复合微生物肥料在玉米上的应用效果

赵华丽，周华忠

（1.南阳市土壤肥料站，河南 南阳 473000；2.南阳市农业综合行政执法支队，河南 南阳 473000）

玉米是一种重要的粮食作物，又称为苞谷，种植面积较大，年总产值较高［1］，对各个国家的农业发展有一定的意义。我国人口总数较多，对粮食的需求较大，为了满足人们的日常饮食需求［2］，需要进行玉米相关研究工作。

研究表明，近几年，我国的化肥消耗量越来越高［3］。2014 年，我国化肥消耗量就突破了世界总消耗量的3 成，但化肥的回报率却降低了20%～40%［4］。不仅如此，施加大量化肥给农业生产带来了负面影响，很多农田的氮素利用率较低，生态环境严重恶化［5］，部分土壤甚至出现了沙化、水土流失等问题。在上述背景下，复合微生物肥料应运而生。

与化肥不同，复合微生物肥料是一种特殊的生态肥料，其主要由微生物与营养物质组成［6］，不仅能为农作物提供养分，还能改善土壤结构，增加农作物的总产值［7］。当土壤中施加复合微生物肥料后，微生物会分解有机物质，并逐渐形成腐殖质，从而改善原有的土壤结构和性质。部分难以被农作物吸收的物质被微生物转化为可以被农作物吸收的养分［8］。

除此之外，当复合微生物肥料中的微生物进入土壤后，会开始大量繁殖，降低原有的有害微生物生存空间，提高土壤的有益菌占比［9］，保证土壤的种植质量。部分复合微生物肥料具有抗压能力，其中的放线菌可以杀灭病原微生物，并促使植物产生防御反应［10］。

为了进一步分析复合微生物肥料的特点及作用，以玉米为例，研究了复合微生物肥料的应用效果。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验选取QS388 玉米作为培育样本，复合微生物肥料为史丹利生产的缓释微生物肥料，菌种为Bacillus subtilis/licheniformis/amyloliquefa ciens。菌种在试验前需要保持适宜温度并进行冷藏［11］，总养分为8.0%，有效活菌数＞0.2×108个/g、有机质≥20%。

1.2 试验区域概况

试验区域位于某省的西部，属于专业的农业研究试验基地，试验区域的海拔为1 420 m［12］，平原与高原面积比为1∶2。试验区域为温带季风气候，年平均温度为12.8 ℃，降水量相对较少，全年平均降水量值为441 mm。

试验区域的湿度适中，约为62%，霜期较短。针对玉米种植试验需求，试验区域设置了0～20 cm耕层，耕层的有机质含量为27.89 g/kg，土壤中的全氮含量为1.71 g/kg、全磷含量为0.55 g/kg、全钾含量为6.3 g/kg。

1.3 试验方法设计

试验采用随机区组选育法，试验区分为4 个试验田，每块试验田面积为20.7 m2，随机设置4 个处理区，重复3 次，随机排列。处理内容如下。

处理1：将常规肥作为底肥，使用675 kg/hm2掺混肥，一次性施入，玉米生长过程中不再进行追肥。

处理2：将有机氮肥作为底肥，用量375 kg/hm2，在玉米拔节期追肥尿素45 kg/hm2。

处理3：将钙镁磷肥作为底肥，用量375 kg/hm2，在玉米拔节期追肥尿素45 kg/hm2。

处理4：可以将复合微生物肥作为底肥，用量为375 kg/hm2，在玉米拔节期追肥尿素45 kg/hm2。

根据玉米种植产量标准，设置的试验株距为25 cm，行距为62 cm，复合微生物肥料中含有10%氮磷钾，并且整体有机质含量约为40%［13］。为了提高玉米成活率，试验使用人工翻耕法施加同穴肥料，将选取的菌种充分混合。于5 月9 日播种，播种时土壤墒情适中，部分土壤墒情较差，播深为5 cm。5 月27 日出苗。6 月10 日第1 次中耕。6 月3 日第2 次中耕。追肥于6 月23 日进行。6 月27 日为玉米拔节期，锄地分为2 次，分别于6 月22 日和7 月12 日进行，采用人工除草。全生育期共滴水5 次。9 月15 日玉米成熟。

