多功能土壤微生物菌剂在冬小麦上的应用效果

张雪娇　石晶晶　常娜

摘要：为明确土壤微生物添加剂对冬小麦土传病害、土壤养分、玉米秸秆腐解、产量及经济效益的田间示范效果，于2014—2015年小麦季，采用大田栽培方式，分别在河北省辛集市、献县和保定市进行试验。研究表明：在辛集市、献县和保定3地，施用以枯草芽孢杆菌B1514为功能菌的微生物菌劑，小麦的麦田纹枯病、根腐病和全蚀病的平均防效分别可达68.82%、81.42%和70.05%，土壤玉米秸秆累积腐解率3地平均提高19.26%，且在不增加总体作业工序的条件下，施用微生物菌剂可平均提高收入360元/hm2。此外，在枯草芽孢杆菌B1514大量分解玉米秸秆的过程中，也显著影响了土壤养分，3地土壤中碱解氮、速效钾和微生物生物量碳含量分别平均提高13.81%、13.85%和7.78%。综上所述，本微生物菌剂具备在河北省及相似生态类型区冬小麦生产中推广的潜力。

关键词：微生物菌剂；小麦土传病害；秸秆腐解率；土壤养分；微生物生物量碳；经济效益

中图分类号： S512.1+10.6文献标志码： A

文章编号：1002-1302（2017）14-0046-03

在中国北方冬小麦—夏玉米一年两熟种植制度下，前茬玉米秸秆全量还田在冬小麦生产中已被广泛采用，该模式对维持田间养分平衡，优化农田生态环境有诸多益处[1]。但近年发现，许多连年玉米秸秆还田地块小麦根部病害均有不同程度加重的趋势[2]。研究表明，前茬秸秆粉碎还田后，病残体中携带的病原菌侵染下茬小麦，是小麦根部病害增多的重要原因[3]。同时，玉米秸秆的主要成分是难以分解的“木质纤维素”，在自然条件下腐解速度慢，且难以被充分利用。大量玉米秸秆还田后，不仅会影响后季小麦根系生长发育，还会造成小麦苗床虚空，加重冻害产生，最终造成小麦受灾频率提高，病害加重，产量下降，进一步影响了玉米秸秆还田技术的推广[4-6]。为此，前人针对如何加速玉米秸秆腐解、防控小麦土传病害做过许多有益的工作，从植株、城市落叶、土壤、动物粪便中筛选出许多有益菌株[7-10]；但由于土壤菌群复杂，且北方冬季温度低、土壤干燥，大部分菌株无法真正发挥作用。

枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）是自然界普遍存在的植物内生细菌，具有繁殖速度快、抗菌谱广、抗逆性强等优点，在许多作物病害生物防治中被广泛应用[11-13]。枯草芽孢杆菌B1514是河北农业大学植物病害生态学研究室在小麦玉米两熟连作农田且土传病害发生严重的土壤中分离获得，室内试验表明，该菌株可在常温下以玉米秸秆为养分来源，在分解玉米秸秆的同时可快速繁殖，同时该菌株还对禾谷丝核菌、禾顶囊壳菌和平脐蠕孢菌等多种小麦土传病原菌有较好的拮抗作用[14-15]。以此菌株为功能菌，开发成功了多功能微生物菌剂（农业部登记号：微生物肥[2015]临字2565号）。本研究针对该微生物菌剂在田间的大规模应用效果进行评价，进一步明确该产品在河北省不同生态类型区的效果差异，为产品的进一步优化和推广提供指导。

1材料与方法

1.1试验区概况

试验于2014—2015年小麦生长季，分别在河北省辛集市保高丰农场（简称“辛集”）、河北省献县农业局原种场（简称“献县”）和河北省保定市河北农业大学教学试验农场三分厂（简称“保定”）进行。3地试验田均为土传病害发生率高且较为严重的麦田。辛集：试验区土壤为黏性壤土，0～20 cm深耕层土壤含有机质13.5 g/kg、全氮1.19 g/kg、碱解氮 62.9 mg/kg、速效磷22.8 mg/kg、速效钾121.6 mg/kg。献县：试验区土壤黏性壤土，0～20 cm耕层含有机质12.3 g/kg、碱解氮108 mg/kg、速效磷10.5 mg/kg、速效钾96.9 mg/kg。保定：试验区土壤为黏性壤土，0～20 cm深耕层含有机质 14.1 g/kg、碱解氮115.5 mg/kg、速效磷48.1 mg/kg、速效钾124.7 mg/kg。

