復合微生物菌肥拌種對黑青稞生長發育及品質的影響

何建清 張格杰 趙偉進 王思遠 馬金玉

摘要：利用從青稞根際篩選的優良促生菌株制作了7種復合微生物菌肥，采用田間完全區組隨機試驗，研究其對黑青稞生長、產量及品質的影響。結果表明，大部分復合微生物菌肥+半量化肥處理下，黑青稞出苗數、株高、根體積地上生物量、地下生物量、穗長、穗粒數以及粗蛋白、總磷、總鉀含量均顯著高于CK，復合微生物菌肥+半量化肥可顯著降低黑青稞籽粒粗脂肪含量（P<0.05）。7種復合微生物菌肥中，綜合各處理的促生特性，菌肥A和菌肥C的促生效果最好，黑青稞的出苗數分別比CK增加62.85%、10.32%，苗期株高分別增加10.36%、15.72%，抽穗期地上生物量分別增加42.39%、61.23%，地下生物量分別增加6.79%、61.72%，抽穗期主根長度分別增加18.38%、30.25%，穗長分別增加17.2%、21.0%，千粒質量分別增加27.44%、-9.09%，穗粒數分別增加48.48%、20.45%，產量分別增加82.51%、79.74%，粗蛋白含量分別增加33.85%、16.26%，鉀含量分別增加-4.29%、55.24%，磷含量分別增加13.44%、37.50%，鋅含量分別增加-28.80%、2.24%，粗脂肪含量均降低了16.50%。

關鍵詞：復合微生物;黑青稞;產量;品質;菌肥

中圖分類號： S512.306;S144? 文獻標志碼： A

文章編號：1002-1302（2022）08-0111-06

在農牧業生產過程中，化肥以施用效果明顯、使用簡便，在促進農業生產發展中具有不可替代的作用。目前我國化肥和農藥的過量使用，已造成了一系列生態環境的污染，嚴重危害了人類健康及農業和社會的可持續發展[1]。針對普通化學肥料利用率低、使用過程中容易出現損失而污染環境等問題，世界各國都在投巨資發展新型肥料，搶占新型肥料研究的制高點。新型肥料研究一直是國際農業高技術領域競爭的重要領域[2]。微生物菌劑是一種綠色環保、生態友好型肥料，具有增加土壤肥力、減少化肥和農藥使用、凈化和修復土壤、降低植物病害、提質增產、提高食品安全等特點，已成為綠色生態農業發展不可替代的制勝法寶之一[3-5]。由于作物生長發育需要多種營養元素，單一微生物菌劑存在功能單一、適應能力差等問題，已經不能滿足現代農業發展的需求，將不同功能菌株組合得到比單一微生物菌劑促生能力更強、更穩定的微生物復合菌劑，是微生物菌劑發展的趨勢[6-7]。

復合微生物菌劑由特定微生物與營養物質復合而成，具有培肥地力、改善土壤微生態環境、降低土傳病害發生率、提高化肥利用率和農產品品質等功能[8]。近年來，國內外學者已經研究出了應用于苜蓿[6]、花生[8]、辣椒[9]、黃瓜[10]、西瓜[11]、燕麥[12]、大豆[13]等多種農作物的菌劑。

黑青稞耐干旱、耐鹽堿、耐貧瘠，營養成分豐富[14]，具有高維生素、高膳食纖維、高蛋白質、高 β-葡聚糖、低脂肪和低糖含量，并且還含有多種有益人體健康的礦物質元素，如銅、鋅、鈣、磷、鐵以及具有防癌、抗癌作用的微量元素硒[15]，是一類珍貴的種植資源。近年來，隨著市場對黑色食品的追捧，以黑青稞為原料開發的糌粑及其他產品頗受歡迎，具有很高的開發價值。由于黑青稞栽培歷史悠久，普遍存在產量低、品質退化、抗逆性差等現象，嚴重影響當地產業化發展的需求。目前，對具有不同功能的植物根際促生菌（PGPR）共生協作效應的研究報道較少。有關溶磷菌、固氮菌及產吲哚-3-乙酸（IAA）復合接種劑對黑青稞生長發育及品質的影響尚未見報道。為此，本研究將具有高效固氮、溶磷和分泌植物激素等功能不同的PGPR菌株進行交叉混合制成7種不同的復合微生物菌肥，研究其對黑青稞生長、產量及其品質的影響，探求不同功能菌株的最佳組合，以期為實現黑青稞無公害生產、減少化肥投入量及微生物復合菌肥的應用和推廣提供依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2019—2020年在西藏農牧學院實習農場（94°28′N、29°33′E，海拔2 980 m，年日照時數 2 000 h，年均溫8.8? ℃，降水量650～750 mm）進行。土壤類型屬于沙壤土，有機質含量為17.80 g/kg，全氮含量為0.83 g/kg，全磷含量為1.67 g/kg，全鉀含量為4.00 g/kg，速效氮含量為208.65 mg/kg，速效磷含量為149.25 mg/kg，速效鉀含量為 20.04 mg/kg。

