復(fù)合微生物菌肥在小麥上的應(yīng)用肥效研究

張志鵬，蔡燕飛，段繼賢，王宗抗

（1.華南農(nóng)業(yè)大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，廣東 廣州 510642；2.深圳市芭田生態(tài)工程股份有限公司博士后工作站，廣東 深圳 518105）

【研究意義】隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展與進(jìn)步，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)對(duì)我國(guó)農(nóng)業(yè)的發(fā)展作出了重大貢獻(xiàn)，尤其在化肥方面，給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。但過(guò)量使用化肥會(huì)引起土壤板結(jié)、有益微生物菌群減少、土壤有機(jī)質(zhì)流失等各種問(wèn)題，進(jìn)而導(dǎo)致農(nóng)作物的品質(zhì)和產(chǎn)量逐年下滑，嚴(yán)重影響了我國(guó)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展[1-3]。因此，我國(guó)開(kāi)始大力倡導(dǎo)發(fā)展綠色農(nóng)業(yè)，微生物肥料的研究與應(yīng)用日益受到重視。

【前人研究進(jìn)展】微生物肥料是利用活性微生物的生命活動(dòng)使植物得到養(yǎng)分的一種新型肥料生物制品，由于具有增加土壤多樣性、改善農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)的特性，該類型產(chǎn)品具有無(wú)毒、無(wú)污染、節(jié)約能源、肥效高等優(yōu)點(diǎn)，其研究和開(kāi)發(fā)得到了高度重視[4-6]。據(jù)報(bào)道，微生物菌肥可通過(guò)其有效微生物的生命活動(dòng)增加土壤養(yǎng)分、促進(jìn)作物生長(zhǎng)、維持根際間微生物區(qū)系平衡、提高產(chǎn)量和改善農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境[7-8]。微生物菌劑的使用能明顯減少化肥用量，降低環(huán)境污染程度，而且可通過(guò)微生物與植物間的互作加速植物對(duì)養(yǎng)分的吸收和轉(zhuǎn)化，提高蔬菜產(chǎn)量和抗病能力[9-11]。研究表明，施用光合細(xì)菌菌劑不僅能夠顯著增加番茄的株高、地徑和品質(zhì)，還可以有效調(diào)節(jié)土壤pH值，促進(jìn)植物對(duì)土壤中速效氮磷鉀的利用，提高土壤中有機(jī)質(zhì)含量[12]。田俊嶺等[13]研究證實(shí)，施用復(fù)合微生物菌肥后，在整個(gè)煙草生育期內(nèi)葉面積大，硝酸還原酶活性高，在成熟期明顯降低了煙葉中蛋白質(zhì)的含量，改善了煙葉品質(zhì)，能夠顯著提高煙草生育后期游離脯氨酸的積累、成熟期色素，以及根、莖、葉中鉀含量。微生物菌肥是一類以高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、環(huán)保為目標(biāo)的綠色肥料，不僅可以提高土壤肥力，還可以改良修復(fù)土壤，因此應(yīng)加強(qiáng)土壤肥料新技術(shù)的研發(fā)及推廣，提高農(nóng)田的綜合生產(chǎn)力，為我國(guó)綠色農(nóng)業(yè)的可持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展提供積極作用[14]。

【本研究切入點(diǎn)】近年來(lái)，本研發(fā)團(tuán)隊(duì)以抗逆性和促生能力作為指標(biāo)，篩選出多株功能性枯草芽孢桿菌菌株，組合研發(fā)出一款復(fù)合微生物菌肥。前期研究表明，該復(fù)合微生物菌肥在黃瓜、番茄、甜瓜等作物上均有顯著的抗病促生效果，能夠提高作物的產(chǎn)量與品質(zhì)。為了開(kāi)發(fā)該菌肥的應(yīng)用廣譜性，探究在其他作物上的肥效應(yīng)用效果，本研究以“高原338”小麥為試驗(yàn)材料，分別設(shè)置施用復(fù)合微生物菌肥、復(fù)合肥、僅施用基質(zhì)和不施肥4個(gè)試驗(yàn)處理，在小麥拔節(jié)期和灌漿期對(duì)株高、干物重進(jìn)行測(cè)定，在收獲時(shí)對(duì)每公頃產(chǎn)量進(jìn)行測(cè)定，比較不同試驗(yàn)組間各指標(biāo)的差異?！緮M解決的關(guān)鍵問(wèn)題】根據(jù)田間試驗(yàn)的數(shù)據(jù)結(jié)果評(píng)價(jià)該復(fù)合微生物菌肥在小麥上的應(yīng)用效果，為今后大面積示范推廣和產(chǎn)品登記提供一定的理論依據(jù)和研究基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試作物為小麥，品種為高原338。供試肥料為北京世紀(jì)阿姆斯生物技術(shù)有限公司提供的復(fù)合微生物菌肥和基質(zhì)（酵母粉、糖蜜液等），產(chǎn)品形態(tài)為液體，有效活菌數(shù)≥2億/mL。復(fù)合肥（N∶P2O5∶K2O=34∶45∶56）。

