长期施用腐殖酸复合微生物肥对小麦生长及产量的影响

2022-05-09王彩虹郝水源

江苏农业科学 2022年7期

王彩虹郝水源

摘要：2018—2020年连续3年设置常规化肥（S1）、未接菌复合肥（S2）、普通复合肥（S3）、腐殖酸复合微生物肥（S4）和不施肥（CK），研究长期施用腐殖酸复合微生物肥对小麦生长及产量的影响。结果表明，2018—2020年小麦叶片长度、叶片数目、基茎、分蘖数随着年份的增加而增加;相同年份小麦叶片长度、叶片数目、基茎、分蘖数均表现为 S4>S3>S1>S2>CK，不同处理均显著高于CK（ P <0.05），S2与S1处理差异不显著（ P >0.05）。小麦叶面积指数和比叶质量呈一致的变化趋势，随着年份的增加而增加;相同年份小麦叶面积、叶面积指数、比叶质量均表现为S4>S3>S1>S2>CK，不同处理均显著高于CK（ P <0.05），S2与S1处理差异不显著（ P >0.05）;小麦叶隙分数、叶片透光率表现为S4<S3<S2<S1<CK。小麦气孔导度、净光合速率和胞间CO 2浓度呈一致的趋势，随着年份的增加而增加;相同年份小麦气孔导度、净光合速率和胞间CO 2浓度均表现为S4>S3>S1>S2>CK，不同处理均显著高于CK（ P <0.05），S2与S1处理差异不显著（ P >0.05）。小麦产量和结实率呈一致的变化趋势，随着年份的增加而增加;相同年份小麦产量和结实率大体表现为S4>S3>S1>S2>CK，不同处理均显著高于CK（ P <0.05）。综合分析表明，腐殖酸复合微生物肥对小麦产量和结实率的影响最大，具体表现为促进小麦产量的增加。

关键词：腐殖酸复合微生物肥;小麦;产量;光合速率

中图分类号：S512.106 文献标志码： A

文章编号：1002-1302（2022）07-0100-06

收稿日期：2021-07-02

基金项目：巴彦淖尔市乌梁素海流域山水林田湖草生态保护修复试点工程支持计划（编号：2019HYYSZX）。

作者简介：王彩虹（1983—），女，内蒙古巴彦淖尔人，硕士，副教授，研究方向为腐殖酸肥料的研制及盐碱地的改良、应用电化学。E-mail：caihong_wang1983@163.com。

我国作为人口大国，对粮食供应的需求量较大，但是由于地理位置和气候的突出差异[1-2]，南方与北方的主要粮食作物存在较大差异，对于南方广大地区而言，受制于当地的气候特点及地理特性，大面积种植水稻尤为适宜当地的环境，而对于北方而言，广大平原地区适宜种植小麦[3-5]。北方地区大面积分布的平原地貌有利于小麦种植，加之小麦丰产性、抗逆性尤为突出，从而形成了高品质的粮食作物，深受广大农民的欢迎[6-9];放眼全球，由于小麦的抗逆性强，加之其高产特性，从而造就了其世界粮食作物之一的地位。小麦产量和土壤质量息息相关，为了保持土壤肥力，近年来大量施用化肥，但是长期来说不合理的施肥很容易破坏土壤理化结构，最容易出现的问题主要是土壤板结，这直接导致其持水性大幅下降，对于土壤肥力起着抑制作用，最终难以避免地出现作物产量下降。为了尽可能降低不合理施肥造成的土壤问题和环境问题，近年来有机肥逐渐进入农业领域，由于其不仅能够为土壤提供较为广泛且充足的养分，而且对于土壤的损伤程度明显较低，对于作物产量起着较好的促进作用，这也是广大学者不断开展有机施肥研究的主要原因之一[6，10-11]。大量的实证研究表明，合理的有机肥施用，对于土壤氮、磷、钾等元素起着突出的促进作用，从而改善土壤养分状况，最终在促进作物产量提高的同时提升作物品质。

长期不合理地施肥对于土壤理化结构起着突出的破坏作用，尤其是土壤板结问题，不仅直接导致其持水性大幅下降[11]，降低了土壤肥力，最终导致作物减产，水体污染也较为严重。不少学者研究发现，腐殖酸成分不仅能够对化肥效力发挥起着促进作用，也能够有效改善土壤结构[5，12-14]，在作物生长过程中起着有利作用，在增强抗逆性方面效果突出。复合微生物肥料由于在氮、磷、钾及有机质成分方面进行了合理搭配，同时含有多种微生物有益菌，利于土壤养分和活性的提升，这种新型肥料的开发立足于腐殖酸，成为绿色农业发展的關键，在节能增效方面效果突出。基于此，本研究从2018年开始开展连续3年的观测试验，立足于腐殖酸微生物肥料这一研究视角，同时设置对照组，探究其对小麦作物产量的影响，以及对土壤理化特性的制约效应。

