微生物菌肥拌種對大豆花生增產(chǎn)效應(yīng)的影響

高意帆 陳銀銀 溫濤 高剛強(qiáng) 常洪慶 劉天學(xué) 李鴻萍

（河南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，河南 鄭州 450000）

大豆（Glycinemax）、花生（Arachishypogaea）屬于豆科植物，含有豐富的蛋白質(zhì)、脂肪等營養(yǎng)物質(zhì)，是我國重要的植物蛋白質(zhì)和油料來源［1-2］。近年來，大豆、花生生產(chǎn)中存在產(chǎn)量和品質(zhì)下降以及供求不平衡等問題，已成為制約農(nóng)業(yè)發(fā)展的因素。

微生物菌肥是含有微生物活體并適用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品，可以增強(qiáng)植株抗逆性［3］、減少病害［4］、提高土壤酶活性［5］、增加微生物菌群［6］。針對單純施用化肥以及過度耕作造成的土壤肥力緩慢下降等問題，施用菌肥是有效緩解途徑之一，其在促進(jìn)作物生長、減少生產(chǎn)中對化學(xué)農(nóng)藥和肥料依賴、改善土壤養(yǎng)分含量等方面具有顯著作用［7-8］。微生物菌肥功能多樣，李晴晴等［9］利用分子生物學(xué)技術(shù)，研究發(fā)現(xiàn)施加解淀粉芽孢桿菌菌肥可以改變微生物群落結(jié)構(gòu)、富集有益物種、加強(qiáng)氮循環(huán)，從而促進(jìn)植株生長；也有研究指出，芽孢桿菌類菌肥的施用不僅可以增加土壤中氮磷鉀養(yǎng)分含量、微生物群落多樣性和酶活性，還能夠促進(jìn)大豆、燕麥等植株的根系活力和生長，并對單位面積產(chǎn)量和籽粒品質(zhì)具有明顯促進(jìn)作用［10-17］。同時(shí)，芽孢桿菌類菌肥還可以減少植株病害、促進(jìn)產(chǎn)量增加，具有良好的生防效應(yīng)［18-22］。因此，研究微生物菌肥對大豆、花生產(chǎn)量和品質(zhì)的影響具有重要意義。

前人研究發(fā)現(xiàn)，復(fù)合微生物菌肥對非豆科作物生長具有較好的促進(jìn)作用且功能多樣，對不同作物及同一作物的不同性狀影響不同［12-15］。但有關(guān)芽孢桿菌類菌肥同時(shí)作用于豆科作物大豆、花生，對植株地上農(nóng)藝性狀、地下根系表型、土壤酶活性、籽粒品質(zhì)等影響的系統(tǒng)研究以及菌肥調(diào)控根系發(fā)育、光合作用、土壤酶活性之間的互作效應(yīng)鮮見報(bào)道?；趶?fù)合微生物菌肥在水稻［13］、小麥［14］、玉米［15］等作物上的顯著作用，本試驗(yàn)選取優(yōu)質(zhì)大豆、花生品種，采用菌肥拌種的方式，探究微生物菌肥對植株生長過程中農(nóng)藝性狀、根系性狀、光合參數(shù)、土壤酶活性及產(chǎn)量品質(zhì)等方面的影響，以明確其在豆科作物中的實(shí)際應(yīng)用效果，為微生物菌肥的科學(xué)施用與推廣提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況與試驗(yàn)材料

盆栽試驗(yàn)在河南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)園基地（河南省鄭州市，113°48'55″E、34°48'19″N）進(jìn)行，土壤取自河南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)園基地，采集土壤時(shí)去除植物殘株及石塊，并過6 mm篩網(wǎng)。土壤類型為潮土，有機(jī)質(zhì)含量14.13 g·kg-1、全氮0.81 g·kg-1、有效磷10.54 mg·kg-1、速效鉀92.65 mg·kg-1。大田試驗(yàn)在許昌市建安區(qū)陳曹鄉(xiāng)史莊村（114°0'51″E、34°8'27″N）進(jìn)行，土壤類型為潮土，有機(jī)質(zhì)含量21.20 g·kg-1、全氮1.23 g·kg-1、有效磷17.72 mg·kg-1、速效鉀127.02 mg·kg-1。

供試品種：大豆為高產(chǎn)、多抗的主推品種菏豆13，由許昌市農(nóng)科種業(yè)公司提供；花生為高產(chǎn)高油酸品種開農(nóng)1760，由河南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院花生課題組提供。微生物菌肥為液體發(fā)酵液（由含有生防作用的枯草芽孢桿菌、多粘芽孢桿菌等物質(zhì)復(fù)配而成，芽孢桿菌有效活菌數(shù)≥2×109cfu·g-1），由中國海洋大學(xué)提供。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

