復合微生物菌肥在小麥上的應用肥效研究

張志鵬，蔡燕飛，段繼賢，王宗抗

（1.華南農業大學資源環境學院，廣東 廣州 510642；2.深圳市芭田生態工程股份有限公司博士后工作站，廣東 深圳 518105）

【研究意義】隨著科學技術的不斷發展與進步，現代農業技術對我國農業的發展作出了重大貢獻，尤其在化肥方面，給農業生產帶來了巨大的經濟效益。但過量使用化肥會引起土壤板結、有益微生物菌群減少、土壤有機質流失等各種問題，進而導致農作物的品質和產量逐年下滑，嚴重影響了我國農業的可持續發展[1-3]。因此，我國開始大力倡導發展綠色農業，微生物肥料的研究與應用日益受到重視。

【前人研究進展】微生物肥料是利用活性微生物的生命活動使植物得到養分的一種新型肥料生物制品，由于具有增加土壤多樣性、改善農產品品質的特性，該類型產品具有無毒、無污染、節約能源、肥效高等優點，其研究和開發得到了高度重視[4-6]。據報道，微生物菌肥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[7-8]。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加速植物對養分的吸收和轉化，提高蔬菜產量和抗病能力[9-11]。研究表明，施用光合細菌菌劑不僅能夠顯著增加番茄的株高、地徑和品質，還可以有效調節土壤pH值，促進植物對土壤中速效氮磷鉀的利用，提高土壤中有機質含量[12]。田俊嶺等[13]研究證實，施用復合微生物菌肥后，在整個煙草生育期內葉面積大，硝酸還原酶活性高，在成熟期明顯降低了煙葉中蛋白質的含量，改善了煙葉品質，能夠顯著提高煙草生育后期游離脯氨酸的積累、成熟期色素，以及根、莖、葉中鉀含量。微生物菌肥是一類以高產、優質、環保為目標的綠色肥料，不僅可以提高土壤肥力，還可以改良修復土壤，因此應加強土壤肥料新技術的研發及推廣，提高農田的綜合生產力，為我國綠色農業的可持續穩定發展提供積極作用[14]。

【本研究切入點】近年來，本研發團隊以抗逆性和促生能力作為指標，篩選出多株功能性枯草芽孢桿菌菌株，組合研發出一款復合微生物菌肥。前期研究表明，該復合微生物菌肥在黃瓜、番茄、甜瓜等作物上均有顯著的抗病促生效果，能夠提高作物的產量與品質。為了開發該菌肥的應用廣譜性，探究在其他作物上的肥效應用效果，本研究以“高原338”小麥為試驗材料，分別設置施用復合微生物菌肥、復合肥、僅施用基質和不施肥4個試驗處理，在小麥拔節期和灌漿期對株高、干物重進行測定，在收獲時對每公頃產量進行測定，比較不同試驗組間各指標的差異。【擬解決的關鍵問題】根據田間試驗的數據結果評價該復合微生物菌肥在小麥上的應用效果，為今后大面積示范推廣和產品登記提供一定的理論依據和研究基礎。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試作物為小麥，品種為高原338。供試肥料為北京世紀阿姆斯生物技術有限公司提供的復合微生物菌肥和基質（酵母粉、糖蜜液等），產品形態為液體，有效活菌數≥2億/mL。復合肥（N∶P2O5∶K2O=34∶45∶56）。

試驗地點一：青海省樂都縣馬營鄉卡拉村，海拔2 300 m；試驗地點二：青海省民和縣巴州鎮祁家垣村，海拔2 200 m。經測定，土壤養分基本情況如表1所示。

1.2 試驗方法

試驗共設4個處理，每個處理3次重復，隨機排列，小區面積30 m2。處理A：常規施肥+返青期15 kg（復合微生物菌肥）/hm2+拔節期15 kg（復合微生物菌肥）/hm2+灌漿期15 kg（復合微生物菌肥）/hm2。處理B：常規施肥+返青期15 kg（基質）/hm2+拔節期15 kg（基質）/hm2+灌漿期15 kg（基質）/hm2。處理C：空白對照（不施肥）。處理D：常規施肥（255 kg純氮/hm2+180 kg P2O5/hm2+150 kg K2O/hm2）分3次追施氮肥，收獲時按小區測實產。

