不同微生物菌劑對(duì)玉米產(chǎn)量及土壤肥力的影響

玉米是我國主要農(nóng)作物之一，土壤肥力是玉米增產(chǎn)的關(guān)鍵，需要重視玉米生長過程中土壤肥力情況，使土壤具有良好的活性，確保具有充足的營養(yǎng)條件，滿足玉米的日常生長需求。微生物菌劑具有改善土壤的作用，可以利用土壤微生物的群落特性，改善土壤內(nèi)部的供養(yǎng)條件，保障土壤中氮、磷、鉀等營養(yǎng)物質(zhì)的均衡，提高對(duì)土壤肥力的鞏固，促進(jìn)玉米的生長發(fā)育，并且起到早熟、高產(chǎn)、抗病的功效。

一、材料及方法

1、材料準(zhǔn)備

①試驗(yàn)用地

山東省榮成市，地處山東半島最東端，三面環(huán)海，海岸線長500km。該地介于東經(jīng)122°09′-122°42′、北緯36°43′-37°42′之間，屬于暖溫帶季風(fēng)性濕潤氣候，具有四季分明的特點(diǎn)。年平均溫度在12℃左右，年平均日照時(shí)間為2600h，年平均降水量為800mm。榮成市土壤以棕壤土類為最多，有機(jī)質(zhì)含量平均可達(dá)到11.5g/kg以上，肥力方面較為充足，能夠滿足玉米對(duì)營養(yǎng)物質(zhì)的需求，在正常生長條件下，玉米具有良好的成長狀況，適合作為試驗(yàn)用地使用。微生物菌劑試驗(yàn)?zāi)康臑樘岣哂衩桩a(chǎn)量，合理對(duì)試驗(yàn)用地進(jìn)行選擇，確保對(duì)土壤肥力的控制效果，有助于試驗(yàn)過程的有序開展，使試驗(yàn)用地能夠得到有效利用，進(jìn)而為微生物菌劑的使用提供依據(jù)。

②試驗(yàn)材料

試驗(yàn)供試品種為威糯王1號(hào)，屬于高產(chǎn)型玉米品種，屬于適合本地種植的品種，相同種植條件下，玉米產(chǎn)量方面較為穩(wěn)定，便于采取控制變量的研究方法，分析不同微生物菌劑對(duì)玉米產(chǎn)量及土壤肥力的影響。微生物菌劑為單一微生物菌劑，菌種為枯草芽孢微生物菌劑，有效活菌數(shù)為2×109g；有機(jī)質(zhì)微生物菌劑，菌種為枯草芽孢菌，有效活菌數(shù)為5×109g，有機(jī)質(zhì)含量50%；復(fù)合微生物菌劑，菌種為淀粉芽孢桿菌、枯草芽孢桿菌等，有效活菌數(shù)為50×109g。無機(jī)肥料為常見的氮、磷、鉀肥料，如尿素、氯化鉀、過磷酸鈣等。試驗(yàn)材料均在本地市場(chǎng)進(jìn)行采購，確保玉米品種、微生物菌劑、無機(jī)肥料適合在本地進(jìn)行使用，有利于對(duì)本地玉米種植情況進(jìn)行全面了解，通過試驗(yàn)研究結(jié)果促進(jìn)本地玉米產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

③試驗(yàn)設(shè)計(jì)

