節(jié)水灌溉下復(fù)合微生物有機(jī)肥對(duì)水稻光合與產(chǎn)量的影響

張忠學(xué) 馮子珈 齊智娟 鄭恩楠 楊 樺 陳 鵬

(1.東北農(nóng)業(yè)大學(xué)水利與土木工程學(xué)院， 哈爾濱 150030；2.東北農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部農(nóng)業(yè)水資源高效利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 哈爾濱 150030)

0 引言

水稻是我國(guó)主要糧食作物之一，其種植面積占糧食總面積的28%，全國(guó)65%以上的人口以稻米為主食，其高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)是保障人民溫飽和稻農(nóng)增收的重要因素[1]。然而，水稻是“喜水作物”，耗水量約占全國(guó)總用水量的54%，占農(nóng)業(yè)用水的70%[2]。作為水稻種植面積最大、總產(chǎn)量最高的黑龍江省，傳統(tǒng)淹灌模式下水稻的生產(chǎn)消耗了全省96%的農(nóng)業(yè)用水，占全省社會(huì)用水量的70%[3]，這種灌溉模式極大地浪費(fèi)了水資源。因此，如何在有限的淡水資源里生產(chǎn)出更多安全優(yōu)質(zhì)的稻米是目前水稻生產(chǎn)最主要的問(wèn)題[4]?；实膽?yīng)用有效提高了糧食產(chǎn)量，但隨著施用量的增加，一些負(fù)面影響也逐漸凸顯，如肥料利用率低[5]、土壤理化性質(zhì)破壞[6]、作物品質(zhì)降低[7]、甚至作物產(chǎn)量降低[8]。

相關(guān)學(xué)者關(guān)于肥料的研究較多，主要集中于不同施肥水平以及有機(jī)肥和無(wú)機(jī)肥不同配比施加[9-11]，但針對(duì)東北寒地黑土區(qū)復(fù)合微生物有機(jī)肥的研究較少。復(fù)合微生物有機(jī)肥是一種新型有機(jī)肥，采用的是有機(jī)質(zhì)腐植酸為載體加入拜賴(lài)青霉與枯草芽孢桿菌，增加了植物所需元素，能延長(zhǎng)肥效，快速補(bǔ)充土壤中的碳“短板”，效果顯著，易被植物吸收。而化肥與復(fù)合微生物有機(jī)肥配合施用，既能供給植物充足的營(yíng)養(yǎng)，又不會(huì)破壞環(huán)境[12]。復(fù)合微生物肥料在調(diào)控植物生長(zhǎng)、改良土壤、增產(chǎn)以及提升品質(zhì)方面起到了舉足輕重的作用[13]。陳友民等[14]研究發(fā)現(xiàn)，施用復(fù)合微生物有機(jī)肥可以有效改善土壤理化性質(zhì)，顯著提高土壤有機(jī)質(zhì)含量，明顯降低稻谷鎘含量。郭鑫年等[15]研究發(fā)現(xiàn)，與常規(guī)化肥相比，復(fù)合微生物肥有效提高了馬鈴薯的產(chǎn)量與品質(zhì)。水稻的生長(zhǎng)發(fā)育和干物質(zhì)積累與光合作用密切相關(guān)，主要受光照、溫度、養(yǎng)分和水分等因素的影響[16]，而復(fù)合微生物有機(jī)肥料可以提高土壤微生物數(shù)量[17]，促進(jìn)土壤有效養(yǎng)分的活化[14]，使養(yǎng)分不再是限制水稻光合速率和產(chǎn)量的主要因素。

