微生物菌劑對(duì)土壤理化性質(zhì)及棉花生長(zhǎng)的影響

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

（1.新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院經(jīng)濟(jì)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）

新疆為我國(guó)棉花的主要產(chǎn)區(qū)，深刻影響著我國(guó)棉花產(chǎn)業(yè)的發(fā)展[1]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2021年新疆棉花種植面積超2 500千hm2，占全國(guó)棉花總種植面積的80%以上[2]。近年來(lái)，由于新疆棉花常年連作，導(dǎo)致土壤理化性質(zhì)失調(diào)、土壤鹽堿化加重和肥力流失，嚴(yán)重影響了新疆棉花的產(chǎn)業(yè)發(fā)展[2-4]。隨著微生物菌劑的關(guān)注，人們發(fā)現(xiàn)微生物菌劑是國(guó)家農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的不可或缺的綠色投入品，它能維持改良土壤理化性質(zhì)、協(xié)調(diào)土壤肥力、改善土壤鹽堿化，并能促進(jìn)作物生長(zhǎng)發(fā)育和增產(chǎn)保收[5-6]。因此，本研究通過(guò)對(duì)比微生物菌劑與常規(guī)施肥田間肥效的差異，研究微生物菌劑對(duì)棉花土壤理化性質(zhì)及生長(zhǎng)的影響，為菌劑在棉花生產(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(yàn)概況

試驗(yàn)于2021—2023年在新疆農(nóng)科院經(jīng)濟(jì)作物陸地棉試驗(yàn)基地（十六團(tuán)7連G-02條田）進(jìn)行。試驗(yàn)所在地屬于“溫帶大陸性干旱氣候”，日照時(shí)間長(zhǎng)，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。灌溉情況：生育期共滴水8次，共計(jì)滴水270 m3∕667 m2。

1.2 試驗(yàn)材料

供試棉花品種為國(guó)審棉新品種“源棉8號(hào)”（新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院經(jīng)濟(jì)作物研究所提供），供試微生物菌劑“菌臨天下”由新疆航天兆豐科技有限公司提供，其有效活菌數(shù)≥1 200億∕g。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，常規(guī)大田管理。試驗(yàn)共設(shè)2個(gè)處理，每個(gè)處理設(shè)3次重復(fù)。對(duì)照處理田和菌劑處理田均為33.3 hm2，理論密度15 489株∕667 m2。處理1：對(duì)照（CK），常規(guī)施肥（尿素、滴灌二銨水溶肥、晶粒鉀62%），不施用微生物菌劑；處理2：T（菌臨天下），在對(duì)照施肥的基礎(chǔ)上加施微生物菌劑菌臨天下。菌劑處理全生育期滴施菌臨天下菌劑6次，第一次隨水滴施用量200 g∕667 m2，第二次隨水滴施用量200 g∕667 m2，第三次至第六次隨水滴施用量100 g∕667 m2。2個(gè)處理常規(guī)施肥量：基肥投入化肥50 kg∕667 m2（40 kg∕667 m2復(fù)合肥＋10 kg∕667 m2尿素）；追肥：6月5日滴施尿素3 kg∕667 m2、磷酸二銨2 kg∕667 m2；6月16日滴施尿素4 kg∕667 m2、磷酸二銨3 kg∕667 m2、鉀肥1 kg∕667 m2；6月25日滴施尿素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日滴施尿素5 kg∕667 m2、磷酸二銨4 kg∕667 m2、鉀肥4 kg∕667 m2；7月19日滴施尿素5 kg∕667 m2、磷酸二銨4 kg∕667 m2、鉀肥5 kg∕667 m2；7月26日滴施尿素5 kg∕667 m2、磷酸二銨2 kg∕667 m2、鉀肥2 kg∕667 m2。

1.4 數(shù)據(jù)調(diào)查

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(cè)定

于不同處理下，采用五點(diǎn)取樣法對(duì)每個(gè)小區(qū)0～20 cm的土壤進(jìn)行采集。依據(jù)《土壤農(nóng)化分析》的方法進(jìn)行土壤理化性質(zhì)的測(cè)定，包括土壤有機(jī)質(zhì)、pH值、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