材料与方法

1.1 供试材料

本研究将小麦品种泰农18作为研究对象，该品种来自内蒙古农牧业科学院，千粒质量约为56 g，试验开始于2018年，连续试验3年，在内蒙古乌梁素海流域种植试验田进行，试验田长、宽均为100 m，开展试验之前给予种子6个月休眠期，然后从中挑选优质种子进行消毒处理，种子要求大小及色泽基本接近，消毒液用5% H 2O 2，消毒后用蒸馏水将种子冲洗干净。本试验田均温约为3 ℃，土壤类型为壤质黏土，年降水量不足400 mm，土壤pH值约为7.5，有机碳、全氮含量分别为5.3、0.75 g/kg。

1.2 试验方法

本研究采取5种不同的处理方式，为了最大程度降低误差，重复3次。试验小区共15个，要求面积达到20 m2，将腐殖酸复合微生物肥（氮磷钾总含量不低于25%，腐殖酸含量不低于5%，1 g 肥料有效活菌超过0.2亿）作为肥料。

首先设置对照组，该处理不施肥;S1处理施化肥，施用底肥后追施尿素、过磷酸钙，施用量分别为10～15、20～25 kg/667 m2;S2处理施用未接菌复合肥;S3处理施用普通复合肥;S4处理施用腐殖酸复合微生物肥。底肥为有机肥、过磷酸钙，施用量分别为500、20 kg/667 m2。

试验小区的长、宽分别为10 m、3 m，采取随机排列，通过筑埂并覆盖塑料膜的方式进行各行分割，耕作方式为单灌单排，对于各个处理而言，要求基肥比例达到60%，然后进行2次追肥。

1.3 小麦营养生长的测定

待小麦成熟后，在试验田随机抽取5个测试点，每个测试点选取100株小麦，查出500株小麦的总蘖数、总叶片数，再除以500株，得出平均每株小麦的分蘖数、叶片数;同时用游标卡尺测量每株小麦的基茎、叶片长度，记录后求取平均值。

1.4 根系特征的测定

待小麦成熟后，分别开展根样扫描分析，要求选取的植株根系具有代表性，本研究用PSON EXPRESSION 4990 型扫描仪得到原始数据后，用Win RHIZO 分析软件获取根系长度、表面积、直径等根系长势指标[15]。

1.5 光合特征的测定

在灌浆期，用卷尺测量小麦长度;用AM300便携式叶面积仪测量叶面积;用饱和称量法测定相对含水量;用丙酮法测定叶绿素含量;用光合测定仪进行光合作用的分析。小麦冠层方面主要进行冠层分析，在测量冠上及冠下辐射量的基础上，分析叶面积指数（LAI）、叶隙分数（GFR），进而分析其透光率。小麦成熟后对1 m2内小区进行采穗，进而计算产量。

1.6 数据处理

采用Excel2007和SPSS 15.0数据统计和单因素方差分析， LSD 多重比较法检验各处理间差异显著（置信水平设置为95%， P <0.05），所有统计数据均为3年的平均值。

2 结果与分析

2.1 腐殖酸复合微生物肥对小麦营养生长的影响

由表1可知，腐殖酸复合微生物肥对小麦营養生长具有显著的影响，2018—2020年小麦叶片长度、叶片数目、基茎、分蘖数随着年份的增加呈增加趋势;相同年份小麦叶片长度、叶片数目、基茎、分蘖数均表现为S4>S3>S1>S2>CK，不同施肥处理均显著高于对照（ P <0.05），S1与S2处理差异不显著（ P >0.05）。不同施肥对小麦叶片长度、叶片数目、基茎、分蘖数的影响，以S4处理效果更好，说明腐殖酸复合微生物肥可以很好地促进小麦营养生长。

2.2 腐殖酸复合微生物肥对小麦叶绿素含量的影响

由表2可知，腐殖酸复合微生物肥对小麦叶绿素a、叶绿素b含量都具有显著影响，其中2018—2020年小麦叶绿素a、叶绿素b含量呈一致的变化趋势，随着年份的增加而增加;相同年份小麦叶绿素a、叶绿素b含量均表现为S4>S3>S1>S2>CK，其中不同施肥处理均显著高于对照（ P <0.05），S1、S2差异不显著（ P >0.05）。

2.3 腐殖酸复合微生物肥对小麦冠层结构的影响

由表3可知，腐殖酸复合微生物肥对小麦冠层结构具有显著的影响，其中2018—2020年小麦叶面积、叶面积指数、比叶质量呈一致的变化趋势，随着年份增加大体呈增加趋势;相同年份小麦叶面积、叶面积指数、比叶质量均表现为S4>S3>S1>S2>CK，其中不同施肥处理均显著高于对照（ P <0.05），S1、S2处理差异不显著（ P >0.05）;小麦叶隙分数、叶片透光率，随着年份的增加呈减小趋势，相同年份小麦叶隙分数、叶片透光率均表现为S4<S3<S2<S1<CK，其中不同施肥处理均显著低于对照（ P <0.05）。以上研究结果说明不同施肥对小麦叶面积、叶面积指数、比叶质量具有显著的影响，腐殖酸复合微生物肥的效果更好，说明腐殖酸复合微生物肥可以很好地促进小麦叶面积、叶面积指数、比叶质量的增加，降低小麦叶隙分数、叶片透光率。

