微生物菌劑在小麥上的應用效果及用量選擇

常 娜， 馬璐璐， 閆翠梅，石晶晶， 金京京， 張雪嬌， 齊永志， 尹寶重， 甄文超

(河北農業大學植物保護學院，河北保定 071001)

化學肥料在小麥生產中的大量應用致使土壤板結、土壤微生物區系失衡、土傳病害發生及環境污染的程度日益加重。為保證小麥生產的可持續發展，人們越來越重視環境友好型綠色產品的使用。該類型產品具有無毒、無污染、節約能源、肥效高等優點。據報道，微生物菌劑可通過其有效微生物的生命活動增加土壤養分、促進作物生長、維持根際間微生物區系平衡、提高產量和改善農業生態環境[1-2]。微生物菌劑的使用能明顯減少化肥用量，降低環境污染程度，而且可通過微生物與植物間的互作提高植物抗病、抗逆能力[3]。另外，磷、鉀是小麥正常生長必不可少的營養元素。由于受栽培管理措施、化學肥料種類和施用方式等條件的制約，小麥對磷、鉀的吸收與利用效率較低。據統計，我國小麥當季磷素肥料利用率僅為10%～25%，鉀素肥料為35%～50%[4-5]。

近年來，河北農業大學植病生態學實驗室以具有溶磷解鉀作用的膠凍樣芽孢桿菌和對多種土傳病原菌均具有拮抗作用的枯草芽孢桿菌為有效菌，研發了一種微生物菌劑——麥地寶。前期研究初步表明，該菌劑不僅具有加速玉米秸稈腐解、提高土壤有機質含量和防控土傳病害的作用，而且在促進土壤中難溶性磷鉀向易溶性速效磷鉀轉化方面表現出良好效果[6]。筆者所在實驗室通過優化“麥地寶”微生物菌劑功能菌的發酵條件[7]，進一步將菌劑有效活菌含量提高至2.0億芽孢/g以上。鑒于菌劑用量少可能達不到防病、增產效果，用量多會產生小麥種植成本提高、浪費資源的問題，筆者采用田間試驗，研究該菌劑不同用量對小麥生長指標、產量、土壤速效磷及速效鉀含量和對紋枯病防控作用的影響，并根據菌劑的有效產投比，確定了其田間最佳用量。本研究旨在為合理施用微生物菌劑、提高生產效率和推廣應用該菌劑提供部分理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料

供試作物：魯原502小麥，由山東魯研農業良種有限公司培育。

供試菌劑：“麥地寶”微生物菌劑(顆粒劑)，功能菌為枯草芽孢桿菌B1514(BacillussubtilisB1514)和膠凍樣芽孢桿菌(Bacillusmucilaginous)，有效活菌數≥2.0億芽孢/g，由河北農業大學和河北民得富生物技術有限公司聯合研制。

供試藥劑：6%戊唑醇種子處理懸浮劑，由浙江威爾達化工有限公司提供。

1.2 方法

1.2.1 試驗地概況 試驗于2015—2016年在河北省保定市河北農業大學望都縣試驗基地進行。基地采用小麥—玉米一年兩熟種植模式，小麥紋枯病歷年發生均相對較重。試驗基地為沙壤土，肥力中上等。0～20 cm耕層土壤養分：有機質含量19.83 g/kg，速效磷含量55.77 mg/kg，速效鉀含量 157 mg/kg，pH值7.88。

1.2.2 試驗設計 試驗分別設置施用微生物菌劑75、150、225、300、375、450、525、600 kg/hm2與不施菌劑空白對照和藥劑對照10個處理，每處理3個重復，每重復面積182 m2(長13 m×寬14 m)。6%戊唑醇種子處理懸浮劑拌種作藥劑對照，按m藥液∶m種子=1 ∶40的比例進行拌種，拌種處理為現配現拌，待其自然風干后播種。菌劑處理和空白對照種子分別用等比例清水拌種。

小麥種植期間統一按常規方法進行肥水管理：底肥折合純N 225 kg/hm2、P2O5180 kg/hm2和K2O 180 kg/hm2。拔節期統一追施純N 80 kg/hm2。分別在越冬期和拔節期澆灌凍水和拔節水(凍水和拔節水澆灌日期分別為12月4日和4月10日)，水量約為750 m3/hm2。2015年10月15日播種，采用15 cm等行距播種，播量為225 kg/hm2。微生物菌劑和化肥混勻后，溝施。