盆栽試驗(yàn)：播前采用包衣形式將菌肥與種子按1∶50的質(zhì)量比均勻拌種、晾干后備用，設(shè)置菏豆13拌菌（BJ-13）、菏豆13對照（CK-13）、開農(nóng)1760拌菌（BJ-1760）、開農(nóng)1760對照（CK-1760）4個(gè)處理。每個(gè)處理種植16盆，共64盆。種植盆規(guī)格口徑×高×底徑為35 cm×22 cm×28 cm，每盆裝土14 kg。大豆、花生于2022年6月21日進(jìn)行點(diǎn)播，10月26日收獲，每穴4粒種子，播種深度為2～3 cm，出苗后每穴保留1株長勢一致的健壯苗。每盆施復(fù)合肥6 g，播種前將肥料以基肥形式施入70%，其余肥料于開花期進(jìn)行追施。試驗(yàn)各處理其他栽培管理措施同一般大田管理方式。

大田試驗(yàn)：品種與拌種處理同盆栽試驗(yàn)。大豆行、株距分別為0.35、0.14 m，花生行、株距分別為0.40、0.12 m；小區(qū)長度為50 m，每個(gè)處理設(shè)置3個(gè)重復(fù)，條播，將復(fù)合肥施于種子周圍，田間管理措施一致。大豆、花生均于2022年6月14日進(jìn)行播種，10月1日收獲。試驗(yàn)施用復(fù)合肥料（N∶P∶K=19∶19∶20）20 kg·667 m-2，播種前將肥料以基肥形式施入70%，其余肥料于開花期進(jìn)行追施。試驗(yàn)各處理其他栽培管理措施同一般大田管理方式。

1.3 測定項(xiàng)目與方法

1.3.1 農(nóng)藝性狀 盆栽試驗(yàn)中，于菏豆13的開花期、結(jié)莢期、鼓粒期和開農(nóng)1760開花下針期、飽果期測量株高（主莖地表至主莖頂端的距離）、莖粗（主莖地表以上第一節(jié)間中部直徑）、分枝數(shù)（主莖產(chǎn)生的有效分枝），使用SPAD-502便攜式SPAD測定儀（日本Konica Minolta公司）測定葉片（植株倒3功能葉片中部）葉綠素相對含量（soil and plant analyzer development，SPAD）值，每處理重復(fù)3次；同時(shí)期每處理分別選取3株長勢均勻一致的植株，地上部于105 ℃下殺青30 min，然后在75 ℃下烘干至恒重測定干物質(zhì)積累量；根系樣品掃描后于75 ℃烘箱內(nèi)烘干至恒重，測定根冠比（地下干重與地上部干重之比）。

大田試驗(yàn)中，于菏豆13的開花期及開農(nóng)1760的開花下針期，每處理分別選取10株長勢均勻一致的植株測量株高、莖粗、SPAD值、干物質(zhì)積累量。

1.3.2 根系指標(biāo) 盆栽試驗(yàn)中，在大豆的開花期、結(jié)莢期、鼓粒期和花生的開花下針期、飽果期每處理選取3盆，將盆內(nèi)土和植株根部取出，用流水緩慢沖洗，并揀拾殘落根系以最大程度保證根系完整性，放入塑料自封袋內(nèi)冰凍保存供根系掃描。使用Expression 11000XL掃描儀（日本精工愛普生株式會(huì)社）對根系進(jìn)行掃描，采用WinRHIZO 2012軟件對單株的總根長、根系總表面積、根直徑、根系總體積進(jìn)行分析并計(jì)算。

1.3.3 光合參數(shù) 光合參數(shù)測定于晴天上午的9∶00—12∶00進(jìn)行，分別在大豆的開花期、結(jié)莢期和花生的開花下針期、飽果期，每處理分別選取3株長勢一致的植株，采用Li - 6400XT型便攜式光合測定儀（美國LICOR公司）測定功能葉片（倒3葉，避開葉脈位置）的凈光合速率（net photosynthetics，Pn）、蒸騰速率（transpiration rate，Tr）、氣孔導(dǎo)度（stomatal conductance，Gs）、胞間CO2濃度（intercellular，Ci）。

