不同微生物菌劑對棉花土壤理化性質(zhì)及生長的影響*

王俊鐸，龔照龍，鄭巨云，劉海明，嚴(yán)偉龍，李 碩，刁于和，李雪源，梁亞軍

（1.新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院經(jīng)濟作物研究所，新疆 烏魯木齊 830091；2.北京航天恒豐科技股份有限公司；3.新疆航天兆豐科技有限公司）

新疆棉花生產(chǎn)在我國棉花產(chǎn)業(yè)發(fā)展中具有舉足輕重的作用，肩負(fù)著我國棉花生產(chǎn)安全、滿足棉紡工業(yè)需求、促進新疆經(jīng)濟發(fā)展、保持邊疆穩(wěn)定、實現(xiàn)棉農(nóng)增收，所以做大做強新疆棉花生產(chǎn)，鞏固新疆棉花生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展是國之要務(wù)[1-4]。據(jù)統(tǒng)計，2021年新疆棉花種植面積超250萬hm2，產(chǎn)量超510 t，占全國棉花總種植面積和產(chǎn)量的80%以上[5]。目前，我國新疆棉花發(fā)展仍然面臨許多困境。進入21世紀(jì)以來，雖然新疆棉花的單產(chǎn)水平和總產(chǎn)量總體仍保持逐年增加的趨勢，但隨著棉花種植年限的延長，長期連作棉田化肥使用量大，導(dǎo)致土壤理化性質(zhì)變差，土壤板結(jié)嚴(yán)重，有機質(zhì)含量嚴(yán)重不足，因此，持續(xù)提高新疆棉花的土壤質(zhì)量，保證棉花生產(chǎn)安全，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展，是新疆棉花生產(chǎn)中迫切需要解決的重要問題之一[5-7]。隨著微生物菌劑市場的迅速發(fā)展，各類微生物菌劑用于生產(chǎn)當(dāng)中，其不但可以抑制土壤病原菌的生長、改良土壤環(huán)境、提高肥料利用率，還可以豐富水土營養(yǎng)，提高作物的產(chǎn)量[8-9]。因此，本研究通過研究不同微生物菌劑對棉花土壤理化性質(zhì)、生長和產(chǎn)量的影響，對比田間肥效的差異，確認(rèn)適合棉花可持續(xù)生產(chǎn)的微生物菌劑，為該菌劑在棉花生產(chǎn)中的推廣應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗概況

試驗于2021—2023年在新疆十六團7連G-02條陸地棉種植基地進行。試驗所在地屬于溫帶大陸性干旱氣候，日照時間長，晝夜溫差大，年均氣溫為6.7 ℃。土壤類型為沙壤土略帶粘性，土壤質(zhì)地為粘土。棉花生育期滴水8次，共計滴水量270 m3/667 m2?；释度?0 kg/667 m2化肥（復(fù)合肥30 kg/667 m2+尿素20 kg/667 m2）。追肥：6月5日滴灌，隨水滴施尿素3 kg/667 m2，磷酸二銨2 kg/667 m2；6月25日滴灌，隨水滴施尿素5 kg/667 m2，磷酸二銨3 kg/667 m2，鉀肥3 kg/667 m2；7月1日滴灌，隨水滴施尿素5 kg/667 m2，磷酸二銨5 kg/667 m2，鉀肥5 kg/667 m2；7月10日滴灌，隨水滴施尿素5 kg/667 m2，磷酸二銨4 kg/667 m2，鉀肥4 kg/667 m2；7月26日滴灌，隨水滴施尿素5 kg/667 m2，磷酸二銨2 kg/667 m2，鉀肥2 kg/667 m2。

1.2 試驗材料

供試棉花品種為國審棉新品種“源棉8號”，由新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院經(jīng)濟作物研究所提供。

供試微生物菌劑為“菌臨天下”（有效活菌數(shù)≥1 200億/g），雙藻菌露200（有效活菌數(shù)≥200億/g）和十二菌微生物菌劑（有效活菌數(shù)≥5億/g）。

