不同量黃腐酸配施微生物菌肥對玉米生長、養(yǎng)分積累及苗期光合特征的影響

孟阿靜，齊瑩瑩，呂彩霞，邵華偉，王新勇

(1.新疆農(nóng)業(yè)科學院土壤肥料與農(nóng)業(yè)節(jié)水研究所，烏魯木齊 830091；2.新疆農(nóng)業(yè)科學院科技成果轉(zhuǎn)化中心，烏魯木齊 830091)

0 引 言

【研究意義】玉米是中國乃至全球第一大糧食作物[1-2]，2018年新疆玉米種植面積為103.3×104hm2，總產(chǎn)量82.7×105t[3]。施用化肥是提高玉米產(chǎn)量和改善玉米品質(zhì)的重要措施[4]，但是長期施化肥造成了玉米品質(zhì)下降、土壤肥力下降以及土壤環(huán)境污染等問題[5-6]。用有機肥、生物肥等替代部分化肥成為作物穩(wěn)產(chǎn)、提質(zhì)增效，提升土壤肥力、減少土壤污染的重要措施。黃腐酸作為一種新型有機肥產(chǎn)品，具有分子量小、水溶性好、生物活性高、耐酸耐堿、可提高化肥利用率，增強植物抗逆性等優(yōu)點[7-8]。施用微生物肥料在改良土壤肥力、改善土壤微生物環(huán)境、刺激作物生長，提高作物產(chǎn)量[9-10]。芽孢桿菌是一類重要的植物促生菌，繁殖快、抗逆性強、存活時間長，同時還能夠產(chǎn)生一些促進植物生長的物質(zhì)或抗菌物質(zhì)，促進植物生長[11]，將黃腐酸與微生物菌肥(枯草芽孢桿菌)配合使用，對化肥替代、玉米種植具有重要意義。【前人研究進展】蘆大偉等[12]研究表明，黃腐酸施用量在180～270 kg/hm2，玉米產(chǎn)量增加10.2%～12.6%，增產(chǎn)效果顯著。王玫等[13]研究發(fā)現(xiàn)，連作土壤中添加10 g/kg黃腐酸微生物菌劑(滅活性)可以顯著提高葉綠素含量和凈光合速率(Pn)，增強葉片光合作用，促進平邑甜茶幼苗的生長。沈浜凱等[14]試驗發(fā)現(xiàn)，水分脅迫下， 300 mg/L黃腐酸配合接種AM 真菌能明顯增強玉米幼苗抗旱性。李源等[15]研究有機肥替代部分化肥對棉花產(chǎn)量的影響時發(fā)現(xiàn)，減肥20%配施中量黃腐酸有機肥與常規(guī)施肥相比可顯著增加棉花產(chǎn)量和經(jīng)濟效益。閆嘉欣等[16]研究發(fā)現(xiàn)，施用黃腐酸可以提高大棚黃瓜的產(chǎn)量及品質(zhì)。彭玲等[7]研究不同用量黃腐酸能顯著提高紅將軍蘋果產(chǎn)量和品質(zhì)?！颈狙芯壳腥朦c】黃腐酸肥料作為替代化肥的重要肥料類型在棉花、黃瓜、蘋果、茶樹、玉米等作物上進行了研究，黃腐酸可以有效促進作物生長，增加作物產(chǎn)量，提升作物品質(zhì)等，但不同量黃腐酸與微生物菌肥(枯草芽孢桿菌)配合使用對玉米生長、養(yǎng)分積累、光合特征的影響?！緮M解決的關(guān)鍵問題】以盆栽玉米為研究對象，進行單因素隨機區(qū)組試驗，測定玉米農(nóng)藝性狀、養(yǎng)分積累情況及光合特征來判斷不同用量黃腐酸配施微生物菌肥對玉米生長的影響，篩選最佳黃腐酸微生物菌肥用量，為黃腐酸微生物菌肥體替代部分化肥提供科學數(shù)據(jù)支撐。