1.3 測定項目

1.3.1 小麥生長指標和產量測定 小麥出苗后，每重復確定2個苗情固定監測點，每點長1.1 m，含2個邊行和2個中行[8]。在越冬期、拔節期和孕穗期，分別調查各處理小麥的次生根數、株高和分蘗數等生長指標；在成熟期(即孕穗期)，每重復定點隨機取30個穗，進行室內考種。調查1 m 4行有效穗數，剔除5粒以下的麥穗，計算667 m2有效穗數[9]。統計各處理有效穗數、穗粒數和千粒質量等干物質指標，并按式(1)計算小麥產量：

理論產量=(667 m2穗數×穗粒數×千粒質量)÷106×0.85。

(1)

1.3.2 小麥紋枯病發生情況調查 分別在小麥越冬期、返青期、拔節期和成熟期，各處理每重復隨機選取20株，參照《農藥田間藥效試驗準則》的5級分類法統計紋枯病發病情況[10]，分別按式(2)和式(3)計算病情指數和防治效果：

病情指數=∑(各級病株數×相對級數值)/(調查總株數×發病最高病級)×100；

(2)

防治效果=(空白對照病情指數-處理病情指數)/空白對照病情指數×100%。

(3)

1.3.3 小麥耕層土壤速效磷、速效鉀含量測定 在小麥越冬期、拔節期、孕穗期和成熟期，分別從菌劑處理及空白對照處理0～20 cm耕層取土，每重復5點取樣，各樣點所取土壤均勻混合后，采用四分法逐次棄去多余3/4部分，將剩余約 100 g 土壤樣品置于陰涼處，風干備用。

速效磷含量采用分光光度計測定[11]：稱取通過1 mm篩孔的風干土樣5.00 g于100 mL三角瓶中，加入0.5 mol/L碳酸氫鈉溶液50 mL，再加1小勺無磷活性炭，用橡皮塞塞緊瓶口，在搖床上振蕩(120 r/min)30 min后過濾。吸取濾液 10 mL 于50 mL容量瓶中，然后沿容量瓶壁加入硫酸鉬銻抗混合顯色劑5 mL，利用其中多余的硫酸來中和碳酸氫鈉，充分搖勻。放置30 min后，在波長660 nm下比色，測定各處理溶液吸光度。每個土樣重復測定3次，從標準曲線上查得待測液中磷的含量，然后計算土壤中速效磷的含量。

速效鉀含量采用火焰光度計測定[11]：稱取通過1 mm篩孔的風干土樣5.00 g于100 mL三角瓶中，加入1 mol/L中性醋酸銨溶液50 mL，用橡皮塞塞緊瓶口，在搖床上振蕩(120 r/min)30 min后過濾。用100 mg/kg鉀標準液稀釋成系列不同濃度的鉀標準溶液在火焰光度計上測定。每個土樣重復測定3次，記錄并從標準曲線上查其含量，然后計算土壤中速效鉀的含量。

1.3.4 經濟效益分析 各投入及產值成本按保定市統計局提供的2015—2016年農產品及肥料市場價格統計。“麥地寶”微生物菌劑2.0元/kg，小麥種子4.0元/kg，小麥產品2.1元/kg，磷酸二銨2.1元/kg，尿素1.52元/kg，碳酸氫銨 0.8元/kg，其他費用包括農藥、肥料、機械作業費、灌溉水電費等均按生產單位當年實際價格計入。具體價格如下：種子 900.0元/hm2，底肥1 950.0元/hm2，追肥450.0元/hm2，耕地 1 500.0元/hm2，澆水1 350.0元/hm2(澆3次)，收獲 675.0元/hm2，播種225.0元/hm2，噴農藥750.0元/hm2，拌種農藥90.0元/hm2。最后，按式(4)計算產投比[12]：

產投比=小麥總收入/總成本。

(4)

1.4 數據分析

試驗數據均采用Excel 2007和 DPS v6.55軟件進行處理，并用Duncan氏新復極差法檢驗不同處理間的差異顯著性。

2 結果與分析

2.1 不同用量菌劑對小麥生長指標的影響

由表1可知，不同用量微生物菌劑處理在不同生育時期對小麥個體生長發育均有明顯影響。越冬期、拔節期、孕穗期菌劑各個用量處理平均株高分別為16.6、 23.2、48.2 cm，分別比對照增加了1.9、1.8、2.3 cm；其中，菌劑用量為 300 kg/hm2的株高整體最高。拔節期和孕穗期菌劑處理的小麥單株平均莖數和總可見葉片數分別為4.3個和6.2張，分別比對照增加了0.6個和少0.5張；其中，菌劑用量為 150 kg/hm2的單株莖數與總可見葉片數最多。菌劑不同用量處理的平均總可見葉片數和次生根數均與對照差異不明顯。