1.3 試驗設(shè)計

采用隨機區(qū)組設(shè)計，常規(guī)大田管理。試驗共設(shè)4個處理，每個處理設(shè)3次重復(fù)。對照（CK）：施用常規(guī)復(fù)合肥（尿素、磷酸二銨和鉀肥），不施用微生物菌劑；T1處理：施用菌臨天下；T2處理：施用雙藻菌露200；T3處理：施用十二菌微生物菌劑。微生物菌劑處理試驗全生育期滴施6次，第一次水用量200 g/667 m2，第二次水用量200 g/667 m2，第三次至第六次每次用水量100 g/667 m2。各處理田間面積均為16.67 hm2，理論種植密度15 458株/667 m2。

1.4 數(shù)據(jù)調(diào)查與測定

1.4.1 生育期調(diào)查

記錄棉花播種、出苗及各生育期的開始與結(jié)束日期。

1.4.2 土壤理化性質(zhì)測定

采用五點取樣法對每個小區(qū)0～20 cm的土壤進行采集。依據(jù)《土壤農(nóng)化分析》的方法進行土壤理化性質(zhì)的測定，其中包括土壤有機質(zhì)、pH、全氮含量、水解性氮含量、有效磷含量和速效鉀含量。

1.4.3 農(nóng)藝性狀調(diào)查

于吐絮期，隨機分區(qū)選取10株具有代表性棉株，每個處理共選取30株棉株，測定其株高、果節(jié)、葉齡、花位和鈴位等。

1.4.4 干物質(zhì)積累量測定

不同處理隨機分區(qū)選取5株具有代表性棉株，每個處理共選取15株棉株，按照不同部位，于105 ℃殺青30 min，80 ℃烘干至質(zhì)量恒定，稱量各部位重量。

1.4.5 產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素

于棉花吐絮期，采用農(nóng)業(yè)農(nóng)村部棉花測產(chǎn)方法，每個處理抽測5個樣點，每個樣點6.67 m2，調(diào)查其棉花株數(shù)和鈴數(shù)，并采收棉株上、中和下部各100個棉鈴，測定單鈴重。棉花收獲階段實收每個樣點的籽棉和皮棉，稱重后折算667 m2產(chǎn)量。

1.5 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2018和R語言進行數(shù)據(jù)整理與綜合分析，利用Graphpad prism 8.1軟件進行數(shù)據(jù)可視化。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對棉花生育期及長勢的影響

由表1可知，不同處理棉花生育期天數(shù)在117～120 d，以CK和T3處理生育期最長，T2次之，T1最短。2021—2022年，不同處理棉花出苗期沒有差異，現(xiàn)蕾、開花和吐絮期的時間有所差異，T1進入現(xiàn)蕾期相較CK、T2和T3分別提前1～3 d，開花期相較CK、T2和T3提前3 d，吐絮期相較CK、T2和T3分別提前2～3 d。此外，兩年間不同處理棉花的生長勢和整齊度有所差異，T1處理棉花苗期、蕾期和花期的生長勢、整齊度均優(yōu)于CK、T2和T3。說明微生物菌劑對棉花生育進程無顯著影響，T1微生物菌劑可促進棉花的生長勢和整齊度。

表1 不同處理棉花生育時期及長勢

2.2 不同處理對棉花土壤理化性質(zhì)的影響

由表2可知，微生物菌劑對棉花土壤理化性質(zhì)具有顯著影響。2021—2022年，微生物菌劑處理下土壤的pH、全氮、有機質(zhì)、水解性氮、有效磷和速效鉀等理化現(xiàn)狀均優(yōu)于對照。兩年間土壤pH以T1處理最低，平均為8.12；全氮以T1處理最高，平均為1.07 g/kg，較CK、T2和T3分別增加20.22%、8.08%和9.93%；有機質(zhì)以T1處理最高，平均為21.41 g/kg，較CK、T2和T3分別增加9.74%、5.76%和6.38%；水解性氮以T1處理最高，平均為69.31 mg/kg，較CK、T2和T3分別增加38.51%、17.06%和19.08%；有效磷以T1處理最高，平均為89.48 mg/kg，較CK、T2和T3分別增加31.31%、11.65%和19.08%；速效鉀以T1處理最高，平均為203.46 mg/kg，較CK、T2和T3分別增加24.98%、13.06%和15.96%。表明微生物菌劑能夠顯著改善棉花土壤理化性質(zhì)，增加土壤肥力，減少土壤鹽漬化，其中以T1處理下棉花土壤理化性狀最優(yōu)。

