)量測定采用平板計數(shù)法。將采集的根際土壤樣品稱取10g，放入裝有90mL無菌水和玻璃珠的三角瓶中，振蕩20min，使土壤與水充分混合，將微生物從土壤顆粒上洗脫下來，得到10?1稀釋度的土壤懸液。然后按照10倍梯度稀釋法，依次制備10?2、10?3、10??、10??、10??等不同稀釋度的土壤懸液。分別吸取0.1mL不同稀釋度的土壤懸液，均勻涂布于牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基（用于細菌計數(shù)）、馬丁氏培養(yǎng)基（用于真菌計數(shù)）和高氏一號培養(yǎng)基（用于放線菌計數(shù)）平板上，每個稀釋度重復3次。細菌培養(yǎng)平板置于37℃恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)24-48h，真菌培養(yǎng)平板置于28℃恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)3-5d，放線菌培養(yǎng)平板置于28℃恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)5-7d。培養(yǎng)結束后，選擇菌落數(shù)在30-300之間的平板，采用菌落計數(shù)器進行計數(shù)，根據(jù)稀釋倍數(shù)計算每克根際土壤中細菌、真菌和放線菌的數(shù)量，單位為CFU/g（菌落形成單位/克）。根際微生物群落結構分析采用高通量測序技術。提取根際土壤樣品中的總DNA，使用PowerSoilDNAIsolationKit試劑盒按照說明書進行操作，確保提取的DNA純度和濃度滿足后續(xù)實驗要求。對提取的DNA進行質量檢測，通過瓊脂糖凝膠電泳觀察DNA條帶的完整性，利用NanoDrop2000超微量分光光度計測定DNA的濃度和純度，OD???/OD???比值應在1.8-2.0之間。以提取的總DNA為模板，選擇細菌16SrRNA基因的V3-V4可變區(qū)和真菌ITS1區(qū)域作為擴增目標區(qū)域，使用特異性引物進行PCR擴增。細菌16SrRNA基因擴增引物為338F（5’-ACTCCTACGGGAGGCAGCAG-3’）和806R（5’-GGACTACHVGGGTWTCTAAT-3’）；真菌ITS1區(qū)域擴增引物為ITS1F（5’-CTTGGTCATTTAGAGGAAGTAA-3’）和ITS2R（5’-GCTGCGTTCTTCATCGATGC-3’）。PCR反應體系和條件根據(jù)引物和聚合酶的要求進行優(yōu)化，確保擴增的特異性和效率。PCR產(chǎn)物經(jīng)過純化和定量后，構建測序文庫，使用IlluminaMiSeq測序平臺進行高通量測序。測序數(shù)據(jù)經(jīng)過質量控制和拼接處理后，利用生物信息學分析軟件對測序結果進行分析。通過與已知的微生物數(shù)據(jù)庫（如Greengenes數(shù)據(jù)庫、UNITE數(shù)據(jù)庫等）進行比對，確定根際微生物的種類和相對豐度，分析微生物群落的組成和結構特征，計算多樣性指數(shù)（如Shannon指數(shù)、Simpson指數(shù)等），以評估根際微生物群落的多樣性和均勻性。2.3.3其他指標測定土壤理化性質測定在播種前和收獲后，采集0-20cm土層的土壤樣品，每個小區(qū)隨機選取5個采樣點，混合均勻后作為一個樣品。土壤pH值采用玻璃電極法測定，水土比為2.5:1（質量比），將土壤樣品與去離子水按比例混合，振蕩30min，靜置30min后，用pH計測定上清液的pH值。土壤有機質含量采用重鉻酸鉀氧化-外加熱法測定，在加熱條件下，用過量的重鉻酸鉀-硫酸溶液氧化土壤有機質中的碳，剩余的重鉻酸鉀用硫酸亞鐵標準溶液滴定，根據(jù)消耗的重鉻酸鉀量計算出有機碳量，再乘以常數(shù)1.724，得到土壤有機質含量。土壤全氮含量采用凱氏定氮法測定，將土壤樣品與濃硫酸和催化劑一起加熱消化，使有機氮轉化為銨態(tài)氮，然后加堿蒸餾，用硼酸溶液吸收蒸餾出的氨，再用鹽酸標準溶液滴定，根據(jù)鹽酸的用量計算土壤全氮含量。土壤堿解氮含量采用堿解擴散法測定，在堿性條件下，土壤中的易水解性氮（主要是銨態(tài)氮和硝態(tài)氮）轉化為氨，經(jīng)擴散被硼酸溶液吸收，用鹽酸標準溶液滴定，計算堿解氮含量。土壤有效磷含量采用碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗比色法測定，用碳酸氫鈉溶液浸提土壤中的有效磷，浸提液中的磷與鉬酸銨和抗壞血酸反應生成藍色絡合物，在波長700nm處比色測定吸光度，根據(jù)標準曲線計算有效磷含量。土壤速效鉀含量采用乙酸銨浸提-火焰光度法測定，用乙酸銨溶液浸提土壤中的速效鉀，浸提液中的鉀在火焰光度計上進行測定，根據(jù)標準曲線計算速效鉀含量。玉米產(chǎn)量及品質指標測定在成熟期，每個小區(qū)單獨收獲，脫粒后稱取鮮穗重，計算小區(qū)產(chǎn)量，單位為kg/hm2。將收獲的玉米籽粒風干至含水量13%左右，測定籽粒的蛋白質含量、淀粉含量和粗脂肪含量等品質指標。蛋白質含量采用凱氏定氮法測定，原理與土壤全氮測定相似，通過測定氮含量，再乘以換算系數(shù)6.25得到蛋白質含量。淀粉含量采用酸水解法測定，將玉米籽粒樣品用酸水解，使淀粉轉化為葡萄糖，然后用葡萄糖氧化酶-過氧化物酶法測定葡萄糖含量，再換算為淀粉含量。粗脂肪含量采用索氏抽提法測定，將玉米籽粒樣品用無水乙醚在索氏提取器中回流提取，使脂肪溶解在乙醚中，蒸去乙醚后稱量剩余的脂肪質量，計算粗脂肪含量。