試驗(yàn)地點(diǎn)一：青海省樂(lè)都縣馬營(yíng)鄉(xiāng)卡拉村，海拔2 300 m；試驗(yàn)地點(diǎn)二：青海省民和縣巴州鎮(zhèn)祁家垣村，海拔2 200 m。經(jīng)測(cè)定，土壤養(yǎng)分基本情況如表1所示。

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)共設(shè)4個(gè)處理，每個(gè)處理3次重復(fù)，隨機(jī)排列，小區(qū)面積30 m2。處理A：常規(guī)施肥+返青期15 kg（復(fù)合微生物菌肥）/hm2+拔節(jié)期15 kg（復(fù)合微生物菌肥）/hm2+灌漿期15 kg（復(fù)合微生物菌肥）/hm2。處理B：常規(guī)施肥+返青期15 kg（基質(zhì)）/hm2+拔節(jié)期15 kg（基質(zhì)）/hm2+灌漿期15 kg（基質(zhì)）/hm2。處理C：空白對(duì)照（不施肥）。處理D：常規(guī)施肥（255 kg純氮/hm2+180 kg P2O5/hm2+150 kg K2O/hm2）分3次追施氮肥，收獲時(shí)按小區(qū)測(cè)實(shí)產(chǎn)。

表1 試驗(yàn)點(diǎn)土壤養(yǎng)分基本情況Table 1 Basic information of soil nutrients in different test sites

田間管理采用露天種植，2018年3月10日播種，7月15日收獲，期間澆水、追肥、防治病蟲(chóng)害等管理措施一致。調(diào)查項(xiàng)目主要包括株高、干物重和小麥產(chǎn)量，采用隨機(jī)取樣法進(jìn)行測(cè)定，試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用SPSS Statistics 15.0 軟件進(jìn)行處理分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 青海省樂(lè)都縣馬營(yíng)鄉(xiāng)卡拉村試驗(yàn)點(diǎn)

2.1.1 對(duì)小麥生物學(xué)性狀的影響 2018年5月24日和6月18日分別對(duì)小麥拔節(jié)期和灌漿期的株高和干物重進(jìn)行測(cè)定。由表2可知，在拔節(jié)期處理A株高分別比處理B、處理C、處理D高1.3、7.2、2.6 cm，在灌漿期處理A株高分別比處理B、處理C、處理D高2.8、9.2、4.6 cm；4個(gè)處理中，處理A干物重最高，在拔節(jié)期和灌漿期比常規(guī)施肥處理分別增重7.1%和10.8%、比基質(zhì)處理分別增重3.1%和4.5%、比對(duì)照分別增重20.3%和25.8%，處理C的干物重顯著輕于其他處理。

表2 不同施肥處理對(duì)小麥生物學(xué)性狀的影響（卡拉村試點(diǎn)）Table 2 Effects of different fertilization treatments on biological characters of wheat in Kala village

2.1.2 對(duì)小麥產(chǎn)量的影響 收獲時(shí)各小區(qū)小麥單獨(dú)收獲實(shí)產(chǎn)驗(yàn)收，由表3可知，施用復(fù)合微生物菌肥的小麥產(chǎn)量可達(dá)6 636 kg/hm2，分別比空白對(duì)照、常規(guī)施肥、僅施用基質(zhì)處理增加75.6%、13.2%、8.9%，表明小麥?zhǔn)┯脧?fù)合微生物菌肥后增產(chǎn)效果顯著，證實(shí)復(fù)合微生物菌肥中的有益微生物對(duì)小麥具有良好的促生增產(chǎn)效果。