表1 試驗點土壤養分基本情況Table 1 Basic information of soil nutrients in different test sites

田間管理采用露天種植，2018年3月10日播種，7月15日收獲，期間澆水、追肥、防治病蟲害等管理措施一致。調查項目主要包括株高、干物重和小麥產量，采用隨機取樣法進行測定，試驗數據采用SPSS Statistics 15.0 軟件進行處理分析。

2 結果與分析

2.1 青海省樂都縣馬營鄉卡拉村試驗點

2.1.1 對小麥生物學性狀的影響 2018年5月24日和6月18日分別對小麥拔節期和灌漿期的株高和干物重進行測定。由表2可知，在拔節期處理A株高分別比處理B、處理C、處理D高1.3、7.2、2.6 cm，在灌漿期處理A株高分別比處理B、處理C、處理D高2.8、9.2、4.6 cm；4個處理中，處理A干物重最高，在拔節期和灌漿期比常規施肥處理分別增重7.1%和10.8%、比基質處理分別增重3.1%和4.5%、比對照分別增重20.3%和25.8%，處理C的干物重顯著輕于其他處理。

表2 不同施肥處理對小麥生物學性狀的影響（卡拉村試點）Table 2 Effects of different fertilization treatments on biological characters of wheat in Kala village

2.1.2 對小麥產量的影響 收獲時各小區小麥單獨收獲實產驗收，由表3可知，施用復合微生物菌肥的小麥產量可達6 636 kg/hm2，分別比空白對照、常規施肥、僅施用基質處理增加75.6%、13.2%、8.9%，表明小麥施用復合微生物菌肥后增產效果顯著，證實復合微生物菌肥中的有益微生物對小麥具有良好的促生增產效果。

表3 不同施肥處理對小麥產量的影響（卡拉村試點）Table 3 Effects of different fertilization treatments on wheat yield in Kala village

2.1.3 方差分析 對各小區產量數據進行方差分析，結果（表4）顯示，F＝69.26＞F0.01＝9.78，各處理之間的小麥產量差異顯著。對各處理小麥產量進行多重比較，結果（表3）表明，在青海省樂都縣馬營鄉卡拉村試驗點，施用復合微生物菌肥處理的小區產量與空白對照、常規施肥和僅施用基質相比，差異均達到了顯著水平；常規施肥和僅施用基質的小區產量均顯著大于空白對照；僅施用基質的小區產量顯著大于常規施肥小區。

表4 方差分析結果（卡拉村試點）Table 4 Variance analysis result in Kala village

2.2 青海省民和縣巴州鎮祁家垣村試驗點

2.2.1 對小麥生物學性狀的影響 2018年5月25日和6月19日分別對小麥拔節期和灌漿期的株高和干物重進行測定，結果（表6）顯示，在拔節期處理A株高分別比處理B、處理C、處理D高1.6、8.0、3.3 cm，在灌漿期處理A株高分別比處理B、處理C、處理D高2.1、11.4、5.7 cm；4個處理中，處理A在拔節期和灌漿期的干物重均為最高，分別達19.9、59.6 g。施用復合微生物菌肥后，小麥的干物重在拔節期分別比常規施肥、僅施用基質、不施肥處理增重7.5%、5.3%、29.2%，在灌漿期分別比常規施肥、僅施用基質、不施肥處理增重7.0%、2.5%、19.7%。

表5 不同施肥處理對小麥生物學性狀的影響（祁家垣村試點）Table 5 Effects of different fertilization treatments on biological characters of wheat in Qiguan village

2.2.2 對小麥產量的影響 收獲時各小區小麥單獨收獲實產驗收，由表6可知，施用復合微生物菌肥的小麥產量可達6 847.5 kg/hm2，分別比空白對照、常規施肥、僅施用基質處理增加67.4%、12.4%、9.4%，表明復合微生物菌肥中的有益微生物能夠通過定植在小麥根系土壤中，促進小麥生長，提高小麥產量。

