你真的了解什么是聚谷氨酸么？

刘启鹏

一、生物刺激素的概述

1.1 生物刺激素的定义与性质 生物刺激素是一类天然存在于植物、微生物或动物体内的物质，它们能够通过调节植物或动物的生理过程，促进其生长、发育和抵抗逆境能力。生物刺激素不同于农药和传统肥料，它们是一种对人类、动物和环境无害的天然物质。
1.2 生物刺激素在农业中的应用与重要性
生物刺激素在农业上有着非常广泛的应用，可以帮助提高作物的产量、品质和抗逆性等。

二、生物刺激素的种类及其优缺点

常见的生物刺激素包括腐植酸、海藻提取物、有机化合物、微生物菌剂等。它们在农业上的应用具有各自的优缺点。以下是常见生物刺激素的优缺点：
1、腐殖酸
优点：腐植酸能够提高土壤的保水性和保肥性，改善土壤结构，促进微生物活动，提高肥料的利用率。它还能增加植物根系的发育和吸收能力，增强植物的抗逆性。
缺点：腐植酸的效果受土壤pH值和含水量的影响较大，对酸性土壤影响较小，对碱性土壤有一定的缺点。
2、海藻提取物
优点：海藻提取物中含有丰富的植物生长激素、微量元素和有机物质，能够促进植物的生长和发育，增强植物的抗逆性。同时，海藻提取物还能提高土壤的肥力、改善土壤结构和微生物活动。
缺点：海藻提取物的质量和成分可能存在差异，影响其效果的稳定性。此外，海藻提取物的价格较高，对一些农民而言可能不太经济实用。
3、有机化合物
优点：有机化合物能够提供植物所需的养分和能量，促进植物的生长和发育。它们还可以改善土壤的肥力和结构，促进微生物活动，增强土壤的保水性和保肥性。
缺点：有机化合物的来源较广泛，质量和成分可能存在差异。在应用过程中，需要注意适量施用，否则可能导致肥料过量和土壤酸碱度失衡等问题。
4、微生物菌剂
优点：微生物菌剂可以引入有益的微生物种群到土壤中，促进土壤生态系统的平衡和微生物活动。它们能够分解有机物，提供植物所需的养分，抑制土传病害的发生，促进植物的生长和发育。
缺点：微生物菌剂的效果受环境因素和菌种的选择影响较大，不同的菌种可能对不同的作物和环境条件适用性有所差异。此外，微生物菌剂的保存和施用技术较为复杂，需要一定的专业知识和技能。

三、生物刺激素的创新—γ-聚谷氨酸

γ-聚谷氨酸是一种具有生物刺激素特性的创新生物产物。它是一种特殊的阴离子聚合物，由α-胺基和γ-羧基之间的酰胺键结构组成。γ-聚谷氨酸具有以下创新特点：
1、保水保肥功效
γ-聚谷氨酸具有超强的吸水性，含有大量的亲水基团（-COOH），能够有效地保持土壤中的水分，并改善土壤的蓬松度和空隙度。它能与肥料结合形成一层保护膜，提高肥料的溶解、储存、输送和吸收效率。特别是在干旱和半干旱地区，γ-聚谷氨酸能够显著提高水分和养分的利用率，减少水肥流失。
2、减肥增效功效
γ-聚谷氨酸作为一种多阴离子聚合物，能够增强土壤的阳离子交换能力，对抗因淋洗和蒸发等造成的肥料损失，从而增加肥料的利用效率。通过使用γ-聚谷氨酸，氮肥利用率可以平均提高25%，磷肥利用率可以平均提高5.5%，钾肥利用率可以提高到16.8%左右，综合肥料利用率平均提高20%。这可以直接减少肥料用量，降低农业生产的成本。
3、促进养分吸收利用和缓控释功效
γ-聚谷氨酸的表面具有大量的负电荷，可以阻止硫酸根、磷酸根、碳酸根等与钙、镁离子及微量元素的结合，促进中微量元素和磷肥等养分的吸收和利用。它还能提高土壤中阳离子的交换能力，暂时储存和释放吸附的阳离子，如钙、镁、锰、铜、锌等，具有缓控释效应。
4、提高作物品质和营养价值
γ-聚谷氨酸的应用可以促进作物的根系发育、养分吸收和代谢活动，提高作物的产量和品质。它能够增加果实的大小、色泽和口感，提高果实的糖分、维生素和抗氧化物质的含量，提高作物的营养价值和市场竞争力。
5、提高作物的抗逆性
γ-PGA通过质外体途径进入植物表层后与根细胞膜上的牛心果碱氧化酶结合，引发H2O2迸发，H2O2信号经膜上的NADPH氧化酶放大后，激发胞质Ca2+信号增加，激发的Ca2+信号从根部经由茎部转运至叶部，根部传导来的Ca2+信号再次激活H2O2，进而激活茉莉酸和油菜素内酯，通过4种信号的互相调控，叶片内脯氨酸增加，总抗氧化能力提高，进而植物的抗逆能力增强。