施肥與灌溉作為影響水稻生長(zhǎng)及光合物質(zhì)生產(chǎn)的重要因子，一直以來(lái)受到農(nóng)業(yè)工作者的重視[18]。文獻(xiàn)[9,19-21]研究了施用常規(guī)有機(jī)肥對(duì)光合作用能力、干物質(zhì)積累、作物產(chǎn)量等產(chǎn)生的影響。本文在前人研究的基礎(chǔ)上，針對(duì)寒地黑土區(qū)氣候特點(diǎn)，采用盆栽試驗(yàn)，合理設(shè)置無(wú)機(jī)肥與新型復(fù)合微生物有機(jī)肥施用水平，并根據(jù)作物各生育階段對(duì)水分虧缺的敏感程度，適時(shí)適量地為作物供水，探究新型復(fù)合微生物有機(jī)肥不同施入水平對(duì)節(jié)水灌溉水稻的光合特性、產(chǎn)量以及品質(zhì)的影響，以期在節(jié)水灌溉條件下科學(xué)配施復(fù)合微生物有機(jī)肥量，達(dá)到節(jié)水、高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的目的。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)于2017年5—10月在黑龍江省慶安國(guó)家灌溉試驗(yàn)站進(jìn)行，該站(東經(jīng)127°40′，北緯46°58′)位于黑龍江省綏化市慶安縣和平鎮(zhèn)，為典型寒地黑土分布區(qū)。屬寒溫帶大陸性季風(fēng)氣候區(qū)，多年平均氣溫2.5℃，大于等于10℃有效積溫變化范圍為2 500～2 800℃，多年平均降水量550 mm，多年平均水面蒸發(fā)量750 mm，太陽(yáng)輻射量4 000～4 300 MJ/(m2·a)。作物水熱生長(zhǎng)期156～171 d，全年無(wú)霜期128 d。供試土壤為白漿土型水稻土，飽和含水率為53.25%。土壤有機(jī)質(zhì)質(zhì)量比41.8 g/kg、pH值6.45、全氮質(zhì)量比15.06 g/kg、全磷質(zhì)量比15.23 g/kg、全鉀質(zhì)量比20.11 g/kg、堿解氮質(zhì)量比198.29 mg/kg、有效磷質(zhì)量比36.22 mg/kg和速效鉀質(zhì)量比112.06 mg/kg。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用盆栽方法，供試盆缽為塑料桶，上口直徑為32 cm，下口直徑為28 cm，高為40 cm。供試土壤曬干、過(guò)篩后，每盆裝干土30 kg(干土初始含水率為14.53%)。供試水稻品種為龍慶稻3號(hào)，每盆移栽2穴，每穴5株。試驗(yàn)在移動(dòng)式遮雨棚內(nèi)進(jìn)行，四周為水稻保護(hù)田。

節(jié)水灌溉在返青期建立適宜水層，其余各生育時(shí)期灌水后田面均不建立水層，以根層土壤含水率為控制指標(biāo)(表1)。采用德國(guó)IMKO公司產(chǎn)TRIME-PICO-IPH TDR型剖面土壤水分測(cè)量系統(tǒng)檢測(cè)根層土壤含水率。設(shè)4個(gè)復(fù)合微生物有機(jī)肥施肥水平，分別為OF20(20 kg/hm2)、OF40(40 kg/hm2)、OF60(60 kg/hm2)、OF80(80 kg/hm2)。同時(shí)設(shè)置單施無(wú)機(jī)肥的對(duì)照組CK，共5個(gè)處理，每個(gè)處理6次重復(fù)。試驗(yàn)各項(xiàng)農(nóng)藝措施同大田，手工除草以避免雜草危害水稻生長(zhǎng)發(fā)育，同時(shí)遵循當(dāng)?shù)貍鹘y(tǒng)方法進(jìn)行水稻病蟲(chóng)害控制以保證水稻穩(wěn)產(chǎn)。無(wú)機(jī)肥各處理施肥量按照不同比例施入，氮肥(N 110 kg/hm2)按照基肥、蘗肥、促花肥、保花肥比例為4.5∶2∶1.5∶2分施，磷肥(P2O545 kg/hm2)作基肥一次施用，鉀肥(K2O 80 kg/hm2)分基肥和8.5葉齡(幼穗分化期)2次施用，前后比例為1∶1，有機(jī)肥同氮肥促花肥一同施入。由于試驗(yàn)所處寒區(qū)，施入基肥時(shí)氣溫較低，會(huì)影響復(fù)合微生物有機(jī)肥的活性，而在分蘗以后溫度適宜，再施加復(fù)合微生物有機(jī)肥更有助于養(yǎng)分的吸收。供試復(fù)合微生物有機(jī)肥為豐喜生物有機(jī)肥(廠(chǎng)家推薦最適用量為40 kg/hm2)，有效活菌數(shù)大于等于0.2億/g，有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于等于40%，N+P2O5+K2O質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于等于4%。5月15日施基肥，5月20日移栽，6月5日施蘗肥，7月1日施8.5葉齡鉀肥，7月7日施促花肥，7月20日施保花肥，9月3號(hào)收獲。水稻生育期為107 d，分為返青期(5月20日—6月4日)、分蘗期(6月5日—7月9日)、拔節(jié)期(7月10日—7月22日)、抽穗期(7月23日—8月5日)、乳熟期(8月6日—8月15日)、黃熟期(8月16日—9月3日)。