1.3.4 土壤酶活性 分別在大豆、花生成熟期進(jìn)行根際土樣采集，每處理重復(fù)3次，獲得的樣品立即帶回實(shí)驗(yàn)室，去除動(dòng)植物殘?bào)w和石塊，過2 mm篩后，取部分樣品于-40 ℃保存，用于測定土壤酶活性。樣品送至陜西楊凌新化生態(tài)科技有限公司，土壤酶活性的測定參照《土壤酶及其研究法》［23］和《土壤肥力研究方法》［24］，其中脲酶活性的測定采用苯酚鈉-次氯酸鈉比色法，蔗糖酶活性的測定采用3，5-二硝基水楊酸比色法，磷酸酶活性的測定采用磷酸苯二鈉比色法，過氧化物酶活性的測定采用比色法，過氧化氫酶活性的測定采用高錳酸鉀滴定法。

1.3.5 產(chǎn)量指標(biāo) 盆栽及大田試驗(yàn)均于大豆、花生成熟期進(jìn)行測產(chǎn)，每個(gè)處理3次重復(fù)；測定大豆植株的底莢高、平均節(jié)間長、分枝數(shù)、飽莢數(shù)、癟莢數(shù)、飽莢率、單株粒數(shù)、單株莢（皮）重以及花生植株的側(cè)枝長、分枝數(shù)、主莖節(jié)數(shù)、飽莢數(shù)、癟莢數(shù)、飽莢率、單株果重、單株莢（皮）重，大豆、花生籽粒自然風(fēng)干至恒重，并測定單株粒（仁）重、百粒（仁）重，大豆及花生含水率分別按13%、10%折算。

1.3.6 籽粒品質(zhì) 于大豆、花生收獲后，待籽粒風(fēng)干至恒重，使用DA7250近紅外谷物分析儀（瑞典波通公司）測定粗蛋白、粗脂肪、水溶性蛋白、油酸、脂肪酸總量，每份材料測定2次作為一次重復(fù)，3次重復(fù)取其平均值。

1.4 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel 2016進(jìn)行整理，利用SPSS 22.0軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行最小顯著性差異（least significant difference，LSD）法（α=0.05）檢驗(yàn)和分析，采用Origin 2023軟件作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 微生物菌肥拌種對作物農(nóng)藝性狀的影響

2.1.1 對作物株高的影響 由圖1-A、F可知，盆栽種植中，菏豆13拌種處理株高在開花期、結(jié)莢期分別較CK顯著或極顯著增加6.64%、8.47%。開農(nóng)1760拌種處理株高在開花下針期、飽果期分別較CK顯著增加9.29%、14.93%。如圖2-A所示，在田間種植時(shí)，拌種處理開花期菏豆13、開花下針期開農(nóng)1760的株高也極顯著高于CK，增幅分別達(dá)到9.13%、16.16%，說明菌肥拌種在一定程度上有利于豆科作物株高的增加。

圖1 微生物菌肥拌種對盆栽作物農(nóng)藝性狀的影響Fig.1 Effects of seed dressing with microbial fertilizer on agronomic traits of potted plants

圖2 微生物菌肥拌種對大田菏豆13開花期、開農(nóng)1760開花下針期農(nóng)藝性狀的影響Fig.2 Effects of microbial fertilizer seed dressing on agronomic traits of Hedou 13 at flowering stage and Kainong 1760 at pegging stage in field

2.1.2 對作物莖粗的影響 由圖1-B、G可知，菌肥拌種后，大豆、花生莖粗變化基本與株高的表現(xiàn)趨勢一致。菏豆13拌種處理莖粗在開花期、結(jié)莢期分別較CK顯著增加11.75%、2.97%，鼓粒期拌種處理則與CK無顯著差異。開農(nóng)1760拌種處理莖粗在開花下針期、飽果期分別較CK極顯著和顯著增加18.76%、10.53%。由圖2-B可知，開花期菏豆13、開花下針期開農(nóng)1760的莖粗在田間種植中也表現(xiàn)為拌種處理極顯著高于CK，增幅分別達(dá)到6.07%、9.26%，說明菌肥拌種對豆科作物的莖粗促進(jìn)作用明顯。

2.1.3 對作物SPAD值的影響 葉片SPAD值可以作為評價(jià)植物光合能力強(qiáng)弱及生長優(yōu)良性的重要指標(biāo)。由圖1-C、H可知，菏豆13、開農(nóng)1760的SPAD值在各生育期內(nèi)均表現(xiàn)為拌種處理顯著或極顯著優(yōu)于對照。菏豆13拌種處理SPAD值在開花期、結(jié)莢期、鼓粒期分別較CK增加11.49%、12.70%、13.79%，開農(nóng)1760菌肥拌種處理在開花下針期、飽果期分別較CK增加19.89%、5.95%。由圖2-C可知，在田間種植時(shí)，菏豆13、開農(nóng)1760菌肥拌種處理的SPAD值極顯著高于CK，增幅分別達(dá)到9.19%、8.91%，表明菌肥拌種在一定程度上可提升豆科作物葉片的SPAD值，增強(qiáng)光合作用。

