微生物菌剂对稻秆腐熟效果及后茬小麦产量的影响

顾建芹 相家英 江 健*

（1上海市奉贤区农业技术推广中心，上海 201499；2上海市奉贤区庄行镇农业服务中心，上海 201415）

作物秸秆还田是秸秆利用最直接的方式，由于稻麦秸秆含有丰富的纤维素、半纤维素、木质素等高碳量有机物质，秸秆回归土壤则有利于田块微生物活动，将秸秆分解、转化后合成有机质，故长期实行秸秆还田，可以培肥地力、改善土壤理化性状、增加下茬作物产量，是一种合理利用田间生物资源、促进农业绿色循环发展的有效措施[1-5]。同时，利用微生物的分解代谢原理，在秸秆还田过程中增施微生物菌剂，可加快秸秆降解、腐熟，促进作物秸秆养分高效释放和提高资源综合利用效率，从而改变土壤中养分的累积和转化。在此背景下，为更加合理、科学地使用微生物菌剂，提高秸秆还田的有效性，笔者对水稻秸秆还田后增施两种不同微生物菌剂对秸秆的腐熟效果及小麦生长的影响进行了研究，旨在为废弃资源的高效利用提供理论依据。现将相关试验结果报道如下。

1 材料和方法

1.1 试验地概况

试验于2015年12月—2016年6月在奉贤区庄行镇吕桥村进行。试验地土壤为青黄土，土壤肥力中等。试验地基础土样pH 7.5、有机质含量23.7 g/kg、全氮含量1.4 g/kg、全磷含量0.9 g/kg、全钾含量25.1 g/kg。

1.2 试验材料

供试小麦品种为“扬麦11号”；还田秸秆为水稻，品种为“沪香粳106”。

供试微生物菌剂分别为由上海中鹰科技实业有限公司奉贤分公司生产的“中鹰”牌土壤生物调节剂（有效活菌数≥1亿/g、纤维素酶≥35 U/g）和由上海联业农业科技有限公司生产的“谷霖”牌有机物料腐熟剂（有效活菌数≥0.5亿/g）。

1.3 试验设计

1.3.1 秸秆腐熟大田试验

试验共设4个处理（每667 m2施用量）：（1）空白对照（CK）；（2）常规施肥（N 18.5 kg、P2O57.5 kg、K2O 7.5 kg）；（3）常规施肥+“中鹰”土壤生物调节剂2 kg；（4）常规施肥+“谷霖”有机物料腐熟剂2 kg。每个处理区面积300 m2，随机排列，不设重复，处理区四周设保护行。各处理除施肥不同外，其他田间管理措施均一致。

试验田前茬水稻收获后，将新鲜秸秆粉碎，均匀铺洒，全量还田。保证各处理秸秆还田量与含水量基本一致，然后将供试微生物菌剂与适量细土掺混后均匀撒施于粉碎的水稻秸秆上，旋耕还田。

1.3.2 秸秆模拟腐熟试验

按照大田试验处理，截取水稻秸秆粗细、长度相近的部位，并装入40目尼龙网袋（25 cm×35 cm），分为拉力测试袋和失重率测试袋，每处理每种袋重复3次，秸秆原始重50 g/袋。将网袋埋于各处理土层10 cm深处，均匀覆土，做好标记，袋间距为50 cm，填埋前将秸秆充分湿润。每隔一段时间，取出拉力测试袋和失重率测试袋，统计相关试验指标数据。

1.4 测定内容与方法

小麦播种前，按“S”形采样法采集耕层（0～20 cm）的混合土壤样品，进行土壤常规养分分析[6]；在秸秆模拟腐熟试验中，利用感官评价、拉力计和失重率法测定水稻秸秆腐熟程度[7-8]；小麦成熟后，对各处理的小麦产量及产量结构进行调查。

2 结果与分析

2.1 秸秆模拟腐熟试验

2.1.1 秸秆腐熟的感官变化

在本试验期间，由于水稻秸秆还田处于秋冬季节，气温低、降水少，秸秆降解过程较缓慢，故在开展秸秆模拟腐熟试验时，对感官评价指标和调查时间进行了调整，即颜色分为微黄色、黄褐色、褐色，气味分为霉味、氨味、腐烂味，手感软化分为硬、微软、软，调查时间分别为还田30 d、还田48 d、还田66 d、还田84 d。