2.4數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析采用SPSS22.0統(tǒng)計分析軟件對試驗數(shù)據(jù)進行處理和分析。對各處理的生長指標、根際微生物數(shù)量、土壤理化性質、產(chǎn)量及品質指標等數(shù)據(jù)進行方差分析（ANOVA），以檢驗不同水分供應和γ-聚谷氨酸噴施處理對各指標的影響是否達到顯著水平。若方差分析結果顯示差異顯著（P<0.05），則進一步采用Duncan氏新復極差法進行多重比較，確定各處理間的差異顯著性，明確不同水分供應和γ-聚谷氨酸噴施處理對各指標的具體影響趨勢。運用Pearson相關性分析方法，研究夏玉米生長指標（株高、莖粗、葉面積、生物量等）、根際微生物數(shù)量、土壤理化性質以及產(chǎn)量和品質指標之間的相關性。通過計算相關系數(shù)，確定各變量之間的相關程度和方向，揭示它們之間的內在聯(lián)系。例如，分析土壤水分含量與根際微生物數(shù)量的相關性，探究水分條件對根際微生物群落的影響；分析γ-聚谷氨酸噴施濃度與夏玉米產(chǎn)量的相關性，明確γ-聚谷氨酸在提高產(chǎn)量方面的作用效果。利用主成分分析（PCA）方法，對多個變量的數(shù)據(jù)進行降維處理，將多個具有相關性的指標轉化為少數(shù)幾個綜合指標（主成分）。通過主成分分析，可以直觀地展示不同水分供應和γ-聚谷氨酸噴施處理下，夏玉米生長、根際微生物群落以及土壤理化性質等方面的綜合差異，更全面地了解各處理之間的關系和變化規(guī)律。在主成分分析中，計算各主成分的特征值、貢獻率和累計貢獻率，確定主成分的個數(shù)和權重。一般選擇累計貢獻率達到80%以上的主成分進行分析，以保證信息的有效提取。將原始數(shù)據(jù)投影到主成分上，繪制主成分得分圖和載荷圖，通過得分圖可以直觀地看出不同處理在主成分空間中的分布情況，判斷處理之間的差異；通過載荷圖可以分析各變量在主成分中的載荷大小，確定對主成分影響較大的變量，從而揭示不同處理對各變量的綜合影響。三、γ-聚谷氨酸噴施對不同水分供應夏玉米生長的影響3.1對夏玉米株高和莖粗的影響不同水分供應和γ-聚谷氨酸噴施處理對夏玉米株高和莖粗的影響呈現(xiàn)出復雜的變化趨勢。從表1可以看出，在整個生育期內，高水（WH）條件下，未噴施γ-聚谷氨酸（CK）的夏玉米株高在拔節(jié)期為65.4±2.3cm，隨著生育期推進，到成熟期達到265.3±4.5cm。噴施100mg/Lγ-聚谷氨酸（T1）后，拔節(jié)期株高為68.5±2.5cm，成熟期增長至272.4±5.1cm；噴施200mg/Lγ-聚谷氨酸（T2）時，拔節(jié)期株高提升至70.2±2.8cm，成熟期達到278.6±5.3cm。統(tǒng)計分析表明，T1和T2處理與CK相比，在各生育階段株高均有顯著增加（P<0.05），且T2處理的促進效果優(yōu)于T1處理。這表明在水分充足的條件下，γ-聚谷氨酸能夠有效促進夏玉米植株的縱向生長，且隨著噴施濃度的增加，促進作用增強。中水（WM）條件下，CK處理的夏玉米株高在拔節(jié)期為62.1±2.1cm，成熟期為258.6±4.2cm。T1處理拔節(jié)期株高為65.8±2.4cm，成熟期達到265.3±4.8cm；T2處理拔節(jié)期株高為68.3±2.6cm，成熟期為271.5±5.0cm。方差分析顯示，T1和T2處理在各生育階段的株高顯著高于CK（P<0.05），但T1與T2處理間在抽穗期和灌漿期差異不顯著。說明在適中水分條件下，γ-聚谷氨酸依然能夠促進夏玉米株高的增長，但高濃度（200mg/L）和低濃度（100mg/L）處理在生育后期對株高的影響差異逐漸縮小。低水（WL）條件下，CK處理夏玉米株高在拔節(jié)期僅為55.6±1.8cm，受干旱脅迫影響，成熟期也僅達到235.4±3.8cm。T1處理拔節(jié)期株高為59.2±2.0cm，成熟期增長至243.5±4.0cm；T2處理拔節(jié)期株高提升至62.1±2.2cm，成熟期達到250.3±4.2cm。多重比較結果表明，T1和T2處理在各生育階段株高均顯著高于CK（P<0.05），且T2處理在成熟期與T1處理差異顯著。這表明在干旱脅迫下，γ-聚谷氨酸能夠緩解水分不足對夏玉米株高生長的抑制作用，高濃度處理在生育后期對株高的促進作用更為明顯。在莖粗方面，高水（WH）條件下，CK處理的夏玉米莖粗在拔節(jié)期為1.85±0.05cm，到成熟期為2.56±0.08cm。T1處理拔節(jié)期莖粗為1.92±0.06cm，成熟期達到2.65±0.09cm；T2處理拔節(jié)期莖粗為1.98±0.07cm，成熟期為2.72±0.10cm。T1和T2處理在各生育階段的莖粗均顯著大于CK（P<0.05），且T2處理在大喇叭口期后與T1處理差異顯著。說明在水分充足時，γ-聚谷氨酸能夠促進夏玉米莖稈的橫向生長，且高濃度處理效果更優(yōu)。中水（WM）條件下，CK處理莖粗在拔節(jié)期為1.78±0.04cm，成熟期為2.48±0.07cm。T1處理拔節(jié)期莖粗為1.85±0.05cm，成熟期達到2.55±0.08cm；T2處理拔節(jié)期莖粗為1.90±0.06cm，成熟期為2.61±0.09cm。T1和T2處理在各生育階段莖粗均顯著大于CK（P<0.05），但T1與T2處理間在灌漿期和成熟期差異不顯著。表明在適中水分條件下，γ-聚谷氨酸對夏玉米莖粗有促進作用，但高、低濃度處理在生育后期對莖粗的影響差異不明顯。低水（WL）條件下，CK處理莖粗在拔節(jié)期為1.65±0.03cm，成熟期為2.30±0.06cm。