表1 稻田生育期內(nèi)土壤水分管理方式Tab.1 Water management pattern

注：θs為根層土壤飽和含水率。

1.3 試驗(yàn)觀(guān)測(cè)指標(biāo)和方法

光合指標(biāo)測(cè)定：在水稻關(guān)鍵生育時(shí)期(拔節(jié)期、抽穗期、乳熟期)內(nèi)，每個(gè)處理選取2盆4穴長(zhǎng)勢(shì)良好且倒2葉受光方向一致的水稻標(biāo)記，于晴朗天氣09：00—11：30采用美國(guó)LI-COR公司生產(chǎn)的Li-6400XT型便攜式植物光合測(cè)定系統(tǒng)測(cè)定同一葉片的凈光合速率(Pn)，葉片經(jīng)過(guò)暗適應(yīng)30 min后測(cè)定最小初始熒光(Fo)、最大熒光(Fm)、最大光化學(xué)量子產(chǎn)量光系統(tǒng)Ⅱ(PSⅡ)的光化學(xué)量子效率(Fv/Fm)，在自然光下適應(yīng)30 min后測(cè)定光下最小熒光(F′o)、光下最大熒光(F′m)、穩(wěn)態(tài)熒光(Fs)、光下開(kāi)放的PSⅡ反應(yīng)中心的激發(fā)能捕獲效率(F′v/F′m)、光化學(xué)熒光淬滅系數(shù)(qP)和非光化學(xué)熒光淬滅系數(shù)(qN)，以上參數(shù)均由儀器自動(dòng)給出。

反應(yīng)中心的潛在活性Fv/Fo和實(shí)際光化學(xué)量子效率ΦPSⅡ計(jì)算公式為

(1)

(2)

根據(jù)BERRY等[22]的方法計(jì)算氣孔限制值Ls，即

(3)

式中Ci——胞間CO2濃度

Ca——外界CO2濃度

產(chǎn)量測(cè)定：在收獲后，對(duì)每盆水稻進(jìn)行測(cè)產(chǎn)，分別測(cè)量水稻的有效穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒質(zhì)量和結(jié)實(shí)率，計(jì)算每盆水稻產(chǎn)量。

稻米品質(zhì)測(cè)定：在測(cè)產(chǎn)3個(gè)月后對(duì)水稻米質(zhì)進(jìn)行測(cè)量，稻米品質(zhì)在黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)稻米檢測(cè)中心進(jìn)行檢測(cè)。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2013和SPSS 19.0進(jìn)行數(shù)據(jù)處理及繪圖，運(yùn)用LSD進(jìn)行顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 對(duì)凈光合速率和氣孔限制值的影響