1 材料與方法

1.1 材 料

供試土壤采自瑪納斯北五岔，土壤類型為灰漠土，取土深度0～30 cm，經(jīng)碾壓、粉碎、風干、過篩(2 mm)壤總鹽含量8.05 g/kg、有機質(zhì)含量11.2 g/kg，堿解氮81.07 mg/kg、速效磷8.36 mg/kg、速效鉀254 mg/kg、pH 8.09。供試作物：玉米，品種鄭單958。供試肥料：黃腐酸：黃腐酸含量≥40%，由山東泉林嘉有現(xiàn)代農(nóng)業(yè)股份有限公司提供，微生物菌劑為枯草芽孢桿菌，有效活菌數(shù)≥200億/g，由山東綠隴生物科技有限公司提供。

1.2 方 法

1.2.1 試驗設(shè)計

試驗于2017年5月20日～8月10日，在吐魯番溫室大棚中進行?；ㄅ枰?guī)格：直徑38.5 cm，高度28.5 cm，裝土量12 kg/盆，共設(shè)6個處理分別為：不施黃腐酸不施微生物菌肥(CK)處理、單施微生物菌肥(FA0)、黃腐酸配施微生物菌肥處理為FA75、FA150、FA225、FA300。每處理5組重復。表1

5月20日裝盆、播種、每盆3穴，每穴播2粒種子，6月2日定植，每盆留長勢一致的3株玉米苗，各處理灌水量一致，6個處理統(tǒng)一在出苗期、拔節(jié)期，分2次施尿素75 kg/hm2、磷酸一銨75 kg/hm2、硫酸鉀60 kg/hm2。

1.2.2 測定指標1.2.2.1 株高、莖粗、干物質(zhì)量

在玉米苗期、拔節(jié)期、抽雄期用直尺、游標卡尺測定每處理15株玉米株高、莖粗；抽雄期每處理選取3株采用全收獲法，將玉米分成根系、地上部分，于105℃殺青30 min后，70℃烘干至恒重(101-3A 電熱鼓風恒溫干燥箱，北京永光明醫(yī)療儀器廠)，稱量記錄(500 g /0.01g，常熟市金羊天平儀器廠)

1.2.2.2 養(yǎng)分

將烘干玉米根系、地上部分分別用H2SO4- H2O2消化法進行處理，分析氮(N) 用凱氏定氮法，磷(P2O5) 用鉬銻抗比色法，鉀(K2O) 用火焰光度計法。

1.2.2.3 SPAD值、光合指標

試驗于玉米苗期09：30～11：30進行，采用便攜式SPAD測定儀測定玉米倒三葉葉綠素值；采用Licor-6400型便攜式光合測定測定凈光合速率(Pn，μmol/(m2·s))、氣孔導度(Gs，μmol/(m2·s))、蒸騰速率(Tr，μmol/(m2·s))。施用系統(tǒng)自帶LED光源控制光合有效輻射強度為2 031 μmol/(m2·s)，葉片溫度(26±1)℃，葉室內(nèi)CO2濃度(400±10)μmol/mol。每個處理標記長勢一致的植株3株，每株側(cè)功能葉片(倒三葉)。

水分利用效率(WUE)==Pn/Tr。

1.3 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)采用Excel和SPSS 23.0進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析和顯著性檢驗。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同量黃腐酸配施微生物菌肥對玉米幼苗生長的影響

2.1.1 不同量黃腐酸配施微生物菌肥對玉米株高、莖粗的影響

研究表明，不同生育期玉米株高隨黃腐酸用量增加表現(xiàn)為先升高后下降的趨勢，其中FA300處理株高最低。苗期時，F(xiàn)A300處理顯著低于其他處理(P<0.05)，其余處理表現(xiàn)為FA75處理最高，各處理間差異不顯著。拔節(jié)期，F(xiàn)A75株高最高，除顯著高于FA300處理外，其余處理差異不顯著。抽雄期，F(xiàn)A150處理株高最高，顯著高于FA300和CK處理(P<0.05)。不同生育期莖粗隨黃腐酸用量增加表現(xiàn)為先增加后下降的趨勢，苗期時，F(xiàn)A150處理莖粗最大，但各處理間差異不顯著。拔節(jié)期和抽雄期，除FA300處理外，黃腐酸用量與莖粗呈正相關(guān)，其中FA225處理莖粗最大，分別比2時期CK處理增加23%、40%，較FA0處理增加15%、25%，差異顯著(P<0.05)。表1

