微生物菌劑對土壤理化性質及棉花生長的影響

王俊鐸，鄭巨云，龔照龍，劉海明，刁于和，李雪源，嚴偉龍，姜秀娟，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）

新疆為我國棉花的主要產區，深刻影響著我國棉花產業的發展[1]。據統計，2021年新疆棉花種植面積超2 500千hm2，占全國棉花總種植面積的80%以上[2]。近年來，由于新疆棉花常年連作，導致土壤理化性質失調、土壤鹽堿化加重和肥力流失，嚴重影響了新疆棉花的產業發展[2-4]。隨著微生物菌劑的關注，人們發現微生物菌劑是國家農業可持續發展的不可或缺的綠色投入品，它能維持改良土壤理化性質、協調土壤肥力、改善土壤鹽堿化，并能促進作物生長發育和增產保收[5-6]。因此，本研究通過對比微生物菌劑與常規施肥田間肥效的差異，研究微生物菌劑對棉花土壤理化性質及生長的影響，為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年在新疆農科院經濟作物陸地棉試驗基地（十六團7連G-02條田）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。灌溉情況：生育期共滴水8次，共計滴水270 m3∕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”（新疆農業科學院經濟作物研究所提供），供試微生物菌劑“菌臨天下”由新疆航天兆豐科技有限公司提供，其有效活菌數≥1 200億∕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2個處理，每個處理設3次重復。對照處理田和菌劑處理田均為33.3 hm2，理論密度15 489株∕667 m2。處理1：對照（CK），常規施肥（尿素、滴灌二銨水溶肥、晶粒鉀62%），不施用微生物菌劑；處理2：T（菌臨天下），在對照施肥的基礎上加施微生物菌劑菌臨天下。菌劑處理全生育期滴施菌臨天下菌劑6次，第一次隨水滴施用量200 g∕667 m2，第二次隨水滴施用量200 g∕667 m2，第三次至第六次隨水滴施用量100 g∕667 m2。2個處理常規施肥量：基肥投入化肥50 kg∕667 m2（40 kg∕667 m2復合肥＋10 kg∕667 m2尿素）；追肥：6月5日滴施尿素3 kg∕667 m2、磷酸二銨2 kg∕667 m2；6月16日滴施尿素4 kg∕667 m2、磷酸二銨3 kg∕667 m2、鉀肥1 kg∕667 m2；6月25日滴施尿素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日滴施尿素5 kg∕667 m2、磷酸二銨4 kg∕667 m2、鉀肥4 kg∕667 m2；7月19日滴施尿素5 kg∕667 m2、磷酸二銨4 kg∕667 m2、鉀肥5 kg∕667 m2；7月26日滴施尿素5 kg∕667 m2、磷酸二銨2 kg∕667 m2、鉀肥2 kg∕667 m2。

1.4 數據調查

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

于不同處理下，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，包括土壤有機質、pH值、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

于棉花吐絮期，隨機分區選取5株具有代表性的棉株，每個處理共選取30株棉株，測定其株高、果枝節、葉齡、花位和鈴位等。

1.4.4 干物質積累量測定

各處理隨機分區選取10株具有代表性棉株，每個處理共選取30株棉株，按照不同部位分開，在105 ℃殺青30 min后，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辦法，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，并稱重，折算667 m2產量。

1.5 數據分析

采用Excel 2017和R語言進行數據整理與綜合分析，利用Graphpad prism 8.02 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和生長勢的影響

由表1可知，各處理棉花生育期天數為117～120 d，T微生物菌劑處理的生育期天數較對照少1～3 d。T微生物菌劑處理2021年棉花現蕾期、開花期和吐絮期較對照分別提前3 d、2 d和3 d，2022年棉花出苗期、現蕾期、開花期和吐絮期較對照分別提前1 d、2 d、2 d和1 d。此外，兩年間T微生物菌劑處理棉花的生長勢、整齊度均優于對照。說明微生物菌劑會促進棉花不同生育進程的生長勢和整齊度，對棉花生育進程無顯著影響。

