复合微生物菌肥拌种对黑青稞生长发育及品质的影响

2022-05-13何建清张格杰赵伟进王思远马金玉

江苏农业科学 2022年8期

何建清张格杰赵伟进王思远马金玉

摘要：利用从青稞根际筛选的优良促生菌株制作了7种复合微生物菌肥，采用田间完全区组随机试验，研究其对黑青稞生长、产量及品质的影响。结果表明，大部分复合微生物菌肥+半量化肥处理下，黑青稞出苗数、株高、根体积地上生物量、地下生物量、穗长、穗粒数以及粗蛋白、总磷、总钾含量均显著高于CK，复合微生物菌肥+半量化肥可显著降低黑青稞籽粒粗脂肪含量（P<0.05）。7种复合微生物菌肥中，综合各处理的促生特性，菌肥A和菌肥C的促生效果最好，黑青稞的出苗数分别比CK增加62.85%、10.32%，苗期株高分别增加10.36%、15.72%，抽穗期地上生物量分别增加42.39%、61.23%，地下生物量分别增加6.79%、61.72%，抽穗期主根长度分别增加18.38%、30.25%，穗长分别增加17.2%、21.0%，千粒质量分别增加27.44%、-9.09%，穗粒數分别增加48.48%、20.45%，产量分别增加82.51%、79.74%，粗蛋白含量分别增加33.85%、16.26%，钾含量分别增加-4.29%、55.24%，磷含量分别增加13.44%、37.50%，锌含量分别增加-28.80%、2.24%，粗脂肪含量均降低了16.50%。

关键词：复合微生物;黑青稞;产量;品质;菌肥

中图分类号： S512.306;S144 文献标志码： A

文章编号：1002-1302（2022）08-0111-06

在农牧业生产过程中，化肥以施用效果明显、使用简便，在促进农业生产发展中具有不可替代的作用。目前我国化肥和农药的过量使用，已造成了一系列生态环境的污染，严重危害了人类健康及农业和社会的可持续发展[1]。针对普通化学肥料利用率低、使用过程中容易出现损失而污染环境等问题，世界各国都在投巨资发展新型肥料，抢占新型肥料研究的制高点。新型肥料研究一直是国际农业高技术领域竞争的重要领域[2]。微生物菌剂是一种绿色环保、生态友好型肥料，具有增加土壤肥力、减少化肥和农药使用、净化和修复土壤、降低植物病害、提质增产、提高食品安全等特点，已成为绿色生态农业发展不可替代的制胜法宝之一[3-5]。由于作物生长发育需要多种营养元素，单一微生物菌剂存在功能单一、适应能力差等问题，已经不能满足现代农业发展的需求，将不同功能菌株组合得到比单一微生物菌剂促生能力更强、更稳定的微生物复合菌剂，是微生物菌剂发展的趋势[6-7]。

复合微生物菌剂由特定微生物与营养物质复合而成，具有培肥地力、改善土壤微生态环境、降低土传病害发生率、提高化肥利用率和农产品品质等功能[8]。近年来，国内外学者已经研究出了应用于苜蓿[6]、花生[8]、辣椒[9]、黄瓜[10]、西瓜[11]、燕麦[12]、大豆[13]等多种农作物的菌剂。

黑青稞耐干旱、耐盐碱、耐贫瘠，营养成分丰富[14]，具有高维生素、高膳食纤维、高蛋白质、高 β-葡聚糖、低脂肪和低糖含量，并且还含有多种有益人体健康的矿物质元素，如铜、锌、钙、磷、铁以及具有防癌、抗癌作用的微量元素硒[15]，是一类珍贵的种植资源。近年来，随着市场对黑色食品的追捧，以黑青稞为原料开发的糌粑及其他产品颇受欢迎，具有很高的开发价值。由于黑青稞栽培历史悠久，普遍存在产量低、品质退化、抗逆性差等现象，严重影响当地产业化发展的需求。目前，对具有不同功能的植物根际促生菌（PGPR）共生协作效应的研究报道较少。有关溶磷菌、固氮菌及产吲哚-3-乙酸（IAA）复合接种剂对黑青稞生长发育及品质的影响尚未见报道。为此，本研究将具有高效固氮、溶磷和分泌植物激素等功能不同的PGPR菌株进行交叉混合制成7种不同的复合微生物菌肥，研究其对黑青稞生长、产量及其品质的影响，探求不同功能菌株的最佳组合，以期为实现黑青稞无公害生产、减少化肥投入量及微生物复合菌肥的应用和推广提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2019—2020年在西藏农牧学院实习农场（94°28′N、29°33′E，海拔2 980 m，年日照时数 2 000 h，年均温8.8 ℃，降水量650～750 mm）进行。土壤类型属于沙壤土，有机质含量为17.80 g/kg，全氮含量为0.83 g/kg，全磷含量为1.67 g/kg，全钾含量为4.00 g/kg，速效氮含量为208.65 mg/kg，速效磷含量为149.25 mg/kg，速效钾含量为 20.04 mg/kg。