表3 不同施肥處理對(duì)小麥產(chǎn)量的影響（卡拉村試點(diǎn)）Table 3 Effects of different fertilization treatments on wheat yield in Kala village

2.1.3 方差分析 對(duì)各小區(qū)產(chǎn)量數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析，結(jié)果（表4）顯示，F(xiàn)＝69.26＞F0.01＝9.78，各處理之間的小麥產(chǎn)量差異顯著。對(duì)各處理小麥產(chǎn)量進(jìn)行多重比較，結(jié)果（表3）表明，在青海省樂(lè)都縣馬營(yíng)鄉(xiāng)卡拉村試驗(yàn)點(diǎn)，施用復(fù)合微生物菌肥處理的小區(qū)產(chǎn)量與空白對(duì)照、常規(guī)施肥和僅施用基質(zhì)相比，差異均達(dá)到了顯著水平；常規(guī)施肥和僅施用基質(zhì)的小區(qū)產(chǎn)量均顯著大于空白對(duì)照；僅施用基質(zhì)的小區(qū)產(chǎn)量顯著大于常規(guī)施肥小區(qū)。

表4 方差分析結(jié)果（卡拉村試點(diǎn)）Table 4 Variance analysis result in Kala village

2.2 青海省民和縣巴州鎮(zhèn)祁家垣村試驗(yàn)點(diǎn)

2.2.1 對(duì)小麥生物學(xué)性狀的影響 2018年5月25日和6月19日分別對(duì)小麥拔節(jié)期和灌漿期的株高和干物重進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果（表6）顯示，在拔節(jié)期處理A株高分別比處理B、處理C、處理D高1.6、8.0、3.3 cm，在灌漿期處理A株高分別比處理B、處理C、處理D高2.1、11.4、5.7 cm；4個(gè)處理中，處理A在拔節(jié)期和灌漿期的干物重均為最高，分別達(dá)19.9、59.6 g。施用復(fù)合微生物菌肥后，小麥的干物重在拔節(jié)期分別比常規(guī)施肥、僅施用基質(zhì)、不施肥處理增重7.5%、5.3%、29.2%，在灌漿期分別比常規(guī)施肥、僅施用基質(zhì)、不施肥處理增重7.0%、2.5%、19.7%。

表5 不同施肥處理對(duì)小麥生物學(xué)性狀的影響（祁家垣村試點(diǎn)）Table 5 Effects of different fertilization treatments on biological characters of wheat in Qiguan village

2.2.2 對(duì)小麥產(chǎn)量的影響 收獲時(shí)各小區(qū)小麥單獨(dú)收獲實(shí)產(chǎn)驗(yàn)收，由表6可知，施用復(fù)合微生物菌肥的小麥產(chǎn)量可達(dá)6 847.5 kg/hm2，分別比空白對(duì)照、常規(guī)施肥、僅施用基質(zhì)處理增加67.4%、12.4%、9.4%，表明復(fù)合微生物菌肥中的有益微生物能夠通過(guò)定植在小麥根系土壤中，促進(jìn)小麥生長(zhǎng)，提高小麥產(chǎn)量。

表6 不同施肥處理對(duì)小麥產(chǎn)量的影響（祁家垣村試點(diǎn)）Table 6 Effects of different fertilization treatments on wheat yield in Qiguan village

2.2.3 方差分析 對(duì)各處理小區(qū)產(chǎn)量數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析，結(jié)果（表8）顯示，各處理之間的小麥產(chǎn)量差異顯著。對(duì)各處理的小麥產(chǎn)量進(jìn)行多重比較，結(jié)果（表9）表明，施用復(fù)合微生物菌肥處理的小麥產(chǎn)量與空白對(duì)照、常規(guī)施肥和僅施用基質(zhì)處理均具有顯著差異，常規(guī)施肥和僅施用基質(zhì)處理的小麥產(chǎn)量均顯著大于空白對(duì)照，僅施用基質(zhì)處理的小麥產(chǎn)量顯著高于常規(guī)施肥處理，說(shuō)明復(fù)合微生物菌肥對(duì)小麥的增產(chǎn)作用顯著高于常規(guī)施肥。

