長期施用腐殖酸復(fù)合微生物肥對小麥生長及產(chǎn)量的影響

王彩虹 郝水源

摘要：2018—2020年連續(xù)3年設(shè)置常規(guī)化肥（S1）、未接菌復(fù)合肥（S2）、普通復(fù)合肥（S3）、腐殖酸復(fù)合微生物肥（S4）和不施肥（CK），研究長期施用腐殖酸復(fù)合微生物肥對小麥生長及產(chǎn)量的影響。結(jié)果表明，2018—2020年小麥葉片長度、葉片數(shù)目、基莖、分蘗數(shù)隨著年份的增加而增加;相同年份小麥葉片長度、葉片數(shù)目、基莖、分蘗數(shù)均表現(xiàn)為 S4>S3>S1>S2>CK，不同處理均顯著高于CK（ P <0.05），S2與S1處理差異不顯著（ P >0.05）。小麥葉面積指數(shù)和比葉質(zhì)量呈一致的變化趨勢，隨著年份的增加而增加;相同年份小麥葉面積、葉面積指數(shù)、比葉質(zhì)量均表現(xiàn)為S4>S3>S1>S2>CK，不同處理均顯著高于CK（ P <0.05），S2與S1處理差異不顯著（ P >0.05）;小麥葉隙分?jǐn)?shù)、葉片透光率表現(xiàn)為S4<S3<S2<S1<CK。小麥氣孔導(dǎo)度、凈光合速率和胞間CO 2濃度呈一致的趨勢，隨著年份的增加而增加;相同年份小麥氣孔導(dǎo)度、凈光合速率和胞間CO 2濃度均表現(xiàn)為S4>S3>S1>S2>CK，不同處理均顯著高于CK（ P <0.05），S2與S1處理差異不顯著（ P >0.05）。小麥產(chǎn)量和結(jié)實率呈一致的變化趨勢，隨著年份的增加而增加;相同年份小麥產(chǎn)量和結(jié)實率大體表現(xiàn)為S4>S3>S1>S2>CK，不同處理均顯著高于CK（ P <0.05）。綜合分析表明，腐殖酸復(fù)合微生物肥對小麥產(chǎn)量和結(jié)實率的影響最大，具體表現(xiàn)為促進(jìn)小麥產(chǎn)量的增加。

關(guān)鍵詞：腐殖酸復(fù)合微生物肥;小麥;產(chǎn)量;光合速率

中圖分類號：S512.106 ??文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號：1002-1302（2022）07-0100-06

收稿日期：2021-07-02

基金項目：巴彥淖爾市烏梁素海流域山水林田湖草生態(tài)保護修復(fù)試點工程支持計劃（編號：2019HYYSZX）。

作者簡介：王彩虹（1983—），女，內(nèi)蒙古巴彥淖爾人，碩士，副教授，研究方向為腐殖酸肥料的研制及鹽堿地的改良、應(yīng)用電化學(xué)。E-mail：caihong_wang1983@163.com。

我國作為人口大國，對糧食供應(yīng)的需求量較大，但是由于地理位置和氣候的突出差異[1-2]，南方與北方的主要糧食作物存在較大差異，對于南方廣大地區(qū)而言，受制于當(dāng)?shù)氐臍夂蛱攸c及地理特性，大面積種植水稻尤為適宜當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境，而對于北方而言，廣大平原地區(qū)適宜種植小麥[3-5]。北方地區(qū)大面積分布的平原地貌有利于小麥種植，加之小麥豐產(chǎn)性、抗逆性尤為突出，從而形成了高品質(zhì)的糧食作物，深受廣大農(nóng)民的歡迎[6-9];放眼全球，由于小麥的抗逆性強，加之其高產(chǎn)特性，從而造就了其世界糧食作物之一的地位。小麥產(chǎn)量和土壤質(zhì)量息息相關(guān)，為了保持土壤肥力，近年來大量施用化肥，但是長期來說不合理的施肥很容易破壞土壤理化結(jié)構(gòu)，最容易出現(xiàn)的問題主要是土壤板結(jié)，這直接導(dǎo)致其持水性大幅下降，對于土壤肥力起著抑制作用，最終難以避免地出現(xiàn)作物產(chǎn)量下降。為了盡可能降低不合理施肥造成的土壤問題和環(huán)境問題，近年來有機肥逐漸進(jìn)入農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，由于其不僅能夠為土壤提供較為廣泛且充足的養(yǎng)分，而且對于土壤的損傷程度明顯較低，對于作物產(chǎn)量起著較好的促進(jìn)作用，這也是廣大學(xué)者不斷開展有機施肥研究的主要原因之一[6，10-11]。大量的實證研究表明，合理的有機肥施用，對于土壤氮、磷、鉀等元素起著突出的促進(jìn)作用，從而改善土壤養(yǎng)分狀況，最終在促進(jìn)作物產(chǎn)量提高的同時提升作物品質(zhì)。