以水稻典型生育期分蘗期、拔節(jié)期和抽穗期為例，研究節(jié)水灌溉配施復(fù)合微生物有機(jī)肥對(duì)Pn和Ls的影響，如圖1所示。由圖1a可知，在拔節(jié)前期OF20、OF40、OF60、OF80處理的Pn分別比CK高4.67%、11.99%(P<0.05)、12.07%(P<0.05)、7.32%，在拔節(jié)后期分別比CK高3.63%、10.40%(P<0.05)、12.65%(P<0.05)、8.57%；在抽穗期，OF20、OF40、OF60、OF80處理分別比CK高3.17%、7.68%、12.15%(P<0.05)、4.55%；乳熟前期與CK相比，OF20、OF40、OF60和OF80處理分別增加了15.24%、23.42%(P<0.05)、35.02%(P<0.05)、2.60%，而在乳熟后期，與CK相比分別增加了41.85%(P<0.05)、53.33%(P<0.05)、56.62%(P<0.05)、9.17%。從不同生育時(shí)期與CK相比的增加幅度來(lái)看，OF60處理在各個(gè)時(shí)期的增加幅度最大。Ls是用來(lái)定量分析光合限制因子的指標(biāo)，由氣孔對(duì)CO2的開(kāi)度和碳同化對(duì)CO2需求共同決定[23]。由圖1b可知，各生育時(shí)期的Ls均低于CK，表明施加復(fù)合微生物有機(jī)肥能有效降低氣孔限制，增大氣孔開(kāi)度，使葉肉細(xì)胞內(nèi)CO2濃度增大，從而提高了水稻的光合速率。在拔節(jié)前期，OF20、OF40、OF60、OF80處理Ls分別較CK降低了11.79%、16.77%、34.49%(P<0.05)、11.44%，在拔節(jié)后期分別較CK降低了4.20%、18.07%、22%、15.98%；在抽穗期，OF20、OF40、OF60和OF80處理分別較CK降低了4.02%、17.22%、19.30%(P<0.05)和5.54%；在乳熟前期，和CK 相比，OF20、OF40、OF60、OF80處理分別降低了10.65%、16.02%(P<0.05)、16.24%(P<0.05)、6.36%；而乳熟后期分別下降了7.74%、12.09%、14.18%(P<0.05)、4.32%。與CK相比，從不同生育時(shí)期的增降幅度來(lái)看，Pn和Ls在OF60處理下相對(duì)較高，表明在節(jié)水灌溉條件下，施加60 kg/hm2復(fù)合微生物有機(jī)肥有助于寒地黑土區(qū)水稻光合速率的提高。

圖1 不同復(fù)合微生物有機(jī)肥施用量對(duì)水稻葉片凈光合速率和氣孔限制值的影響Fig.1 Effects of compound microbial organ fertilizer on Pn and Ls

2.2 對(duì)最大光化學(xué)量子效率和潛在活性的影響

圖2為不同生育時(shí)期節(jié)水灌溉配施復(fù)合微生物有機(jī)肥對(duì)Fv/Fm、Fv/Fo的影響。Fv/Fm與Fv/Fo總體變化趨勢(shì)一致，均隨著復(fù)合微生物有機(jī)肥施入量的增加先逐漸增大而后減小，且在OF60處理出現(xiàn)最大值。由圖2a可以看出，在拔節(jié)期，F(xiàn)v/Fm在OF20處理與CK之間差異不顯著(P>0.05)，但隨著復(fù)合微生物有機(jī)肥施入量的增加，OF40、OF60和OF80處理顯著高于CK，且分別提高了1.07%、1.38%、1.22%；在抽穗期，OF40、OF60處理顯著高于CK，分別比CK增加了1.58%、1.76%，而其他處理與CK之間均無(wú)顯著差異(P>0.05)；在乳熟期，OF60處理顯著高于CK，比CK增加了2.59%，而其他處理之間差異性不顯著(P>0.05)。OF60處理在各生育時(shí)期的Fv/Fm均高于其他處理，維持較高Fv/Fm有利于降低發(fā)生光抑制的程度，提高光能轉(zhuǎn)化效率。Fv/Fo反映了通過(guò)PSⅡ的電子傳遞情況[24]。如圖2b所示，在拔節(jié)期，與CK相比，OF20、OF40、OF60、OF80處理的Fv/Fo分別增加了2.38%、6.22%、10.14%、7.17%，其中OF60、OF80處理增加顯著(P<0.05)；在抽穗期，OF40、OF60處理的Fv/Fo顯著高于其他各處理，OF40、OF60處理分別較CK增加了9.27%、10.43%；在乳熟期，除OF60處理外，其他處理之間無(wú)顯著差異(P>0.05)，且與CK相比，OF60處理增加了13.24%。由不同生育時(shí)期水稻葉片F(xiàn)v/Fm與Fv/Fo分析可知，復(fù)合微生物有機(jī)肥施用量為60 kg/hm2時(shí)，對(duì)Fv/Fm和Fv/Fo促進(jìn)作用最大。