由表1可知，各处理除气味无差异外，处理（1）的秸秆颜色变化过程和手感软化过程均表现为较迟缓，秸秆还田84 d后，颜色仍为黄褐色、手感微软，其他处理的秸秆均表现为褐色、软化。随着时间的推移，处理（2）、处理（3）、处理（4）的秸秆在颜色、气味、软化的变化过程上均表现一致，说明在秸秆还田后施用化肥能加速秸秆腐熟，增施微生物菌剂未能明显加快秸秆腐熟。

表1 不同处理秸秆腐熟的感官评价

2.1.2 秸秆拉力测试情况

将拉力测试袋内的秸秆用清水洗净并浸泡4 h，使其充分湿润后用数显式推拉力计（SH-500，温州山度仪器有限公司）进行拉力测试。

由图1可知，处理（3）和处理（4）的秸秆拉力值下降速度较快，秸秆还田48 d时拉力值下降较明显，拉力值分别为23.1 N和27.6 N；其次为处理（2），在秸秆还田66 d时秸秆出现快速腐解，拉力值为24.6 N；处理（1）的秸秆腐解速度较慢，拉力值均高于其他处理。说明秸秆还田后施肥能促进秸秆腐熟，增施微生物菌剂有助于缩短秸秆腐烂周期，降低拉力值。

图1 不同处理的秸秆拉力值变化

2.1.3 秸秆失重率的影响

取失重率袋内的秸秆洗净，置于85 ℃烘箱内烘干，测定秸秆残留量，按照秸秆失重率（%）=[（原秸秆干质量-残留秸秆干质量）÷残留秸秆干质量]×100的公式，计算秸秆失重率[9]。

由表2可知，在秸秆还田84 d时，秸秆失重率表现为处理（3）＞处理（4）＞处理（2）＞处理（1），说明施肥或增施微生物菌剂均能加速秸秆腐烂，提高秸秆失重率。其中，秸秆还田后84 d，处理（2）、处理（3）、处理（4）的秸秆失重率分别比处理（1）增加2.7%、6.1%、5.8%，处理（3）、处理（4）的秸秆失重率分别比处理（2）增加3.4%、3.1%，说明增施微生物菌剂能加速秸秆分解。

表2 不同处理的秸秆失重率测定 （单位：%）

2.2 秸秆腐熟大田试验

2.2.1 不同处理对小麦产量构成因素的影响

由表3可知，处理（2）、处理（3）、处理（4）的各项性状指标较为接近，其株高、穗长、有效穗数、每穗实粒数和理论产量均明显高于处理（1），说明施肥对稻茬麦的生长发育有明显的促进作用。同时，处理（3）和处理（4）的每667 m2有效穗数、每穗实粒数、千粒重、理论产量均高于处理（2），说明增施微生物菌剂对小麦生长发育和产量形成也有一定的促进作用，增施微生物菌剂有利于小麦的营养生长和生殖生长，从而有助于小麦获得较高产量。

表3 不同处理的小麦产量构成分析

2.2.2 不同处理对小麦实际产量的影响

由表4可知，各处理的小麦实际产量表现为处理（3）＞处理（4）＞处理（2）＞处理（1）。处理（2）、处理（3）、处理（4）的实际产量明显高于处理（1），增幅均在300%左右，说明施肥对小麦的增产作用明显；处理（3）和处理（4）的每667 m2实际产量为210.3 kg和208.5 kg，较处理（2）分别增产11.6 kg和9.8 kg，增幅分别为5.8%和4.9%，表明增施微生物菌剂更有利于小麦产量增加。

表4 不同处理的小麦实际产量比较

3 结论与讨论

试验结果表明，在秸秆还田稻茬小麦常规施肥的基础上，增施一定量的微生物菌剂对促进稻秸秆腐解有积极作用，这与前人研究结果一致[10-11]。每667 m2增施“中鹰”牌土壤生物调节剂2 kg或“谷霖”牌有机物料腐熟剂2 kg均能促进秸秆分解，降低秸秆拉力值，增加秸秆失重率，缩短秸秆腐解时间。同时，秸秆的进一步腐熟，能进一步为小麦提供养分，这对小麦生长发育具有重要作用，从而可有效增加小麦有效穗数和每穗实粒数，进而促进小麦增产。因此，这两种微生物菌剂在秸秆还田上有一定的应用前景。

随着休耕轮作和化肥减施增效工作的进一步推进，在“水稻-绿肥”“水稻-蔬菜”“水稻-休闲”等种植茬口的秸秆还田中，应用微生物菌剂的具体效果还有待进一步研究。