長期不合理地施肥對于土壤理化結(jié)構(gòu)起著突出的破壞作用，尤其是土壤板結(jié)問題，不僅直接導(dǎo)致其持水性大幅下降[11]，降低了土壤肥力，最終導(dǎo)致作物減產(chǎn)，水體污染也較為嚴(yán)重。不少學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，腐殖酸成分不僅能夠?qū)市ЯΠl(fā)揮起著促進(jìn)作用，也能夠有效改善土壤結(jié)構(gòu)[5，12-14]，在作物生長過程中起著有利作用，在增強抗逆性方面效果突出。復(fù)合微生物肥料由于在氮、磷、鉀及有機質(zhì)成分方面進(jìn)行了合理搭配，同時含有多種微生物有益菌，利于土壤養(yǎng)分和活性的提升，這種新型肥料的開發(fā)立足于腐殖酸，成為綠色農(nóng)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵，在節(jié)能增效方面效果突出?；诖?，本研究從2018年開始開展連續(xù)3年的觀測試驗，立足于腐殖酸微生物肥料這一研究視角，同時設(shè)置對照組，探究其對小麥作物產(chǎn)量的影響，以及對土壤理化特性的制約效應(yīng)。

材料與方法

1.1 供試材料

本研究將小麥品種泰農(nóng)18作為研究對象，該品種來自內(nèi)蒙古農(nóng)牧業(yè)科學(xué)院，千粒質(zhì)量約為56 g，試驗開始于2018年，連續(xù)試驗3年，在內(nèi)蒙古烏梁素海流域種植試驗田進(jìn)行，試驗田長、寬均為100 m，開展試驗之前給予種子6個月休眠期，然后從中挑選優(yōu)質(zhì)種子進(jìn)行消毒處理，種子要求大小及色澤基本接近，消毒液用5% H 2O 2，消毒后用蒸餾水將種子沖洗干凈。本試驗田均溫約為3 ℃，土壤類型為壤質(zhì)黏土，年降水量不足400 mm，土壤pH值約為7.5，有機碳、全氮含量分別為5.3、0.75 g/kg。

1.2 試驗方法

本研究采取5種不同的處理方式，為了最大程度降低誤差，重復(fù)3次。試驗小區(qū)共15個，要求面積達(dá)到20 m2，將腐殖酸復(fù)合微生物肥（氮磷鉀總含量不低于25%，腐殖酸含量不低于5%，1 g 肥料有效活菌超過0.2億）作為肥料。

首先設(shè)置對照組，該處理不施肥;S1處理施化肥，施用底肥后追施尿素、過磷酸鈣，施用量分別為10～15、20～25 kg/667 m2;S2處理施用未接菌復(fù)合肥;S3處理施用普通復(fù)合肥;S4處理施用腐殖酸復(fù)合微生物肥。底肥為有機肥、過磷酸鈣，施用量分別為500、20 kg/667 m2。

試驗小區(qū)的長、寬分別為10 m、3 m，采取隨機排列，通過筑埂并覆蓋塑料膜的方式進(jìn)行各行分割，耕作方式為單灌單排，對于各個處理而言，要求基肥比例達(dá)到60%，然后進(jìn)行2次追肥。

1.3 小麥營養(yǎng)生長的測定

待小麥成熟后，在試驗田隨機抽取5個測試點，每個測試點選取100株小麥，查出500株小麥的總蘗數(shù)、總?cè)~片數(shù)，再除以500株，得出平均每株小麥的分蘗數(shù)、葉片數(shù);同時用游標(biāo)卡尺測量每株小麥的基莖、葉片長度，記錄后求取平均值。

1.4 根系特征的測定

待小麥成熟后，分別開展根樣掃描分析，要求選取的植株根系具有代表性，本研究用PSON EXPRESSION 4990 型掃描儀得到原始數(shù)據(jù)后，用Win RHIZO 分析軟件獲取根系長度、表面積、直徑等根系長勢指標(biāo)[15]。

1.5 光合特征的測定

在灌漿期，用卷尺測量小麥長度;用AM300便攜式葉面積儀測量葉面積;用飽和稱量法測定相對含水量;用丙酮法測定葉綠素含量;用光合測定儀進(jìn)行光合作用的分析。小麥冠層方面主要進(jìn)行冠層分析，在測量冠上及冠下輻射量的基礎(chǔ)上，分析葉面積指數(shù)（LAI）、葉隙分?jǐn)?shù)（GFR），進(jìn)而分析其透光率。小麥成熟后對1 m2內(nèi)小區(qū)進(jìn)行采穗，進(jìn)而計算產(chǎn)量。