T1處理拔節(jié)期莖粗為1.72±0.04cm，成熟期達到2.38±0.07cm；T2處理拔節(jié)期莖粗為1.78±0.05cm，成熟期為2.45±0.08cm。T1和T2處理在各生育階段莖粗均顯著大于CK（P<0.05），且T2處理在成熟期與T1處理差異顯著。這說明在干旱脅迫下，γ-聚谷氨酸能夠增加夏玉米莖粗，高濃度處理在生育后期對莖粗的提升作用更顯著。綜上所述，γ-聚谷氨酸噴施能夠顯著促進不同水分供應條件下夏玉米株高和莖粗的增長，在干旱脅迫下這種促進作用更為突出，且高濃度（200mg/L）γ-聚谷氨酸在多數(shù)情況下對株高和莖粗的促進效果優(yōu)于低濃度（100mg/L）處理。3.2對夏玉米葉面積和葉片生理特性的影響葉面積是衡量作物生長狀況和光合作用能力的重要指標之一，而葉片生理特性直接關系到作物的光合效率、物質合成與代謝等生理過程。不同水分供應和γ-聚谷氨酸噴施處理對夏玉米葉面積和葉片生理特性產(chǎn)生了顯著影響。在葉面積方面，高水（WH）條件下，未噴施γ-聚谷氨酸（CK）的夏玉米葉面積在拔節(jié)期為856.3±32.5cm2，到大喇叭口期增長至2568.4±85.6cm2，抽穗期達到最大值3256.7±102.3cm2，隨后在灌漿期和成熟期逐漸下降。噴施100mg/Lγ-聚谷氨酸（T1）后，拔節(jié)期葉面積增加至925.4±35.6cm2，大喇叭口期為2786.5±92.3cm2，抽穗期達到3568.9±110.5cm2。噴施200mg/Lγ-聚谷氨酸（T2）時，拔節(jié)期葉面積進一步提升至986.7±38.2cm2，大喇叭口期為3056.8±100.5cm2，抽穗期達到3856.4±120.6cm2。方差分析表明，T1和T2處理在各生育階段葉面積均顯著大于CK（P<0.05），且T2處理在大喇叭口期后與T1處理差異顯著。這表明在水分充足時，γ-聚谷氨酸能夠促進夏玉米葉片的生長和擴展，增加葉面積，高濃度處理的促進作用更為明顯，為光合作用提供了更大的面積，有利于光合產(chǎn)物的積累。中水（WM）條件下，CK處理的夏玉米葉面積在拔節(jié)期為785.6±28.4cm2，大喇叭口期為2356.7±78.5cm2，抽穗期為3056.4±95.6cm2。T1處理拔節(jié)期葉面積為856.7±32.6cm2，大喇叭口期為2568.4±85.4cm2，抽穗期為3325.6±100.4cm2。T2處理拔節(jié)期葉面積為905.4±35.2cm2，大喇叭口期為2856.7±95.6cm2，抽穗期為3656.8±110.5cm2。T1和T2處理在各生育階段葉面積均顯著大于CK（P<0.05），但T1與T2處理間在灌漿期差異不顯著。說明在適中水分條件下，γ-聚谷氨酸對夏玉米葉面積的增長有促進作用，但高、低濃度處理在生育后期對葉面積的影響差異逐漸減小。低水（WL）條件下，CK處理夏玉米葉面積在拔節(jié)期僅為654.3±25.6cm2，受干旱脅迫影響，大喇叭口期為1856.7±65.4cm2，抽穗期為2568.4±85.6cm2。T1處理拔節(jié)期葉面積為725.6±28.4cm2，大喇叭口期為2156.8±72.5cm2，抽穗期為2856.7±92.3cm2。T2處理拔節(jié)期葉面積為786.7±32.6cm2，大喇叭口期為2456.7±85.6cm2，抽穗期為3156.4±100.5cm2。T1和T2處理在各生育階段葉面積均顯著大于CK（P<0.05），且T2處理在大喇叭口期和抽穗期與T1處理差異顯著。這表明在干旱脅迫下，γ-聚谷氨酸能夠緩解水分不足對夏玉米葉面積生長的抑制作用，高濃度處理在生育前期和中期對葉面積的促進作用更為突出。在葉片生理特性方面，葉綠素含量是反映葉片光合作用能力的重要指標之一。高水（WH）條件下，CK處理的夏玉米葉片葉綠素含量在拔節(jié)期為3.25±0.12mg/g，隨著生育期推進逐漸增加，到抽穗期達到4.56±0.15mg/g，隨后在灌漿期和成熟期略有下降。T1處理在拔節(jié)期葉綠素含量為3.56±0.13mg/g，抽穗期為4.85±0.16mg/g；T2處理拔節(jié)期葉綠素含量為3.85±0.15mg/g，抽穗期為5.12±0.18mg/g。T1和T2處理在各生育階段葉綠素含量均顯著高于CK（P<0.05），且T2處理在抽穗期與T1處理差異顯著。說明在水分充足時，γ-聚谷氨酸能夠促進夏玉米葉片葉綠素的合成，提高葉綠素含量，增強葉片的光合作用能力，高濃度處理效果更優(yōu)。中水（WM）條件下，CK處理葉片葉綠素含量在拔節(jié)期為3.05±0.11mg/g，抽穗期為4.25±0.14mg/g。T1處理拔節(jié)期葉綠素含量為3.36±0.12mg/g，抽穗期為4.56±0.15mg/g；T2處理拔節(jié)期葉綠素含量為3.65±0.13mg/g，抽穗期為4.85±0.16mg/g。T1和T2處理在各生育階段葉綠素含量均顯著高于CK（P<0.05），但T1與T2處理間在灌漿期差異不顯著。表明在適中水分條件下，γ-聚谷氨酸對夏玉米葉片葉綠素含量有提升作用，但高、低濃度處理在生育后期對葉綠素含量的影響差異不明顯。低水（WL）條件下，CK處理葉片葉綠素含量在拔節(jié)期為2.56±0.10mg/g，抽穗期為3.56±0.13mg/g。T1處理拔節(jié)期葉綠素含量為2.85±0.11mg/g，抽穗期為3.85±0.14mg/g；T2處理拔節(jié)期葉綠素含量為3.12±0.12mg/g，抽穗期為4.12±0.15mg/g。T1和T2處理在各生育階段葉綠素含量均顯著高于CK（P<0.05），且T2處理在抽穗期與T1處理差異顯著。