1.2试验设计

前茬玉米秸秆还田，旋耕2遍，作业深度15 cm。供试小麦品种为石麦15（国审麦2009025），10月9日播种。播前底肥施纯氮120 kg/hm2、P2O5 112.5 kg/hm2、K2O 112.5 kg/hm2，春季随灌水追施纯氮120 kg/hm2。处理田块，随底肥施入微生物菌剂（枯草芽孢杆菌≥10亿CFU/mL）225 kg/hm2，以不施用微生物菌剂为对照（CK）。2个处理均设3个重复，每重复0.1 hm2。2014年12月4日浇灌越冬水，灌量60 mm；2015年4月5日浇灌拔节水，灌量90 mm。

1.3测定内容与方法

1.3.1土传病害调查于小麦成熟期，调查小麦根系根腐病、全蚀病和纹枯病的发病情况，3种病害调查均采用5级分类法，计算病情指数和相对防效。

病情指数=[∑（各级病株率×相对级数值）/（调查总株数×发病最高病级）]×100%；

相对防效=（对照区病情指数-处理区病情指数）/对照区病情指数×100%。

1.3.2玉米秸秆腐解率

小麦播种前，将装有烘干玉米秸秆的网袋埋入耕层（15 cm），每重复10袋，每袋50 g。小麦成熟期，将网袋取出，烘干测定秸秆量，失重法计算秸秆腐解率。秸秆腐解率=[（50-调查时期秸秆干质量）/50]×100%

1.3.3土壤养分测定于成熟期，采集0～20 cm深耕层土壤，采用碱解扩散法测定土壤碱解氮，采用碳酸氢钠浸提-钼锑抗比色法测定速效磷，采用乙酸铵浸提-火焰光度法测定速效钾[16]。采用氯仿熏蒸-K2SO4浸提法测定土壤微生物生物量碳（MBC）含量，SMBC=Ec/K，式中Ec为熏蒸和未熏蒸土壤K2SO4浸提液的碳含量差值（C）（mg/kg），K为转换系数，取值0.38[17-18]。

1.4数据统计与分析

数据统计采用DPS v7.05数据处理系统的Duncan多重比较分析。

2结果与分析

2.1多功能微生物菌剂对小麦土传病害的防治效果

由表1可知，在辛集、献县和保定3地麦田中，对照处理的小麦根部纹枯病、根腐病和全蚀病发病率显著高于施用微生物菌剂的地块。其中，3地对照麦田纹枯病平均病情指数为10.16，而施用微生物菌剂的麦田病情指数平均仅为3.16。小麦根腐病和全蚀病调查结果也有类似规律，3地麦田根腐病和全蚀病平均病情指数分别为18.54和31.47，分别是施用微生物菌剂麦田平均值的5.58倍和3.41倍。从施用微生物菌剂后对小麦根部土传病害防效看，微生物菌剂对3地小麦纹枯病、根腐病和全蚀病的平均防效分别为 68.82%、8142%和70.05%。

2.2多功能微生物菌剂对麦田玉米秸秆腐解的影响

表2显示的是辛集、献县和保定3地施用微生物菌剂麦田土壤中玉米秸秆腐解情况。由表2可知，对成熟期麦田玉米秸秆累积腐解率测定后可知，施用微生物菌剂可显著促进玉米秸秆腐解，3地累积玉米秸秆腐解率平均为63.18%，而对照田块仅为43.92%，3地平均提高幅度为19.26百分点。