表2 不同量黃腐酸配施微生物菌肥下玉米不同生育期株高、莖粗變化Table 2 Effect of different quantity of fulvic acid combined application with microbial fertilizer on plant height and stem diameter in different growth stages of corn

2.1.2 不同量黃腐酸配施微生物菌肥對玉米SPAD的影響

研究表明，玉米葉片SPAD值隨黃腐酸用量增加表現(xiàn)為先升高在降低的趨勢，其中FA150處理，葉片SPAD最高，達36.08，較CK處理增大23.06%，與CK、FA0、FA300相比，達顯著性差異(P<0.05)。圖1

2.1.3 不同量黃腐酸配施微生物菌肥對玉米干物質(zhì)積累量的影響

研究表明，4個黃腐酸配施微生物菌肥處理根系干物質(zhì)量、地上部分干物質(zhì)量均顯著高于CK處理和單施微生物菌肥(FA0)處理。玉米單株干物質(zhì)量隨黃腐酸用量先增加后降低，其中FA225干物質(zhì)量最大，達56.95 g/株，其次為FA150處理，單株干重52.29 g，2處理與其他處理相比干重均達到顯著差異(P<0.05)，其中較CK分別增加85.9%、102.4%；較FA0處理增加64.1%、78.8%；較FA75增加24%、35.1%；較FA300增加28%、39.4%。地上部分干物質(zhì)量與總物質(zhì)量變化趨勢一致，F(xiàn)A225處理最重，較CK增加101.8%、較FA0增加79.3%、較FA75增加36%、較FA300增加45.7%，差異顯著(P<0.05)。從根系干重分析，F(xiàn)A150處理根系干物質(zhì)量最大，分別比CK、FA0增加184.4%、140.3%，差異顯著(P<0.05)。圖2

注：a、b 、c 等不同字母表示同一測定時間內(nèi)同一列數(shù)值在P<0.05 水平上的差異顯著性

圖2 不同黃腐配酸施微生物菌肥下玉米干物質(zhì)積累量變化Fig.2 Effect of different fulvic acid combined application with microbial fertilizer on dry matter accumulation of corn

2.2 不同量黃腐酸配施微生物菌肥對玉米養(yǎng)分吸收與分配的影響

研究表明，玉米地上部分氮、磷含量隨黃腐酸用量增加表現(xiàn)為先增加后降低趨勢，其中FA225處理，氮、磷、鉀積累量最大，達1.84和0.79 g/株，氮積累量分別比CK、FA0處理增加138.9%和111.5%，磷積累量分別比CK、FA0處理增加276.2%和216%，差異顯著(P<0.05)，鉀積累量較CK、FA0分別增加117.8%、65.6%，差異顯著(P<0.05)。不同處理根系氮含量差異較大，其中FA150處理根系氮含量最大，達73.19 mg/株，與其余處理相比，差異顯著(P<0.05)，較CK、FA0處理分別增加314.3%、160.9%。不同處理根系磷含量表現(xiàn)不一，但施用黃腐酸處理均高于不施用處理，其中FA300處理磷含量最高，除與FA150差異不明顯，與其余處理差異顯著(P<0.05)；根系中鉀含量表現(xiàn)為FA150處理最大，其次為FA225處理，2處理鉀吸收量與其余處理相比，差異顯著(P<0.05)。以上說明667m2施用225 kg黃腐酸和15 kg微生物菌肥時最有利益玉米地上部分養(yǎng)分積累，施用150 kg/hm2黃腐酸和15 kg/hm2微生物菌肥有利于玉米根系養(yǎng)分積累。圖3，圖4