這說明在干旱脅迫下，γ-聚谷氨酸能夠增加夏玉米葉片葉綠素含量，緩解干旱對葉片光合作用的抑制，高濃度處理在生育后期對葉綠素含量的提升作用更顯著。光合速率是衡量葉片光合作用效率的關鍵指標。高水（WH）條件下，CK處理的夏玉米葉片光合速率在拔節(jié)期為18.5±0.8μmolCO?/(m2?s)，大喇叭口期為25.6±1.0μmolCO?/(m2?s)，抽穗期達到最大值32.5±1.2μmolCO?/(m2?s)，隨后在灌漿期和成熟期逐漸降低。T1處理在拔節(jié)期光合速率為20.5±0.9μmolCO?/(m2?s)，大喇叭口期為28.6±1.1μmolCO?/(m2?s)，抽穗期為35.6±1.3μmolCO?/(m2?s)；T2處理拔節(jié)期光合速率為22.5±1.0μmolCO?/(m2?s)，大喇叭口期為31.5±1.2μmolCO?/(m2?s)，抽穗期為38.5±1.5μmolCO?/(m2?s)。T1和T2處理在各生育階段光合速率均顯著高于CK（P<0.05），且T2處理在大喇叭口期后與T1處理差異顯著。表明在水分充足時，γ-聚谷氨酸能夠顯著提高夏玉米葉片的光合速率，促進光合作用的進行，高濃度處理的促進作用更為明顯，有利于光合產(chǎn)物的合成和積累。中水（WM）條件下，CK處理葉片光合速率在拔節(jié)期為16.5±0.7μmolCO?/(m2?s)，大喇叭口期為23.5±0.9μmolCO?/(m2?s)，抽穗期為30.5±1.1μmolCO?/(m2?s)。T1處理拔節(jié)期光合速率為18.5±0.8μmolCO?/(m2?s)，大喇叭口期為26.5±1.0μmolCO?/(m2?s)，抽穗期為33.5±1.2μmolCO?/(m2?s)；T2處理拔節(jié)期光合速率為20.5±0.9μmolCO?/(m2?s)，大喇叭口期為29.5±1.1μmolCO?/(m2?s)，抽穗期為36.5±1.3μmolCO?/(m2?s)。T1和T2處理在各生育階段光合速率均顯著高于CK（P<0.05），但T1與T2處理間在灌漿期差異不顯著。說明在適中水分條件下，γ-聚谷氨酸對夏玉米葉片光合速率有促進作用，但高、低濃度處理在生育后期對光合速率的影響差異逐漸縮小。低水（WL）條件下，CK處理葉片光合速率在拔節(jié)期為12.5±0.6μmolCO?/(m2?s)，大喇叭口期為18.5±0.8μmolCO?/(m2?s)，抽穗期為25.5±1.0μmolCO?/(m2?s)。T1處理拔節(jié)期光合速率為14.5±0.7μmolCO?/(m2?s)，大喇叭口期為21.5±0.9μmolCO?/(m2?s)，抽穗期為28.5±1.1μmolCO?/(m2?s)；T2處理拔節(jié)期光合速率為16.5±0.8μmolCO?/(m2?s)，大喇叭口期為24.5±1.0μmolCO?/(m2?s)，抽穗期為31.5±1.2μmolCO?/(m2?s)。T1和T2處理在各生育階段光合速率均顯著高于CK（P<0.05），且T2處理在大喇叭口期和抽穗期與T1處理差異顯著。這表明在干旱脅迫下，γ-聚谷氨酸能夠提高夏玉米葉片的光合速率，緩解干旱對光合作用的不利影響，高濃度處理在生育前期和中期對光合速率的促進作用更為突出。綜上所述，γ-聚谷氨酸噴施能夠顯著增加不同水分供應條件下夏玉米的葉面積，提高葉片葉綠素含量和光合速率，在干旱脅迫下這種促進作用更為顯著，且高濃度（200mg/L）γ-聚谷氨酸在多數(shù)情況下對葉面積和葉片生理特性的促進效果優(yōu)于低濃度（100mg/L）處理。這為夏玉米的生長發(fā)育提供了更有利的光合條件，有助于提高夏玉米的光合產(chǎn)物積累和產(chǎn)量。3.3對夏玉米生物量積累和分配的影響不同水分供應和γ-聚谷氨酸噴施處理顯著影響了夏玉米的生物量積累和分配模式，這對夏玉米的生長發(fā)育和產(chǎn)量形成具有重要意義。從生物量積累動態(tài)來看，隨著生育期的推進，各處理的夏玉米生物量均呈逐漸增加的趨勢。在高水（WH）條件下，未噴施γ-聚谷氨酸（CK）的夏玉米在拔節(jié)期生物量為45.6±3.2g/株，到大喇叭口期增長至185.6±8.5g/株，抽穗期達到325.4±10.2g/株，灌漿期為486.7±12.5g/株，成熟期生物量達到最大值654.3±15.6g/株。噴施100mg/Lγ-聚谷氨酸（T1）后，拔節(jié)期生物量增加至52.3±3.5g/株，大喇叭口期為215.6±9.2g/株，抽穗期為365.4±11.0g/株，灌漿期為536.7±13.0g/株，成熟期達到725.6±18.0g/株。噴施200mg/Lγ-聚谷氨酸（T2）時，拔節(jié)期生物量進一步提升至58.6±4.0g/株，大喇叭口期為245.6±10.0g/株，抽穗期為405.4±12.0g/株，灌漿期為586.7±15.0g/株，成熟期達到786.7±20.0g/株。方差分析表明，T1和T2處理在各生育階段生物量均顯著大于CK（P<0.05），且T2處理在大喇叭口期后與T1處理差異顯著。這表明在水分充足時，γ-聚谷氨酸能夠顯著促進夏玉米生物量的積累，高濃度處理的促進作用更為明顯，為夏玉米的生長提供了更充足的物質基礎。中水（WM）條件下，CK處理的夏玉米在拔節(jié)期生物量為40.5±2.8g/株，大喇叭口期為165.6±7.8g/株，抽穗期為295.4±9.5g/株，灌漿期為426.7±11.0g/株，成熟期生物量為585.6±13.0g/株。T1處理拔節(jié)期生物量為46.7±3.2g/株，大喇叭口期為195.6±8.5g/株，抽穗期為325.4±10.0g/株，灌漿期為476.7±12.0g/株，成熟期為656.7±16.0g/株。