2.1.4 對作物干物質(zhì)積累量的影響 干物質(zhì)積累量可以作為衡量植株吸收和貯存物質(zhì)效率的重要指標(biāo)。由圖1-D、I可知，在菌肥拌種處理后，菏豆13在開花期、結(jié)莢期的干物質(zhì)積累量分別較CK極顯著提高17.15%、3.89%，而鼓粒期兩處理間干物質(zhì)積累量接近；開農(nóng)1760在開花下針期、飽果期的干物質(zhì)積累量分別較CK顯著提高3.56%、3.36%。隨著生育進(jìn)程的推進(jìn)，兩個(gè)品種不同處理間的干物質(zhì)積累量差異逐漸減小。由圖2-D可知，田間種植和盆栽種植的表現(xiàn)一致，菏豆13、開農(nóng)1760菌肥拌種處理的干物質(zhì)積累量也極顯著高于CK，增幅分別達(dá)到15.47%、11.16%，表明菌肥拌種可增加豆科作物的干物質(zhì)積累量，促進(jìn)植株生長發(fā)育和物質(zhì)積累。

2.1.5 對作物根冠比的影響 根冠比反映作物地上部與地下部生長發(fā)育和光合產(chǎn)物的分配情況。由圖1-E、J可知，菏豆13菌肥拌種處理的根冠比在開花期較CK顯著或極顯著增加了31.58%，在結(jié)莢期、鼓粒期則與CK無顯著差異。開農(nóng)1760菌肥拌種處理的根冠比在開花下針期較CK顯著增加28.57%，飽果期則與CK無顯著差異。菏豆13、開農(nóng)1760根冠比均在開花期前后達(dá)到最大，說明與對照相比，菌肥拌種可增大植株根冠比，從而影響產(chǎn)量。

2.2 微生物菌肥拌種對作物根系指標(biāo)的影響

2.2.1 對作物總根長的影響 由圖3-A、E可知，菌肥拌種處理下，菏豆13的總根長在開花期、結(jié)莢期和鼓粒期分別較CK顯著或極顯著增加27.09%、20.74%和2.45%；開農(nóng)1760的總根長在開花下針期較CK極顯著增加63.94%，飽果期則與CK無顯著差異。表明菌肥拌種處理對植株總根長有明顯促進(jìn)作用。

圖3 微生物菌肥拌種對根系性狀的影響Fig.3 Effects of microbial fertilizer seed dressing on root traits

2.2.2 對作物根系總表面積的影響 試驗(yàn)結(jié)果顯示（圖3-B、F），菏豆13的根系總表面積在開花期、結(jié)莢期分別較CK極顯著增加32.53%、13.97%；菌肥處理可顯著或極顯著增加開農(nóng)1760在開花下針期、飽果期的根系總表面積，較CK分別增加50.95%、2.24%。表明菌肥拌種處理對作物根系總表面積影響較大，通過促進(jìn)根系總表面積增加，提高作物吸收土壤養(yǎng)分的能力。

2.2.3 對作物根直徑的影響 試驗(yàn)結(jié)果顯示（圖3-C、G），與CK相比，菌肥拌種處理下菏豆13的根直徑在開花期、結(jié)莢期、鼓粒期分別顯著增加10.84%、7.88%、10.59%，菌肥拌種處理下開農(nóng)1760的根直徑在開花下針期、飽果期分別顯著和極顯著增加27.14%、25.00%。

2.2.4 對作物根系總體積的影響 試驗(yàn)結(jié)果顯示（圖3-D、H），與CK相比，菌肥拌種處理下菏豆13的根系總體積在開花期、結(jié)莢期分別提高38.07%、6.60%，增加效應(yīng)極顯著，在鼓粒期兩處理間未達(dá)顯著差異水平。菌肥拌種處理下，開農(nóng)1760的根系總體積在開花下針期、飽果期分別較CK顯著或極顯著增加37.94%、4.19%。表明菌肥拌種處理對兩個(gè)品種根系總體積的影響主要集中在開花期前后。

2.3 微生物菌肥拌種對作物光合參數(shù)的影響

2.3.1 對作物凈光合速率的影響 菏豆13菌肥拌種處理的凈光合速率在開花期、結(jié)莢期均顯著高于CK，增幅分別達(dá)到10.16%、9.02%；開農(nóng)1760菌肥拌種處理的凈光合速率在開花下針期、飽果期均顯著高于CK，增幅分別達(dá)到7.22%、19.33%（表1）。

