復合微生物菌劑對輕度鹽堿地土壤改良及紅花產量的影響

張繼雨，王連祥，任慶國，孟 倫，張永珊，張 鑫

（1.菏澤市農業科學院，山東 菏澤 274000；2.山東獅克現代農業投資有限公司，山東 菏澤 274000）

0 引言

鹽堿地是具有重要價值的后備耕地資源，我國第2 次土壤普查結果表明，我國鹽堿地面積近0.36億hm2，約占可利用土地面積的4.88%，耕地土壤中鹽堿化土壤面積占6.62%，達920.9萬hm2［1］。鹽堿地修復及改良一定程度上能夠保障我國耕地總量。根據土壤鹽漬度將鹽堿地劃分為輕度鹽堿地（w（鹽）＞0.1%～0.2%）、中度鹽堿地（w（鹽）＞0.2%～0.4%）及重度鹽堿地（w（鹽）＞0.4% ～0.6%）［2］，其中輕度鹽堿地可依據實際情況進行生物改良，改良潛力大。土壤鹽漬化特點在于肥力差、營養成分不能被植物根系有效吸收、pH 高、微量元素匱乏、影響農作物新陳代謝等生理活動等［3-4］。鹽堿土改良的根本目的是改善土壤理化特性，為農作物提供良好的生長環境，以實現農作物高產［5］。目前常用改良措施主要包括工程措施、農藝措施、生物措施和化學措施等，其中生物措施是最具生態效益和經濟效益的措施，主要包含植物改良及微生物改良。微生物改良鹽堿地投入產出高，無污染，能提高植物根系活力及光合效率，最終實現改良土壤及農作物增產。因此，近年來針對微生物菌劑在水稻、玉米、小麥、谷子、白菜等農作物上的應用研究較多［6-10］，許多研究表明，微生物菌劑除可改善土壤質量、修復鹽堿地外，還可防病防蟲，對植物生長有一定的促進作用［11-14］。

紅花為菊科紅花屬一年生草本植物，作為中藥材，具有活血通經、散瘀止痛的功效。紅花喜溫暖、干燥氣候，具有較強的耐鹽堿和抗旱能力，經濟效益高，是目前鹽堿地區種植結構調整的最佳替代經濟作物。國內關于紅花施用復合微生物菌劑的研究較少。筆者通過研究施用復合微生物菌劑對鹽堿地土壤理化性質及紅花產量的影響，探討復合微生物菌劑對鹽堿地土壤的改良效果，以期為復合微生物菌劑在鹽堿地紅花種植上的推廣應用提供依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2020 年10 月至2021 年7 月在山東省鄄城縣彭樓鎮孫樓村、山東省菏澤市定陶區獅克農業園兩處試驗點同時進行。兩處試驗點之前均為番茄設施栽培用地，土壤質地為砂壤，因土壤障礙（重茬）因素枯萎病、病毒病、晚疫病等病害嚴重。試驗地0 ～20 cm耕層土壤基本理化性質見表1。

表1 土壤基本理化性質

1.2 試驗材料

復合微生物菌劑，由山東獅克現代農業投資有限公司研發，有效菌種包括巨大芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌和綠色木霉菌，有效活菌數≥5.0 億/g，w（胞外多糖）≥1.0 mg/g，w（有機質）≥20.0%。復合微生物菌劑滅活基質，復合微生物菌劑于高溫高壓滅菌鍋中121 ℃滅菌1.5 h［15］，3 d 后再次滅菌，w（有機質）≥20.0%。

供試紅花品種：豫紅花1號。

1.3 試驗設計

試驗設計3 個處理，每處理3 次重復，共計9個試驗小區。小區長7 m，寬4 m，面積28 m2。各小區隨機排列，設保護行，保護行距離小區35 ～40 cm。

處理：T1，常規施肥+復合微生物菌劑75 kg/hm2；T2，常規施肥+復合微生物菌劑滅活基質75 kg/hm2；CK，常規施肥。

1.4 施肥及管理

2020年11月20日播種紅花，播種量30 kg/hm2，采用機械播種，條播，行距35 ～40 cm，株距為15～20 cm，播種深度3～6 cm。

基肥：將15-15-15硫酸鉀型復合肥1 050 kg/hm2、商品有機肥（w（有機質）≥50%，w（N+P2O5+K2O）≥5%）3 600 kg/hm2、花生餅525 kg/hm2、大豆（煮熟）750 kg/hm2撒施后，深耕深翻試驗地，深度25 ～30 cm，T1、T2 處理將復合微生物菌劑及復合微生物菌劑滅活基質與商品有機肥摻勻后施入土壤。