圖2 不同復(fù)合微生物有機(jī)肥施用量對(duì)水稻葉片最大光化學(xué)量子效率和潛在活性的影響Fig.2 Effects of compound microbial organ fertilizer on Fv/Fm and Fv/Fo

2.3 對(duì)水稻葉片PSⅡ反應(yīng)中心激發(fā)能捕獲效率和實(shí)際光化學(xué)量子效率的影響

由表2可看出，各生育時(shí)期施加復(fù)合微生物有機(jī)肥處理的水稻葉片F(xiàn)′v/F′m均高于CK，且隨著復(fù)合微生物有機(jī)肥施用量的增加呈先增大后減小的變化趨勢(shì)。在拔節(jié)期和乳熟期，施加復(fù)合微生物有機(jī)肥處理F′v/F′m均顯著高于CK，拔節(jié)期分別提高了7.06%、13.28%、15.54%、10.73%，乳熟期分別提高了14.29%、28.92%、34.84%、24.04%，乳熟期增幅大于拔節(jié)期，說(shuō)明隨著復(fù)合微生物有機(jī)肥肥效不斷地釋放，土壤中的養(yǎng)分不斷被補(bǔ)充，有利于水稻葉片生長(zhǎng)。在抽穗期，OF20、OF80處理與CK無(wú)顯著差異，OF40、OF60處理顯著高于CK，且分別增加了12.37%和15.32%。各生育時(shí)期F′v/F′m在OF60處理下達(dá)到最大，總體由大到小依次為OF60、OF40、OF80、OF20、CK，說(shuō)明適量施用復(fù)合微生物有機(jī)肥可以使水稻葉片具有良好的光能捕獲效率，而過(guò)量施用則會(huì)起到一定的限制作用。ΦPSⅡ表示作用光存在時(shí)的實(shí)際光化學(xué)量子效率，即反應(yīng)中心電荷分離實(shí)際量子效率，反映了被用于光化學(xué)途徑激發(fā)能占進(jìn)入總激發(fā)能的比例，是檢測(cè)植物光合能力的一個(gè)重要指標(biāo)。由表2可看出，施加復(fù)合微生物有機(jī)肥處理的水稻葉片ΦPSⅡ在各生育時(shí)期均高于CK。在拔節(jié)期和抽穗期，施加復(fù)合微生物有機(jī)肥處理均顯著高于CK，拔節(jié)期分別提高了6.63%、25.90%、24.70%、25.30%，抽穗期分別提高了13.37%、28.49%、34.88%、11.05%。在乳熟期，除OF20處理外，其他處理均顯著高于CK，OF40、OF60、OF80處理分別比CK增加了72.41%、97.70%、25.29%?？傮w由大到小依次為OF60、OF40、OF80、OF20、CK。

表2 不同生育時(shí)期的PSⅡ反應(yīng)中心激發(fā)能捕獲效率和實(shí)際光化學(xué)量子效率Tab.2 F′v/F′m, ΦPSⅡ at different growth stages