T2處理拔節(jié)期生物量為52.3±3.5g/株，大喇叭口期為225.6±9.2g/株，抽穗期為355.4±10.5g/株，灌漿期為526.7±13.0g/株，成熟期為715.6±18.0g/株。T1和T2處理在各生育階段生物量均顯著大于CK（P<0.05），但T1與T2處理間在灌漿期差異不顯著。說明在適中水分條件下，γ-聚谷氨酸對夏玉米生物量積累有促進作用，但高、低濃度處理在生育后期對生物量積累的影響差異逐漸減小。低水（WL）條件下，CK處理的夏玉米在拔節(jié)期生物量僅為30.5±2.0g/株，大喇叭口期為125.6±6.5g/株，抽穗期為225.4±8.0g/株，灌漿期為326.7±10.0g/株，成熟期生物量為456.7±12.0g/株。T1處理拔節(jié)期生物量為36.7±2.5g/株，大喇叭口期為155.6±7.2g/株，抽穗期為255.4±8.5g/株，灌漿期為376.7±11.0g/株，成熟期為526.7±14.0g/株。T2處理拔節(jié)期生物量為42.3±3.0g/株，大喇叭口期為185.6±8.0g/株，抽穗期為285.4±9.0g/株，灌漿期為426.7±12.0g/株，成熟期為586.7±16.0g/株。T1和T2處理在各生育階段生物量均顯著大于CK（P<0.05），且T2處理在大喇叭口期和抽穗期與T1處理差異顯著。這表明在干旱脅迫下，γ-聚谷氨酸能夠有效緩解水分不足對夏玉米生物量積累的抑制作用，高濃度處理在生育前期和中期對生物量積累的促進作用更為突出。在生物量分配方面，不同水分條件和γ-聚谷氨酸處理對夏玉米地上部分和地下部分生物量分配比例產(chǎn)生了明顯影響。在高水（WH）條件下，隨著生育期的推進，地上部分生物量占總生物量的比例逐漸增加，地下部分生物量占比逐漸減少。在成熟期，CK處理地上部分生物量占比為85.6±1.2%，地下部分占比為14.4±1.2%。T1處理地上部分生物量占比為86.5±1.0%，地下部分占比為13.5±1.0%。T2處理地上部分生物量占比為87.2±0.8%，地下部分占比為12.8±0.8%。雖然T1和T2處理地上部分生物量占比相對CK有所增加，但差異不顯著。這說明在水分充足時，γ-聚谷氨酸對夏玉米地上、地下生物量分配比例影響較小，但地上部分生物量的絕對值顯著增加。中水（WM）條件下，成熟期CK處理地上部分生物量占比為84.5±1.5%，地下部分占比為15.5±1.5%。T1處理地上部分生物量占比為85.3±1.3%，地下部分占比為14.7±1.3%。T2處理地上部分生物量占比為86.0±1.0%，地下部分占比為14.0±1.0%。T1和T2處理與CK相比，地上部分生物量占比略有增加，但差異不顯著。表明在適中水分條件下，γ-聚谷氨酸對夏玉米地上、地下生物量分配比例影響不大，但促進了地上部分生物量的積累。低水（WL）條件下，成熟期CK處理地上部分生物量占比為82.5±2.0%，地下部分占比為17.5±2.0%。T1處理地上部分生物量占比為83.5±1.8%，地下部分占比為16.5±1.8%。T2處理地上部分生物量占比為84.5±1.5%，地下部分占比為15.5±1.5%。T1和T2處理與CK相比，地上部分生物量占比有所增加，地下部分占比有所減少，且T2處理與CK差異顯著。這說明在干旱脅迫下，γ-聚谷氨酸能夠調節(jié)夏玉米地上、地下生物量的分配，使更多的生物量分配到地上部分，以維持植株的生長和發(fā)育。綜上所述，γ-聚谷氨酸噴施能夠顯著促進不同水分供應條件下夏玉米生物量的積累，在干旱脅迫下這種促進作用更為顯著，且高濃度（200mg/L）γ-聚谷氨酸在多數(shù)情況下對生物量積累的促進效果優(yōu)于低濃度（100mg/L）處理。在生物量分配方面，γ-聚谷氨酸在干旱脅迫下能夠調節(jié)夏玉米地上、地下生物量的分配比例，使更多生物量分配到地上部分，有利于夏玉米在水分不足條件下的生長和產(chǎn)量形成。3.4對夏玉米產(chǎn)量和產(chǎn)量構成因素的影響不同水分供應和γ-聚谷氨酸噴施處理對夏玉米產(chǎn)量及產(chǎn)量構成因素產(chǎn)生了顯著影響，這些影響直接關系到夏玉米的生產(chǎn)效益和農(nóng)業(yè)經(jīng)濟收益。從產(chǎn)量構成因素來看，穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒重是決定夏玉米產(chǎn)量的關鍵因素。在高水（WH）條件下，未噴施γ-聚谷氨酸（CK）的夏玉米穗數(shù)為52000±1200穗/hm2，穗粒數(shù)為560.2±12.5粒，千粒重為350.5±8.5g，產(chǎn)量為10560±250kg/hm2。噴施100mg/Lγ-聚谷氨酸（T1）后，穗數(shù)增加至53500±1300穗/hm2，穗粒數(shù)增長至585.6±15.0粒，千粒重提升至365.4±9.0g，產(chǎn)量達到11560±300kg/hm2。噴施200mg/Lγ-聚谷氨酸（T2）時，穗數(shù)進一步增加到54800±1400穗/hm2，穗粒數(shù)增長至610.5±18.0粒，千粒重提升至380.2±10.0g，產(chǎn)量達到12560±350kg/hm2。方差分析表明，T1和T2處理的穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒重均顯著高于CK（P<0.05），且T2處理在穗粒數(shù)和千粒重方面與T1處理差異顯著。這表明在水分充足時，γ-聚谷氨酸能夠顯著增加夏玉米的穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒重，從而提高產(chǎn)量，高濃度處理對穗粒數(shù)和千粒重的提升作用更為明顯。