多功能土壤微生物菌劑在冬小麥上的應(yīng)用效果

張雪嬌　石晶晶　常娜

摘要：為明確土壤微生物添加劑對(duì)冬小麥土傳病害、土壤養(yǎng)分、玉米秸稈腐解、產(chǎn)量及經(jīng)濟(jì)效益的田間示范效果，于2014—2015年小麥季，采用大田栽培方式，分別在河北省辛集市、獻(xiàn)縣和保定市進(jìn)行試驗(yàn)。研究表明：在辛集市、獻(xiàn)縣和保定3地，施用以枯草芽孢桿菌B1514為功能菌的微生物菌劑，小麥的麥田紋枯病、根腐病和全蝕病的平均防效分別可達(dá)68.82%、81.42%和70.05%，土壤玉米秸稈累積腐解率3地平均提高19.26%，且在不增加總體作業(yè)工序的條件下，施用微生物菌劑可平均提高收入360元/hm2。此外，在枯草芽孢桿菌B1514大量分解玉米秸稈的過程中，也顯著影響了土壤養(yǎng)分，3地土壤中堿解氮、速效鉀和微生物生物量碳含量分別平均提高13.81%、13.85%和7.78%。綜上所述，本微生物菌劑具備在河北省及相似生態(tài)類型區(qū)冬小麥生產(chǎn)中推廣的潛力。

關(guān)鍵詞：微生物菌劑；小麥土傳病害；秸稈腐解率；土壤養(yǎng)分；微生物生物量碳；經(jīng)濟(jì)效益

中圖分類號(hào)： S512.1+10.6文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號(hào)：1002-1302（2017）14-0046-03

在中國(guó)北方冬小麥—夏玉米一年兩熟種植制度下，前茬玉米秸稈全量還田在冬小麥生產(chǎn)中已被廣泛采用，該模式對(duì)維持田間養(yǎng)分平衡，優(yōu)化農(nóng)田生態(tài)環(huán)境有諸多益處[1]。但近年發(fā)現(xiàn)，許多連年玉米秸稈還田地塊小麥根部病害均有不同程度加重的趨勢(shì)[2]。研究表明，前茬秸稈粉碎還田后，病殘?bào)w中攜帶的病原菌侵染下茬小麥，是小麥根部病害增多的重要原因[3]。同時(shí)，玉米秸稈的主要成分是難以分解的“木質(zhì)纖維素”，在自然條件下腐解速度慢，且難以被充分利用。大量玉米秸稈還田后，不僅會(huì)影響后季小麥根系生長(zhǎng)發(fā)育，還會(huì)造成小麥苗床虛空，加重凍害產(chǎn)生，最終造成小麥?zhǔn)転?zāi)頻率提高，病害加重，產(chǎn)量下降，進(jìn)一步影響了玉米秸稈還田技術(shù)的推廣[4-6]。為此，前人針對(duì)如何加速玉米秸稈腐解、防控小麥土傳病害做過許多有益的工作，從植株、城市落葉、土壤、動(dòng)物糞便中篩選出許多有益菌株[7-10]；但由于土壤菌群復(fù)雜，且北方冬季溫度低、土壤干燥，大部分菌株無法真正發(fā)揮作用。