圖3 不同量黃腐酸配施微生物菌肥下玉米地上部分養(yǎng)分積累與分配變化Fig.3 Effect of different quantity of fulvic acid combined application with microbial fertilizer on the accumulation and distribution of nutrients in the part of corn on the ground

圖4 不同量黃腐酸配施微生物菌肥下玉米根系養(yǎng)分積累與分配變化Fig.4 Effect of different quantity of fulvic acid combined application with microbial fertilizer on the accumulation and distribution of nutrients in the roots

2.3 不同量黃腐酸配施微生物菌肥對玉米苗期葉片光合生理特征的影響

2.3.1 不同量黃腐酸配施微生物菌肥對玉米苗期葉片凈光合速率(Pn)、蒸騰速率(Tr)、氣孔導度(Gs)、水分利用效率(WUE)的影響

研究表明，三者變化規(guī)律一致，均隨黃腐酸用量增加表現(xiàn)為先增加后降低趨勢。其中FA150處理，Pn、Tr、GS均達到最大值，分別比CK增加30.5%、16.1%、24.3%，差異顯著(P<0.05)，當黃腐酸用量達到225 kg/hm2時，葉片Pn、Tr、GS開始下降，與用量150 kg/hm2相比分別降低9.7%、17.5%、19.3%，差異顯著(P<0.05)，與CK相比分別增加18.96%、1.1%、14.2%。當黃腐酸用量達300 kg/hm2時，葉片Pn值繼續(xù)下降相比FA150降低13.2%，Tr、GS顯著降低，分別低于CK處理20.6%、13.4%，差異顯著(P<0.05)。單施用微生物菌劑(FA0處理)凈光合速率明顯高于CK(P<0.05)，與FA75處理差異不大，3處理蒸騰速率和氣孔導度差異不明顯，F(xiàn)A150處理可以明顯促進葉片光合作用，當黃腐酸濃度大于225 kg/hm2時，光合作用強度減弱，當黃腐酸用量達到300 kg/hm2時，光合作用明顯受抑制。圖5～7

圖5 不同量黃腐酸配施微生物菌肥下玉米苗期葉片PN變化Fig.5 Effect of different quantity on Pn of corn seedling leaves

2.3.2 不同量黃腐酸配施微生物菌肥對玉米苗期葉片水分利用效率(WUE)的影響

研究表明，單施微生物菌劑(FA0)處理，WUE較CK增加10.4%，差異顯著(P<0.05)，WUE隨黃腐酸用量增加而增加，其中FA225和FA300處理WUE明顯高于其他處理，與CK相比分別增加20.4%、42.2%。單施微生物菌劑和黃腐酸配施微生物菌劑均可以有效提高葉片水分利用效率，其中黃腐酸配施微生物菌劑效果優(yōu)于單施微生物菌劑。圖8

圖6 不同量黃腐酸配施微生物菌肥下玉米苗期葉片Tr變化Fig.6 Effect of different quantity on Tr of corn seedling leaves

圖7 不同量黃腐酸配施微生物菌肥下玉米苗期葉片WUE變化Fig.7 Effect of different quantity on Gs of corn seedling leaves

圖8 不同量黃腐酸配施微生物菌肥下玉米苗期葉片Gs變化Fig.8 Effect of different quantity on WUE of corn seedling leaves

3 討 論

試驗表明，單施微生物菌肥和適宜濃度的黃腐酸與微生物菌肥配合使用均有助于玉米農(nóng)藝性狀表現(xiàn)，其中黃腐酸配施微生物菌肥效果優(yōu)于單施微生物菌肥，但當黃腐酸用量達到300 kg/hm2時，玉米株高明顯受抑制，低于CK，莖粗值也低于其他黃腐酸微生物菌肥處理，王枚等[13]研究表明，黃腐酸微生物菌劑用量5 g/kg時可顯著促進平邑甜茶幼苗生長，當濃度達15 g/kg，幼苗生長受抑制。