追肥：紅花生長期追肥2次，植株高度15～20 cm時追施25-10-5 高氮復合肥料180 kg/hm2，2021 年3月初施抽莖肥，追施10-15-20高磷高鉀復合肥料150 kg/hm2。

對照除不用復合微生物菌劑及復合微生物菌劑滅活基質外，其他施肥、管理措施與處理區相同。

1.5 項目測定

1.5.1 紅花產量

花絲采收：5 月底至6 月初，紅花由黃色變為橘紅色時分批采收，6 月15 日采收結束。早上4 點至11 點采摘，采摘后的花置于烘房內40 ～50 ℃烘干，稱量。

紅花籽產量收集：莖葉干枯、籽粒變硬時，7月10日，9個小區分別人工收割、脫粒，將種子曬干后，清理干凈，分別稱量入庫。

1.5.2 土壤樣品采集與測定

復合微生物菌劑撒施前采集基礎0 ～20 cm土層土樣；紅花收獲后，采集各處理土樣（五點采樣法）。土樣送至菏澤開發區華茂檢驗檢測中心測定，土壤pH（土水質量比10 ∶2.5）以及有機質、全氮、有效磷、速效鉀、水溶性鹽含量分別根據土壤檢測標準NY/T 1377—2007、NY/T 1121.6—2006、NY/T 1121.24—2012、 NY/T 1121.7—2014、 NY/T 889—2004和NY/T 1121.16—2006 進行檢測，堿解氮含量按照DB51/T 1975—2014進行檢測。

1.6 數據分析與處理

采用Excel 2010 和DPS 7.05 對數據進行整理和方差分析（LSD法）。

2 結果與分析

2.1 復合微生物菌劑對土壤養分的影響

復合微生物菌劑對土壤養分的影響見表2。

表2 復合微生物菌劑對土壤養分的影響

有機質：表2 數據表明，兩處試驗點中T1、T2、CK 處理土壤有機質含量均比種植前高，差異極顯著，這表明合理的施肥方式能提高土壤的有機質含量。兩處試驗點中T1 處理w（有機質）分別比CK 處理提高了2.30%、2.35%，差異極顯著；T1 處理與T2處理差異極顯著；T2處理與CK處理差異不顯著。表明復合微生物菌劑中微生物的生命活動使土壤有機質顯著增加。

全氮：相較種植前，鄄城縣彭樓鎮孫樓村試驗點T1、T2、CK 處理的全氮含量均降低，T1、T2 處理較種植前差異極顯著；獅克農業園區試驗點T1、T2、CK 處理的全氮含量降低，但差異不顯著。兩處試驗點中T1 處理w（全氮）分別比CK 處理降低了0.51%、0.75%，差異不顯著，T1 與T2 處理差異不顯著。獅克農業園區T1 處理土壤全氮含量比T2及CK 少，分析其原因可能在于土壤中的氮在微生物作用下氨化、硝化過程加速，進而加速被植物和微生物吸收利用，表明施用復合微生物菌劑更有利于紅花吸收養分和生長。

堿解氮：相較種植前，兩試驗點T1 處理的堿解氮養分含量均提高，差異極顯著；T2、CK 處理較種植前差異不顯著。兩處試驗點中T1 處理w（堿解氮）分別比CK 處理提高了3.17%、5.45%，差異極顯著；T1 處理與T2 處理差異極顯著；T2 處理與CK 處理差異不顯著。表明復合微生物菌劑有助于土壤中固定的養分分解，提高了土壤中堿解氮養分含量。

有效磷、速效鉀：相較種植前，兩處試驗點T1 處理的有效磷、速效鉀養分含量均提高，差異極顯著；T2、CK 處理有效磷、速效鉀養分含量均降低，較種植前差異極顯著。兩處試驗點中T1 處理w（有效磷） 分別比CK 處理提高了19.57%、15.53%，w（速效鉀）分別比CK 處理提高了9.58%、6.48%，差異極顯著，T1 處理w（有效磷）、w（速效鉀）與T2 處理差異極顯著；T2 處理w（有效磷）分別比CK 處理提高了1.22%、1.14%，w（速效鉀）分別比CK 處理提高1.25%、-1.11%，差異不顯著。表明復合微生物菌劑中微生物的生命活動有助于土壤固定養分分解，有利于提高土壤中的有效磷、速效鉀養分含量。