表2 不同處理對棉花土壤理化性質(zhì)的影響

2.3 不同處理對棉花農(nóng)藝性狀、干物質(zhì)積累量及分配的影響

由表3和表4可知，微生物菌劑對棉花的農(nóng)藝性狀、鮮重和干物質(zhì)積累量均有顯著影響，不同處理的干物質(zhì)分配比例沒有顯著差異。2021—2022年，微生物菌劑處理下棉花的農(nóng)藝性狀、地上部分鮮重、根鮮重、地上部分干重和根干重均大于對照，整體表現(xiàn)為T1＞T2＞T3＞CK。兩年間不同處理的棉花株高介于83.16～86.73 cm，T1處理表現(xiàn)最高，較CK、T2和T3增加2.62%以上；不同處理棉花果節(jié)介于6.28～6.95個，T1處理表現(xiàn)最高，較CK、T2和T3增加了5.42%以上；不同處理棉花葉齡、花位和鈴位在不同處理間差異較?。徊煌幚砻藁ǖ厣喜糠瞩r重介于157.47～231.31 g，T1處理表現(xiàn)最高，較CK、T2和T3分別增加28.90%、9.28%和10.75%；不同處理棉花根鮮重介于12.33～15.45 g，T1處理表現(xiàn)最高，較CK、T2和T3分別增加25.32%、8.42%和9.23%；不同處理棉花地上部分干重介于79.41～104.05 g，T1處理表現(xiàn)最高，較CK、T2和T3分別增加31.03%、10.57%和15.44%；不同處理棉花根干重介于5.31～7.03 g，T1處理表現(xiàn)最高，較CK、T2和T3分別增加32.43%、21.25%和21.04%。表明微生物菌劑能夠促進棉花的生長發(fā)育，增加棉花的干物質(zhì)積累，其中以T1處理下棉花農(nóng)藝性狀和干物質(zhì)積累量的綜合表現(xiàn)最優(yōu)。

表3 不同處理對棉花農(nóng)藝性狀的影響

表4 不同處理對棉花干物質(zhì)積累量及分配的影響

2.4 不同處理對棉花產(chǎn)量及構(gòu)成因素的影響

由表5可知，不同處理對棉花的小區(qū)株數(shù)、單株成鈴數(shù)、皮棉和籽棉產(chǎn)量均有顯著影響，對單鈴重和籽指影響不顯著。2021—2022年，菌劑處理棉花的產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素均優(yōu)于對照，整體表現(xiàn)為T1＞T2＞T3＞CK。兩年間棉花小區(qū)株數(shù)以T1處理表現(xiàn)最多，平均為132.5株，較CK、T2和T3分別增加了8.46%、5.58%和5.86%；單株成鈴數(shù)以T1處理表現(xiàn)最多，平均為6.63個，較CK、T2和T3分別增加35.97%、21.66%和17.45%；單鈴重和籽指在不同處理下無顯著差異，但均以T1處理表現(xiàn)最優(yōu)；皮棉產(chǎn)量以T1處理表現(xiàn)最多，平均為245.85 kg/667 m2，較CK、T2和T3分別增加10.73%、3.23%和6.17%；籽棉產(chǎn)量以T1處理表現(xiàn)最多，平均為579.2 kg/667 m2，較CK、T2和T3分別增加18.36%、9.73%和10.78%。表明微生物菌劑能夠協(xié)調(diào)棉花的產(chǎn)量構(gòu)成因素，顯著增加皮棉和籽棉產(chǎn)量，其中以T1處理下棉花產(chǎn)量及構(gòu)成因素綜合表現(xiàn)最好。