本研究使用随机取样法筛选种植样本，混合均匀后进行储藏过筛。试验过程中，会产生大量数据，使用Microsoft Excel 2016 和SPSS 22.0 进行统一处理，提高试验结果的有效性。

使用PowerSoil DNA Isolation Kit 测试玉米生长土壤质量指标，具体测定过程如下。苗数：6 月15 日记录各处理区的苗数。叶片SPAD 值：6 月15 日每个处理区随机选取15 株玉米，用SPAD 仪测量叶片SPAD 值，取15 株的平均值。苗高：6 月15 日每个处理区随机选取15 株玉米，用卷尺测量株高，取15 株的平均值。株高：7 月12 日每个处理区随机选取15 株玉米，用卷尺测量株高，取15 株的平均值。苗粗：6 月15 日每个处理区随机选取15 株玉米，用游标卡尺测量玉米植株地上第3 节中部较宽处，取15 株的平均值。茎粗：7 月12 日每个处理区随机选取15 株玉米，用游标卡尺测量玉米植株地上第3 节中部较宽处，取15 株的平均值。株数：6 月15 日记录株数。穗长：10 月7 日每个处理区随机选取15 株玉米，用卷尺测量穗长，取15 株的平均值。百粒重：10 月7 日每个处理区随机选取15 株的穗，分别脱粒，155 ℃烘干后每穗随机取150 粒称重，取15 株的平均值。穗粒重：10 月7 日每个处理区随机选取15 株的穗，分别脱粒，155 ℃烘干后称重，取15 株的平均值。籽粒产量=［穗数×（15 株穗粒重/15）］/50 m2×154 hm2。地上部生物量：10 月7 日每个处理区随机割取15 株玉米后，将其置于电子秤上称鲜重，地上部生物量=［株数×（15 株地上部生物量/15）］/50 m2×104。

在试验过程中，需要采集不同施肥处理的玉米生长土壤样品，利用梅花形采样法选取试验点，采集0～20 cm 土壤样品，进行过筛处理，确定土壤的理化状态，使用PowerSoil DNA Isolation Kit 试剂盒进行电泳处理，此时设置的扩增程序见表1。

表1 试验扩增程序

由表1 可知，根据上述设置的试验扩增程序可以生成16 s 全长序列，生成Barcode 样本标签，通过重复育种法，重复进行扩增试验，再使用PacBio Sequel 获取试验结果。

2 结果与分析

2.1 不同施肥处理对玉米出苗期生长的效应

试验收割时，对各处理采样进行玉米出苗期生长变化的调查及统计，并做好相关数据记录，具体如表2 所示。

表2 不同施肥处理对玉米出苗期生长的效应

由表2 可知，出苗率、叶片SPAD 值、苗高和苗粗在不同施肥处理间有不同差异。处理4 的出苗率显著高于处理1、2、3，分别比处理1、2、3 高15.98%、10.69%、10.08%。处理4 的叶片SPAD值显著高于处理1、2、3，分别比处理1、2、3 高2.17、1.81、0.86。处理4 的苗高显著高于处理1、2、3，分别比处理1、2、3 高3.35、2.13、1.08 cm。处理4 的苗粗显著高于处理1、2、3，分别比处理1、2、3 高0.17、0.16、0.12 cm。说明复合微生物肥料对玉米的出苗率、叶片SPAD 值、苗高及苗粗都有显著的效应。

2.2 不同施肥处理对玉米拔节期生长的效应

不同施肥处理对玉米拔节期生长指标的影响见表3。

表3 不同施肥处理对玉米拔节期生长的效应

由表3 可知，玉米株数、株高和茎粗在不同施肥处理间有差异。处理4 的株数显著高于处理1、2、3，分别比处理1、2、3 高12.67、7.40、6.68 株/hm2。处理4 的株高显著高于处理1、2、3，分别比处理1、2、3 高13.55、12.05、10.98 cm。处理4 的茎粗显著高于处理1、2、3，分别比处理1、2、3 高0.37、0.42、0.33 cm。说明复合微生物肥料对玉米植株的生长及壮大都有显著效应。