表1 微生物菌肥拌種對光合參數(shù)的影響Table 1 Effects of seed dressing with microbial fertilizer on photosynthetic parameters

2.3.2 對作物氣孔導(dǎo)度的影響 菏豆13菌肥拌種處理的氣孔導(dǎo)度在開花期、結(jié)莢期均顯著高于CK，增幅分別達(dá)到31.03%、10.94%；開農(nóng)1760菌肥拌種處理的氣孔導(dǎo)度在開花下針期、飽果期均顯著高于CK，增幅分別達(dá)到7.02%、34.78%。

2.3.3 對作物胞間CO2濃度的影響 菏豆13菌肥拌種處理的胞間CO2濃度在開花期、結(jié)莢期均顯著高于CK，增幅分別達(dá)到4.89%、7.28%；開農(nóng)1760菌肥拌種處理的胞間CO2濃度在開花下針期、飽果期均高于CK，增幅分別達(dá)到0.80%、5.95%（表1）。

2.3.4 對作物蒸騰速率的影響 菏豆13菌肥拌種處理的蒸騰速率在開花期、結(jié)莢期均顯著高于CK，增幅分別達(dá)到14.04%、15.48%；開農(nóng)1760菌肥拌種處理的蒸騰速率在開花下針期與CK無顯著差異，在飽果期則表現(xiàn)為CK顯著高于菌肥拌種處理（表1）

綜上所述，菌肥拌種可整體顯著增強(qiáng)豆科作物的植株光合作用，提升光合能力，促進(jìn)營養(yǎng)物質(zhì)分配，進(jìn)而影響產(chǎn)量。

2.4 微生物菌肥拌種對根際土壤酶活性的影響

在土壤養(yǎng)分轉(zhuǎn)化過程中，土壤酶活性能夠在一定程度上指示其土壤肥力大小。由表2可知，與CK相比，菌肥拌種處理顯著增強(qiáng)了菏豆13植株根際土壤的脲酶、蔗糖酶、磷酸酶活性，較CK分別增加10.26%、45.09%、25.64%，過氧化物酶及過氧化氫酶活性則與CK處理無顯著差異；開農(nóng)1760菌肥拌種處理的根際土壤脲酶、蔗糖酶、磷酸酶、過氧化物酶和過氧化氫酶活性分別較CK顯著增加29.03%、38.30%、8.93%、5.95%和13.02%。表明菌肥拌種可促進(jìn)土壤酶活性，進(jìn)而提升土壤肥力。

表2 微生物菌肥拌種對根際土壤酶活性的影響Table 2 Effects of microbial fertilizer seed dressing on rhizosphere soil enzyme activity

2.5 微生物菌肥拌種對作物產(chǎn)量指標(biāo)的影響

對于盆栽菏豆13，菌肥拌種處理飽莢率、單株粒重、百粒重分別較CK顯著增加了9.30個(gè)百分點(diǎn)、12.94%、7.75%，進(jìn)而增加產(chǎn)量；兩處理間平均節(jié)間長、分枝數(shù)、飽莢數(shù)、單株粒數(shù)無顯著差異；但底莢高、癟莢數(shù)、單株莢重表現(xiàn)為CK顯著高于菌肥拌種處理，增幅達(dá)到了56.11%、111.11%、23.19%，進(jìn)而減少產(chǎn)量（表3）。對于盆栽開農(nóng)1760，菌肥拌種處理單株果重、單株仁重、百仁重分別較CK顯著增加3.00%、9.32%、13.73%，進(jìn)而增加產(chǎn)量；兩處理間側(cè)枝長、分枝數(shù)、主莖節(jié)數(shù)、飽莢數(shù)、飽莢率無顯著差異；但癟莢數(shù)、單株莢重表現(xiàn)為CK顯著高于菌肥拌種處理，增幅達(dá)到了25.08%、15.57%，進(jìn)而降低產(chǎn)量（表4）。

表3 微生物菌肥拌種對盆栽菏豆13產(chǎn)量指標(biāo)的影響Table 3 Effects of microbial fertilizer seed dressing on yield index of potted Hedou 13

表4 微生物菌肥拌種對盆栽開農(nóng)1760產(chǎn)量指標(biāo)的影響Table 4 Effects of microbial fertilizer seed dressing on yield index of potted Kainong 1760