為了對(duì)不同微生物菌劑的影響進(jìn)行研究，需要對(duì)試驗(yàn)方法進(jìn)行設(shè)計(jì)，將玉米產(chǎn)量及土壤肥力情況進(jìn)行對(duì)比，得出具有理論依據(jù)的試驗(yàn)結(jié)果。不同微生物菌劑試驗(yàn)需要設(shè)置對(duì)照組，驗(yàn)證微生物菌劑在改善玉米產(chǎn)量及土壤肥力上具有成效，保證對(duì)比條件的充分性。試驗(yàn)以無機(jī)化肥作為對(duì)照組，將無機(jī)肥料與微生物菌劑進(jìn)行對(duì)比，無機(jī)肥料用量為氮肥190kg/hm2、磷肥100kg/hm2、鉀肥100kg/hm2。同時(shí)，還需要對(duì)不同微生物菌劑之間進(jìn)行對(duì)比，便于探究不同菌劑之間的影響，其中，單一微生物菌劑用量為20kg/hm2、有機(jī)質(zhì)微生物菌劑用量為20kg/hm2、復(fù)合微生物菌劑用量為10kg/hm2。另外，還需要對(duì)試驗(yàn)田進(jìn)行處理，確保土壤在相同的耕種條件下，將試驗(yàn)田劃分成多個(gè)相同的地塊，并且進(jìn)行分區(qū)標(biāo)記，每個(gè)小區(qū)采用10壟種植，壟寬為0.7m，長度為8m，占地面積在38.2-45.5m2之間，確保各個(gè)分區(qū)的種植條件相近。玉米種植過程中，采用規(guī)范化且符合本地特點(diǎn)的田間管理形式，確保光照、水分、施藥等均處于相同條件下，降低外界因素對(duì)試驗(yàn)過程的影響，進(jìn)而提高試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，實(shí)現(xiàn)不同微生物菌劑影響的有效探究。

2、測(cè)定指標(biāo)

①營養(yǎng)成分

營養(yǎng)成分是衡量土壤肥力的重要指標(biāo)，需要對(duì)玉米不同生長時(shí)期土壤肥力進(jìn)行檢測(cè)，判斷土壤肥力是否滿足營養(yǎng)所需。不同微生物菌劑試驗(yàn)主要針對(duì)玉米的拔節(jié)期、灌漿期、成熟期進(jìn)行研究，采用五點(diǎn)取樣法進(jìn)行肥力檢測(cè)，取樣深度在15-25cm之間，取好的土樣保存在保鮮袋中，并且填寫對(duì)應(yīng)的地塊區(qū)號(hào)、取樣位置、玉米生長情況等信息，便于對(duì)土壤肥力判斷提供輔助參考。營養(yǎng)成分檢測(cè)主要是對(duì)氮、磷、鉀方面的檢測(cè)，檢測(cè)過程在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下進(jìn)行，確保能夠得出精準(zhǔn)的檢測(cè)結(jié)果。營養(yǎng)成分含量記錄到表格中，為了便于對(duì)土壤肥力進(jìn)行判斷，將營養(yǎng)成分?jǐn)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成條形圖，使玉米不同生長時(shí)期土壤肥力情況一目了然，有助于肥力差異狀況的顯著化分析，保障土壤肥力判斷的處理效果。

②酶活性

微生物菌劑對(duì)土壤肥力的影響與土壤酶活性具有密切關(guān)系，需要在玉米的拔節(jié)期、灌漿期、成熟期進(jìn)行酶活性檢測(cè)，判斷微生物菌劑對(duì)土壤的作用效果。酶活性測(cè)定取樣位置為玉米根系處，確保取樣點(diǎn)隨機(jī)分布且保持一定的距離，使土壤取樣具有有效性。酶活性檢測(cè)過程中，主要針對(duì)三種微生物酶進(jìn)行檢測(cè)，分別為土壤脲酶、中性磷酸酶、過氧化氫酶，采用比色法對(duì)酶活性進(jìn)行檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)對(duì)酶活性的合理化探究，得出準(zhǔn)確的酶活性指標(biāo)。微生物酶是保證土壤中營養(yǎng)元素含量的關(guān)鍵，可將氮、磷、鉀等固定為土壤中，實(shí)現(xiàn)土壤肥力的有效增加，提高土壤肥力作用的效果。不同微生物菌劑的酶活性具有差異性，需要對(duì)這種差異性進(jìn)行分析，判斷土壤酶活性是否具有顯著性影響，進(jìn)而為酶活性的控制提供依據(jù)。