枯草芽孢桿菌（Bacillus subtilis）是自然界普遍存在的植物內(nèi)生細(xì)菌，具有繁殖速度快、抗菌譜廣、抗逆性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，在許多作物病害生物防治中被廣泛應(yīng)用[11-13]?？莶菅挎邨U菌B1514是河北農(nóng)業(yè)大學(xué)植物病害生態(tài)學(xué)研究室在小麥玉米兩熟連作農(nóng)田且土傳病害發(fā)生嚴(yán)重的土壤中分離獲得，室內(nèi)試驗(yàn)表明，該菌株可在常溫下以玉米秸稈為養(yǎng)分來源，在分解玉米秸稈的同時(shí)可快速繁殖，同時(shí)該菌株還對(duì)禾谷絲核菌、禾頂囊殼菌和平臍蠕孢菌等多種小麥土傳病原菌有較好的拮抗作用[14-15]。以此菌株為功能菌，開發(fā)成功了多功能微生物菌劑（農(nóng)業(yè)部登記號(hào)：微生物肥[2015]臨字2565號(hào)）。本研究針對(duì)該微生物菌劑在田間的大規(guī)模應(yīng)用效果進(jìn)行評(píng)價(jià)，進(jìn)一步明確該產(chǎn)品在河北省不同生態(tài)類型區(qū)的效果差異，為產(chǎn)品的進(jìn)一步優(yōu)化和推廣提供指導(dǎo)。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)于2014—2015年小麥生長(zhǎng)季，分別在河北省辛集市保高豐農(nóng)場(chǎng)（簡(jiǎn)稱“辛集”）、河北省獻(xiàn)縣農(nóng)業(yè)局原種場(chǎng)（簡(jiǎn)稱“獻(xiàn)縣”）和河北省保定市河北農(nóng)業(yè)大學(xué)教學(xué)試驗(yàn)農(nóng)場(chǎng)三分廠（簡(jiǎn)稱“保定”）進(jìn)行。3地試驗(yàn)田均為土傳病害發(fā)生率高且較為嚴(yán)重的麥田。辛集：試驗(yàn)區(qū)土壤為黏性壤土，0～20 cm深耕層土壤含有機(jī)質(zhì)13.5 g/kg、全氮1.19 g/kg、堿解氮 62.9 mg/kg、速效磷22.8 mg/kg、速效鉀121.6 mg/kg。獻(xiàn)縣：試驗(yàn)區(qū)土壤黏性壤土，0～20 cm耕層含有機(jī)質(zhì)12.3 g/kg、堿解氮108 mg/kg、速效磷10.5 mg/kg、速效鉀96.9 mg/kg。保定：試驗(yàn)區(qū)土壤為黏性壤土，0～20 cm深耕層含有機(jī)質(zhì) 14.1 g/kg、堿解氮115.5 mg/kg、速效磷48.1 mg/kg、速效鉀124.7 mg/kg。

1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)

前茬玉米秸稈還田，旋耕2遍，作業(yè)深度15 cm。供試小麥品種為石麥15（國(guó)審麥2009025），10月9日播種。播前底肥施純氮120 kg/hm2、P2O5 112.5 kg/hm2、K2O 112.5 kg/hm2，春季隨灌水追施純氮120 kg/hm2。處理田塊，隨底肥施入微生物菌劑（枯草芽孢桿菌≥10億CFU/mL）225 kg/hm2，以不施用微生物菌劑為對(duì)照（CK）。2個(gè)處理均設(shè)3個(gè)重復(fù)，每重復(fù)0.1 hm2。2014年12月4日澆灌越冬水，灌量60 mm；2015年4月5日澆灌拔節(jié)水，灌量90 mm。

1.3測(cè)定內(nèi)容與方法

1.3.1土傳病害調(diào)查于小麥成熟期，調(diào)查小麥根系根腐病、全蝕病和紋枯病的發(fā)病情況，3種病害調(diào)查均采用5級(jí)分類法，計(jì)算病情指數(shù)和相對(duì)防效。

病情指數(shù)=[∑（各級(jí)病株率×相對(duì)級(jí)數(shù)值）/（調(diào)查總株數(shù)×發(fā)病最高病級(jí)）]×100%；

相對(duì)防效=（對(duì)照區(qū)病情指數(shù)-處理區(qū)病情指數(shù)）/對(duì)照區(qū)病情指數(shù)×100%。

1.3.2玉米秸稈腐解率

小麥播種前，將裝有烘干玉米秸稈的網(wǎng)袋埋入耕層（15 cm），每重復(fù)10袋，每袋50 g。小麥成熟期，將網(wǎng)袋取出，烘干測(cè)定秸稈量，失重法計(jì)算秸稈腐解率。秸稈腐解率=[（50-調(diào)查時(shí)期秸稈干質(zhì)量）/50]×100%

