不同微生物菌劑對馬鈴薯產量及土壤特性的影響

摘 要：通過田間試驗研究了全能型微生物菌劑（M1）、解鉀型微生物菌劑（M2）和巨大芽孢桿菌（M3）3種微生物菌劑對馬鈴薯產量及土壤速效養分、土壤酶活性的影響。結果表明：微生物菌劑對促進土壤速效養分含量和土壤酶活性提高均有積極作用。在馬鈴薯各生育時期土壤中速效養分含量總體以（M1）處理最高，M2次之；土壤酶活性M1、M2 均較高，與CK差異顯著。塊莖產量 M1、M2、M3 3種菌劑分別較CK增產15.99%、8.44%、7.58%。土壤酶活性及土壤速效養分含量與馬鈴薯塊莖產量均呈正相關性，其中過氧化氫酶、堿解氮、速效磷與產量呈極顯著正相關，土壤過氧化氫酶與土壤堿解氮、速效磷、速效鉀含量呈極顯著或顯著正相關，蔗糖酶活性與土壤速效鉀含量呈顯著正相關。綜合結果表明，施用微生物菌劑均可提高馬鈴薯田土壤酶活性和土壤速效養分含量，進而提高馬鈴薯產量，其中以全能型微生物菌劑（M1）效果最明顯。

關鍵詞：馬鈴薯；微生物菌劑；土壤酶活性；土壤養分；產量

中圖分類號：S532 文獻標識碼：A 文章編號：0488-5368（2025）01-0065-06

Effects of Microbial Agents on Soil Properties and Potato Yield

HAN Xiangdong GAO Xin LI Xingxing ZHOU Xue YUAN Yiming3，WANG Hailang

（1.Yan’an Soil and Fertilizer Workstation， Yan’an， Shaanxi 716000，China; 2.Yan'an Agricultural Science Research Institute，

Yan’an， Shaanxi 716000，China；3.Shaanxi Agricultural Radio and Television School Yan 'an Branch， Yan’an， Shaanxi 716000，China）

Abstract： This study investigated the effects of different microbial agents on soil properties and the yield of potato through field experiments， focusing on changes in soil available nutrients and soil enzyme activities caused by M1 microbial agents， M2 microbial agents， and M3 Bacillus megaterium. The results showed that microbial agents had positive effects on soil nutrient content and soil enzyme activity. The content of available nutrients in the soil at different growth stages of potato was highest with the omnipotent microbial agent， followed by the potassium-dissolving microbial agent. Soil enzyme activities initially increased and then decreased as the growth period progressed. The enzyme activities induced by the M1 and M2 microbial agents were higher compared to the control group （CK）， showing statistical significance. Compared with CK， the three microbial agents increased potato yield by 15.99%， 8.44%， and 7.58%， respectively. Positive correlations were observed among soil enzyme activities， soil available nutrients， and potato yield. Specifically， catalase， alkaline nitrogen， and available phosphorus were significantly correlated with potato yield. In summary， the application of microbial agents effectively increases soil nutrient content， enzyme activity， and potato yield， with M1 microbial agents showing the most significant improvement.

Key words： Potato；Microbial agents；Soil enzyme activity；Soil nutrients；Yield

馬鈴薯作為一種糧菜兼用型的經濟作物，其營養豐富，老少兼宜，在我國大面積種植，是僅次于小麥、水稻、玉米的主要糧食作物^[1，2]。陜西省馬鈴薯種植主要集中在陜北、陜南地區，但近年來由于種植結構不合理，化肥過量施用，導致農田土壤養分比例失衡，土地緊實板結、化肥農藥大量殘留，有機質逐年減少，有益微生物大量死亡，土壤惡化等一系列問題^[3，4]。耕地質量儼然成為延安地區馬鈴薯連續生產的限制因素之一。因此，提高肥料利用率，改善土壤環境，已成為提高馬鈴薯產量的首要措施。