③產(chǎn)量情況

玉米產(chǎn)量是微生物菌劑影響分析的最終指標(biāo)，將成為菌劑使用合理性的判斷依據(jù)，需要對(duì)產(chǎn)量性狀進(jìn)行全面分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)玉米產(chǎn)量的評(píng)估。玉米產(chǎn)量性狀包括穗行數(shù)、穗粒數(shù)、百粒重等，這些指標(biāo)均會(huì)影響到玉米的產(chǎn)量，需要對(duì)產(chǎn)量情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。微生物產(chǎn)量分析需要進(jìn)行精準(zhǔn)處理，對(duì)同一區(qū)塊的玉米進(jìn)行隨機(jī)取樣，確保產(chǎn)量性狀得到精準(zhǔn)測(cè)量，推進(jìn)玉米產(chǎn)量檢測(cè)過程的進(jìn)行。為保證玉米產(chǎn)量性狀統(tǒng)計(jì)效果，采用Excel 2022對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)與計(jì)算，并且采用SPSS26.0分析性狀差異的顯著性，判斷微生物菌劑是否切實(shí)提高玉米產(chǎn)量，確定微生物菌劑選擇的合理性。玉米分析過程中，需要注重外部因素的控制，降低含水量對(duì)產(chǎn)量檢測(cè)的影響，本試驗(yàn)按照15%平均含水量統(tǒng)計(jì)粒重，確保含水量具有統(tǒng)一的指標(biāo)，將含水量對(duì)產(chǎn)生性狀的影響控制在較低水平。

二、結(jié)果與分析

1、有機(jī)質(zhì)含量

有機(jī)質(zhì)是土壤中來源于生命的物質(zhì)，屬于重要的營養(yǎng)成分之一，標(biāo)志著土壤產(chǎn)生肥力的條件，由微生物、動(dòng)物以及植物分泌營養(yǎng)物質(zhì)組成，可對(duì)土壤肥力進(jìn)行積累和調(diào)控，保證土壤內(nèi)部有機(jī)成分的持續(xù)增加。有機(jī)質(zhì)是土壤自身作用養(yǎng)分的來源，是土壤肥力自給的關(guān)鍵，因而對(duì)有機(jī)質(zhì)含量進(jìn)行分析具有必要性，通過微生物菌劑可改善土壤菌落結(jié)構(gòu)，提高土壤中有機(jī)質(zhì)的代謝能力，促進(jìn)有機(jī)質(zhì)的不斷生成。有機(jī)質(zhì)有助于土壤結(jié)構(gòu)的形成，對(duì)土壤肥力具有緩沖作用，提高腐殖質(zhì)的生理活性，進(jìn)而促進(jìn)玉米的生長發(fā)育。玉米不同生長時(shí)期有機(jī)質(zhì)含量狀況如下：

拔節(jié)期：無機(jī)肥料15.5g/kg；單一微生物菌劑15.6g/kg；有機(jī)質(zhì)微生物菌劑18.4g/kg；復(fù)合微生物菌劑17.8g/kg。

灌漿期：無機(jī)肥料16.6g/kg；單一微生物菌劑16.9g/kg；有機(jī)質(zhì)微生物菌劑18.4g/kg；復(fù)合微生物菌劑19.5g/kg。

成熟期：無機(jī)肥料12.3g/kg；單一微生物菌劑17.8g/kg；有機(jī)質(zhì)微生物菌劑19.6g/kg；復(fù)合微生物菌劑17.4g/kg。

通過上述數(shù)據(jù)可知，拔節(jié)期單一微生物菌劑與無機(jī)肥料對(duì)有機(jī)質(zhì)含量影響差異不大；有機(jī)質(zhì)微生物菌劑和復(fù)合微生物菌劑效果優(yōu)于單一微生物菌劑，分別高出17.9%和14.1%。在灌漿期單一微生物菌劑與無機(jī)肥料對(duì)有機(jī)質(zhì)含量影響差異不大；有機(jī)質(zhì)微生物菌劑和復(fù)合微生物菌劑效果優(yōu)于單一微生物菌劑，分別高出8.9%和15.4%。成熟期三種微生物菌劑下有機(jī)質(zhì)含量均高于無機(jī)肥料，分別高出44.7%、59.3%、41.5%，說明成熟期微生物菌劑對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)的影響非常顯著，成熟期使用微生物菌劑具有應(yīng)用價(jià)值。