在大田種植中，對于菏豆13，兩處理間底莢高、分枝數(shù)、癟莢數(shù)、飽莢率無顯著差異；飽莢數(shù)、單株粒數(shù)、單株粒重、百粒重、籽粒產(chǎn)量則表現(xiàn)為菌肥拌種處理較CK分別顯著增加15.88%、4.67%、11.80%、7.51%、11.79%，進(jìn)而提升產(chǎn)量（表5）。對于開農(nóng)1760，兩處理間百莢重?zé)o顯著差異，百仁重、飽莢率、干物質(zhì)積累量、莢果產(chǎn)量、籽粒產(chǎn)量則表現(xiàn)為菌肥拌種處理分別較CK顯著增加4.33%、2.33個(gè)百分點(diǎn)、13.99%、10.49%、9.02%，進(jìn)而增加產(chǎn)量（表6）。

表5 微生物菌肥拌種對大田菏豆13產(chǎn)量指標(biāo)的影響Table 5 Effects of microbial fertilizer seed dressing on yield index of Hedou 13 in the field

表6 微生物菌肥拌種對大田開農(nóng)1760產(chǎn)量指標(biāo)的影響Table 6 Effects of microbial fertilizer seed dressing on yield index of Kainong 1760 in the field

2.6 微生物菌肥拌種對作物籽粒品質(zhì)的影響

由表7可知，與CK相比，菌肥拌種處理顯著提高了菏豆13籽粒中粗蛋白、粗脂肪、水溶性蛋白含量、蛋脂總量，增幅分別為1.13、1.30、0.84、2.43個(gè)百分點(diǎn)；與CK相比，菌肥拌種處理顯著提高了開農(nóng)1760中粗蛋白、油酸含量、脂肪酸總量，增幅分別為0.69、1.57、2.80個(gè)百分點(diǎn)，粗脂肪含量增幅為0.67個(gè)百分點(diǎn)。

表7 微生物菌肥拌種對籽粒品質(zhì)的影響Table 7 Effects of seed dressing with microbial fertilizer on grain quality/%

2.7 植株生長指標(biāo)與產(chǎn)量構(gòu)成的相關(guān)性

分析生長過程中各指標(biāo)之間的相互作用以及它們與產(chǎn)量的相關(guān)性發(fā)現(xiàn)（圖4），大豆植株農(nóng)藝性狀的根冠比分別與株高、SPAD值呈顯著正相關(guān)；干物質(zhì)積累量分別與莖粗、SPAD值呈顯著正相關(guān)，與根冠比呈極顯著正相關(guān)；根系性狀中總根長與根系總表面積呈極顯著正相關(guān)，與根直徑、根系總體積呈顯著正相關(guān)；根系總表面積、根直徑分別與根系總體積呈極顯著或顯著正相關(guān)，且它們與農(nóng)藝性狀互作效應(yīng)明顯；光合參數(shù)中凈光合速率分別與氣孔導(dǎo)度、蒸騰速率呈顯著正相關(guān)；土壤酶活性中脲酶與蔗糖酶活性呈極顯著正相關(guān)、與磷酸酶活性呈顯著正相關(guān)，蔗糖酶與磷酸酶活性呈極顯著正相關(guān)，且土壤酶活性與光合參數(shù)、農(nóng)藝性狀、根系性狀之間互作效應(yīng)明顯，表明菌肥通過增加土壤肥力，進(jìn)而改善了植株的光合作用、農(nóng)藝性狀、根系性狀；飽莢率與農(nóng)藝性狀、根系性狀、土壤酶活性指標(biāo)間呈顯著或極顯著正相關(guān)，癟莢數(shù)與上述農(nóng)藝性狀等整體呈顯著或極顯著負(fù)相關(guān)；百粒重與干物質(zhì)積累量、根系性狀指標(biāo)間整體呈顯著正相關(guān)，單株粒重與光合參數(shù)、土壤酶活性、百粒重指標(biāo)間整體呈顯著正相關(guān)。

圖4 大豆植株生長指標(biāo)與產(chǎn)量構(gòu)成的相關(guān)性熱圖Fig.4 Correlation heatmap of soybean plant growth index and yield components

從綜合表現(xiàn)來看，菌肥拌種通過增加土壤肥力、增強(qiáng)植株光合能力、促進(jìn)根系生長，進(jìn)一步促進(jìn)植株生長、提升大豆產(chǎn)量。