1.2 供试青稞品种

供试青稞品种为隆子黑青稞，种子发芽率为90%，由隆子县农牧局提供。

1.3 供试菌种

菌种是从西藏不同地区青稞根际分离筛选的优良PGPR菌株（表1）。这些菌株分别具有固氮、溶磷、分泌 IAA 的能力[16]，同时具有生长快、竞争力强等特点。

1.4 固体菌肥的制作

微生物固体菌肥的制作参考文献[17]进行。分别接种各优良微生物菌种于 LB液体培养基中，于 28 ℃ 160 r/min培养60 h。待菌株充分生长后，利用紫外分光光度计测定各菌株悬浮液吸光度。

当D660 nm>0.5时，调至0.5，将不发生拮抗反应菌株按联合固氮、溶磷和分泌 IAA菌株悬浮液等体积混合。将腐殖土干燥、粉碎，过筛，腐殖土与珍珠岩按照质量比1 ∶1混合，调节pH值至7.0，将其分装于食用菌栽培袋中，每袋500 g，于126 ℃灭菌 1.5 h。冷却后按菌肥载体10%的量接种菌悬液，30 ℃ 培养14 d后备用。

1.5 试验设计

试验采用随机区组排列，每个处理3次重复。每个小区面积为3 m2 （1.25 m ×2.40 m），埂宽 30 cm。试验设11个处理（表2），共33个小区。试验前用菌肥拌黑青稞种子播种。开沟条播，行距为25 cm，菌肥用量与种子用量的质量比为1 ∶1，先施化肥，后施菌肥和种子，菌肥和种子施后立即覆土。

1.6 测定项目及方法

于播种后7 d计数出苗数。测定不同时期不同处理的株高（每个小区随机选取 10株，测定土壤到植株的垂直高度）。分别在拔节期、抽穗期和成熟期，每个小区随机拔取10株，用电子天平称量植株地上、地下生物量。用卷尺测得主根长度，采用排水法测量根体积。成熟时各小区单打单收，测定各小区籽粒产量、千粒质量、穗长和穗粒数。参考文献[18]中的方法对黑青稞籽粒粗脂肪、粗蛋白、磷（P）、钾（K）及锌（Zn）含量进行测定。

1.7 数据处理

试验数据用 Excel 2016软件处理，用DPS 17.1统计软件对数据做方差分析。

2 结果与分析

2.1 复合微生物菌肥对种子出苗的影响

由表3可知，供试的7种复合微生物菌肥中，与CK相比，除复合微生物菌肥E处理外，其余6种微生物复合菌肥均能促进黑青稞种子出苗，增加幅度为3.75%～81.61%。其中G处理对黑青稞出苗的促进作用最为明显（P<0.05），较CK增加了81.61%;其次为F处理，其黑青稞出苗数较CK增加了75.52%。

2.2 复合微生物菌肥处理对株高的影响

由表4可知，7种复合微生物菌肥处理的黑青稞苗期株高比CK提高-5.96%～18.46%。其中F处理效果最好，黑青稞的株高为27.21 cm，较CK增加了18.46%;其次为C处理，黑青稞的株高为 26.40 cm，较CK增加了15.72%，再次是A处理，黑青稞的株高为25.35 cm，较CK增加了10.36%，但两者均低于全量氮肥处理。