于棉花吐絮期，隨機(jī)分區(qū)選取5株具有代表性的棉株，每個(gè)處理共選取30株棉株，測(cè)定其株高、果枝節(jié)、葉齡、花位和鈴位等。

1.4.4 干物質(zhì)積累量測(cè)定

各處理隨機(jī)分區(qū)選取10株具有代表性棉株，每個(gè)處理共選取30株棉株，按照不同部位分開，在105 ℃殺青30 min后，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(cè)產(chǎn)辦法，抽測(cè)5個(gè)樣點(diǎn)，每個(gè)樣點(diǎn)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100個(gè)棉鈴，測(cè)定單鈴重。棉花收獲階段實(shí)收每個(gè)樣點(diǎn)的籽棉和皮棉，并稱重，折算667 m2產(chǎn)量。

1.5 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2017和R語(yǔ)言進(jìn)行數(shù)據(jù)整理與綜合分析，利用Graphpad prism 8.02 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)可視化。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對(duì)棉花生育期和生長(zhǎng)勢(shì)的影響

由表1可知，各處理棉花生育期天數(shù)為117～120 d，T微生物菌劑處理的生育期天數(shù)較對(duì)照少1～3 d。T微生物菌劑處理2021年棉花現(xiàn)蕾期、開花期和吐絮期較對(duì)照分別提前3 d、2 d和3 d，2022年棉花出苗期、現(xiàn)蕾期、開花期和吐絮期較對(duì)照分別提前1 d、2 d、2 d和1 d。此外，兩年間T微生物菌劑處理棉花的生長(zhǎng)勢(shì)、整齊度均優(yōu)于對(duì)照。說(shuō)明微生物菌劑會(huì)促進(jìn)棉花不同生育進(jìn)程的生長(zhǎng)勢(shì)和整齊度，對(duì)棉花生育進(jìn)程無(wú)顯著影響。

表1 不同處理棉花生育時(shí)期及長(zhǎng)勢(shì)差異

2.2 不同處理對(duì)棉花土壤理化性質(zhì)的影響

由表2可知，T微生物菌劑處理對(duì)棉花土壤理化性質(zhì)具有顯著影響，兩年間T微生物菌劑處理棉花土壤全氮、有機(jī)質(zhì)、水解性氮、有效磷和速效鉀的含量均高于對(duì)照。兩年間T微生物菌劑處理的土壤全氮含量平均為1.12 g∕kg，較對(duì)照增加14.65%；土壤有機(jī)質(zhì)含量平均為21.82 g∕kg，較對(duì)照增加12.46%；土壤水解性氮含量平均為61.45 mg∕kg，較對(duì)照增加了14.35%；土壤有效磷含量平均為52.98 mg∕kg，較對(duì)照增加33.30%；土壤速效鉀含量平均為186.17 mg∕kg，較對(duì)照增加13.98%。土壤pH值平均為8.05，較對(duì)照減少3.75%。表明T微生物菌劑處理能夠顯著改善棉花土壤理化性質(zhì)，提高土壤肥力，降低土壤鹽漬化風(fēng)險(xiǎn)。

表2 不同處理對(duì)棉花土壤理化性質(zhì)的影響

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

由表3和表4可知，微生物菌劑對(duì)棉花的株高、果節(jié)、花位、鮮重和干物質(zhì)積累均有顯著影響，不同處理棉花的葉齡、鈴位和干物質(zhì)分配比例沒有顯著差異。兩年間T微生物菌劑處理棉花的農(nóng)藝性狀、地上部分鮮重、根鮮重、地上部分干重和根干重均顯著大于對(duì)照，其中T微生物菌劑處理的棉花株高平均為87.03 cm，較對(duì)照增加4.34%；T微生物菌劑處理的棉花果節(jié)、花位和鈴位平均為7.12 個(gè)、6.63臺(tái)和7.75臺(tái)，較對(duì)照分別增加13.11%、8.96%和8.47%；T微生物菌劑處理的棉花地上部分鮮重平均為221.89 g，較對(duì)照增加48.45%；T微生物菌劑處理的根鮮重平均為15.13 g，較對(duì)照增加34.52%；T微生物菌劑處理的棉花地上部分干重平均為111.45 g，較對(duì)照增加43.05%；T微生物菌劑處理的棉花根干重平均為6.23 g，較對(duì)照增加37.96%。表明T微生物菌劑處理有利于棉花的生長(zhǎng)發(fā)育，并能夠促進(jìn)棉花的鮮重和干物質(zhì)積累，為高產(chǎn)打下基礎(chǔ)。