2.2 不同用量菌劑對小麥產量的影響

由表2可知，不同用量菌劑處理均表現出一定的增產作用。菌劑用量在150 kg/hm2時，穗粒數、千粒質量和產量均相對較高，增產率高達22.0%。

2.3 不同用量菌劑對小麥紋枯病的防效

由表3可知，不同用量菌劑在4個時期對小麥紋枯病均表現出較好的防治效果。在越冬期，對照藥劑和不同用量菌劑處理對紋枯病防效均在80%以上，其中，菌劑用量 150 kg/hm2處理防效最高，達92.9%。在拔節期，對照藥劑和不同用量菌劑對紋枯病防效均在70%以上；在孕穗期和成熟期，對照藥劑和不同用量菌劑對紋枯病的防效均在50%以上。隨著時間延長，菌劑的防效呈明顯下降趨勢，且各生育時期菌劑的防效均低于各自對照藥劑處理。菌劑用量 150 kg/hm2與600 kg/hm2處理對紋枯病的防控效果較好，在越冬期，防效分別為92.9%和92.8%，與戊唑醇種子處理懸浮劑防效(98.2%)相當；菌劑用量375 kg/hm2處理對紋枯病的防控效果較差，在孕穗期僅為51.8%，顯著低于戊唑醇種子處理懸浮劑防效(87.9%)。

表1 不同用量菌劑對小麥生長指標的影響

注：經Duncan’s新復極差法檢驗，同列數據后標有不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)。表2、表3同。

表2 不同用量菌劑對小麥產量的影響

2.4 不同用量菌劑對耕層土壤速效磷、速效鉀含量的影響

隨著菌劑用量的增加，其解磷效果整體呈先升高后降低的趨勢(圖1)。菌劑用量為375 kg/hm2時3個時期下降幅度均較大。在越冬期、拔節期和孕穗期，菌劑用量在 300 kg/hm2時，菌劑解磷效果相對較好，其土壤速效磷含量高于對照的11.89 mg/kg。在拔節期，菌劑用量為450 kg/hm2時，速效磷含量為26.95 mg/kg。由圖2可知，隨著菌劑用量的增加，其解鉀效果未發現存在明顯變化規律。菌劑用量為225 kg/hm2時4個時期土壤速效鉀含量下降均相對較快。在成熟期，菌劑用量在450 kg/hm2時，菌劑解鉀效果最佳，速效鉀含量為190.67 mg/kg，土壤速效鉀含量比對照高 39.52 mg/kg。

表3 不同用量菌劑對小麥紋枯病的防效

注：對照藥劑為戊唑醇種子處理懸浮劑。

2.5 經濟效益分析

由表4可知，菌劑用量為150 kg/hm2盈利明顯。施用微生物菌劑平均總收入為14 917.55元/hm2，比空白對照增收789.75元/hm2。扣除菌劑投入成本和物質費用(種子、化肥和機械人工)投入成本7 890.0～9 090.0元/hm2，凈收入 4 295.6～9 045.3元/hm2。菌劑用量150 kg/hm2的產投比最高，為2.10，而空白對照的產投比為1.79。

表4 施用微生物菌劑的經濟效益分析

3 結論與討論

吳克俠等研究表明，微生物菌劑可明顯提高小麥葉片數、株高及分蘗數等[13]。張霞等研究表明，經生長素和細胞分裂素處理后小麥幼苗發根數和根長都明顯增加[14]。本研究發現，微生物菌劑處理的小麥株高、總可見葉片數和單株莖數多數顯著高于對照，拔節期的次生根數比對照增加37.3%。本研究與已有報道相似。

不同用量菌劑處理平均穗粒數、千粒質量與空白對照差異不明顯；菌劑用量為150 kg/hm2時，穗粒數和千粒質量均與空白對照無顯著差異，但該處理增產效果最佳。究其原因是小麥單位面積穗數的增加。

