不同微生物菌劑對棉花土壤理化性質及生長的影響*

王俊鐸，龔照龍，鄭巨云，劉海明，嚴偉龍，李 碩，刁于和，李雪源，梁亞軍

（1.新疆農業科學院經濟作物研究所，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）

新疆棉花生產在我國棉花產業發展中具有舉足輕重的作用，肩負著我國棉花生產安全、滿足棉紡工業需求、促進新疆經濟發展、保持邊疆穩定、實現棉農增收，所以做大做強新疆棉花生產，鞏固新疆棉花生產可持續發展是國之要務[1-4]。據統計，2021年新疆棉花種植面積超250萬hm2，產量超510 t，占全國棉花總種植面積和產量的80%以上[5]。目前，我國新疆棉花發展仍然面臨許多困境。進入21世紀以來，雖然新疆棉花的單產水平和總產量總體仍保持逐年增加的趨勢，但隨著棉花種植年限的延長，長期連作棉田化肥使用量大，導致土壤理化性質變差，土壤板結嚴重，有機質含量嚴重不足，因此，持續提高新疆棉花的土壤質量，保證棉花生產安全，實現農業可持續發展，是新疆棉花生產中迫切需要解決的重要問題之一[5-7]。隨著微生物菌劑市場的迅速發展，各類微生物菌劑用于生產當中，其不但可以抑制土壤病原菌的生長、改良土壤環境、提高肥料利用率，還可以豐富水土營養，提高作物的產量[8-9]。因此，本研究通過研究不同微生物菌劑對棉花土壤理化性質、生長和產量的影響，對比田間肥效的差異，確認適合棉花可持續生產的微生物菌劑，為該菌劑在棉花生產中的推廣應用提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗概況

試驗于2021—2023年在新疆十六團7連G-02條陸地棉種植基地進行。試驗所在地屬于溫帶大陸性干旱氣候，日照時間長，晝夜溫差大，年均氣溫為6.7 ℃。土壤類型為沙壤土略帶粘性，土壤質地為粘土。棉花生育期滴水8次，共計滴水量270 m3/667 m2。基肥投入50 kg/667 m2化肥（復合肥30 kg/667 m2+尿素20 kg/667 m2）。追肥：6月5日滴灌，隨水滴施尿素3 kg/667 m2，磷酸二銨2 kg/667 m2；6月25日滴灌，隨水滴施尿素5 kg/667 m2，磷酸二銨3 kg/667 m2，鉀肥3 kg/667 m2；7月1日滴灌，隨水滴施尿素5 kg/667 m2，磷酸二銨5 kg/667 m2，鉀肥5 kg/667 m2；7月10日滴灌，隨水滴施尿素5 kg/667 m2，磷酸二銨4 kg/667 m2，鉀肥4 kg/667 m2；7月26日滴灌，隨水滴施尿素5 kg/667 m2，磷酸二銨2 kg/667 m2，鉀肥2 kg/667 m2。

1.2 試驗材料

供試棉花品種為國審棉新品種“源棉8號”，由新疆農業科學院經濟作物研究所提供。

供試微生物菌劑為“菌臨天下”（有效活菌數≥1 200億/g），雙藻菌露200（有效活菌數≥200億/g）和十二菌微生物菌劑（有效活菌數≥5億/g）。

1.3 試驗設計

采用隨機區組設計，常規大田管理。試驗共設4個處理，每個處理設3次重復。對照（CK）：施用常規復合肥（尿素、磷酸二銨和鉀肥），不施用微生物菌劑；T1處理：施用菌臨天下；T2處理：施用雙藻菌露200；T3處理：施用十二菌微生物菌劑。微生物菌劑處理試驗全生育期滴施6次，第一次水用量200 g/667 m2，第二次水用量200 g/667 m2，第三次至第六次每次用水量100 g/667 m2。各處理田間面積均為16.67 hm2，理論種植密度15 458株/667 m2。

1.4 數據調查與測定

1.4.1 生育期調查

記錄棉花播種、出苗及各生育期的開始與結束日期。

1.4.2 土壤理化性質測定

采用五點取樣法對每個小區0～20 cm的土壤進行采集。依據《土壤農化分析》的方法進行土壤理化性質的測定，其中包括土壤有機質、pH、全氮含量、水解性氮含量、有效磷含量和速效鉀含量。