2.4 腐殖酸复合微生物肥对小麦光合特性的影响

由表4可知，腐殖酸复合微生物肥对小麦光合特征具有显著的影响，其中2018—2020年小麦净光合速率、气孔导度和胞间CO 2浓度呈一致的变化趋势，随着年份的增加大体呈增加趋势;相同年份小麦净光合速率、气孔导度、胞间CO 2浓度均表现为S4>S3>S1>S2>CK，其中不同施肥处理均显著高于对照（ P <0.05），S1、S2处理差异不显著（ P >0.05）;小麦蒸腾速率随着年份的增加而减小;相同年份小麦蒸腾速率表现为S4<S3<S2<S1<CK，其中不同施肥处理均显著低于对照（ P <0.05），2018年S1与S2处理蒸腾速率差异不显著，2019年与2020年差异显著（ P >0.05）。

2.5 腐殖酸复合微生物肥对小麦根系特征的影响

由表5可知，腐殖酸复合微生物肥对小麦总根长、根系总面积、根系总体积、根系直径具有显著的影响，其中2018—2020年小麦总根长、根系总面积、根系总体积、根系直径呈一致的变化趋势，随着年份的增加呈增加趋势;相同年份小麦总根长、根系总面积、根系总体积、根系直径均表现为S4>S3>S1>S2>CK，其中不同施肥处理均显著高于对照（ P <0.05）， S1、 S2处理间差异不显著（ P >0.05）。

研究表明，不同施肥对小麦总根长、根系总面积、根系总体积、根系直径的影响，以S4处理效果更好，说明腐殖酸复合微生物肥可以很好地促进小麦根系的生长。

2.6 腐殖酸复合微生物肥对小麦产量和结实率的影响

由表6可知，腐殖酸复合微生物肥对小麦产量和结实率存在显著影响，2018—2020年小麦产量和结实率呈一致的变化趋势，随着年份的增加呈增加趋势;相同年份小麦产量和结实率大体表现为S4>S3>S1>S2>CK，其中不同施肥处理均显著高于对照（ P <0.05），S1、S2处理差异不显著（ P >0.05）。以上研究结果说明不同施肥对小麦产量和结实率的影响，以S4处理（腐殖酸复合微生物肥）效果更好，说明腐殖酸复合微生物肥可以很好地促进小麦产量的增加。

3 讨论与结论

对于小麦而言，为了保持土壤肥力，近年来大量施用化肥，但是长期来说不合理地施肥很容易破坏土壤理化结构，最容易出现的问题主要是土壤板结，这直接导致其持水性大幅下降。土壤养分在物质循环过程中所发挥的角色尤为重要，对于微生物活动也起着关键作用，最终制约着腐殖质等有机质分解，从而影响土壤的活性状况;此外，种植密度也对小麦产量施加了突出的制约效应。通过连续3年的观测对比分析得知，在年份不断增加的情况下，无论是叶片数量及长度，还是基茎、分蘖数，均呈现较为突出的上升态势;对于同一年份而言，不同的处理下，小麦的长势状况呈现较大差异，对于叶片数量及長度来讲，最高的是S4处理，其次是S3、S1处理，对照组最低，虽然S1、S2处理之间差异并不明显，但是与对照组之间的差异尤为突出，且通过了0.05的显著性检验;对于基茎、分蘖数来说亦是如此。主要原因在于土壤酸化的影响之下，养分的矿化速率得以有效提升，对于养分的形成和积累起着促进作用，同时微生物新陈代谢的加快也促进了有机质分解，最终促进了土壤养分积累[15]。

从叶面积及其指数来说，虽然有所差异，但是在年份不断增加的情况下，均呈现较为突出的上升态势;对于比叶质量来说亦是如此;对于同一年份而言，不同的处理下，无论是叶面积及其指数，还是比叶质量，最高的是S4处理，其次是S3、S1处理，而对照组最低，虽然S1、S2处理之间差异并不明显，未通过显著性检验，但是与对照组之间的差异尤为突出，且通过了0.05的显著性检验。对于叶隙分数、叶片透光率来讲，其变化趋势恰好与之截然相反。叶绿素在能量交换过程中尤为关键，利于能量的吸收利用;综合来看，在腐殖酸复合微生物肥的作用下，小麦的长势得到了有效提升。通过连续3年观测分析，无论是结实率，还是小麦产量，虽然有所差异，但是在年份不断增加的情况下，均呈现较为突出的上升态势;对于同一年份而言，不同的处理下，无论是小麦结实率，还是其产量，最高的是S4处理，其次是S3、S1处理，而对照组最低，虽然S1、S2处理之间差异并不明显，未通过显著性检验，但是与对照组之间的差异尤为突出，且通过了0.05的显著性检验;这说明受不同施肥方式的制约，小麦产量呈现了突出的不同，S4处理有效提升了作物产量，验证了腐殖酸的突出效果。通过分析得知，腐殖酸为微生物生长及新陈代谢提供了更为有利的生长环境，利于其有效开展有机质降解，最终促进土壤氮、磷等养分物质集聚[1，8，16]，有效提升土壤质量。

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