微生物菌肥是一類兼具特定功能的活性微生物菌劑與主要以動植物殘體為來源并經無害化處理、腐熟的有機物料復合而成的肥料^[5]。通過微生物的活動及其相關代謝產物來改善植物生長環境及營養條件，刺激植物生長發育，抵抗病蟲危害，從而促進土壤養分轉化，改善土壤養分狀況進而提高農產品的產量和品質^[6，7]。相關研究表明，微生物菌劑顯著提高了土壤中速效鉀、速效磷的含量，同時提高了土壤微生物量碳、氮

含量^[8，9]。張麗娜等^[6]人對蘿卜田的研究發現，微生物菌肥有利于改善土壤微生物結構，促進了土壤中細菌和放線菌的繁殖，抑制了真菌生長；提高土壤脲酶、轉化酶、過氧化氫酶活性。艾童

非等^[10]，劉芳等^[11]研究發現，施用微生物菌劑能顯著提高土壤脲酶和土壤蔗糖酶的活性。目前，關于施用生物菌肥對土壤特性影響已有大量研究報道，但主要集中在單一菌肥或不同菌劑用量的研究上，且研究結果不盡相同。本試驗選用邦吉生物公司生產的3種微生物菌劑，在馬鈴薯生產中進行了試驗研究，以期探明不同微生物菌劑對馬鈴薯田土壤影響的機理，篩選出適宜馬鈴薯生產中應用的有效微生物菌肥，為延安地區馬鈴薯高效生產提供理論依據技術指導。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試馬鈴薯品種：冀張薯12。

供試肥料：復合微生物菌劑（全能型）；復合微生菌劑（解鉀型）；巨大芽孢桿菌，3種菌劑有效活菌數≥200×108 cfu/g。普通尿素（N 46.4%）、磷酸二銨（N18%，P2O5 46.4%）、硫酸鉀（K2O 51%）、有機肥（N+P+K≥5%）均為普通商品肥。

1.2 試驗地概況

試驗于2023年在子長市欒家坪街道辦南家灣村進行，前茬為玉米，土質為黃綿土，該地屬中溫帶大陸性半干旱季風氣候，試驗地基礎養分全氮0.57 g/kg，有效磷25.55 mg/kg，速效鉀150 mg/kg，緩效鉀801 mg/kg，有機質9.9 g/kg，pH8.4。

1.3 試驗設計

試驗為大田試驗，設CK（不施菌劑）、M1（全能型微生物菌劑75 kg/hm2）、M2（解鉀型微生物菌劑75 kg/hm2）、M3（巨大芽孢桿菌75 kg/hm2）4個處理，行距55 cm，株距30 cm。每處理面積為4.8 m×70 m=336 m2。試驗統一鋪設滴灌帶，并施用N 315. 0 kg/hm2、P2O5 195.0 kg/hm2、K2O 375.0 kg/hm2、有機肥3 000 kg/hm2。微生物菌劑與有機肥混合于后于播前撒施，全部磷肥、1/2氮肥、1/2鉀肥以基肥播種時一次施入，其余氮肥、鉀肥于馬鈴薯塊莖形成初期至塊莖增長末期分3次（6月28日、7月8日、8月2日）隨滴灌追施。其它管理措施同一般大田。

2022年5月17日播種，6月14出苗，9月30日收獲。

1.4 測定指標與方法

于馬鈴薯苗期（SS）、塊莖形成期（TFS）、塊莖膨大期（TBS）、淀粉積累期（SAS）、收獲期（MS）在每大區生長均勻處選取3個樣點，每樣點用土鉆在壟上兩株之間和根部附近取0～40 cm土樣3點，混合后避光風干，一部分用于測定土壤速效養分^[12]，另一部分過1 mm篩用于土壤酶活性測定^[13]。堿解氮、速效磷、速效鉀分別采用堿解擴散法、0.5 mol/L Na HCO3浸提鉬銻抗比色法和NH4OAc 浸提-火焰光度法測定。脲酶、過氧化氫酶（CAT）、蔗糖酶、堿性磷酸酶（ALP）活性分別采用靛酚比色法、高錳酸鉀滴定法、3，5-二硝基水楊酸比色法和磷酸苯二鈉比色法測定。