拔节期，7种复合微生物菌肥处理均能显著提高黑青稞的株高，提高幅度为14.45%～52.24%。

其中G处理效果较好，株高为51.00 cm，较CK增加了52.24%。抽穗期，除复合微生物菌肥E处理外，其余6种复合微生物菌肥均能提高黑青稞株高，较CK提高幅度为4.71%～16.47%。成熟期，除G处理外，其余6种复合微生物菌肥处理的株高均高于CK，增加幅度为0.57%～11.59%。虽然各复合微生物菌肥处理对黑青稞不同生育期株高均有促进作用，但促生效果主要表现在拔节期和抽穗期。这一结论和韩文星等报道的 PGPR 菌肥处理对燕麦不同生育期株高均有促进作用，但促生效果主要表现在拔节期至抽穗期的研究结果[12]一致。

2.3 复合微生物菌肥处理对生物量的影响

由表5可知，拔节期，各复合微生物菌肥处理黑青稞地上鲜质量与CK相比差异显著（P<0.05），增加幅度为0.78%～64.59%，其中F处理效果最好;地下植物量均高于CK，增加幅度为28.43%～99.02%，其中B处理和E处理效果最好;根冠比均高于CK，效果最好的是B处理，较CK高150.0%。抽穗期，复合微生物菌肥处理黑青稞地上植物量均高于CK，增加幅度为12.82%～138.49%，其中效果最好的是D处理;地下植物量高于CK的有A、B、C、D處理，分别较CK高6.79%、57.19%、61.72%、53.79%;除B处理外，其余6个处理的根冠比均显著低于CK。虽然各复合微生物菌肥处理对黑青稞拔节期和抽穗期地上植物量均有促进作用，但促生效果主要表现在抽穗期。

2.4 复合微生物菌肥对根长及根体积的影响

由表6可知，拔节期，除C、E、I处理黑青稞的主根长较CK分别增加了4.66%、2.88%、2.33%外，其余处理均较CK低。抽穗期，各复合微生物菌肥处理黑青稞的主根长均较CK有所增加，增加幅度为0.57%～30.25%，其中效果最好的是C处理。

由表6可知，拔节期，B、C、E和G处理黑青稞根体积均高于CK，增加幅度为50.00%～100.00%，其中效果最好的是C处理。抽穗期，各复合微生物菌肥处理根体积均高于CK，增加幅度为0.50%～50.00%，其中效果最好的是C处理。

综上说明，各复合微生物菌肥处理对黑青稞根长和根体积的生长都有一定的促进作用，但影响的程度不同，这可能与菌株的功能有关[19]。

2.5 复合微生物菌肥对产量构成因素及产量的影响

由表7可知，施用复合微生物菌肥均能促进黑青稞的穗长，增加幅度为8.2%～21.0%，其中促生效果最好的是C处理。A处理和B处理均能增加黑青稞的千粒质量，分别较CK增加27.44%、3.06%。各处理均能增加黑青稞的穗粒数，增加幅度为20.45%～48.48%，其中效果最好的是A处理，较CK增加了48.48%。除B处理外，其余6个处理均能增加黑青稞产量，增产幅度为17.56%～82.51%，增产幅度表现为A处理>C处理>F处理>G处理>E处理>D处理。

2.6 复合微生物菌肥对籽粒营养成分的影响

由表8可知，A、B、C、F、G处理黑青稞籽粒粗蛋白含量分别较CK高33.85%、24.05%、16.26%、11.02%、13.25%，且差异达显著水平（P<0.05），其中A处理效果最好，高于全量尿素和过磷酸钙处理。从籽粒钾含量来看，B处理和C处理均高于CK和基质载体，且差异显著（P<;0.05），较CK分别增加了32.38%、55.24%。除F处理籽粒磷含量低于CK外，其余6个处理均高于CK，增加幅度为1.95%～37.50%，其中C处理的促进效果最好。除C处理和F处理下的籽粒锌含量略高于CK外，其余处理均低于CK。所有处理籽粒粗脂肪含量均低于CK，且差异显著（P<0.05）。