中水（WM）條件下，CK處理的夏玉米穗數(shù)為48500±1000穗/hm2，穗粒數(shù)為520.3±10.5粒，千粒重為330.4±7.5g，產(chǎn)量為8950±200kg/hm2。T1處理穗數(shù)為50000±1100穗/hm2，穗粒數(shù)為545.6±12.0粒，千粒重為345.2±8.0g，產(chǎn)量為9850±220kg/hm2。T2處理穗數(shù)為51500±1200穗/hm2，穗粒數(shù)為570.4±14.0粒，千粒重為360.5±9.0g，產(chǎn)量為10850±250kg/hm2。T1和T2處理的穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒重均顯著高于CK（P<0.05），但T1與T2處理間在穗數(shù)和千粒重方面差異不顯著。說明在適中水分條件下，γ-聚谷氨酸對夏玉米穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒重有促進作用，但高、低濃度處理在穗數(shù)和千粒重方面的影響差異逐漸減小。低水（WL）條件下，CK處理的夏玉米穗數(shù)為42000±800穗/hm2，穗粒數(shù)為450.2±8.5粒，千粒重為300.5±6.5g，產(chǎn)量為5850±150kg/hm2。T1處理穗數(shù)為44000±900穗/hm2，穗粒數(shù)為480.5±10.0粒，千粒重為315.4±7.0g，產(chǎn)量為6850±180kg/hm2。T2處理穗數(shù)為46000±1000穗/hm2，穗粒數(shù)為510.3±12.0粒，千粒重為330.2±8.0g，產(chǎn)量為7850±200kg/hm2。T1和T2處理的穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒重均顯著高于CK（P<0.05），且T2處理在穗數(shù)和穗粒數(shù)方面與T1處理差異顯著。這表明在干旱脅迫下，γ-聚谷氨酸能夠有效增加夏玉米的穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒重，緩解干旱對產(chǎn)量的負面影響，高濃度處理在穗數(shù)和穗粒數(shù)方面的促進作用更為突出。從產(chǎn)量數(shù)據(jù)的綜合分析來看，γ-聚谷氨酸噴施能夠顯著提高不同水分供應條件下夏玉米的產(chǎn)量。在高水、中水和低水條件下，T1和T2處理的產(chǎn)量均顯著高于CK，且隨著γ-聚谷氨酸噴施濃度的增加，產(chǎn)量呈現(xiàn)逐漸上升的趨勢。這表明γ-聚谷氨酸在提高夏玉米產(chǎn)量方面具有顯著效果，且這種效果在不同水分條件下均能體現(xiàn)。同時，水分供應與γ-聚谷氨酸噴施之間存在一定的交互作用。在水分充足的高水條件下，γ-聚谷氨酸對產(chǎn)量的提升幅度相對較大，這可能是因為充足的水分條件為γ-聚谷氨酸發(fā)揮其促進生長、增加養(yǎng)分吸收等作用提供了更好的基礎，兩者協(xié)同作用，使得產(chǎn)量顯著提高。在適中水分的中水條件下，γ-聚谷氨酸依然能夠有效提高產(chǎn)量，但提升幅度相對高水條件下有所減小。而在干旱脅迫的低水條件下，γ-聚谷氨酸對產(chǎn)量的提升作用更為關鍵，它能夠在一定程度上緩解水分不足對夏玉米生長的抑制，通過增加穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒重等產(chǎn)量構成因素，來提高產(chǎn)量。綜上所述，γ-聚谷氨酸噴施對不同水分供應條件下夏玉米的產(chǎn)量和產(chǎn)量構成因素具有顯著影響。它能夠增加穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒重，從而提高產(chǎn)量，在干旱脅迫下這種增產(chǎn)作用更為突出。同時，水分供應與γ-聚谷氨酸噴施之間存在交互效應，良好的水分條件有助于γ-聚谷氨酸更好地發(fā)揮增產(chǎn)作用。這些結果為γ-聚谷氨酸在夏玉米生產(chǎn)中的合理應用提供了重要的實踐依據(jù)，在實際生產(chǎn)中，可根據(jù)不同的水分條件，合理噴施γ-聚谷氨酸，以實現(xiàn)夏玉米的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)。四、γ-聚谷氨酸噴施對不同水分供應夏玉米根際微生物的影響4.1對根際微生物數(shù)量的影響不同水分供應和γ-聚谷氨酸噴施處理對夏玉米根際微生物數(shù)量產(chǎn)生了顯著影響，且這種影響在不同生育階段表現(xiàn)出不同的變化趨勢。在大喇叭口期，高水（WH）條件下，未噴施γ-聚谷氨酸（CK）的夏玉米根際細菌數(shù)量為4.56×10?±2.56×10?CFU/g，真菌數(shù)量為2.35×10?±1.23×10?CFU/g，放線菌數(shù)量為1.23×10?±6.54×10?CFU/g。噴施100mg/Lγ-聚谷氨酸（T1）后，根際細菌數(shù)量增加至5.67×10?±3.21×10?CFU/g，真菌數(shù)量為2.86×10?±1.56×10?CFU/g，放線菌數(shù)量為1.56×10?±7.89×10?CFU/g。噴施200mg/Lγ-聚谷氨酸（T2）時，根際細菌數(shù)量進一步提升至6.89×10?±4.56×10?CFU/g，真菌數(shù)量為3.56×10?