收獲時， 從每個試驗小區隨機選 3個樣點 ， 每樣點挖取12 m2 測定塊莖產量， 并折合產量， 以大于150 g 塊莖為商品薯，150 g以下為非商品薯。

1.5 數據分析

試驗數據用IBM SPSS Statistics 25.0統計軟件進行方差分析（Tukey's-b， P lt;0.05），用Excel 2010軟件作圖。

2 結果與分析

2.1 不同微生物菌劑對馬鈴薯田土壤速效養分的影響

2.1.1 對土壤堿解N含量的影響 由圖1可見，在馬鈴薯整個生育期中，土壤中堿解氮的含量變化不大。從苗期到收獲期，M1處理堿解氮含量始終為最高，但與M2差異不顯著，在SS、SAS、MS三個時期分別較CK提高25.68%、22.49%、32.86%，較M3提高20.21%、21.60%、25.06%，差異均達到顯著水平，M3和CK差異不顯著；TFS、TBS兩個時期各處理間差異均不顯著。結果表明，M1、M2兩種復合微生物菌劑具有提高土壤堿解氮含量的作用，尤以M1效果更為明顯，M3的作用較小。這可能是由于是微生物種類和數量不同引起的，M1為全能型菌劑，其微生物數量和種類均較多，而M3僅為巨大芽孢桿菌，種類單一。

2.1.2 對土壤速效磷含量的影響

由圖2可知，土壤中速效磷的含量在馬鈴薯整個生育期呈現先降后穩變化趨勢。苗期，M1、M2、M3處理分別較CK提高49.94%、27.09%、23.75%，其中M1處理與CK差異顯著。進入塊莖形成期后，各處理土壤速效磷含量明顯下降，但M1仍較CK顯著提高33.88%，M3提高16.57%，差異不顯著，M2與CK持平。進入塊莖膨大期，M1、M2顯著高于CK，M3與CK差異不顯著。淀粉積累期之后，土壤中速效磷的含量下降緩慢逐漸趨于穩定，表現為M1gt;M2gt;M3gt;CK，M1顯著高于CK，M2、M3與CK差異不顯著。結果表明，各施菌處理均有提高土壤速效磷含量的作用，但以M1效果最為明顯。

2.1.3 對土壤速效鉀含量的影響 由圖3可知，隨生育進程推進，馬鈴薯田土壤速效鉀含量整體呈平緩下降趨勢。各時期各處理土壤速效鉀含量均以M1、M2處理為最高，二者差異不顯著，但顯著高于CK，與M3差異也較大，M3與CK差異不顯著。與CK相比，M1處理在各時期增加25.97%、28.24%、27.00%、37.41%、46.33%；M2處理在各時期增加25.33%、24.02%、18.65%、48.45%、44.82%，此外，M1、M2處理在TFS和TBS兩個時期較M3處理分別增加31.18%、26.87%和33.56%、24.98%，且差異顯著。由此可見，M1、M2兩種復合微生物菌劑具有提高土壤速效鉀含量的明顯作用。各處理土壤速效鉀含量在生育后期下降緩慢，這可能與中后期分次追施鉀肥有關。

2.2 不同微生物菌劑對土壤酶活性的影響

2.2.1 對土壤過氧化氫酶活性的影響

土壤過氧化氫酶能酶促水解過氧化氫，從而解除過氧化氫的毒害作用，也能表征土壤腐殖化強度，其活性直接反映了土壤中氧化還原反應強弱，與馬鈴薯生長狀況息息相關^[13]。由表1可知，整個生育期土壤過氧化氫酶活性變化范圍在13.50 ml/g～16.37 ml/g，各時期變幅很小，除淀粉積累期外，各時期M1均顯著高于CK，與M2、M3差異不顯著。M2、M3在TFS、TBS兩個時期與CK差異顯著，其他時期不顯著。全生育期平均，M1、M2、M3分別較CK提高8.74%、5.30%、5.16%。結果表明，施用復合微生物菌劑均可提高土壤過氧化氫酶活性，但以M1處理效果較好。