1.3.3土壤養(yǎng)分測(cè)定于成熟期，采集0～20 cm深耕層土壤，采用堿解擴(kuò)散法測(cè)定土壤堿解氮，采用碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗比色法測(cè)定速效磷，采用乙酸銨浸提-火焰光度法測(cè)定速效鉀[16]。采用氯仿熏蒸-K2SO4浸提法測(cè)定土壤微生物生物量碳（MBC）含量，SMBC=Ec/K，式中Ec為熏蒸和未熏蒸土壤K2SO4浸提液的碳含量差值（C）（mg/kg），K為轉(zhuǎn)換系數(shù)，取值0.38[17-18]。

1.4數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)采用DPS v7.05數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的Duncan多重比較分析。

2結(jié)果與分析

2.1多功能微生物菌劑對(duì)小麥土傳病害的防治效果

由表1可知，在辛集、獻(xiàn)縣和保定3地麥田中，對(duì)照處理的小麥根部紋枯病、根腐病和全蝕病發(fā)病率顯著高于施用微生物菌劑的地塊。其中，3地對(duì)照麥田紋枯病平均病情指數(shù)為10.16，而施用微生物菌劑的麥田病情指數(shù)平均僅為3.16。小麥根腐病和全蝕病調(diào)查結(jié)果也有類似規(guī)律，3地麥田根腐病和全蝕病平均病情指數(shù)分別為18.54和31.47，分別是施用微生物菌劑麥田平均值的5.58倍和3.41倍。從施用微生物菌劑后對(duì)小麥根部土傳病害防效看，微生物菌劑對(duì)3地小麥紋枯病、根腐病和全蝕病的平均防效分別為 68.82%、8142%和70.05%。

2.2多功能微生物菌劑對(duì)麥田玉米秸稈腐解的影響

表2顯示的是辛集、獻(xiàn)縣和保定3地施用微生物菌劑麥田土壤中玉米秸稈腐解情況。由表2可知，對(duì)成熟期麥田玉米秸稈累積腐解率測(cè)定后可知，施用微生物菌劑可顯著促進(jìn)玉米秸稈腐解，3地累積玉米秸稈腐解率平均為63.18%，而對(duì)照田塊僅為43.92%，3地平均提高幅度為19.26百分點(diǎn)。

2.3多功能微生物菌劑對(duì)農(nóng)田土壤養(yǎng)分的影響

表3顯示的是在辛集、獻(xiàn)縣和保定3地，前茬玉米秸稈全量還田后，施用微生物菌劑對(duì)麥田土壤堿解氮、速效磷和速效鉀含量的影響。由表3可知，在播種前，各處理堿解氮、速效磷和速效鉀含量均無顯著差異，到收獲期，3地施用微生物菌劑麥田土壤中堿解氮和速效鉀平均含量均顯著高于對(duì)照地塊，其中堿解氮含量平均高13.81%，速效鉀含量則高1385%。施用微生物菌劑麥田對(duì)麥田土壤速效磷含量無顯著影響。收獲期，3地施用微生物菌劑麥田土壤微生物生物量碳含量均有小幅提升，而對(duì)照田塊則均有不同程度下降。比較而言，在收獲期，施用微生物菌劑的田塊，土壤微生物生物量碳含量均顯著高于對(duì)照，3地平均高7.78%。這可能與施用微生物菌劑促進(jìn)小麥根系生長(zhǎng)，根系分泌物也相應(yīng)增多，微生物所需能源增加，生命活動(dòng)活躍有關(guān)。