表1 不同處理棉花生育時期及長勢差異

2.2 不同處理對棉花土壤理化性質的影響

由表2可知，T微生物菌劑處理對棉花土壤理化性質具有顯著影響，兩年間T微生物菌劑處理棉花土壤全氮、有機質、水解性氮、有效磷和速效鉀的含量均高于對照。兩年間T微生物菌劑處理的土壤全氮含量平均為1.12 g∕kg，較對照增加14.65%；土壤有機質含量平均為21.82 g∕kg，較對照增加12.46%；土壤水解性氮含量平均為61.45 mg∕kg，較對照增加了14.35%；土壤有效磷含量平均為52.98 mg∕kg，較對照增加33.30%；土壤速效鉀含量平均為186.17 mg∕kg，較對照增加13.98%。土壤pH值平均為8.05，較對照減少3.75%。表明T微生物菌劑處理能夠顯著改善棉花土壤理化性質，提高土壤肥力，降低土壤鹽漬化風險。

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、干物質積累及分配的影響

由表3和表4可知，微生物菌劑對棉花的株高、果節、花位、鮮重和干物質積累均有顯著影響，不同處理棉花的葉齡、鈴位和干物質分配比例沒有顯著差異。兩年間T微生物菌劑處理棉花的農藝性狀、地上部分鮮重、根鮮重、地上部分干重和根干重均顯著大于對照，其中T微生物菌劑處理的棉花株高平均為87.03 cm，較對照增加4.34%；T微生物菌劑處理的棉花果節、花位和鈴位平均為7.12 個、6.63臺和7.75臺，較對照分別增加13.11%、8.96%和8.47%；T微生物菌劑處理的棉花地上部分鮮重平均為221.89 g，較對照增加48.45%；T微生物菌劑處理的根鮮重平均為15.13 g，較對照增加34.52%；T微生物菌劑處理的棉花地上部分干重平均為111.45 g，較對照增加43.05%；T微生物菌劑處理的棉花根干重平均為6.23 g，較對照增加37.96%。表明T微生物菌劑處理有利于棉花的生長發育，并能夠促進棉花的鮮重和干物質積累，為高產打下基礎。

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及分配的影響

2.4 不同處理棉花產量及構成因素的影響

由表5可知，T微生物菌劑處理對棉花產量、小區株數、單株成鈴數和單鈴重均有顯著影響，對籽指影響不顯著，兩年間T微生物菌劑處理的棉花產量及產量構成因素均優于對照。其中，兩年間菌T微生物菌劑處理的小區棉花株數平均為132.5株，較對照增加5.16%；棉花單株成鈴數平均為7.89個，較對照增加25.54%；單鈴重平均為7.36 g，較對照增加7.76%；皮棉產量平均為349.20 kg∕667 m2，較對照增加16.56%；籽棉產量平均為739.54 kg∕667 m2，較對照增加18.85%。表明T微生物菌劑處理能夠協調棉花的產量構成因素，從而進一步增加棉花皮棉和籽棉產量。

表5 不同處理對棉花產量及構成因素的影響

3 討論

多年連作使得棉花生長勢變弱、抗逆和抗病能力變差，并會產生土壤理化性質失調、破壞微生物結構和肥力流失等一系列問題，是造成棉花死亡和減產的主要原因[10]。近年來，微生物菌劑對不同作物生長、產量以及土壤理化性質影響的研究取得了較大進展[7，11-13]。因此，科學改進肥料施用方式，減量配施微生物菌劑，促進農業可持續發展刻不容緩。本研究發現，本試驗兩個處理棉花生育期基本同步，但T微生物菌劑處理棉花的生長勢、整齊度都優于對照，說明微生物菌劑會促進棉花不同生育進程的生長勢和整齊度。兩年間T微生物菌劑處理棉花的土壤pH值、全氮、有機質、水解性氮、有效磷和速效鉀的表現均優于對照。表明T微生物菌劑處理能夠顯著改善棉花土壤理化性質，降低土壤鹽漬化風險，為棉花高產打下堅實基礎。

作物干物質的形成和積累與產量之間具有密切的關系。本試驗得出，T微生物菌劑處理對棉花的株高、果節、花位、鮮重和干物質積累均有顯著影響。兩年間T微生物菌劑處理棉花的農藝性狀、地上部分鮮重、根鮮重、地上部分干重和根干重均顯著高于對照，此外，T微生物菌劑處理棉花的小區株數、單株成鈴數和單鈴重均高于對照，表明T微生物菌劑處理能夠通過協調棉花的產量構成因素，從而進一步增加棉花產量。

4 結論

本試驗結果表明，施用微生物菌劑（菌臨天下）能夠顯著促進棉花的生長發育、增加干物積累、協調產量構成因素以及提高棉花產量。此外，微生物菌劑的施用能夠有效減低土壤pH值，提高土壤養分含量，使土壤有機質、水解性氮、有效磷和速效鉀均得到顯著增加。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。