注：同一列不同小寫(xiě)字母表示在P<0.05水平差異顯著，下同。

2.4 不同施用量對(duì)節(jié)水灌溉水稻葉片光化學(xué)熒光淬滅系數(shù)和非光化學(xué)熒光淬滅系數(shù)的影響

qP反映了天線(xiàn)色素吸收的光能用于化學(xué)電子傳遞的比例[25]。由圖3a可看出，施加復(fù)合微生物有機(jī)肥能夠改變qP，這表明復(fù)合微生物有機(jī)肥的配施能夠改善PSⅡ反應(yīng)中心的開(kāi)放，增強(qiáng)了PSⅡ氧化側(cè)向PSⅡ反應(yīng)中心的電子流動(dòng)。在拔節(jié)期，與CK相比，OF20處理的qP減少了0.56%(P>0.05)，OF40、OF60、OF80處理的水稻葉片qP分別增加了10.67%、7.92%和12.83%；在抽穗期，與CK相比，OF20、OF40、OF60、OF80處理的水稻葉片qP分別增加了8.13%、14.49%、16.71%、5.80%；在乳熟期，OF20、OF40、OF60、OF80處理的水稻葉片qP較CK分別增加了20.36%、52.46%、66.50%、14.93%。OF40、OF60處理增幅顯著大于其他處理，OF60處理最優(yōu)，其次為OF40處理。qN代表以熱耗散形式散掉的過(guò)剩的光能部分。由圖3b可看出，施加復(fù)合微生物有機(jī)肥的各處理qN在拔節(jié)期稍高于CK處理，乳熟期只有OF20處理的qN稍高于CK，而施加高水平的復(fù)合微生物有機(jī)肥后qN稍下降，這與qP的變化趨勢(shì)相反。雖然較高的qN有利于過(guò)剩光能的及時(shí)耗散，避免了過(guò)剩光能對(duì)光合器官的損傷，但各處理的水稻葉片qN在3個(gè)生育階段內(nèi)并沒(méi)有顯著差異(P>0.05)。

圖3 不同復(fù)合微生物有機(jī)肥施用量對(duì)水稻葉片光化學(xué)淬滅系數(shù)和非光化學(xué)淬滅系數(shù)的影響Fig.3 Effects of compound microbial organ fertilizer on qP and qN

2.5 對(duì)水稻產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

水稻產(chǎn)量由有效穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒質(zhì)量和結(jié)實(shí)率共同決定。由表3可看出，施加復(fù)合微生物有機(jī)肥處理的水稻有效穗數(shù)和千粒質(zhì)量均高于CK，除OF20處理的有效穗數(shù)外，其余復(fù)合微生物有機(jī)肥處理均與CK差異顯著(P<0.05)，且由大到小均表現(xiàn)為OF60、OF80、OF40、OF20、CK，其中有效穗數(shù)的增加表明施加復(fù)合微生物有機(jī)肥有助于提高水稻的有效分蘗，但超過(guò)一定量反而起到限制作用。除OF40處理的穗粒數(shù)顯著低于CK外，其余復(fù)合微生物有機(jī)肥處理均高于CK，其中OF20、OF60處理與CK差異顯著(P<0.05)，總體由大到小依次為OF60、OF20、OF80、CK、OF40。除OF20處理的結(jié)實(shí)率顯著低于CK外，其余復(fù)合微生物有機(jī)肥處理與CK無(wú)顯著差異(P>0.05)，由大到小依次為OF60、CK、OF80、OF40、OF20。施加復(fù)合微生物有機(jī)肥的水稻產(chǎn)量高于單施無(wú)機(jī)肥，且隨著復(fù)合微生物有機(jī)肥施用量的增加呈先增后減的趨勢(shì)，OF20、OF40、OF60、OF80分別比CK增加了2.46%、6.14%、22.50%、14.90%，由大到小依次為OF60、OF80、OF40、OF20、CK，表明施加復(fù)合微生物有機(jī)肥能提高水稻的產(chǎn)量，且復(fù)合微生物有機(jī)肥最佳施用量為60 kg/hm2。