由圖5可知，花生植株農(nóng)藝性狀的株高與莖粗呈極顯著正相關(guān)，根冠比與SPAD值呈極顯著正相關(guān)，干物質(zhì)積累量分別與SPAD值、根冠比呈顯著正相關(guān)；根系性狀中總根長分別與根系總表面積、根系總體積呈極顯著正相關(guān)，與根直徑呈顯著正相關(guān)；根系總表面積與根直徑呈顯著正相關(guān)，根系總體積分別與根系總表面積、根直徑呈極顯著正相關(guān)；且根系性狀與農(nóng)藝性狀互作效應(yīng)明顯；土壤脲酶活性分別與蔗糖酶、磷酸酶、過氧化氫酶活性呈極顯著正相關(guān)，與過氧化物酶活性呈顯著正相關(guān)；蔗糖酶活性分別與磷酸酶、過氧化氫酶活性呈極顯著正相關(guān)，與過氧化物酶活性呈顯著正相關(guān)；磷酸酶與過氧化氫酶活性呈極顯著正相關(guān)，與過氧化物酶活性呈顯著正相關(guān)，過氧化物酶與過氧化氫酶活性呈顯著正相關(guān)，土壤酶活性與農(nóng)藝性狀、根系性狀、光合參數(shù)互作效應(yīng)明顯；飽莢數(shù)與側(cè)枝長呈顯著正相關(guān)，癟莢數(shù)與農(nóng)藝性狀、根系性狀、光合參數(shù)等整體呈極顯著或顯著負(fù)相關(guān)；單株果重與根系性狀、土壤酶活性整體呈極顯著或顯著正相關(guān)；單株莢重與農(nóng)藝性狀、光合參數(shù)等整體呈極顯著或顯著負(fù)相關(guān)；百仁重與蔗糖酶、磷酸酶活性、單株果重呈顯著正相關(guān)；單株粒重與根系總體積、凈光合速率、氣孔導(dǎo)度、胞間CO2濃度、過氧化物酶活性呈顯著正相關(guān)。

圖5 花生植株生長指標(biāo)與產(chǎn)量構(gòu)成的相關(guān)性熱圖Fig.5 Correlation heatmap of peanut plant growth index and yield components

通過對花生植株的各性狀之間進(jìn)行相關(guān)性分析，發(fā)現(xiàn)結(jié)果與大豆的狀況趨同，施加微生物菌肥后，土壤酶活性的提高能夠改善花生植株光合能力、根系性狀及農(nóng)藝性狀，促進(jìn)產(chǎn)量增加。且與大豆相比，土壤酶活性之間互作關(guān)系更加明顯。

3 討論

3.1 微生物菌肥拌種對作物農(nóng)藝性狀及光合參數(shù)的影響

本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，與CK相比，菌肥拌種后菏豆13和開農(nóng)1760的株高、莖粗、SPAD值、干物質(zhì)積累量、根冠比在生育期內(nèi)呈現(xiàn)升高趨勢，說明菌肥拌種處理在一定程度上有利于豆科作物植株健壯及其對養(yǎng)分的吸收，通過含有的微生物來刺激和調(diào)節(jié)植物生長，這與前人研究結(jié)果基本一致［18，25-27］；但也有研究顯示，微生物菌肥施入后降低了植株SPAD值、抑制其生長［28-29］，這可能是由菌肥類型差異以及處理時(shí)濃度過高所致。

光合參數(shù)變化可以指示植株光合能力以及養(yǎng)分積累、轉(zhuǎn)運(yùn)能力的強(qiáng)弱。本研究發(fā)現(xiàn)，菌肥拌種處理后，豆科作物菏豆13和開農(nóng)1760的凈光合速率、氣孔導(dǎo)度、胞間CO2濃度、蒸騰速率較CK在各生育期內(nèi)均出現(xiàn)不同幅度增加，表明菌肥拌種能夠促進(jìn)豆科作物光合性狀的提升。

多數(shù)研究結(jié)果表明，芽孢桿菌肥可促進(jìn)葉綠素含量和葉片凈光合速率的增加，且通過高通量測序證實(shí)菌肥處理導(dǎo)致與光合相關(guān)基因的表達(dá)和作用，從而有利于植株光合產(chǎn)物的形成［22，30-31］；菌肥中含有的芽孢桿菌類有益微生物能夠促進(jìn)營養(yǎng)物質(zhì)的吸收效率。本研究相關(guān)性分析結(jié)果也表明，施加微生物菌肥可增強(qiáng)光合作用，進(jìn)而促進(jìn)植株地上部生長和生物量增加。