1.2 供試青稞品種

供試青稞品種為隆子黑青稞，種子發芽率為90%，由隆子縣農牧局提供。

1.3 供試菌種

菌種是從西藏不同地區青稞根際分離篩選的優良PGPR菌株（表1）。這些菌株分別具有固氮、溶磷、分泌 IAA 的能力[16]，同時具有生長快、競爭力強等特點。

1.4 固體菌肥的制作

微生物固體菌肥的制作參考文獻[17]進行。分別接種各優良微生物菌種于 LB液體培養基中，于 28 ℃ 160 r/min培養60 h。待菌株充分生長后，利用紫外分光光度計測定各菌株懸浮液吸光度。

當D660 nm>0.5時，調至0.5，將不發生拮抗反應菌株按聯合固氮、溶磷和分泌 IAA菌株懸浮液等體積混合。將腐殖土干燥、粉碎，過篩，腐殖土與珍珠巖按照質量比1 ∶1混合，調節pH值至7.0，將其分裝于食用菌栽培袋中，每袋500 g，于126 ℃滅菌 1.5 h。冷卻后按菌肥載體10%的量接種菌懸液，30 ℃ 培養14 d后備用。

1.5 試驗設計

試驗采用隨機區組排列，每個處理3次重復。每個小區面積為3 m2 （1.25 m ×2.40 m），埂寬 30 cm。試驗設11個處理（表2），共33個小區。試驗前用菌肥拌黑青稞種子播種。開溝條播，行距為25 cm，菌肥用量與種子用量的質量比為1 ∶1，先施化肥，后施菌肥和種子，菌肥和種子施后立即覆土。

1.6 測定項目及方法

于播種后7 d計數出苗數。測定不同時期不同處理的株高（每個小區隨機選取 10株，測定土壤到植株的垂直高度）。分別在拔節期、抽穗期和成熟期，每個小區隨機拔取10株，用電子天平稱量植株地上、地下生物量。用卷尺測得主根長度，采用排水法測量根體積。成熟時各小區單打單收，測定各小區籽粒產量、千粒質量、穗長和穗粒數。參考文獻[18]中的方法對黑青稞籽粒粗脂肪、粗蛋白、磷（P）、鉀（K）及鋅（Zn）含量進行測定。

1.7 數據處理

試驗數據用 Excel 2016軟件處理，用DPS 17.1統計軟件對數據做方差分析。

2 結果與分析

2.1 復合微生物菌肥對種子出苗的影響

由表3可知，供試的7種復合微生物菌肥中，與CK相比，除復合微生物菌肥E處理外，其余6種微生物復合菌肥均能促進黑青稞種子出苗，增加幅度為3.75%～81.61%。其中G處理對黑青稞出苗的促進作用最為明顯（P<0.05），較CK增加了81.61%;其次為F處理，其黑青稞出苗數較CK增加了75.52%。

2.2 復合微生物菌肥處理對株高的影響

由表4可知，7種復合微生物菌肥處理的黑青稞苗期株高比CK提高-5.96%～18.46%。其中F處理效果最好，黑青稞的株高為27.21 cm，較CK增加了18.46%;其次為C處理，黑青稞的株高為 26.40 cm，較CK增加了15.72%，再次是A處理，黑青稞的株高為25.35 cm，較CK增加了10.36%，但兩者均低于全量氮肥處理。