3 讨论与结论

微生物复合菌剂可提高单一微生物菌剂在农业中的应用可靠性和有效性，在世界范围内得到了广泛应用[5]。王继雯等发现复合微生物肥料M-14不仅能有效增加小麦株高、茎粗、穗长、穗数及千粒质量，并且与空白对照相比增产14.3%[20]。乌音嘎等研究表明，施1 500 kg/hm2复合微生物肥料比习惯施肥显著提高了出苗率、株数和穗粒质量，特别是对籽粒产量和地上部生物量的提高幅度达67.37%、29.66%[21]。韩华雯等利用制作的菌株组合菌肥处理替代半量磷肥处理后，苜蓿的干草产量以及粗蛋白、钙（Ca）、P和粗脂肪含量分别较 CK提高10.6%、16.4%、14.1%、11.9%、4.2%[6]，菌株组合JM170+JM92+Lx191+S7与半量磷肥配施可代替全量磷肥。张英等的研究表明，复合接菌剂 AD、AB、BC、AC、ABD、BCD、ABCD对红三叶草生长特性和品质指标表现出良好的促进效果[19]。张堃等通过对青稞施用固氮菌肥发现，半量氮肥+固氮菌肥与全量氮肥有相近的效果[22]。马文彬等研究发现，复合接种剂处理效果明显优于单一接种剂，处理 F（J3-1+J1-15+Y16+J3）可使箭筈豌豆株高、根长、根表面积、根体积、根系活力，分别较对照增加29.4%、70.0%、174.0%、194.6%、38.3%[23]。本研究将解磷、固氮和分泌IAA的菌株按照体积比 1 ∶1 的比例复配成微生物复合菌剂，利用黑青稞田间小区试验筛选高效复合微生物菌肥。结果表明，施用复合微生物菌肥对黑青稞生长、产量和品质的促进效果明显。大部分复合微生物菌肥+半量化肥处理下，黑青稞出苗数、株高、根体积、地上生物量、地下生物量、穗长、穗粒数以及粗蛋白、磷、钾含量均显著高于CK。其中，复合微生物菌肥A（HQ3-3+LQ14-2+SR26-3）和C（HQ3-3+HQ36-2+SR26-3）与减量50%化肥配施效果最佳，黑青稞出苗数较CK分别增加62.85%、10.32%，苗期株高分别增加10.36%、15.72%，抽穗期地上生物量分别增加42.39%、61.23%，地下生物量分别增加6.79%、61.72%，抽穗期主根长度增加18.38%、30.25%，穗长分别增加17.2%、21.0%，千粒质量分别增加27.44%、-9.09%，穗粒数分别增加48.48%、20.45%，产量分别增加82.51%、79.74%，粗蛋白含量分别增加33.85%、16.26%，钾含量分别增加-4.29%、55.24%，磷含量分别增加13.44%、37.50%，锌含量分别增加-28.80%、2.24%。这可能是因为复合菌肥中含有的联合固氮菌具有固氮能力，可以增加土壤中氮元素的含量;溶磷菌可以转化土壤中难溶性磷素，从而改善黑青稞生长时土壤环境中营养元素的供应状况;IAA菌产生的吲哚乙酸可以刺激和调节作物的生长发育，达到增产效果。张英等对4株根际促生菌的互作效应研究表明，部分菌株混合后其有效磷增量及分泌IAA量均呈现“1+1>2”的加成效应[24]。祁娟等发现从总产量来看，磷肥与菌肥1 ∶1（P50M50）配施效果好，总产量较对照提高了60.45%，菌肥与减量化肥配施能提高燕麦生长和产量[25]。

复合微生物菌肥不仅可以提高作物产量[26]，还在改善作物营养品质方面有巨大潜力。韩文星等的研究表明，微生物菌肥拌种与减量化肥配施后，燕麦粗蛋白、粗脂肪含量较对照有所提高，提高了相对饲用价值[12]。本研究结果表明，复合微生物菌肥与 50%化肥配施黑青稞籽粒粗脂肪含量均较CK有所降低，这与韩文星等的研究结果[12，27]不一致。其原因有待进一步研究。

研究表明，具有优良特性的菌株组合处理，并不是都能表现出良好的加成效应，有些复合微生物菌肥表现出良好的功效，如本研究的组合A（HQ3-3+LQ14-2+SR26-3）和C（HQ3-3+HQ36-2+SR26-3）复合微生物菌肥处理较其他复合微生物菌肥具有较好的互作协同作用，表现出良好的互作效能。本研究同时也表明，也有菌株混合后功效降低，如组合 B（HQ3-3+HQ36-1+SR26-3）处理，产量较CK降低了24.54%，组合E（HQ3-5+LQ14-2+SR11-3）处理出苗数较CK降低了19.70%。这可能是因为多菌株同时接种后，存在营养和空间的竞争。

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