表3 不同處理對(duì)棉花農(nóng)藝性狀的影響

表4 不同處理對(duì)棉花干物質(zhì)積累及分配的影響

2.4 不同處理棉花產(chǎn)量及構(gòu)成因素的影響

由表5可知，T微生物菌劑處理對(duì)棉花產(chǎn)量、小區(qū)株數(shù)、單株成鈴數(shù)和單鈴重均有顯著影響，對(duì)籽指影響不顯著，兩年間T微生物菌劑處理的棉花產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素均優(yōu)于對(duì)照。其中，兩年間菌T微生物菌劑處理的小區(qū)棉花株數(shù)平均為132.5株，較對(duì)照增加5.16%；棉花單株成鈴數(shù)平均為7.89個(gè)，較對(duì)照增加25.54%；單鈴重平均為7.36 g，較對(duì)照增加7.76%；皮棉產(chǎn)量平均為349.20 kg∕667 m2，較對(duì)照增加16.56%；籽棉產(chǎn)量平均為739.54 kg∕667 m2，較對(duì)照增加18.85%。表明T微生物菌劑處理能夠協(xié)調(diào)棉花的產(chǎn)量構(gòu)成因素，從而進(jìn)一步增加棉花皮棉和籽棉產(chǎn)量。

表5 不同處理對(duì)棉花產(chǎn)量及構(gòu)成因素的影響

3 討論

多年連作使得棉花生長(zhǎng)勢(shì)變?nèi)?、抗逆和抗病能力變差，并?huì)產(chǎn)生土壤理化性質(zhì)失調(diào)、破壞微生物結(jié)構(gòu)和肥力流失等一系列問題，是造成棉花死亡和減產(chǎn)的主要原因[10]。近年來(lái)，微生物菌劑對(duì)不同作物生長(zhǎng)、產(chǎn)量以及土壤理化性質(zhì)影響的研究取得了較大進(jìn)展[7，11-13]。因此，科學(xué)改進(jìn)肥料施用方式，減量配施微生物菌劑，促進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展刻不容緩。本研究發(fā)現(xiàn)，本試驗(yàn)兩個(gè)處理棉花生育期基本同步，但T微生物菌劑處理棉花的生長(zhǎng)勢(shì)、整齊度都優(yōu)于對(duì)照，說(shuō)明微生物菌劑會(huì)促進(jìn)棉花不同生育進(jìn)程的生長(zhǎng)勢(shì)和整齊度。兩年間T微生物菌劑處理棉花的土壤pH值、全氮、有機(jī)質(zhì)、水解性氮、有效磷和速效鉀的表現(xiàn)均優(yōu)于對(duì)照。表明T微生物菌劑處理能夠顯著改善棉花土壤理化性質(zhì)，降低土壤鹽漬化風(fēng)險(xiǎn)，為棉花高產(chǎn)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

作物干物質(zhì)的形成和積累與產(chǎn)量之間具有密切的關(guān)系。本試驗(yàn)得出，T微生物菌劑處理對(duì)棉花的株高、果節(jié)、花位、鮮重和干物質(zhì)積累均有顯著影響。兩年間T微生物菌劑處理棉花的農(nóng)藝性狀、地上部分鮮重、根鮮重、地上部分干重和根干重均顯著高于對(duì)照，此外，T微生物菌劑處理棉花的小區(qū)株數(shù)、單株成鈴數(shù)和單鈴重均高于對(duì)照，表明T微生物菌劑處理能夠通過(guò)協(xié)調(diào)棉花的產(chǎn)量構(gòu)成因素，從而進(jìn)一步增加棉花產(chǎn)量。

4 結(jié)論

本試驗(yàn)結(jié)果表明，施用微生物菌劑（菌臨天下）能夠顯著促進(jìn)棉花的生長(zhǎng)發(fā)育、增加干物積累、協(xié)調(diào)產(chǎn)量構(gòu)成因素以及提高棉花產(chǎn)量。此外，微生物菌劑的施用能夠有效減低土壤pH值，提高土壤養(yǎng)分含量，使土壤有機(jī)質(zhì)、水解性氮、有效磷和速效鉀均得到顯著增加。綜上，“菌臨天下”微生物菌劑對(duì)棉花土壤理化性質(zhì)、生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量具有良好的促進(jìn)效果。