2、氮元素含量

①銨態(tài)氮

銨態(tài)氮能夠被玉米直接吸收利用，是維持土壤中氮含量的關(guān)鍵，隨著玉米生長過程的進(jìn)行，銨態(tài)氮將處于逐漸減少的狀態(tài)。玉米不同生長時(shí)期土壤中銨態(tài)氮含量狀況如下：

拔節(jié)期：無機(jī)肥料34.6g/kg；單一微生物菌劑40.9g/kg；有機(jī)質(zhì)微生物菌劑49.8g/kg；復(fù)合微生物菌劑43.5g/kg。

灌漿期：無機(jī)肥料4.8g/kg；單一微生物菌劑5.9g/kg；有機(jī)質(zhì)微生物菌劑6.8g/kg；復(fù)合微生物菌劑9.4g/kg。

成熟期：無機(jī)肥料4.4g/kg；單一微生物菌劑5.6g/kg；有機(jī)質(zhì)微生物菌劑4.5g/kg；復(fù)合微生物菌劑6.3g/kg。

通過上述數(shù)據(jù)可知，拔節(jié)期三種微生物菌劑下銨態(tài)氮含量明顯高于無機(jī)肥料，分別高出18.2%、43.9%、25.7%，說明微生物菌劑對(duì)銨態(tài)氮含量具有提升作用。灌漿期三種微生物菌劑對(duì)土壤中銨態(tài)氮的維持能力減弱，且分別高出無機(jī)肥料22.9%、41.7%、95.8%，復(fù)合微生物菌劑維持銨態(tài)氮效果要高一些。成熟期三種微生物菌劑銨態(tài)氮維持能力將進(jìn)一步減速，分別高于無機(jī)肥料27.3%、2.3%、43.2%。由此可見，拔節(jié)期微生物菌劑相比于灌漿期和成熟期，具有顯著的銨態(tài)氮鞏固作用，可增加微生物菌劑的用量。

②硝態(tài)氮

硝態(tài)氮是土壤中氮元素的另一種存在形態(tài)，伴隨著玉米生命周期的整個(gè)進(jìn)程，對(duì)氮元素具有良好的補(bǔ)充作用。玉米不同生長時(shí)期土壤中硝態(tài)氮含量狀況如下：

拔節(jié)期：無機(jī)肥料11.8g/kg；單一微生物菌劑12.1g/kg；有機(jī)質(zhì)微生物菌劑15.5g/kg；復(fù)合微生物菌劑17.8g/kg。

灌漿期：無機(jī)肥料7.9g/kg；單一微生物菌劑10.1g/kg；有機(jī)質(zhì)微生物菌劑11.9g/kg；復(fù)合微生物菌劑12.8g/kg。

成熟期：無機(jī)肥料3.8g/kg；單一微生物菌劑4.2g/kg；有機(jī)質(zhì)微生物菌劑5.9g/kg；復(fù)合微生物菌劑4.4g/kg。

通過上述數(shù)據(jù)分析可知，在三種不同的玉米生長時(shí)期下，微生物菌劑明顯優(yōu)于無機(jī)肥料。其中，拔節(jié)期分別高出2.5%、31.4%、50.8%；灌漿期分別高出27.8%、50.6%、62.0%；成熟期分別高出10.5%、55.3%、15.8%。從不同時(shí)期微生物菌劑處理優(yōu)勢(shì)來看，拔節(jié)期、灌漿期復(fù)合微生物菌劑效果顯著；成熟期有機(jī)質(zhì)微生物菌劑較為顯著，有效提高了土壤中硝態(tài)氮的含量。

3、磷元素含量

磷元素一般以速效磷的方式進(jìn)行吸收，確保玉米吸收磷元素的效率，保障土壤中磷元素得到有效補(bǔ)充，提供穩(wěn)定的磷供應(yīng)來源。玉米不同生長時(shí)期土壤中磷元素含量情況如下：