拔節期，7種復合微生物菌肥處理均能顯著提高黑青稞的株高，提高幅度為14.45%～52.24%。

其中G處理效果較好，株高為51.00 cm，較CK增加了52.24%。抽穗期，除復合微生物菌肥E處理外，其余6種復合微生物菌肥均能提高黑青稞株高，較CK提高幅度為4.71%～16.47%。成熟期，除G處理外，其余6種復合微生物菌肥處理的株高均高于CK，增加幅度為0.57%～11.59%。雖然各復合微生物菌肥處理對黑青稞不同生育期株高均有促進作用，但促生效果主要表現在拔節期和抽穗期。這一結論和韓文星等報道的 PGPR 菌肥處理對燕麥不同生育期株高均有促進作用，但促生效果主要表現在拔節期至抽穗期的研究結果[12]一致。

2.3 復合微生物菌肥處理對生物量的影響

由表5可知，拔節期，各復合微生物菌肥處理黑青稞地上鮮質量與CK相比差異顯著（P<0.05），增加幅度為0.78%～64.59%，其中F處理效果最好;地下植物量均高于CK，增加幅度為28.43%～99.02%，其中B處理和E處理效果最好;根冠比均高于CK，效果最好的是B處理，較CK高150.0%。抽穗期，復合微生物菌肥處理黑青稞地上植物量均高于CK，增加幅度為12.82%～138.49%，其中效果最好的是D處理;地下植物量高于CK的有A、B、C、D處理，分別較CK高6.79%、57.19%、61.72%、53.79%;除B處理外，其余6個處理的根冠比均顯著低于CK。雖然各復合微生物菌肥處理對黑青稞拔節期和抽穗期地上植物量均有促進作用，但促生效果主要表現在抽穗期。

2.4 復合微生物菌肥對根長及根體積的影響

由表6可知，拔節期，除C、E、I處理黑青稞的主根長較CK分別增加了4.66%、2.88%、2.33%外，其余處理均較CK低。抽穗期，各復合微生物菌肥處理黑青稞的主根長均較CK有所增加，增加幅度為0.57%～30.25%，其中效果最好的是C處理。

由表6可知，拔節期，B、C、E和G處理黑青稞根體積均高于CK，增加幅度為50.00%～100.00%，其中效果最好的是C處理。抽穗期，各復合微生物菌肥處理根體積均高于CK，增加幅度為0.50%～50.00%，其中效果最好的是C處理。

綜上說明，各復合微生物菌肥處理對黑青稞根長和根體積的生長都有一定的促進作用，但影響的程度不同，這可能與菌株的功能有關[19]。

2.5 復合微生物菌肥對產量構成因素及產量的影響

由表7可知，施用復合微生物菌肥均能促進黑青稞的穗長，增加幅度為8.2%～21.0%，其中促生效果最好的是C處理。A處理和B處理均能增加黑青稞的千粒質量，分別較CK增加27.44%、3.06%。各處理均能增加黑青稞的穗粒數，增加幅度為20.45%～48.48%，其中效果最好的是A處理，較CK增加了48.48%。除B處理外，其余6個處理均能增加黑青稞產量，增產幅度為17.56%～82.51%，增產幅度表現為A處理>C處理>F處理>G處理>E處理>D處理。

2.6 復合微生物菌肥對籽粒營養成分的影響

由表8可知，A、B、C、F、G處理黑青稞籽粒粗蛋白含量分別較CK高33.85%、24.05%、16.26%、11.02%、13.25%，且差異達顯著水平（P<0.05），其中A處理效果最好，高于全量尿素和過磷酸鈣處理。從籽粒鉀含量來看，B處理和C處理均高于CK和基質載體，且差異顯著（P<;0.05），較CK分別增加了32.38%、55.24%。除F處理籽粒磷含量低于CK外，其余6個處理均高于CK，增加幅度為1.95%～37.50%，其中C處理的促進效果最好。除C處理和F處理下的籽粒鋅含量略高于CK外，其余處理均低于CK。所有處理籽粒粗脂肪含量均低于CK，且差異顯著（P<0.05）。