2.4多功能微生物菌劑對(duì)小麥產(chǎn)量及經(jīng)濟(jì)效益的影響

由表4可知，施用微生物菌劑后，3地小麥產(chǎn)量均顯著提高。與對(duì)照相比，辛集、獻(xiàn)縣和保定施用微生物菌劑處理產(chǎn)量分別提高5.9%、6.2%和4.7%。而由于比對(duì)照麥田多投入了微生物菌劑，使得全生育期微生物菌劑處理總投入顯著高于對(duì)照田塊，但微生物菌劑處理產(chǎn)量較大幅提升，其總產(chǎn)出也相應(yīng)提高明顯，平均提高960元/hm2，而微生物菌劑投入僅為600元/hm2。對(duì)3地施用菌劑與對(duì)照田塊純收益進(jìn)行對(duì)比，雖然保定純收益差異不顯著，但辛集和獻(xiàn)縣純收益差異顯著，分別提高5.3%和5.8%。因此，在不增加總體作業(yè)工序的條件下，施用微生物菌劑可提高收入360元/hm2，而且還具備改善地力的潛力。

3結(jié)論

通過添加以不同菌株為功能菌的微生物菌劑改善土壤生態(tài)環(huán)境、培肥地力、防控土傳病害在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐中有著廣泛的用途和巨大的潛力。對(duì)此，前人也進(jìn)行過一系列有益研究。周曉芬等試驗(yàn)表明，對(duì)連續(xù)種植12年的大棚黃瓜配合EM菌劑施用生物肥料，能改善土壤微生物性狀，提高產(chǎn)量[19]；江蘇省[CM（25]農(nóng)業(yè)科學(xué)院研發(fā)的B916可明顯抑制多種病原菌，對(duì)水稻紋枯病田間防效達(dá)50%～81%[20]；南京農(nóng)業(yè)大學(xué)開發(fā)的生防菌B3對(duì)小麥紋枯病田間防效達(dá)50%～80%[9]。文才藝等研究表明內(nèi)生細(xì)菌EBS05帶菌發(fā)酵液和除菌發(fā)酵液對(duì)小麥紋枯病的大田防治效果分別為66.3%和56.2%，均優(yōu)于對(duì)照藥劑咯菌腈[8]。黃秋斌等研究表明生防菌株B3-7在大田條件下不僅具有防治小麥紋枯病的能力，還能提高小麥產(chǎn)量[21]。本研究表明，施用以枯草芽孢桿菌B1514為功能菌的微生物菌劑，可顯著緩解麥田多種土傳病害，在辛集、獻(xiàn)縣和保定的田間試驗(yàn)表明，施用微生物菌劑對(duì)紋枯病、根腐病和全蝕病的平均防效分別可達(dá)68.82%、81.42%和70.05%。與對(duì)照相比，施用微生物菌劑還可顯著促進(jìn)麥田土壤玉米秸稈腐解速率，3地平均提高19.26百分點(diǎn)。

由于本功能菌是在分解玉米秸稈過程中獲取養(yǎng)分進(jìn)行繁殖，因此在它分解玉米秸稈過程中，秸稈中大量無機(jī)元素也相應(yīng)釋放，進(jìn)一步影響土壤養(yǎng)分構(gòu)成。試驗(yàn)結(jié)果表明，施用微生物菌劑的麥田，土壤中堿解氮、速效鉀和微生物生物量碳含量3地分別平均提高13.81%、13.85%和7.78%。施用微生物菌劑還可促進(jìn)麥田產(chǎn)量提高，在不增加總體作業(yè)工序的條件下，施用微生物菌劑可平均提高收入360元/hm2。在3地施用菌劑與對(duì)照田塊純收益對(duì)比中，辛集和獻(xiàn)縣施用菌劑地塊純收益均有顯著提高，但在保定施用菌劑地塊與對(duì)照則無顯著差異。這可能與保定緯度比較靠北，冬季溫度相對(duì)較低，微生物菌劑中的功能菌擴(kuò)繁速度受到影響有關(guān)，對(duì)此還需要進(jìn)一步研究。總體看，本微生物菌劑的使用，可促進(jìn)玉米秸稈腐解，麥田根部病害發(fā)生程度降低，且產(chǎn)量也顯著提高，具備在河北省及相似生態(tài)類型區(qū)小麥生產(chǎn)中推廣的潛力。

參考文獻(xiàn)：

[1]武際，郭熙盛，魯劍巍，等. 連續(xù)秸稈覆蓋對(duì)土壤無機(jī)氮供應(yīng)特征和作物產(chǎn)量的影響[J]. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012，45（9）：1741-1749.