表7 方差分析結(jié)果（祁家坦村試點(diǎn)）Table 7 Variance analysis result in Qiguan village

3 討論

微生物菌肥中含有大量高活菌，這些活菌在發(fā)酵的過(guò)程中可產(chǎn)生各種有利于植物生長(zhǎng)的代謝產(chǎn)物，如赤霉素（GA）、細(xì)胞分裂素（CTK）、吲哚乙酸（IAA）等，有的菌還可產(chǎn)生各類維生素、氨基酸以及各類有機(jī)酸等，這些代謝產(chǎn)物對(duì)植株的生長(zhǎng)發(fā)育均起到一定的調(diào)節(jié)作用；菌體也可以直接作用于植物根部，調(diào)節(jié)植物的生長(zhǎng)發(fā)育[15-16]。有報(bào)道稱，添加微生物菌肥能夠在一定程度上提高小麥產(chǎn)量、土壤速效鉀含量、土壤微生物量碳氮含量和土壤纖維素酶活性，且表層土壤微生物量碳、氮含量明顯高于下層，與對(duì)照相比，添加微生物菌肥后，土壤速效鉀含量、土壤微生物量碳含量、土壤微生物量氮含量、土壤纖維素酶活性分別提高14.4%～21.8%、20.8%～25.5%、24.9%～32.0%、21.8%～25.8%。 在小麥?zhǔn)斋@期，添加M1（硅酸鹽細(xì)菌）和M1+M2（硅酸鹽細(xì)菌+根際促生菌）處理的土壤速效鉀含量分別比CK顯著增加40.8% 和38.8%，在添加微生物菌肥M1、M2、M1+M2處理分別比CK處理增產(chǎn)1 681、1 264、1 387 kg /hm2，增產(chǎn)率分別達(dá) 24.2%、18.2%、20.0%[17]。肖樹(shù)濤等[18]研究表明，微生物菌肥可明顯提高小麥葉片數(shù)、株高及分蘗數(shù)等。張霞等[19]研究表明，經(jīng)生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素處理后小麥幼苗發(fā)根數(shù)和根長(zhǎng)都明顯增加。李曉靜等[20]的研究表明，多功能微生物菌劑不僅可以提高小麥單株莖數(shù)和次生根數(shù)量，還能提高小麥產(chǎn)量，同時(shí)對(duì)小麥紋枯病、根腐病和全蝕病的防效均高于空白對(duì)照。常娜等[21]的研究證實(shí)添加微生物菌劑處理后，小麥的株高、總可見(jiàn)葉片數(shù)和單株莖數(shù)均顯著高于對(duì)照，拔節(jié)期的次生根數(shù)比對(duì)照增加37.3%。上述研究成果與本試驗(yàn)結(jié)果相似。本研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過(guò)復(fù)合微生物菌肥處理過(guò)的小麥株高顯著高于對(duì)照以及復(fù)合肥和僅施用基質(zhì)處理；干物重在拔節(jié)期和灌漿期比常規(guī)施肥處理分別增加7.1%～7.5%和1.0%～10.8%，比基質(zhì)處理分別增加3.1%～5.3%和2.5%～4.5%；比對(duì)照分別增重了20.3%～29.2%和19.7%～25.8%。表明此款復(fù)合微生物菌劑對(duì)小麥的生長(zhǎng)有良好的促進(jìn)作用。

4 結(jié)論

本試驗(yàn)結(jié)果表明，施用復(fù)合微生物菌肥后，小麥株高顯著高于對(duì)照以及復(fù)合肥組和僅施用基質(zhì)處理，小麥產(chǎn)量分別比空白對(duì)照、常規(guī)施肥、僅施用基質(zhì)處理增產(chǎn)67.4%～75.6%、12.4%～13.2%、8.9%～9.4%，差異均達(dá)顯著水平。該復(fù)合微生物菌肥菌種功能性強(qiáng)，制備工藝簡(jiǎn)單，原材料易得，平均每公頃經(jīng)濟(jì)效益可提高5 026.6～6 065.4元，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。綜上所述，施用復(fù)合微生物菌肥能夠顯著提高小麥在拔節(jié)期和灌漿期的株高和干物重，并顯著提升小麥產(chǎn)量，表明復(fù)合微生物菌肥在小麥促生增產(chǎn)上具有良好的開(kāi)發(fā)潛力和應(yīng)用前景，適合大面積推廣。