試驗發(fā)現(xiàn)玉米干物質(zhì)量和N、P、K吸收量隨黃腐酸用量增加表現(xiàn)先增加后減少趨勢，其中黃腐酸225 kg/hm2配施15 kg/hm2微生物菌肥施用時玉米干物質(zhì)積累和地上部分N、P、K吸收量最大，其次為FA150處理，當黃腐酸用量達300 kg/hm2，干物質(zhì)量顯著降低(P<0.05)，N、P、K吸收量也不同程度減少。蘆大偉[12]研究表明，玉米地上部分干物質(zhì)量隨黃腐酸用量增加而增加，當黃腐酸用量達400 kg/hm2時，干物質(zhì)積累量最大。Rauthan等[17]指出，100～300 mg/L黃腐酸拌種可顯著促進黃瓜生長和植株養(yǎng)分吸收，而500 mg /L 以上黃腐酸拌種對黃瓜生長和養(yǎng)分吸收效果不明顯，王曉娟[18]研究表明，15 kg/hm2黃腐酸改良劑對黏土大豆養(yǎng)分吸收提高效果最好；而在沙土中種植大豆對N、P吸收最高為黃腐酸改良劑45 kg/hm2，不同試驗受產(chǎn)品、實驗條件、土壤類型、空氣環(huán)境等多方面因素影響，所得結(jié)論略有差異，黃腐酸對促進作物生長、養(yǎng)分積累具有明顯促進作用，但過量施用黃腐酸會抑制作物生長。

光合作用是植物生長發(fā)育的重要生理活動，光合參數(shù)Pn、Gs、Tr、Ci和葉綠素含量可反映植物光合能力[19]，影響作物生長狀況。植物體內(nèi)葉綠素含量通常用SPAD值表示。試驗表明，葉片SPAD值隨黃腐酸用量先增加后降低，黃腐酸150 kg/hm2配施15 kg/hm2微生物菌肥時，SPAD值最高，凈光合速率Pn、氣孔導度Gs、蒸騰速率Tr的變化規(guī)律與SPAD值一致，當黃腐酸用量在225 kg/hm2時，三者略有降低，差異不明顯，當黃腐酸用量達300 kg/hm2時，SPAD、Pn、Gs、Tr與FA150相比顯著降低(P<0.05)，F(xiàn)A150處理下，玉米苗期葉片葉綠素含量最高，葉片光合能力最強。王玫[13]研究表明，黃腐酸微生物菌劑用量在10 g/kg時，葉片Pn、Gs、Tr均最大，當用量達15 g/kg時三者值均顯著降低，適宜濃度黃腐酸微生物菌劑可以有效促進甜茶幼苗光合作用，當用量過大時，光合作用受到抑制，影響作物生長，這一研究結(jié)果與研究結(jié)果相一致。

4 結(jié) 論

4.1黃腐酸施用量為150～225 kg/hm2配施15 kg/hm2微生物菌肥，玉米農(nóng)藝性狀表現(xiàn)最優(yōu),其中抽雄期2處理莖粗分別比CK增加30.7%、39.6%，差異顯著(P<0.05)。 FA150處理，葉片SPAD最高，較CK處理增大23.06%。

4.2黃腐酸施用量為150～225 kg/hm2配施15 kg/hm2微生物菌肥干物質(zhì)量優(yōu)于其他處理，其中黃腐酸施用量為225 kg/hm2地上干物質(zhì)量最高，與CK相比分別增加101.8%，施用量為150 kg/hm2處理根系干物質(zhì)量最高，比CK增加184.4%，(P<0.05)。

4.3黃腐酸施用量為150～225 kg/hm2配施15 kg/hm2微生物菌肥地上部分氮、磷、鉀積累量最大，較CK分別增加138.9%、276.2%、117.8%。

4.4黃腐酸施用量為150～225 kg/hm2配施15 kg/hm2微生物菌肥苗期Pn、Tr、Gs值均高于其他處理，玉米苗期2處理可有效增強葉片光合作用。

4.5黃腐酸150～225 kg/hm2配施15 kg/hm2微生物菌肥可以有效促進玉米生長，養(yǎng)分積累，增強苗期光合作用。