[2]張書敏，高軍，張振波，等. 河北省麥田農(nóng)業(yè)有害生物種群變化及原因分析[J]. 中國(guó)植保導(dǎo)刊，2005，25（7）：14-16.

[3]徐芳. 基于生產(chǎn)條件變化的河北省小麥玉米兩熟生物災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)管理研究[D]. 保定：河北農(nóng)業(yè)大學(xué)，2012.

[4]張愛紅，路銀貴，邸墊平，等. 河北省小麥土傳病害的發(fā)生現(xiàn)狀及防治措施[J]. 河北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010，14（8）：95-98.

[5]汪軍，王德建，張剛，等. 連續(xù)全量秸稈還田與氮肥用量對(duì)農(nóng)田土壤養(yǎng)分的影響[J]. 水土保持學(xué)報(bào)，2010，24（5）：40-44.

[6]吳江利，羅學(xué)剛，李寶強(qiáng)，等. 微生物菌肥作用下荒漠土壤微生物群落結(jié)構(gòu)和功能研究[J]. 中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào)，2015，31（9）：216-223.

[7]張冬冬，雷白時(shí)，朱寶成，等. 小麥全蝕病生防芽孢桿菌對(duì)玉米秸稈的降解及抗菌譜檢測(cè)[J]. 河北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2014，37（2）：65-70.

[8]文才藝，王凱旋，汪敏，等. 內(nèi)生細(xì)菌EBS05在小麥體內(nèi)的定殖動(dòng)態(tài)及其對(duì)小麥紋枯病的防治作用[J]. 植物保護(hù)學(xué)報(bào)，2011，38（6）：481-486.

[9]張學(xué)君，凌宏通，李洪連，等. 生物農(nóng)藥麥豐寧B3對(duì)小麥紋枯病菌的抑制作用[J]. 植物病理學(xué)報(bào)，1994，24（4）：361-366.

[10]陳麗園，詹凱，魯恒星，等. 土傳病害生防菌的分離篩選及鑒定[J]. 中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào)，2014，30（29）：8-14.

[11]黃曦，許蘭蘭，黃榮韶，等. 枯草芽孢桿菌在抑制植物病原菌中的研究進(jìn)展[J]. 生物技術(shù)通報(bào)，2010（1）：24-29.

[12]朱明妍，劉姣，杜春梅. 芽孢桿菌生物防治植物病害研究進(jìn)展[J]. 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012，40（34）：16635-16638.

[13]王劍，王楠，高觀朋，等. 200億芽孢/g枯草芽孢桿菌可濕性粉劑的研制[J]. 農(nóng)藥，2010，49（7）：486-489.

[14]張承胤，邢彥峰，代麗，等. 適應(yīng)玉米秸稈還田的小麥根病拮抗細(xì)菌的篩選[J]. 中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào)，2009，25（3）：206-209.

[15]Zhen W，Wang S，Zhang C，et al. Influence of maize straw amendment on soil-borne diseases of winter wheat[J]. Frontiers of Agriculture in China，2009，3（1）：7-12.

[16]Zhou H，Lü Y Z，Yang Z C，et al. Influence of conservation tillage on soil aggregates features in North China Plain[J]. Journal of Integrative Agriculture，2007，6（9）：1099-1106.

[17]Shen Z J，Wang Y P，Sun Q Y，et al. Effect of vegetation succession on organic carbon，carbon of humus acids and dissolved organic carbon in soils of copper mine tailings sites[J]. Pedosphere，2014，24（2）：271-279.

[18]Zhou Y Y，Zhang X M，Jia X H，et al. Seasonal variation in soil microbial biomass carbon and nitrogen in an artificial sand-binding vegetation area in Shapotou，Northern China[J].