拔節(jié)期：無機(jī)肥料30.5g/kg；單一微生物菌劑44.4g/kg；有機(jī)質(zhì)微生物菌劑35.9g/kg；復(fù)合微生物菌劑38.5g/kg。

灌漿期：無機(jī)肥料28.7g/kg；單一微生物菌劑37.6g/kg；有機(jī)質(zhì)微生物菌劑35.5g/kg；復(fù)合微生物菌劑44.5g/kg。

成熟期：無機(jī)肥料24.9g/kg；單一微生物菌劑31.5g/kg；有機(jī)質(zhì)微生物菌劑36.1g/kg；復(fù)合微生物菌劑41.7g/kg。

通過上述數(shù)據(jù)分析可知，拔節(jié)期三種微生物菌劑分別高出無機(jī)肥料45.6%、17.7%、26.2%，單一微生物菌劑效果顯著；灌漿期三種微生物菌劑分別高出無機(jī)肥料31.0%、23.7%、55.1%，復(fù)合微生物菌劑效果顯著；成熟期三種微生物菌劑分別高出無機(jī)肥料26.5%、45.0%、67.5%。因此，在玉米不同生長時(shí)期下，需要選擇不同的微生物菌劑，確保提高土壤中速效磷的效果。

4、鉀元素含量

鉀元素是促進(jìn)玉米碳水化合物合成，使雌穗發(fā)育良好的關(guān)鍵，一旦出現(xiàn)缺鉀的情況，將會(huì)影響到玉米的正常生長。在微生物菌劑的作用下，可實(shí)現(xiàn)速效鉀的補(bǔ)充，保證土壤中鉀肥的充足。玉米不同生長時(shí)期土壤中鉀元素含量情況如下：

拔節(jié)期：無機(jī)肥料90.5g/kg；單一微生物菌劑109.6g/kg；有機(jī)質(zhì)微生物菌劑98.4g/kg；復(fù)合微生物菌劑102.2g/kg。

灌漿期：無機(jī)肥料81.7g/kg；單一微生物菌劑108.5g/kg；有機(jī)質(zhì)微生物菌劑99.9g/kg；復(fù)合微生物菌劑110.4g/kg。

成熟期：無機(jī)肥料78.4g/kg；單一微生物菌劑80.7g/kg；有機(jī)質(zhì)微生物菌劑84.3g/kg；復(fù)合微生物菌劑100.6g/kg。

通過上述數(shù)據(jù)分析可知，拔節(jié)期三種微生物菌劑分別高出無機(jī)肥料21.1%、8.7%、12.9%；灌漿期三種微生物菌劑分別高出無機(jī)肥料32.8%、22.3%、35.1%；成熟期三種微生物菌劑分別高出無機(jī)肥料2.9%、7.5%、28.3%。由此可見，三種微生物菌劑效果均強(qiáng)于無機(jī)肥料，對(duì)鉀元素具有提升作用。拔節(jié)期單一微生物菌劑效果明顯；灌漿期、成熟期復(fù)合微生物菌劑效果明顯。

5、酶活性影響

微生物菌劑對(duì)土壤酶活性具有一定的影響，酶活性程度是保證營養(yǎng)轉(zhuǎn)化效率的關(guān)鍵。在微生物菌劑的作用下，脲酶、中性磷酸酶、過氧化氫酶活性將得到增強(qiáng)，具體增長情況如下：

尿素酶：無機(jī)肥料89.3μmol/（h·g）；單一微生物菌劑99.8μmol/（h·g）；有機(jī)質(zhì)微生物菌劑106.1μmol/（h·g）；復(fù)合微生物菌劑108.6μmol/（h·g）。

中性磷酸酶：無機(jī)肥料1.33μmol/（h·g）；單一微生物菌劑1.37μmol/（h·g）；有機(jī)質(zhì)微生物菌劑1.42μmol/（h·g）g；復(fù)合微生物菌劑1.57μmol/（h·g）。