1.4.3 農藝性狀調查

于吐絮期，隨機分區選取10株具有代表性棉株，每個處理共選取30株棉株，測定其株高、果節、葉齡、花位和鈴位等。

1.4.4 干物質積累量測定

不同處理隨機分區選取5株具有代表性棉株，每個處理共選取15株棉株，按照不同部位，于105 ℃殺青30 min，80 ℃烘干至質量恒定，稱量各部位重量。

1.4.5 產量及產量構成因素

于棉花吐絮期，采用農業農村部棉花測產方法，每個處理抽測5個樣點，每個樣點6.67 m2，調查其棉花株數和鈴數，并采收棉株上、中和下部各100個棉鈴，測定單鈴重。棉花收獲階段實收每個樣點的籽棉和皮棉，稱重后折算667 m2產量。

1.5 數據分析

采用Excel 2018和R語言進行數據整理與綜合分析，利用Graphpad prism 8.1軟件進行數據可視化。

2 結果與分析

2.1 不同處理對棉花生育期及長勢的影響

由表1可知，不同處理棉花生育期天數在117～120 d，以CK和T3處理生育期最長，T2次之，T1最短。2021—2022年，不同處理棉花出苗期沒有差異，現蕾、開花和吐絮期的時間有所差異，T1進入現蕾期相較CK、T2和T3分別提前1～3 d，開花期相較CK、T2和T3提前3 d，吐絮期相較CK、T2和T3分別提前2～3 d。此外，兩年間不同處理棉花的生長勢和整齊度有所差異，T1處理棉花苗期、蕾期和花期的生長勢、整齊度均優于CK、T2和T3。說明微生物菌劑對棉花生育進程無顯著影響，T1微生物菌劑可促進棉花的生長勢和整齊度。

表1 不同處理棉花生育時期及長勢

2.2 不同處理對棉花土壤理化性質的影響

由表2可知，微生物菌劑對棉花土壤理化性質具有顯著影響。2021—2022年，微生物菌劑處理下土壤的pH、全氮、有機質、水解性氮、有效磷和速效鉀等理化現狀均優于對照。兩年間土壤pH以T1處理最低，平均為8.12；全氮以T1處理最高，平均為1.07 g/kg，較CK、T2和T3分別增加20.22%、8.08%和9.93%；有機質以T1處理最高，平均為21.41 g/kg，較CK、T2和T3分別增加9.74%、5.76%和6.38%；水解性氮以T1處理最高，平均為69.31 mg/kg，較CK、T2和T3分別增加38.51%、17.06%和19.08%；有效磷以T1處理最高，平均為89.48 mg/kg，較CK、T2和T3分別增加31.31%、11.65%和19.08%；速效鉀以T1處理最高，平均為203.46 mg/kg，較CK、T2和T3分別增加24.98%、13.06%和15.96%。表明微生物菌劑能夠顯著改善棉花土壤理化性質，增加土壤肥力，減少土壤鹽漬化，其中以T1處理下棉花土壤理化性狀最優。

表2 不同處理對棉花土壤理化性質的影響

2.3 不同處理對棉花農藝性狀、干物質積累量及分配的影響

由表3和表4可知，微生物菌劑對棉花的農藝性狀、鮮重和干物質積累量均有顯著影響，不同處理的干物質分配比例沒有顯著差異。2021—2022年，微生物菌劑處理下棉花的農藝性狀、地上部分鮮重、根鮮重、地上部分干重和根干重均大于對照，整體表現為T1＞T2＞T3＞CK。兩年間不同處理的棉花株高介于83.16～86.73 cm，T1處理表現最高，較CK、T2和T3增加2.62%以上；不同處理棉花果節介于6.28～6.95個，T1處理表現最高，較CK、T2和T3增加了5.42%以上；不同處理棉花葉齡、花位和鈴位在不同處理間差異較小；不同處理棉花地上部分鮮重介于157.47～231.31 g，T1處理表現最高，較CK、T2和T3分別增加28.90%、9.28%和10.75%；不同處理棉花根鮮重介于12.33～15.45 g，T1處理表現最高，較CK、T2和T3分別增加25.32%、8.42%和9.23%；不同處理棉花地上部分干重介于79.41～104.05 g，T1處理表現最高，較CK、T2和T3分別增加31.03%、10.57%和15.44%；不同處理棉花根干重介于5.31～7.03 g，T1處理表現最高，較CK、T2和T3分別增加32.43%、21.25%和21.04%。表明微生物菌劑能夠促進棉花的生長發育，增加棉花的干物質積累，其中以T1處理下棉花農藝性狀和干物質積累量的綜合表現最優。