表3 不同處理的水稻產(chǎn)量Tab.3 Yield of different treatments

試驗(yàn)結(jié)果表明，復(fù)合微生物有機(jī)肥施用量為60 kg/hm2時(shí)產(chǎn)量最高。因此，采用OF60與CK兩組處理比較稻米品質(zhì)。如表4所示，OF60處理的糙米率、精米率和整精米率均高于CK，說(shuō)明施加60 kg/hm2的復(fù)合微生物有機(jī)肥能夠提高稻米的碾磨品質(zhì)。與CK相比，OF60處理的米粒長(zhǎng)寬比較高，且OF60處理的稻米堊白率和堊白度明顯低于CK，說(shuō)明施加60 kg/hm2的復(fù)合微生物有機(jī)肥能夠有效降低稻米堊白率與堊白度。OF60處理的稻米蛋白含量稍低于CK，稻米直鏈淀粉含量明顯高于CK，說(shuō)明60 kg/hm2的復(fù)合微生物有機(jī)肥施用量有助于提高稻米的蒸煮品質(zhì)。

表4 不同處理的水稻品質(zhì)Tab.4 Rice quality of different treatments

3 討論

3.1 對(duì)節(jié)水灌溉水稻葉片光合特性的影響

光合作用是作物生長(zhǎng)發(fā)育的基礎(chǔ)和生產(chǎn)力的決定性因素[25]。李迪秦等[26]研究發(fā)現(xiàn)，含芽孢桿菌和EM微生物生物有機(jī)肥與無(wú)機(jī)肥配施，有利于改善煙葉的光合生理性能。本試驗(yàn)在節(jié)水灌溉下不同復(fù)合微生物有機(jī)肥施用量對(duì)水稻Pn、Ls的研究結(jié)果與楊芳芳等[27]施用有機(jī)肥對(duì)甜菜葉片Pn的研究結(jié)果一致，即隨著施肥量的增加表現(xiàn)為先增加后下降的趨勢(shì)。葉綠素?zé)晒馓匦钥梢粤私庵参锏纳L(zhǎng)和逆境脅迫下的生理狀況，具有精準(zhǔn)度高、靈敏等優(yōu)勢(shì)。本試驗(yàn)表明，在節(jié)水灌溉條件下施加復(fù)合微生物有機(jī)肥能提高各生育時(shí)期Fv/Fm、Fv/Fo、F′v/F′m、ΦPSⅡ以及抽穗期、乳熟期的qP，且均隨著復(fù)合微生物有機(jī)肥施用量的增加呈先升高后下降的趨勢(shì)，OF60處理更有利于作物的光能捕獲。與陳娜[28]研究發(fā)現(xiàn)相類(lèi)似。原因可能在于施加60 kg/hm2的復(fù)合微生物有機(jī)肥使PSⅡ反應(yīng)中心內(nèi)原初光能轉(zhuǎn)化效率提高，增大PSⅡ反應(yīng)中心的電子傳遞活性，而過(guò)量的施加抑制了光化學(xué)反應(yīng)中心的光合電子傳遞速率，抑制了水稻的光合作用。但與趙雋等[29]研究結(jié)果不一致，其原因可能為本試驗(yàn)是在節(jié)水灌溉條件下進(jìn)行，水稻受水分脅迫且寒區(qū)氣溫較低的影響，不同處理之間以熱形式耗散掉的光能并不明顯，且施用的有機(jī)肥種類(lèi)不同，影響效果也有差異。