過氧化氫酶：無機(jī)肥料8.34μmol/（h·g）；單一微生物菌劑8.46μmol/（h·g）；有機(jī)質(zhì)微生物菌劑9.68μmol/（h·g）；復(fù)合微生物菌劑8.75μmol/（h·g）。

通過上述數(shù)據(jù)分析可知，在微生物酶的作用下，三種酶的含量均高于無機(jī)肥料情況。與無機(jī)肥料相比，尿素酶分別高出11.8%、18.8%、21.6%；中性磷酸酶分別高出3.0%、6.8%、18.0%；過氧化氫酶分別高出1.4%、16.1%、4.9%。由此可見，復(fù)合微生物菌劑對(duì)土壤中的尿素酶、中性磷酸酶提升效果明顯；有機(jī)質(zhì)微生物菌劑對(duì)過氧化氫酶提升效果明顯。

6、產(chǎn)量性狀影響

玉米產(chǎn)量性狀包括穗行數(shù)、穗粒數(shù)、百粒重等，需要對(duì)產(chǎn)量構(gòu)成因素進(jìn)行分析，確保微生物菌劑在產(chǎn)量控制中的成果。三種微生物菌劑下玉米產(chǎn)量情況如下：

穗行數(shù)：無機(jī)肥料15.56行/穗；單一微生物菌劑15.63行/穗；有機(jī)質(zhì)微生物菌劑16.24行/穗；復(fù)合微生物菌劑15.98行/穗。

穗粒數(shù)：無機(jī)肥料35.23粒/行；單一微生物菌劑40.37粒/行；有機(jī)質(zhì)微生物菌劑38.14粒/行；復(fù)合微生物菌劑43.46粒/行。

百粒重：無機(jī)肥料32.57g；單一微生物菌劑33.41g；有機(jī)質(zhì)微生物菌劑34.23g；復(fù)合微生物菌劑35.96g。

通過上述數(shù)據(jù)可知，在微生物菌劑的作用下，玉米產(chǎn)量現(xiàn)狀得到了改善，具體提升情況如下：與無機(jī)肥料相比，三種微生物菌劑穗行數(shù)分別提升0.4%、4.4%、2.7%；穗粒數(shù)分別提升14.6%、8.3%、23.4%；百粒重分別提升2.6%、5.1%、10.4%。因此，單一微生物菌劑對(duì)穗行數(shù)具有顯著效果，復(fù)合微生物菌劑對(duì)穗粒數(shù)、百粒重具有顯著效果，兩種菌劑可配合進(jìn)行使用，有助于增加玉米的產(chǎn)量。

玉米效益與產(chǎn)量具有密切關(guān)系，無機(jī)肥料玉米產(chǎn)量為9835.64kg/hm2，單一微生物菌劑、有機(jī)質(zhì)微生物菌劑、復(fù)合微生物菌劑產(chǎn)量分別為10451.21kg/hm2、11259.36kg/hm2、12364.74kg/hm2，玉米產(chǎn)量分別提高了6.3%、14.5%、25.7%，復(fù)合微生物菌劑玉米產(chǎn)量明顯較高，能夠有效提高玉米的總產(chǎn)值，保障凈收入得到顯著提高。

綜上所述，微生物菌劑具有改善土壤肥力、提高玉米產(chǎn)量的作用，需要結(jié)合玉米的生長時(shí)期，合理對(duì)微生物菌劑進(jìn)行使用，保證微生物技術(shù)得到有效利用。通過研究發(fā)現(xiàn)，不同微生物菌劑的影響具有差異，對(duì)不同玉米時(shí)期促進(jìn)效果不同。其中，復(fù)合微生物菌劑在玉米各個(gè)生長時(shí)期、產(chǎn)量方面均具有顯著效果，可將復(fù)合微生物菌劑作為首選肥料，再配合其它肥料進(jìn)行使用，保障玉米產(chǎn)量控制上得到突破。

（作者單位：264300 山東省榮成市農(nóng)業(yè)農(nóng)村局）