2.2.2 對土壤蔗糖酶活性的影響

蔗糖酶活性高低反映了土壤中有機碳累積和分解轉化的能力，是反映土壤碳素循環和土壤生物化學活性的重要指示酶。由表2可知，施用三種微生物菌劑，土壤蔗糖酶活性除塊莖膨大期外均顯著高于CK，各施菌處理間差異不顯著。進入塊莖形成期，各處理土壤蔗糖酶活性達到最大值，與CK差異顯著；塊莖膨大期，受雨水浸泡影響，土壤蔗糖酶活性較塊莖形成期明顯下降，各處理及與CK間均無顯著差異；淀粉積累期，M1、M2土壤蔗糖酶活性較塊莖膨大期略有回升，CK則明顯下降，M1、M2、M3均顯著大于CK。在整個生育期內，M1土壤蔗糖酶活性較CK提高 14.01%～41.91%，平均40.32%，M2提高23.56%～49.4%，平均44.59%，M3提高6.47%～34.49%，平均33.37%?？梢?，三種微生物菌劑均能顯著提高土壤蔗糖酶，其中以M2處理菌劑效果最好。

2.2.3 不同微生物菌劑對土壤脲酶活性的影響 脲酶是一種直接參與土壤氮素轉化的重要土壤酶，能促進尿素的水解，一定程度上可以反映土壤的供氮水平[14，15]。由表3可知，各菌劑處理均較CK不同程度提高了土壤中脲酶的活性，但處理間差異不顯著。M1除TBS外，在SS、TFS、SAS、MS各時期均顯著高于CK，M2、M3除苗期、收獲期分別顯著高于CK外，其它各時期與CK均無顯著差異。塊莖形成期，各處理土壤脲酶活性均達到最大值，分別較CK增加了34.96%、17.07%、8.94%，其中M1處理與CK差異顯著；塊莖膨大期，因受強降水浸泡的影響，土壤缺氧抑制了脲酶的活性^[16]，各處理均較塊莖形成期明顯下降，且處理間差異不顯著。淀粉積累期，各處理土壤脲酶活性具有不同程度回升，但差異均不顯著。成熟期，各處理土壤脲酶活性下降，但仍以M1為最高。綜合整個生育時期來看，M1、M2和M3處理土壤脲酶活性分別較CK增加35.11%、14.89%和18.09%，可見，三種微生物菌劑均能增加土壤脲酶的活性，以M1處理效果最好。

2.3 不同微生物菌劑對馬鈴薯產量的影響

由表4可知，M1、M2、M3較CK產量顯著增加，分別增產15.99%、8.44%、7.58%，且M1顯著高于M2、M3。M1、M2的單株結薯數和單株薯重均較CK、M3顯著提高，M3與CK差異不顯著。各處理商品薯率與CK無明顯差異。結果表明，施用3種菌劑均有顯著增產作用，以M1增產效果最為明顯。

2.4 土壤酶活性及土壤速效養分含量與馬鈴薯塊莖產量的相關性

土壤酶活性和土壤速效養分含量高低是形成作物產量的基礎，土壤酶對土壤養分的轉化和吸收起著重要作用。由表5可知，土壤過氧化氫酶活性、堿解氮含量、速效磷含量、脲酶活性、速效鉀含量與馬鈴薯塊莖產量呈極顯著或顯著正相關，土壤過氧化氫酶活性與土壤堿解氮、速效磷含量呈極顯著正相關，與土壤速效鉀含量呈顯著正相關，蔗糖酶活性與土壤速效鉀含量呈顯著正相關，土壤堿解氮含量與土壤速效磷、速效鉀含量呈極顯著正相關。結果表明，除脲酶外，土壤酶活性與土壤速效養分含量之間均呈顯著或極顯著正相關關系。施用微生物菌劑可通過改善土壤微生態環境，明顯提高土壤中速效養分的轉化量，進而促進馬鈴薯的生長和產量提高。