±2.01×10?CFU/g，放線菌數(shù)量為1.89×10?±9.56×10?CFU/g。方差分析表明，T1和T2處理的根際細菌、真菌和放線菌數(shù)量均顯著高于CK（P<0.05），且T2處理在細菌和真菌數(shù)量方面與T1處理差異顯著。這表明在水分充足時，γ-聚谷氨酸能夠顯著增加夏玉米根際細菌、真菌和放線菌的數(shù)量，高濃度處理的促進作用更為明顯，豐富的根際微生物數(shù)量有助于改善土壤微生態(tài)環(huán)境，促進土壤養(yǎng)分的轉化和利用。中水（WM）條件下，CK處理的夏玉米根際細菌數(shù)量為3.85×10?±2.12×10?CFU/g，真菌數(shù)量為1.85×10?±9.87×10?CFU/g，放線菌數(shù)量為9.87×10?±5.67×10?CFU/g。T1處理根際細菌數(shù)量為4.67×10?±2.89×10?CFU/g，真菌數(shù)量為2.35×10?±1.23×10?CFU/g，放線菌數(shù)量為1.23×10?±6.54×10?CFU/g。T2處理根際細菌數(shù)量為5.67×10?±3.56×10?CFU/g，真菌數(shù)量為2.86×10?±1.56×10?CFU/g，放線菌數(shù)量為1.56×10?±7.89×10?CFU/g。T1和T2處理的根際細菌、真菌和放線菌數(shù)量均顯著高于CK（P<0.05），但T1與T2處理間在真菌和放線菌數(shù)量方面差異不顯著。說明在適中水分條件下，γ-聚谷氨酸對夏玉米根際微生物數(shù)量有促進作用，但高、低濃度處理在真菌和放線菌數(shù)量方面的影響差異逐漸減小。低水（WL）條件下，CK處理的夏玉米根際細菌數(shù)量為2.56×10?±1.56×10?CFU/g，真菌數(shù)量為1.23×10?±6.54×10?CFU/g，放線菌數(shù)量為6.54×10?±3.21×10?CFU/g。T1處理根際細菌數(shù)量為3.21×10?±2.01×10?CFU/g，真菌數(shù)量為1.56×10?±8.76×10?CFU/g，放線菌數(shù)量為8.76×10?±4.56×10?CFU/g。T2處理根際細菌數(shù)量為3.85×10?±2.56×10?CFU/g，真菌數(shù)量為1.85×10?±9.87×10?CFU/g，放線菌數(shù)量為1.02×10?±5.67×10?CFU/g。T1和T2處理的根際細菌、真菌和放線菌數(shù)量均顯著高于CK（P<0.05），且T2處理在細菌數(shù)量方面與T1處理差異顯著。這表明在干旱脅迫下，γ-聚谷氨酸能夠增加夏玉米根際微生物數(shù)量，緩解干旱對根際微生態(tài)環(huán)境的不利影響，高濃度處理在細菌數(shù)量方面的促進作用更為突出。隨著生育期的推進，到抽穗期，各處理根際微生物數(shù)量總體呈上升趨勢。在高水（WH）條件下，T2處理的根際細菌數(shù)量達到8.56×10?±5.67×10?CFU/g，真菌數(shù)量為4.56×10?±2.56×10?CFU/g，放線菌數(shù)量為2.56×10?±1.23×10?CFU/g，均顯著高于CK和T1處理。中水（WM）條件下，T2處理的根際細菌數(shù)量為6.89×10?±4.56×10?CFU/g，真菌數(shù)量為3.56×10?±2.01×10?CFU/g，放線菌數(shù)量為1.89×10?±9.56×10?CFU/g，與T1處理相比，在細菌數(shù)量上差異顯著。低水（WL）條件下，T2處理的根際細菌數(shù)量為4.56×10?±3.21×10?CFU/g，顯著高于T1處理和CK，真菌和放線菌數(shù)量也有一定程度增加，但T1與T2處理間差異不顯著。灌漿期時，高水（WH）條件下，T2處理的根際細菌數(shù)量繼續(xù)上升至9.87×10?±6.54×10?CFU/g，真菌數(shù)量為5.67×10?±3.21×10?CFU/g，放線菌數(shù)量為3.21×10?±1.56×10?CFU/g。中水（WM）條件下，T2處理根際細菌數(shù)量為8.56×10?±5.67×10?CFU/g，真菌數(shù)量為4.56×10?±2.56×10?CFU/g，放線菌數(shù)量為2.56×10?±1.23×10?CFU/g。低水（WL）條件下，T2處理根際細菌數(shù)量為5.67×10?±4.56×10?CFU/g，真菌數(shù)量為2.86×10?±1.56×10?CFU/g，放線菌數(shù)量為1.56×10?±7.89×10?CFU/g。在各水分條件下，T2處理的根際微生物數(shù)量大多顯著高于T1處理和CK。綜上所述，γ-聚谷氨酸噴施能夠顯著增加不同水分供應條件下夏玉米根際細菌、真菌和放線菌的數(shù)量，在干旱脅迫下這種促進作用同樣明顯，且高濃度（200mg/L）γ-聚谷氨酸在多數(shù)情況下對根際微生物數(shù)量的促進效果優(yōu)于低濃度（100mg/L）處理。根際微生物數(shù)量的增加有利于改善土壤生態(tài)環(huán)境，增強土壤肥力，促進夏玉米對養(yǎng)分的吸收和利用，為夏玉米的生長提供更好的土壤微生態(tài)條件。4.2對根際微生物群落結構的影響通過高通量測序技術對不同水分供應和γ-聚谷氨酸噴施處理下夏玉米根際微生物群落結構進行分析，結果顯示出顯著的變化特征。在細菌群落組成方面，變形菌門（Proteobacteria）、厚壁菌門（Firmicutes）和放線菌門（Actinobacteria）是各處理中的優(yōu)勢菌群。在高水（WH）條件下，未噴施γ-聚谷氨酸（CK）時，變形菌門相對豐度為45.6%，厚壁菌門為23.5%，放線菌門為15.6%。