2.2 復合微生物菌劑對土壤水溶性鹽的影響

表2數據表明，相較種植前，兩處試驗點T1處理的土壤水溶性鹽含量均降低，差異極顯著，T2、CK 處理較種植前差異不顯著。兩處試驗點中T1 處理w（水溶性鹽） 分別比CK 處理降低了8.47%、9.47%，差異極顯著，T1 處理與T2 處理差異極顯著；T2 處理w（水溶性鹽）分別比CK 處理降低了0.56%、0.40%，差異不顯著。表明復合微生物菌劑中微生物的生命活動能顯著降低土壤水溶性鹽含量。

2.3 復合微生物菌劑對土壤pH的影響

表2數據表明，相較種植前，兩處試驗點T1處理的土壤pH 值均降低，差異極顯著，T2、CK 處理較種植前差異不顯著。鄄城縣彭樓鎮孫樓村試驗點T1處理pH比CK降低了2.19%，差異極顯著，T1處理與T2 處理差異極顯著；獅克農業園試驗點T1 處理pH 比CK 處理降低了1.03%，差異極顯著，T1 處理與T2 處理差異極顯著。表明復合微生物菌劑中微生物的生命活動能顯著降低土壤pH。

2.4 復合微生物菌劑對鹽堿地紅花產量的影響

不同處理對紅花產量的影響見表3。從表3 可知，兩試驗點中紅花花絲產量由高到低均依次為T1 ＞T2 ＞CK，T1 處理比CK 處理每公頃分別增產23.45、18.40 kg，增產率分別為9.17%、7.65%，差異極顯著，T1、T2 處理差異極顯著；T2 處理比CK處理每公頃增產1.05、4.30 kg，增產率分別為0.41%、1.79%，差異不顯著。表明施用復合微生物菌劑能夠顯著提高紅花花絲產量。

表3 不同處理對紅花產量的影響

兩試驗點中紅花籽產量最高的均為T1處理，T1處理比CK 處理每公頃分別增產248.40、248.60 kg，增產率分別為11.12%、12.58%，差異極顯著；T2處理比CK 處理每公頃分別增產-6.65、4.75 kg，增產率分別為-0.30%、0.24%，差異不顯著。表明施用復合微生物菌劑能夠顯著提高紅花籽產量。

3 討論

復合微生物菌劑含有活性微生物，是通過微生物間、微生物與肥料、微生物與植物、微生物與土壤的相互作用來發揮作用［16］，理論上說微生物種類越多土壤肥力也越強［17］。復合微生物菌劑能夠改變土壤的理化性質，在土壤碳、氮循環中扮演重要角色［18］，助力土壤養分轉化循環，在協調植物養分供應與利用方面發揮關鍵作用［19］。本試驗中，復合微生物菌劑顯著提高土壤有機質、堿解氮、有效磷和速效鉀含量，顯著降低土壤pH 及水溶性鹽含量。

究其土壤理化性質變化的原因：一是復合微生物菌劑增加了土壤中有益微生物數量及種類，促進微生物活動及繁殖，為鹽堿環境中的微生物提供了良好的微生態環境；二是微生物的生命活動促使土壤有機質含量增加，同時促進有機質分解為植物提供更多的養分；三是某些有益微生物還能夠分泌胞外多糖類物質使土壤結構更加穩定，從微觀上迅速改良土壤團粒結構，使得土壤疏松，減少了土壤對磷、鉀元素的固定，通透性與養分保存能力得到提高［20］，同時切斷了土壤毛細管孔隙，減少了土壤表面水分蒸發進而使土壤表面鹽分聚集減少，降低土壤表層鹽分［21］。

本研究表明，復合微生物菌劑能夠大幅度提高紅花花絲及花籽產量。一方面是由于復合微生物菌劑提高了土壤中養分含量，增加植株的吸收利用率，某些微生物能和植物根系附近的有機物共同作用產生腐植酸，促進植物生長；另一方面，復合微生物菌劑中含各種有益菌，形成菌群，可以分泌生長素、赤霉素等促生激素、抗真菌及細菌的抗生素以及可以殺死致病菌的類生物素和活性酶［22-23］等，增加紅花抗逆能力，降低紅花發病率，最終體現為紅花花絲及籽粒產量提高。

4 結論

復合微生物菌劑對鹽堿地土壤養分及土壤中水溶性鹽含量有顯著影響，土壤速效養分堿解氮、有效磷、速效鉀及有機質含量顯著增加，土壤水溶性鹽含量、pH值明顯下降，土壤肥力明顯提高，紅花花絲及籽粒產量顯著提高，明顯提高了紅花種植收益。施用復合微生物菌劑有利于鹽堿地土壤改良和紅花生長，實現修復土壤與增加農作物產量的雙重功效，也為進一步利用輕度鹽堿地提供理論依據。