表3 不同處理對棉花農藝性狀的影響

表4 不同處理對棉花干物質積累量及分配的影響

2.4 不同處理對棉花產量及構成因素的影響

由表5可知，不同處理對棉花的小區株數、單株成鈴數、皮棉和籽棉產量均有顯著影響，對單鈴重和籽指影響不顯著。2021—2022年，菌劑處理棉花的產量及產量構成因素均優于對照，整體表現為T1＞T2＞T3＞CK。兩年間棉花小區株數以T1處理表現最多，平均為132.5株，較CK、T2和T3分別增加了8.46%、5.58%和5.86%；單株成鈴數以T1處理表現最多，平均為6.63個，較CK、T2和T3分別增加35.97%、21.66%和17.45%；單鈴重和籽指在不同處理下無顯著差異，但均以T1處理表現最優；皮棉產量以T1處理表現最多，平均為245.85 kg/667 m2，較CK、T2和T3分別增加10.73%、3.23%和6.17%；籽棉產量以T1處理表現最多，平均為579.2 kg/667 m2，較CK、T2和T3分別增加18.36%、9.73%和10.78%。表明微生物菌劑能夠協調棉花的產量構成因素，顯著增加皮棉和籽棉產量，其中以T1處理下棉花產量及構成因素綜合表現最好。

表5 不同處理對棉花產量及構成因素的影響

3 討論

新疆棉花多年來大面積連續種植，生產過程中存在誤用農藥、不科學灌溉、過量施肥、殘膜污染等，導致土壤鹽堿化、板結加重、微生物種群減少、養分失衡、肥力下降等一系列問題，嚴重影響棉花的生長發育，造成棉花減產問題突出[12]。有研究表明，在連作田施用微生物菌劑可顯著改善土壤理化性質，改善土壤微生物群落，增加土壤顆粒含量，改善土壤團聚體結構，從而促進作物生長發育，提高作物產量[10，13-17]。本研究表明，2021—2023年不同處理棉花的生育期基本同步，但施用微生物菌劑的棉花在苗期、花蕾期和開花期的生長勢和整齊度優于對照，表明微生物菌劑可以促進棉花在生長過程中的生長勢和整齊度。同時，微生物菌劑對棉花土壤理化性質具有顯著影響，T1菌劑處理土壤的pH、全氮、有機質、水解性氮、有效磷和速效鉀等理化現狀均優于其他處理。表明施用微生物菌劑可顯著改善棉花土壤理化性質，降低土壤鹽堿化風險，為棉花高產奠定堅實基礎。

干物質積累與作物產量密切相關。本研究發現，微生物菌劑處理會促進棉花的生長發育。2021—2023年，T1菌劑處理的株高和果節分別為86.53 cm和6.9個，微生物菌劑處理下的棉花鮮重和干重均顯著大于對照，其中T1菌劑處理的棉花地上部分鮮重、根鮮重和地上部分干重較CK、T2和T3增加了8.42%以上，根干重較CK、T2和T3增加了21.04%以上，表明微生物菌劑能促進棉花的生長發育，增加棉花的鮮重和干物質積累，為產量形成打下堅實基礎。此外，微生物菌劑對棉花產量及其構成因素也有顯著影響。2021—2023年，T1菌劑處理的棉花小區株數較CK、T2和T3增加了5.58%以上，單株成鈴數較CK、T2和T3增加了17.45%以上，單鈴重和籽指也均大于其他處理。兩年間T1處理棉花的皮棉產量平均為245.85 kg/667 m2，較CK、T2和T3分別增加10.73%、3.23%和6.17%；T1處理籽棉平均產量為579.2 kg/667 m2，較CK、T2和T3分別增加18.36%、9.73%和10.78%。表明微生物菌劑能夠協調棉花的產量構成因素，進一步顯著增加棉花皮棉和籽棉的產量。

4 結論

本研究表明，“菌臨天下”微生物菌劑能夠有效降低棉田土壤pH，提高土壤養分含量，包括有機質、水解性氮、有效磷和速效鉀等。此外，施用該菌劑有利于促進棉花的生長發育、增加干物積累、協調產量構成因素，最終達到增產增收的目的。綜上，“菌臨天下”微生物菌劑對棉花土壤理化性質、生長發育和產量具有良好的促進效果，該菌劑在棉花生產中值得大面積推廣應用。