1.6 數(shù)據(jù)處理

采用Excel2007和SPSS 15.0數(shù)據(jù)統(tǒng)計和單因素方差分析， LSD 多重比較法檢驗各處理間差異顯著（置信水平設(shè)置為95%， P <0.05），所有統(tǒng)計數(shù)據(jù)均為3年的平均值。

2 結(jié)果與分析

2.1 腐殖酸復(fù)合微生物肥對小麥營養(yǎng)生長的影響

由表1可知，腐殖酸復(fù)合微生物肥對小麥營養(yǎng)生長具有顯著的影響，2018—2020年小麥葉片長度、葉片數(shù)目、基莖、分蘗數(shù)隨著年份的增加呈增加趨勢;相同年份小麥葉片長度、葉片數(shù)目、基莖、分蘗數(shù)均表現(xiàn)為S4>S3>S1>S2>CK，不同施肥處理均顯著高于對照（ P <0.05），S1與S2處理差異不顯著（ P >0.05）。不同施肥對小麥葉片長度、葉片數(shù)目、基莖、分蘗數(shù)的影響，以S4處理效果更好，說明腐殖酸復(fù)合微生物肥可以很好地促進(jìn)小麥營養(yǎng)生長。

2.2 腐殖酸復(fù)合微生物肥對小麥葉綠素含量的影響

由表2可知，腐殖酸復(fù)合微生物肥對小麥葉綠素a、葉綠素b含量都具有顯著影響，其中2018—2020年小麥葉綠素a、葉綠素b含量呈一致的變化趨勢，隨著年份的增加而增加;相同年份小麥葉綠素a、葉綠素b含量均表現(xiàn)為S4>S3>S1>S2>CK，其中不同施肥處理均顯著高于對照（ P <0.05），S1、S2差異不顯著（ P >0.05）。

2.3 腐殖酸復(fù)合微生物肥對小麥冠層結(jié)構(gòu)的影響

由表3可知，腐殖酸復(fù)合微生物肥對小麥冠層結(jié)構(gòu)具有顯著的影響，其中2018—2020年小麥葉面積、葉面積指數(shù)、比葉質(zhì)量呈一致的變化趨勢，隨著年份增加大體呈增加趨勢;相同年份小麥葉面積、葉面積指數(shù)、比葉質(zhì)量均表現(xiàn)為S4>S3>S1>S2>CK，其中不同施肥處理均顯著高于對照（ P <0.05），S1、S2處理差異不顯著（ P >0.05）;小麥葉隙分?jǐn)?shù)、葉片透光率，隨著年份的增加呈減小趨勢，相同年份小麥葉隙分?jǐn)?shù)、葉片透光率均表現(xiàn)為S4<S3<S2<S1<CK，其中不同施肥處理均顯著低于對照（ P <0.05）。以上研究結(jié)果說明不同施肥對小麥葉面積、葉面積指數(shù)、比葉質(zhì)量具有顯著的影響，腐殖酸復(fù)合微生物肥的效果更好，說明腐殖酸復(fù)合微生物肥可以很好地促進(jìn)小麥葉面積、葉面積指數(shù)、比葉質(zhì)量的增加，降低小麥葉隙分?jǐn)?shù)、葉片透光率。

2.4 腐殖酸復(fù)合微生物肥對小麥光合特性的影響

由表4可知，腐殖酸復(fù)合微生物肥對小麥光合特征具有顯著的影響，其中2018—2020年小麥凈光合速率、 氣孔導(dǎo)度和胞間CO 2濃度呈一致的變化趨勢，隨著年份的增加大體呈增加趨勢;相同年份小麥凈光合速率、氣孔導(dǎo)度、胞間CO 2濃度均表現(xiàn)為S4>S3>S1>S2>CK，其中不同施肥處理均顯著高于對照（ P <0.05），S1、S2處理差異不顯著（ P >0.05）;小麥蒸騰速率隨著年份的增加而減小;相同年份小麥蒸騰速率表現(xiàn)為S4<S3<S2<S1<CK，其中不同施肥處理均顯著低于對照（ P <0.05），2018年S1與S2處理蒸騰速率差異不顯著，2019年與2020年差異顯著（ P >0.05）。

2.5 腐殖酸復(fù)合微生物肥對小麥根系特征的影響

由表5可知，腐殖酸復(fù)合微生物肥對小麥總根長、根系總面積、根系總體積、根系直徑具有顯著的影響，其中2018—2020年小麥總根長、根系總面積、根系總體積、根系直徑呈一致的變化趨勢，隨著年份的增加呈增加趨勢;相同年份小麥總根長、根系總面積、根系總體積、根系直徑均表現(xiàn)為S4>S3>S1>S2>CK，其中不同施肥處理均顯著高于對照（ P <0.05）， S1、 S2處理間差異不顯著（ P >0.05）。