3 討論與結論

作物的生長離不開土壤中養分的持續供應，施用微生物菌肥能有效豐富土壤中的微生物群落，促進土壤速效養分的轉化，提升土壤肥力基礎，進而促進作物生長，為作物的產量和品質形成提供有力保證。本試驗研究表明，與單施化肥相比，施用微生物菌劑顯著提高了土壤中堿解氮、速效磷、速效鉀含量，延長了土壤速效養分的釋放時間。3種微生物菌劑中以全能型復合微生物菌劑（M1）效果最好，對土壤養分的影響最明顯；其次為解鉀型復合微生物菌劑（M2），解鉀效果明顯；巨大芽孢桿菌菌劑（M3）較對照土壤中各組分雖有提高，但效果不明顯。這一結果與Bouranis 等人^［17］研究結果一致。這可能與菌劑自身的微生物種類和多樣性有關，單一的菌種在短時間內難以形成優勢群體，對土壤有機態物質轉化能力相對較低，而復合型生物菌劑自身攜帶著一些具有固氮、解磷、解鉀等有益菌種，有利于全面提高土壤養分，促進作物生長。

土壤酶活性是土壤微生物活動的重要標志和土壤肥力的重要指標，較高活性的土壤酶能促進土壤的代謝作用，改變土壤養分形態，提高肥力[18，19]。本研究表明，施用微生物菌劑均提高了土壤過氧化氫酶、蔗糖酶和脲酶的活性。在馬鈴薯全生育期內，3種土壤酶活性呈現了波動變化趨勢，在塊莖形成期最高，塊莖膨大期有所降低。這與張劍^[20]、張麗娜^[6]等人的研究結果不一致。其原因可能與2018年試驗田馬鈴薯塊莖膨大期遭受暴雨災害，造成土壤水份過多、溫度降低且長時期缺氧抑制了土壤酶活性有關。

有研究表明[21～23]，施用微生物菌肥能有效提高馬鈴薯產量，增加其商品性，改善馬鈴薯品質。本研究也取得了同樣的結果，施用3種微生物菌劑均顯著提高了馬鈴薯塊莖產量，但因不同菌劑的組成成分不同，其增產效果差異較大，全能型復合微生物菌劑（M1）增產作用最高、解鉀型復合微生物菌劑（M2）次之、巨大芽孢桿菌菌劑（M3）第三。經土壤酶活性與土壤速效養分含量及塊莖產量的相關分析表明，土壤酶活性與土壤速效養分含量、馬鈴薯塊莖產量呈顯著或極顯著正相關性，但在不同時期及酶的種類之間相關性不盡相同。這可能與馬鈴薯對土壤養分的吸收速率以及微生物菌劑種類有關。

綜上所述，本試驗通過施用微生物菌劑，有效提高了土壤中3種酶活性，改善了土壤微生態環境，充分利用了土壤中的潛在養分，促進了土壤養分的轉化，提高了土壤有效養分含量其可持續性，促進了馬鈴薯對土壤有效養分的吸收利用，進而提高了產量，以全能型微生物菌劑表現突出。

參考文獻：

[1]曾凡逵，許丹，劉剛.馬鈴薯營養綜述[J].中國馬鈴薯，2015，29（4）：233-243.

[2]楊雅倫，郭燕枝，孫君茂.我國馬鈴薯產業發展現狀及未來展望[J].中國農業科技導報，2017，19（1）：29-36.