3 討論與結論

微生物復合菌劑可提高單一微生物菌劑在農業中的應用可靠性和有效性，在世界范圍內得到了廣泛應用[5]。王繼雯等發現復合微生物肥料M-14不僅能有效增加小麥株高、莖粗、穗長、穗數及千粒質量，并且與空白對照相比增產14.3%[20]。烏音嘎等研究表明，施1 500 kg/hm2復合微生物肥料比習慣施肥顯著提高了出苗率、株數和穗粒質量，特別是對籽粒產量和地上部生物量的提高幅度達67.37%、29.66%[21]。韓華雯等利用制作的菌株組合菌肥處理替代半量磷肥處理后，苜蓿的干草產量以及粗蛋白、鈣（Ca）、P和粗脂肪含量分別較 CK提高10.6%、16.4%、14.1%、11.9%、4.2%[6]，菌株組合JM170+JM92+Lx191+S7與半量磷肥配施可代替全量磷肥。張英等的研究表明，復合接菌劑 AD、AB、BC、AC、ABD、BCD、ABCD對紅三葉草生長特性和品質指標表現出良好的促進效果[19]。張堃等通過對青稞施用固氮菌肥發現，半量氮肥+固氮菌肥與全量氮肥有相近的效果[22]。馬文彬等研究發現，復合接種劑處理效果明顯優于單一接種劑，處理 F（J3-1+J1-15+Y16+J3）可使箭筈豌豆株高、根長、根表面積、根體積、根系活力，分別較對照增加29.4%、70.0%、174.0%、194.6%、38.3%[23]。本研究將解磷、固氮和分泌IAA的菌株按照體積比 1 ∶1 的比例復配成微生物復合菌劑，利用黑青稞田間小區試驗篩選高效復合微生物菌肥。結果表明，施用復合微生物菌肥對黑青稞生長、產量和品質的促進效果明顯。大部分復合微生物菌肥+半量化肥處理下，黑青稞出苗數、株高、根體積、地上生物量、地下生物量、穗長、穗粒數以及粗蛋白、磷、鉀含量均顯著高于CK。其中，復合微生物菌肥A（HQ3-3+LQ14-2+SR26-3）和C（HQ3-3+HQ36-2+SR26-3）與減量50%化肥配施效果最佳，黑青稞出苗數較CK分別增加62.85%、10.32%，苗期株高分別增加10.36%、15.72%，抽穗期地上生物量分別增加42.39%、61.23%，地下生物量分別增加6.79%、61.72%，抽穗期主根長度增加18.38%、30.25%，穗長分別增加17.2%、21.0%，千粒質量分別增加27.44%、-9.09%，穗粒數分別增加48.48%、20.45%，產量分別增加82.51%、79.74%，粗蛋白含量分別增加33.85%、16.26%，鉀含量分別增加-4.29%、55.24%，磷含量分別增加13.44%、37.50%，鋅含量分別增加-28.80%、2.24%。這可能是因為復合菌肥中含有的聯合固氮菌具有固氮能力，可以增加土壤中氮元素的含量;溶磷菌可以轉化土壤中難溶性磷素，從而改善黑青稞生長時土壤環境中營養元素的供應狀況;IAA菌產生的吲哚乙酸可以刺激和調節作物的生長發育，達到增產效果。張英等對4株根際促生菌的互作效應研究表明，部分菌株混合后其有效磷增量及分泌IAA量均呈現“1+1>2”的加成效應[24]。祁娟等發現從總產量來看，磷肥與菌肥1 ∶1（P50M50）配施效果好，總產量較對照提高了60.45%，菌肥與減量化肥配施能提高燕麥生長和產量[25]。

復合微生物菌肥不僅可以提高作物產量[26]，還在改善作物營養品質方面有巨大潛力。韓文星等的研究表明，微生物菌肥拌種與減量化肥配施后，燕麥粗蛋白、粗脂肪含量較對照有所提高，提高了相對飼用價值[12]。本研究結果表明，復合微生物菌肥與 50%化肥配施黑青稞籽粒粗脂肪含量均較CK有所降低，這與韓文星等的研究結果[12，27]不一致。其原因有待進一步研究。

研究表明，具有優良特性的菌株組合處理，并不是都能表現出良好的加成效應，有些復合微生物菌肥表現出良好的功效，如本研究的組合A（HQ3-3+LQ14-2+SR26-3）和C（HQ3-3+HQ36-2+SR26-3）復合微生物菌肥處理較其他復合微生物菌肥具有較好的互作協同作用，表現出良好的互作效能。本研究同時也表明，也有菌株混合后功效降低，如組合 B（HQ3-3+HQ36-1+SR26-3）處理，產量較CK降低了24.54%，組合E（HQ3-5+LQ14-2+SR11-3）處理出苗數較CK降低了19.70%。這可能是因為多菌株同時接種后，存在營養和空間的競爭。

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