研究表明，不同施肥對小麥總根長、根系總面積、根系總體積、根系直徑的影響，以S4處理效果更好，說明腐殖酸復(fù)合微生物肥可以很好地促進(jìn)小麥根系的生長。

2.6 腐殖酸復(fù)合微生物肥對小麥產(chǎn)量和結(jié)實率的影響

由表6可知，腐殖酸復(fù)合微生物肥對小麥產(chǎn)量和結(jié)實率存在顯著影響，2018—2020年小麥產(chǎn)量和結(jié)實率呈一致的變化趨勢，隨著年份的增加呈增加趨勢;相同年份小麥產(chǎn)量和結(jié)實率大體表現(xiàn)為S4>S3>S1>S2>CK，其中不同施肥處理均顯著高于對照（ P <0.05），S1、S2處理差異不顯著（ P >0.05）。以上研究結(jié)果說明不同施肥對小麥產(chǎn)量和結(jié)實率的影響，以S4處理（腐殖酸復(fù)合微生物肥）效果更好，說明腐殖酸復(fù)合微生物肥可以很好地促進(jìn)小麥產(chǎn)量的增加。

3 討論與結(jié)論

對于小麥而言，為了保持土壤肥力，近年來大量施用化肥，但是長期來說不合理地施肥很容易破壞土壤理化結(jié)構(gòu)，最容易出現(xiàn)的問題主要是土壤板結(jié)，這直接導(dǎo)致其持水性大幅下降。土壤養(yǎng)分在物質(zhì)循環(huán)過程中所發(fā)揮的角色尤為重要，對于微生物活動也起著關(guān)鍵作用，最終制約著腐殖質(zhì)等有機質(zhì)分解，從而影響土壤的活性狀況;此外，種植密度也對小麥產(chǎn)量施加了突出的制約效應(yīng)。通過連續(xù)3年的觀測對比分析得知，在年份不斷增加的情況下，無論是葉片數(shù)量及長度，還是基莖、分蘗數(shù)，均呈現(xiàn)較為突出的上升態(tài)勢;對于同一年份而言，不同的處理下，小麥的長勢狀況呈現(xiàn)較大差異，對于葉片數(shù)量及長度來講，最高的是S4處理，其次是S3、S1處理，對照組最低，雖然S1、S2處理之間差異并不明顯，但是與對照組之間的差異尤為突出，且通過了0.05的顯著性檢驗;對于基莖、分蘗數(shù)來說亦是如此。主要原因在于土壤酸化的影響之下，養(yǎng)分的礦化速率得以有效提升，對于養(yǎng)分的形成和積累起著促進(jìn)作用，同時微生物新陳代謝的加快也促進(jìn)了有機質(zhì)分解，最終促進(jìn)了土壤養(yǎng)分積累[15]。

從葉面積及其指數(shù)來說，雖然有所差異，但是在年份不斷增加的情況下，均呈現(xiàn)較為突出的上升態(tài)勢;對于比葉質(zhì)量來說亦是如此;對于同一年份而言，不同的處理下，無論是葉面積及其指數(shù)，還是比葉質(zhì)量，最高的是S4處理，其次是S3、S1處理，而對照組最低，雖然S1、S2處理之間差異并不明顯，未通過顯著性檢驗，但是與對照組之間的差異尤為突出，且通過了0.05的顯著性檢驗。對于葉隙分?jǐn)?shù)、葉片透光率來講，其變化趨勢恰好與之截然相反。葉綠素在能量交換過程中尤為關(guān)鍵，利于能量的吸收利用;綜合來看，在腐殖酸復(fù)合微生物肥的作用下，小麥的長勢得到了有效提升。通過連續(xù)3年觀測分析，無論是結(jié)實率，還是小麥產(chǎn)量，雖然有所差異，但是在年份不斷增加的情況下，均呈現(xiàn)較為突出的上升態(tài)勢;對于同一年份而言，不同的處理下，無論是小麥結(jié)實率，還是其產(chǎn)量，最高的是S4處理，其次是S3、S1處理，而對照組最低，雖然S1、S2處理之間差異并不明顯，未通過顯著性檢驗，但是與對照組之間的差異尤為突出，且通過了0.05的顯著性檢驗;這說明受不同施肥方式的制約，小麥產(chǎn)量呈現(xiàn)了突出的不同，S4處理有效提升了作物產(chǎn)量，驗證了腐殖酸的突出效果。通過分析得知，腐殖酸為微生物生長及新陳代謝提供了更為有利的生長環(huán)境，利于其有效開展有機質(zhì)降解，最終促進(jìn)土壤氮、磷等養(yǎng)分物質(zhì)集聚[1，8，16]，有效提升土壤質(zhì)量。

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