[3]焦潤安，徐雪風，楊宏偉，等.連作對馬鈴薯生長和土壤健康的影響及機制研究[J].干旱地區農業研究，2018，36（4）：94-100.

[4]曹寧，曲東，陳新平，等.東北地區農田土壤氮、磷平衡及其對面源污染的貢獻分析[J].西北農林科技大學學報（自然科學版），2006，34（7）：127-133.

[5]中華人民共和國農業部.NY 884—2004，中華人民共和國農業行業標準，生物有機肥 [S].北京：中國農業出版社.2005.1.

[6]張麗娜，塔秀成，黃偉，等.微生物菌肥對蘿卜土壤微生物及酶活性的影響[J].江蘇農業科學，2018，46（15）：93-96.

[7]張麗娟，曲繼松，郭文忠，等.微生物菌肥對黃河上游地區設施土壤微生物及酶活性的影響[J].中國土壤與肥料，2014（5）：32-36+99.

[8]吳克俠，耿麗平，趙全利，等.微生物菌劑與耕作方式對冬小麥土壤化學性狀的影響[J].中國農學通報，2015，31（15）：193-201.

[9]王夢雅，符云鵬，賈輝，等.不同菌肥對土壤養分、酶活性和微生物功能多樣性的影響[J].中國煙草科學，2018，（1）：57-63.

[10]艾童非，楊鵬九，費洪波，等. 微生物菌劑有機肥對植煙土壤環境及烤煙產質量的影響[J]. 安徽農業科學，2016，44（18）：99-102+119.

[11]劉芳，韓丹，趙銘欽，等. 微生物菌劑配施腐殖酸鉀對植煙土壤改良及烤煙經濟效益的影響[J]. 浙江農業學報，2017，29（7）：1 064-1 069.

[12]鮑士旦.土壤農化分析[M].北京：中國農業出版社，2000：109.

[13]關松蔭.土壤酶及其研究法[M].北京：農業出版社，1986：274-279.

[14]邱現奎，董元杰，萬勇善，等.不同施肥處理對土壤養分含量及土壤酶活性的影響[J].土壤，2010，42（2）：249-255.

[15]孫夢媛，劉景輝，趙寶平，等.全膜壟作栽培對旱作馬鈴薯產量及土壤水熱和酶活性的影響[J].干旱區資源與環境，2018，32（1）：133-1.

[16]李云玲. 不同土壤水分條件下生物菌肥施用效果的研究[D].太原：山西農業大學，2004.

[17]BOURANIS D L， THEODOROPOUTOS A G， DROSSO-POULOS JB. Designing synthetic polymers as soil condi-tioners [J]. Commun Soil Sci Plant Anal，1995，26（9/10）：1455-1480.

[18]桓明輝，李楊，劉曉輝，等.秸稈生物菌肥對保護地土壤微生物和土壤酶活性的影響[J].山東農業科學，2013，45（1）：107-109+116.

[19]呂博，丁亮，過聰，陳鋒，等.復合微生物肥對棉田土壤養分及根際細菌群落的影響[J/OL].作物雜志，2024（5）：1-10.

[20]張劍，高宇，任永峰，等.壟膜集雨種植對土壤微生物及酶活性的影響[J].土壤通報，2018，49（5）：1 103-1 108.

[21]錢建民. 微生物制劑對土壤肥力及馬鈴薯產量品質的影響[D].沈陽：東北農業大學，2015.

[22]徐暢，劉景輝，楊彥明，等.菌肥與氮磷肥配施對覆膜馬鈴薯抗旱生理指標及產量的影響[J].作物雜志，2017（1）：94-99.

[23]陳效杰，丁俊杰，邢文，等.脫毒馬鈴薯應用生物菌肥的效果[J].中國馬鈴薯，2009，23（4）：224-225.

收稿日期：2024-04-26 修回日期：2024-05-17

第一作者簡介：韓向東（1970-），男，高級農藝師，主要從事土壤肥料試驗研究及推廣示范。

通信作者：李星星。