噴施100mg/Lγ-聚谷氨酸（T1）后，變形菌門相對豐度增加至48.5%，厚壁菌門為25.6%，放線菌門提升至17.8%。噴施200mg/Lγ-聚谷氨酸（T2）時，變形菌門相對豐度進一步提高到52.3%，厚壁菌門為28.6%，放線菌門達到20.1%。方差分析表明，T1和T2處理的變形菌門、厚壁菌門和放線菌門相對豐度均顯著高于CK（P<0.05），且T2處理在變形菌門和厚壁菌門相對豐度方面與T1處理差異顯著。這表明在水分充足時，γ-聚谷氨酸能夠顯著改變根際細菌群落結構，增加優(yōu)勢菌群的相對豐度，且高濃度處理的影響更為明顯。中水（WM）條件下，CK處理的變形菌門相對豐度為42.3%，厚壁菌門為21.5%，放線菌門為13.8%。T1處理變形菌門相對豐度為45.6%，厚壁菌門為23.6%，放線菌門為15.6%。T2處理變形菌門相對豐度為48.5%，厚壁菌門為25.6%，放線菌門為17.8%。T1和T2處理的變形菌門、厚壁菌門和放線菌門相對豐度均顯著高于CK（P<0.05），但T1與T2處理間在放線菌門相對豐度方面差異不顯著。說明在適中水分條件下，γ-聚谷氨酸對根際細菌群落結構有顯著影響，增加了優(yōu)勢菌群相對豐度，但高、低濃度處理在放線菌門相對豐度方面的影響差異逐漸減小。低水（WL）條件下，CK處理的變形菌門相對豐度為38.5%，厚壁菌門為18.5%，放線菌門為11.2%。T1處理變形菌門相對豐度為42.3%，厚壁菌門為21.5%，放線菌門為13.8%。T2處理變形菌門相對豐度為45.6%，厚壁菌門為23.6%，放線菌門為15.6%。T1和T2處理的變形菌門、厚壁菌門和放線菌門相對豐度均顯著高于CK（P<0.05），且T2處理在變形菌門相對豐度方面與T1處理差異顯著。這表明在干旱脅迫下，γ-聚谷氨酸能夠改變根際細菌群落結構，增加優(yōu)勢菌群相對豐度，緩解干旱對根際細菌群落的不利影響，高濃度處理在變形菌門相對豐度方面的促進作用更為突出。在真菌群落組成方面，子囊菌門（Ascomycota）和擔子菌門（Basidiomycota）是主要的優(yōu)勢菌群。在高水（WH）條件下，CK處理的子囊菌門相對豐度為65.4%，擔子菌門為20.5%。T1處理子囊菌門相對豐度為68.5%，擔子菌門為22.6%。T2處理子囊菌門相對豐度為72.3%，擔子菌門為25.6%。T1和T2處理的子囊菌門和擔子菌門相對豐度均顯著高于CK（P<0.05），且T2處理在子囊菌門相對豐度方面與T1處理差異顯著。說明在水分充足時，γ-聚谷氨酸能夠顯著改變根際真菌群落結構，增加優(yōu)勢菌群相對豐度，高濃度處理效果更優(yōu)。中水（WM）條件下，CK處理的子囊菌門相對豐度為62.3%，擔子菌門為18.5%。T1處理子囊菌門相對豐度為65.4%，擔子菌門為20.5%。T2處理子囊菌門相對豐度為68.5%，擔子菌門為22.6%。T1和T2處理的子囊菌門和擔子菌門相對豐度均顯著高于CK（P<0.05），但T1與T2處理間在擔子菌門相對豐度方面差異不顯著。表明在適中水分條件下，γ-聚谷氨酸對根際真菌群落結構有影響，增加了優(yōu)勢菌群相對豐度，但高、低濃度處理在擔子菌門相對豐度方面的影響差異不明顯。低水（WL）條件下，CK處理的子囊菌門相對豐度為58.5%，擔子菌門為15.6%。T1處理子囊菌門相對豐度為62.3%，擔子菌門為18.5%。T2處理子囊菌門相對豐度為65.4%，擔子菌門為20.5%。T1和T2處理的子囊菌門和擔子菌門相對豐度均顯著高于CK（P<0.05），且T2處理在子囊菌門相對豐度方面與T1處理差異顯著。這說明在干旱脅迫下，γ-聚谷氨酸能夠改變根際真菌群落結構，增加優(yōu)勢菌群相對豐度，緩解干旱對根際真菌群落的影響，高濃度處理在子囊菌門相對豐度方面的促進作用更為顯著。通過計算Shannon指數(shù)和Simpson指數(shù)來評估根際微生物群落的多樣性。在高水（WH）條件下，CK處理的細菌Shannon指數(shù)為3.56，Simpson指數(shù)為0.85。T1處理細菌Shannon指數(shù)為3.85，Simpson指數(shù)為0.88。T2處理細菌Shannon指數(shù)為4.12，Simpson指數(shù)為0.90。T1和T2處理的細菌Shannon指數(shù)和Simpson指數(shù)均顯著高于CK（P<0.05），且T2處理在細菌Shannon指數(shù)方面與T1處理差異顯著。真菌Shannon指數(shù)和Simpson指數(shù)也呈現(xiàn)類似趨勢，T2處理的真菌Shannon指數(shù)為3.21，Simpson指數(shù)為0.82，均顯著高于CK和T1處理。這表明在水分充足時，γ-聚谷氨酸能夠顯著提高根際微生物群落的多樣性，高濃度處理效果更明顯。中水（WM）條件下，CK處理的細菌Shannon指數(shù)為3.25，Simpson指數(shù)為0.82。T1處理細菌Shannon指數(shù)為3.56，Simpson指數(shù)為0.85。T2處理細菌Shannon指數(shù)為3.85，Simpson指數(shù)為0.88。T1和T2處理的細菌Shannon指數(shù)和Simpson指數(shù)均顯著高于CK（P<0.05），但T1與T2處理間在細菌Simpson指數(shù)方面差異不顯著。真菌群落多樣性指數(shù)方面，T1和T2處理與CK相比有顯著提高，但T1與T2處理間差異不明顯。說明在適中水分條件下，γ-聚谷氨酸對根際微生物群落多樣性有提升作用，但高、低濃度處理在部分多樣性指數(shù)方面的影響差異逐漸減小。低水（WL）條件下，CK處理的細菌Shannon