表6 不同施肥處理對小麥產量的影響（祁家垣村試點）Table 6 Effects of different fertilization treatments on wheat yield in Qiguan village

2.2.3 方差分析 對各處理小區產量數據進行方差分析，結果（表8）顯示，各處理之間的小麥產量差異顯著。對各處理的小麥產量進行多重比較，結果（表9）表明，施用復合微生物菌肥處理的小麥產量與空白對照、常規施肥和僅施用基質處理均具有顯著差異，常規施肥和僅施用基質處理的小麥產量均顯著大于空白對照，僅施用基質處理的小麥產量顯著高于常規施肥處理，說明復合微生物菌肥對小麥的增產作用顯著高于常規施肥。

表7 方差分析結果（祁家坦村試點）Table 7 Variance analysis result in Qiguan village

3 討論

微生物菌肥中含有大量高活菌，這些活菌在發酵的過程中可產生各種有利于植物生長的代謝產物，如赤霉素（GA）、細胞分裂素（CTK）、吲哚乙酸（IAA）等，有的菌還可產生各類維生素、氨基酸以及各類有機酸等，這些代謝產物對植株的生長發育均起到一定的調節作用；菌體也可以直接作用于植物根部，調節植物的生長發育[15-16]。有報道稱，添加微生物菌肥能夠在一定程度上提高小麥產量、土壤速效鉀含量、土壤微生物量碳氮含量和土壤纖維素酶活性，且表層土壤微生物量碳、氮含量明顯高于下層，與對照相比，添加微生物菌肥后，土壤速效鉀含量、土壤微生物量碳含量、土壤微生物量氮含量、土壤纖維素酶活性分別提高14.4%～21.8%、20.8%～25.5%、24.9%～32.0%、21.8%～25.8%。 在小麥收獲期，添加M1（硅酸鹽細菌）和M1+M2（硅酸鹽細菌+根際促生菌）處理的土壤速效鉀含量分別比CK顯著增加40.8% 和38.8%，在添加微生物菌肥M1、M2、M1+M2處理分別比CK處理增產1 681、1 264、1 387 kg /hm2，增產率分別達 24.2%、18.2%、20.0%[17]。肖樹濤等[18]研究表明，微生物菌肥可明顯提高小麥葉片數、株高及分蘗數等。張霞等[19]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。李曉靜等[20]的研究表明，多功能微生物菌劑不僅可以提高小麥單株莖數和次生根數量，還能提高小麥產量，同時對小麥紋枯病、根腐病和全蝕病的防效均高于空白對照。常娜等[21]的研究證實添加微生物菌劑處理后，小麥的株高、總可見葉片數和單株莖數均顯著高于對照，拔節期的次生根數比對照增加37.3%。上述研究成果與本試驗結果相似。本研究發現，經過復合微生物菌肥處理過的小麥株高顯著高于對照以及復合肥和僅施用基質處理；干物重在拔節期和灌漿期比常規施肥處理分別增加7.1%～7.5%和1.0%～10.8%，比基質處理分別增加3.1%～5.3%和2.5%～4.5%；比對照分別增重了20.3%～29.2%和19.7%～25.8%。表明此款復合微生物菌劑對小麥的生長有良好的促進作用。

4 結論

本試驗結果表明，施用復合微生物菌肥后，小麥株高顯著高于對照以及復合肥組和僅施用基質處理，小麥產量分別比空白對照、常規施肥、僅施用基質處理增產67.4%～75.6%、12.4%～13.2%、8.9%～9.4%，差異均達顯著水平。該復合微生物菌肥菌種功能性強，制備工藝簡單，原材料易得，平均每公頃經濟效益可提高5 026.6～6 065.4元，具有良好的經濟效益。綜上所述，施用復合微生物菌肥能夠顯著提高小麥在拔節期和灌漿期的株高和干物重，并顯著提升小麥產量，表明復合微生物菌肥在小麥促生增產上具有良好的開發潛力和應用前景，適合大面積推廣。