王剛等研究發現，枯草芽孢桿菌對小麥紋枯菌具有較強的拮抗作用，表現為抑制病菌菌絲生長、降低病害發生程度[15-17]。本試驗不同用量菌劑在4個時期對紋枯病的防治效果均相對較高，但低于對照藥劑戊唑醇種子處理懸浮劑，部分處理與對照藥劑防效相當。菌劑用量為375 kg/hm2時對小麥紋枯病的防效最低。其中，菌劑用量為150 kg/hm2病害防效較佳，成熟期對紋枯病的防效仍高達80.7%。

葉全寶等研究表明，膠凍樣芽孢桿菌能夠分解土壤中的固定態磷和鉀，進而轉化為作物可以直接吸收利用的有效磷和鉀[5]；同時，膠凍樣芽孢桿菌分泌的活性物質也可促進植物生長[4]。張起剛等研究發現，土壤中有效磷含量的增多可大幅提高小麥產量；增施磷肥也能顯著增加穗數、灌漿速率和粒質量等[18]。本試驗結果表明，經微生物菌劑處理后，土壤中速效磷、速效鉀含量顯著高于對照；菌劑處理的小麥千粒質量也明顯提高，增產率最高為22.0%。上述結果與前人研究結果相同。

綜合分析4個時期不同用量菌劑處理對小麥各生長指標、土樣中速效磷鉀含量及紋枯病病害防效的影響，最終確定菌劑用量為150 kg/hm2時應用效果最好，產投比最高。

參考文獻：

[1]陳慧君. 微生物肥料菌種應用與效果分析[D]. 北京：中國農業科學院，2013：1-2.

[2]雷先德. 微生物菌劑在作物化肥減量化技術上的應用研究[D]. 上海：上海交通大學，2012：9-10.

[3]楊 頌，楊利民. 微生物菌劑在農業生產上的應用[J]. 吉林農業，2015(12)：86-87.

[4]蘇勝齊，王正銀，張 敏，等. 緩釋復合肥與覆膜旱作對水稻氮素營養的效應研究[J]. 水土保持學報，2006，20(1)：45-49.

[5]葉全寶，張洪程，魏海燕，等. 不同土壤及氮肥條件下水稻氮利用效率和增產效應研究[J]. 作物學報，2005，31(11)：1422-1428.

[6]李海燕，蘇 媛，齊永志，等. 多功能土壤添加劑對小麥土傳病害的防效及對玉米秸稈的腐解作用[J]. 河南農業科學，2015，44(6)：84-89.

[7]金京京，齊永志，常 娜，等. 響應面分析法優化多功能菌B1514的產孢工藝[J]. 江蘇農業科學，2016，44(8)：184-187，194.

[8]湯永祿，李朝蘇，吳 春，等. 播種方式對丘陵旱地套作小麥立苗質量、產量及效益的影響[J]. 中國農業科學，2013，46(24)：5089-5097.

[9]邢 君，田靈芝. 小麥測產方法綜述[J]. 安徽農學通報，2011，17(8)：94-95.

[10]Bithell S L，Butler R C，Harrow S，et al. Susceptibility to take-all of cereal and grass species，and their effects on pathogen inoculum[J]. Annals of Applied Biology，2011，159(2)：252-266.

[11]鮑士旦. 土壤農化分析[M]. 北京：中國農業出版社，2000.

[12]白金順，曹衛東，畢 軍，等. 速效硫肥對冬小麥產量、品質和經濟效益的影響[J]. 中國農學通報，2013，29(27)：105-110.

[13]吳克俠，耿麗平，趙全利，等. 微生物菌劑與耕作方式對冬小麥土壤化學性狀的影響[J]. 中國農學通報，2015，31(15)：193-201.

[14]張 霞，唐文華，張力群. 枯草芽孢桿菌B931防治植物病害和促進植物生長的作用[J]. 作物學報，2007，33(2)：236-241.

[15]王 剛，張彭湃，陳紅衛，等. 枯草芽孢桿菌B1-41對小麥紋枯病菌的抑制作用[J]. 微生物學雜志，2006，26(4)：20-22.

[16]張 穎，王 剛，王云帆，等. 枯草芽孢桿菌B2-47對小麥全蝕病的防治及其病原的抑制作用[J]. 河南大學學報(自然科學版)，2006，36(1)：79-81.

[17]朱春霞. “微生物菌劑”在河南小麥上的應用效果分析[J]. 農民致富之友，2015(12)：137.

[18]張起剛，王化國，楊合法，等. 細質沙土增施磷肥對小麥生長及氮素吸收的影響[J]. 核農學報，1994，8(3)：159-166.