表5 不同處理對棉花產(chǎn)量及構(gòu)成因素的影響

3 討論

新疆棉花多年來大面積連續(xù)種植，生產(chǎn)過程中存在誤用農(nóng)藥、不科學(xué)灌溉、過量施肥、殘膜污染等，導(dǎo)致土壤鹽堿化、板結(jié)加重、微生物種群減少、養(yǎng)分失衡、肥力下降等一系列問題，嚴(yán)重影響棉花的生長發(fā)育，造成棉花減產(chǎn)問題突出[12]。有研究表明，在連作田施用微生物菌劑可顯著改善土壤理化性質(zhì)，改善土壤微生物群落，增加土壤顆粒含量，改善土壤團聚體結(jié)構(gòu)，從而促進作物生長發(fā)育，提高作物產(chǎn)量[10，13-17]。本研究表明，2021—2023年不同處理棉花的生育期基本同步，但施用微生物菌劑的棉花在苗期、花蕾期和開花期的生長勢和整齊度優(yōu)于對照，表明微生物菌劑可以促進棉花在生長過程中的生長勢和整齊度。同時，微生物菌劑對棉花土壤理化性質(zhì)具有顯著影響，T1菌劑處理土壤的pH、全氮、有機質(zhì)、水解性氮、有效磷和速效鉀等理化現(xiàn)狀均優(yōu)于其他處理。表明施用微生物菌劑可顯著改善棉花土壤理化性質(zhì)，降低土壤鹽堿化風(fēng)險，為棉花高產(chǎn)奠定堅實基礎(chǔ)。

干物質(zhì)積累與作物產(chǎn)量密切相關(guān)。本研究發(fā)現(xiàn)，微生物菌劑處理會促進棉花的生長發(fā)育。2021—2023年，T1菌劑處理的株高和果節(jié)分別為86.53 cm和6.9個，微生物菌劑處理下的棉花鮮重和干重均顯著大于對照，其中T1菌劑處理的棉花地上部分鮮重、根鮮重和地上部分干重較CK、T2和T3增加了8.42%以上，根干重較CK、T2和T3增加了21.04%以上，表明微生物菌劑能促進棉花的生長發(fā)育，增加棉花的鮮重和干物質(zhì)積累，為產(chǎn)量形成打下堅實基礎(chǔ)。此外，微生物菌劑對棉花產(chǎn)量及其構(gòu)成因素也有顯著影響。2021—2023年，T1菌劑處理的棉花小區(qū)株數(shù)較CK、T2和T3增加了5.58%以上，單株成鈴數(shù)較CK、T2和T3增加了17.45%以上，單鈴重和籽指也均大于其他處理。兩年間T1處理棉花的皮棉產(chǎn)量平均為245.85 kg/667 m2，較CK、T2和T3分別增加10.73%、3.23%和6.17%；T1處理籽棉平均產(chǎn)量為579.2 kg/667 m2，較CK、T2和T3分別增加18.36%、9.73%和10.78%。表明微生物菌劑能夠協(xié)調(diào)棉花的產(chǎn)量構(gòu)成因素，進一步顯著增加棉花皮棉和籽棉的產(chǎn)量。

4 結(jié)論

本研究表明，“菌臨天下”微生物菌劑能夠有效降低棉田土壤pH，提高土壤養(yǎng)分含量，包括有機質(zhì)、水解性氮、有效磷和速效鉀等。此外，施用該菌劑有利于促進棉花的生長發(fā)育、增加干物積累、協(xié)調(diào)產(chǎn)量構(gòu)成因素，最終達到增產(chǎn)增收的目的。綜上，“菌臨天下”微生物菌劑對棉花土壤理化性質(zhì)、生長發(fā)育和產(chǎn)量具有良好的促進效果，該菌劑在棉花生產(chǎn)中值得大面積推廣應(yīng)用。