前人研究成果的最佳有機(jī)肥施用量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于本試驗(yàn)施用的復(fù)合微生物有機(jī)肥，增加了使用成本。復(fù)合微生物有機(jī)肥相比于傳統(tǒng)的有機(jī)肥含有植物所需的微量元素，采用有機(jī)質(zhì)腐植酸為載體加入拜賴(lài)青霉與枯草芽孢桿菌，能同時(shí)延長(zhǎng)肥效，增加了植物所需元素，合理施加能起到促進(jìn)水稻光合作用，復(fù)合微生物有機(jī)肥料除了自身的養(yǎng)分被植物吸收利用，其自身的腐解產(chǎn)物也能夠影響土壤的理化和生物學(xué)性質(zhì)，供給土壤微生物以碳源，促進(jìn)其繁衍活動(dòng)。使土壤中的有機(jī)物質(zhì)不斷更新，保持甚至提高有機(jī)質(zhì)含量，減緩有機(jī)質(zhì)的消亡，使土壤持續(xù)保持較高土壤肥力，促進(jìn)植物生長(zhǎng)，使水稻的冠層群體結(jié)構(gòu)較好，葉面積指數(shù)較大，有助于提高光化學(xué)效率、光合電子傳遞和CO2同化過(guò)程，加快了光合作用的進(jìn)行，導(dǎo)致光合速率較大，光能利用效率較高，有利于水稻對(duì)光和養(yǎng)分的利用和有機(jī)物的積累。

3.2 對(duì)節(jié)水灌溉水稻產(chǎn)量品質(zhì)的影響

有研究表明[30]，復(fù)合微生物有機(jī)肥具有節(jié)約肥料成本投入，提高作物經(jīng)濟(jì)效益等優(yōu)點(diǎn)。不同復(fù)合微生物有機(jī)肥施用量下，對(duì)水稻的有效穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒質(zhì)量和結(jié)實(shí)率的影響各不相同。張建國(guó)等[31]研究發(fā)現(xiàn)，適量的復(fù)合生物有機(jī)肥有利于烤煙的生長(zhǎng)發(fā)育、干物質(zhì)積累，進(jìn)而提高烤煙的產(chǎn)量及品質(zhì)。本研究從最終產(chǎn)量來(lái)看，施加復(fù)合微生物有機(jī)肥處理的產(chǎn)量均高于單施無(wú)機(jī)肥處理，且施加60 kg/hm2的復(fù)合微生物有機(jī)肥處理產(chǎn)量最高。由于本試驗(yàn)施用的復(fù)合微生物有機(jī)肥拜賴(lài)青霉與枯草芽孢桿菌的添加，延長(zhǎng)肥效，提高地溫，同時(shí)本試驗(yàn)采用的是前氮后移的施肥技術(shù)方式，因此后期土壤肥力仍能保持較高的水平。后期土壤肥力較高，促進(jìn)植株的生長(zhǎng)發(fā)育以及干物質(zhì)的積累，對(duì)水稻的產(chǎn)量構(gòu)成要素和品質(zhì)的提高有較好的促進(jìn)作用，增加了千粒質(zhì)量和結(jié)實(shí)率，因此最大程度地增加了水稻產(chǎn)量和改善了水稻品質(zhì)。

4 結(jié)論

(1)隨著復(fù)合微生物有機(jī)肥施用量的增加，各生育時(shí)期的水稻葉片Pn與Ls變化趨勢(shì)相反，與CK處理相比，Pn最大增幅和Ls最大降幅均出現(xiàn)在OF60處理。

(2)各生育時(shí)期的水稻葉片F(xiàn)v/Fm、Fv/Fo、F′v/F′m、ΦPSⅡ和qP均在OF60處理時(shí)顯著高于CK處理，表明施加復(fù)合微生物有機(jī)肥有助于增強(qiáng)水稻葉片光合作用能力，降低光抑制程度，提高光能利用效率；不同復(fù)合微生物有機(jī)肥施用量處理下水稻葉片qN在3個(gè)生育時(shí)期內(nèi)并無(wú)顯著差異。

(3)施加復(fù)合微生物有機(jī)肥處理的產(chǎn)量均高于單施無(wú)機(jī)肥，復(fù)合微生物有機(jī)肥施用量為60 kg/hm2的產(chǎn)量最高，較CK處理增長(zhǎng)了22.50%，并且米質(zhì)優(yōu)于單施無(wú)機(jī)肥處理。因此，施加60 kg/hm2復(fù)合微生物有機(jī)肥有助于提高水稻光合能力、增加水稻產(chǎn)量、改善水稻品質(zhì)。