2.3多功能微生物菌剂对农田土壤养分的影响

表3显示的是在辛集、献县和保定3地，前茬玉米秸秆全量还田后，施用微生物菌剂对麦田土壤碱解氮、速效磷和速效钾含量的影响。由表3可知，在播种前，各处理碱解氮、速效磷和速效钾含量均无显著差异，到收获期，3地施用微生物菌剂麦田土壤中碱解氮和速效钾平均含量均显著高于对照地块，其中碱解氮含量平均高13.81%，速效钾含量则高1385%。施用微生物菌剂麦田对麦田土壤速效磷含量无显著影响。收获期，3地施用微生物菌剂麦田土壤微生物生物量碳含量均有小幅提升，而对照田块则均有不同程度下降。比较而言，在收获期，施用微生物菌剂的田块，土壤微生物生物量碳含量均显著高于对照，3地平均高7.78%。这可能与施用微生物菌剂促进小麦根系生长，根系分泌物也相应增多，微生物所需能源增加，生命活动活跃有关。

2.4多功能微生物菌剂对小麦产量及经济效益的影响

由表4可知，施用微生物菌剂后，3地小麦产量均显著提高。与对照相比，辛集、献县和保定施用微生物菌剂处理产量分别提高5.9%、6.2%和4.7%。而由于比对照麦田多投入了微生物菌劑，使得全生育期微生物菌剂处理总投入显著高于对照田块，但微生物菌剂处理产量较大幅提升，其总产出也相应提高明显，平均提高960元/hm2，而微生物菌剂投入仅为600元/hm2。对3地施用菌剂与对照田块纯收益进行对比，虽然保定纯收益差异不显著，但辛集和献县纯收益差异显著，分别提高5.3%和5.8%。因此，在不增加总体作业工序的条件下，施用微生物菌剂可提高收入360元/hm2，而且还具备改善地力的潜力。

3结论

通过添加以不同菌株为功能菌的微生物菌剂改善土壤生态环境、培肥地力、防控土传病害在农业生产实践中有着广泛的用途和巨大的潜力。对此，前人也进行过一系列有益研究。周晓芬等试验表明，对连续种植12年的大棚黄瓜配合EM菌剂施用生物肥料，能改善土壤微生物性状，提高产量[19]；江苏省[CM（25]农业科学院研发的B916可明显抑制多种病原菌，对水稻纹枯病田间防效达50%～81%[20]；南京农业大学开发的生防菌B3对小麦纹枯病田间防效达50%～80%[9]。文才艺等研究表明内生细菌EBS05带菌发酵液和除菌发酵液对小麦纹枯病的大田防治效果分别为66.3%和56.2%，均优于对照药剂咯菌腈[8]。黄秋斌等研究表明生防菌株B3-7在大田条件下不仅具有防治小麦纹枯病的能力，还能提高小麦产量[21]。本研究表明，施用以枯草芽孢杆菌B1514为功能菌的微生物菌剂，可显著缓解麦田多种土传病害，在辛集、献县和保定的田间试验表明，施用微生物菌剂对纹枯病、根腐病和全蚀病的平均防效分别可达68.82%、81.42%和70.05%。与对照相比，施用微生物菌剂还可显著促进麦田土壤玉米秸秆腐解速率，3地平均提高19.26百分点。

由于本功能菌是在分解玉米秸秆过程中获取养分进行繁殖，因此在它分解玉米秸秆过程中，秸秆中大量无机元素也相应释放，进一步影响土壤养分构成。试验结果表明，施用微生物菌剂的麦田，土壤中碱解氮、速效钾和微生物生物量碳含量3地分别平均提高13.81%、13.85%和7.78%。施用微生物菌剂还可促进麦田产量提高，在不增加总体作业工序的条件下，施用微生物菌剂可平均提高收入360元/hm2。在3地施用菌剂与对照田块纯收益对比中，辛集和献县施用菌剂地块纯收益均有显著提高，但在保定施用菌剂地块与对照则无显著差异。这可能与保定纬度比较靠北，冬季温度相对较低，微生物菌剂中的功能菌扩繁速度受到影响有关，对此还需要进一步研究。总体看，本微生物菌剂的使用，可促进玉米秸秆腐解，麦田根部病害发生程度降低，且产量也显著提高，具备在河北省及相似生态类型区小麦生产中推广的潜力。

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