3.2 微生物菌肥拌種對根系指標(biāo)及根際土壤酶活性的影響

根系作為植物吸收轉(zhuǎn)化土壤水分和養(yǎng)分的重要器官［32-33］，其性狀改變能夠顯著影響對氮素的吸收利用和作物產(chǎn)量［34］。本研究發(fā)現(xiàn)，菌肥拌種處理后，豆科作物菏豆13和開農(nóng)1760的總根長、根系總表面積、根直徑、根系總體積較CK在各生育期內(nèi)均出現(xiàn)不同幅度增加，有效提高了同化物轉(zhuǎn)運(yùn)效率，促進(jìn)豆科作物根系性狀改善及其對養(yǎng)分吸收利用能力的增強(qiáng)。這主要是由于施入菌肥可優(yōu)化土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，使土壤水分和空氣兼蓄并存，進(jìn)而促進(jìn)根系發(fā)育和根瘤形成以及地上部生長和光合同化物的積累，這與前人研究結(jié)論相吻合［10，35-37］。

土壤酶活性的強(qiáng)弱可以反映土壤肥力大小，微生物菌肥施入后，能夠改善植株根部土壤環(huán)境、提高土壤酶活性，增加土壤肥力［38-39］。本試驗(yàn)中，菌肥拌種處理后，兩種豆科作物根際土壤酶活性較CK在各生育期內(nèi)均出現(xiàn)不同幅度增加，這與前人研究結(jié)論相符［5，40-42］。相關(guān)性分析結(jié)果也表明，微生物菌肥施入后提高了土壤酶活性，并進(jìn)一步促進(jìn)了植株生長及根系性狀改善。

3.3 微生物菌肥拌種對作物產(chǎn)量指標(biāo)及籽粒品質(zhì)的影響

有研究表明，施用微生物菌肥能夠增加作物養(yǎng)分含量、提升產(chǎn)量［13，43-45］。在本試驗(yàn)中，菌肥拌種處理有效提高了菏豆13的飽莢率、單株粒重、百粒重，以及開農(nóng)1760單株果重、單株仁重、百仁重，均達(dá)到了顯著差異水平，說明菌肥處理通過促進(jìn)相關(guān)指標(biāo)的增加進(jìn)而增加產(chǎn)量。對于癟莢數(shù)、單株莢重等指標(biāo)，CK顯著高于菌肥拌種處理。說明菌肥拌種處理通過抑制這些指標(biāo)以減少對兩個(gè)品種產(chǎn)量的影響。其原因可能是菌肥的施入豐富了微生物種群數(shù)量，協(xié)調(diào)根系及地上部營養(yǎng)生長和生殖生長，促進(jìn)植株器官發(fā)育及受精結(jié)實(shí)的養(yǎng)分供給；同時(shí)施入菌肥有助于增加干物質(zhì)積累，促進(jìn)植株器官間的物質(zhì)轉(zhuǎn)化及生長，協(xié)調(diào)源庫之間的平衡，增加有效莢數(shù)和粒數(shù)，進(jìn)而提升產(chǎn)量。

多數(shù)研究表明，微生物菌肥的施用能夠提高籽粒中養(yǎng)分含量，改善品質(zhì)［46-48］。本研究結(jié)果也顯示，與CK相比，菌肥拌種處理顯著提高了菏豆13籽粒中粗蛋白、粗脂肪、水溶性蛋白含量和蛋脂總量以及開農(nóng)1760的粗蛋白、粗脂肪、油酸、脂肪酸總量，如表3～7所示，微生物菌肥增加了作物產(chǎn)量，提高了籽粒品質(zhì)。其原因可能是微生物菌肥的施入提高了根系對土壤及肥料中氮的吸收，促進(jìn)植株氮元素向籽粒中轉(zhuǎn)移，進(jìn)而提高粗蛋白等含量；同時(shí)，菌肥施入可能通過促進(jìn)粗蛋白含量等代謝進(jìn)而改善了籽粒品質(zhì)，但這方面仍需進(jìn)一步開展研究驗(yàn)證。

4 結(jié)論

本研究發(fā)現(xiàn)，與CK相比，微生物菌肥拌種處理能增強(qiáng)植株根際土壤酶活性、促進(jìn)根系生長和葉片光合能力，且土壤酶活性、根系性狀、光合作用之間呈現(xiàn)正相關(guān)的互作效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)協(xié)同；同時(shí)，菌肥的施入可以促進(jìn)同化物轉(zhuǎn)運(yùn)效率，增加干物質(zhì)積累，協(xié)調(diào)源庫之間平衡，從而促進(jìn)作物生長、增加產(chǎn)量，改善籽粒品質(zhì)；與CK相比，微生物菌肥拌種處理大田產(chǎn)量提升的幅度在兩種豆科作物中表現(xiàn)不同，大豆籽粒產(chǎn)量增幅高于花生，達(dá)11.79%。綜上，本研究施用的微生物菌肥對大豆、花生生長和產(chǎn)量具有良好的促進(jìn)、改善作用。