2.3 不同施肥处理对玉米产量性状的效应

不同施肥处理对玉米产量性状的影响见表4。

表4 不同施肥处理对玉米产量性状的影响

由表4 可知，穗长、百粒重、穗粒重、籽粒产量和地上部生物量在不同处理间有不同差异。处理4的穗长显著高于处理1、2、3，分别比处理1、2、3 高1.77、1.49、1.18 cm。处理4 的百粒重显著高于处理1、2、3，分别比处理1、2、3 高2.76、1.7、0.95 g。处理4 的穗粒重显著高于处理1、2、3，分别比处理1、2、3 高33.85、32.05、30.78 g。处理4 的籽粒产量显著高于处理1、2、3，分别比处理1、2、3 高150.07、130.15、99.92 kg/hm2。处理4 的地上部生物量显著高于处理1、2、3，分别比处理1、2、3 高1.01 万、0.89 万、0.84 万kg/hm2。说明复合微生物肥料对玉米的穗长、百粒重、穗粒重、籽粒产量和地上部生物量都有显著效应。处理4 能有效促进穗的生长，提高穗粒重。

2.4 不同施肥处理对玉米经济效益的影响

不同施肥处理对玉米经济效益的影响见表5。

表5 不同施肥处理对玉米经济效益的影响

由表5 可知，根据种植成本以及玉米的售价综合分析可以得出玉米使用不同的肥料所带来的经济效益各不相同。处理4 的肥料成本高于处理1、2、3，分别比处理1、2、3 高77.28、21.09、20.18 元。处理4 的产量显著高于处理1、2、3，分别比处理1、2、3 高129.07、128.01、126.56 kg。处理4 的产值显著高于处理1、2、3，分别比处理1、2、3 高404.04、332.33、321.58 元。处理4 的利润显著高于处理1、2、3，分别比处理1、2、3 高176.97、158.06、156.12 元。处理4 的增收显著高于处理1、2、3，比处理1、2、3 高96.65、61.55、60.66 元。处理4 与处理1、2、3 之间的玉米产量差异显著。

2.5 不同施肥处理对玉米生长土壤质量的影响

通过对玉米生长土壤酶活性、土壤养分和土壤细菌多样性等方面进行试验，可以了解玉米生长土壤的肥力状况、生态系统功能和微生物多样性等信息，为科学合理地进行农业生产提供依据。

土壤脲酶S-UE 是一种来源于微生物的水解酶，其可以加速尿素分解，其活性与土壤的有机物、全氮、速效磷成正比，土壤脲酶S-UE 活性越高，证明土壤的转化作用越好，土壤肥力越高，玉米的生长状态越好。不同施肥处理对玉米生长土壤质量的影响见表6。

表6 不同施肥处理对玉米生长土壤质量的影响 单位：U/g

由表6 可知，处理1、2、3 的土壤S-SC 土壤蔗糖酶活性相对较低，均在20 U/g 内，处理4 的S-SC土壤蔗糖酶活性突破了30 U/g。试验结果证明，施加复合微生物肥料可以有效提高土壤蔗糖酶活性；处理1、2、3 的土壤S-CAT 过氧化氢酶活性一般，不会对玉米生长造成太大影响，处理4 的S-CAT 土壤过氧化氢酶活性突破了30 U/g，玉米生长状态较好，叶片淀粉含量相对较高。上述结果证明，施加复合微生物肥料能提高土壤过氧化氢酶活性，加速玉米摄入土壤养分，使土壤更加疏松；处理1、2、3的土壤脲酶活性处于相对较高的阶段，但未达到活性峰值；处理4 的土壤脲酶活性达到了峰值，证明施加复合微生物肥料能提高玉米产量，改善土壤基础交换环境。

通过本试验可知，相对于传统肥料，使用复合微生物肥料的效果更好，而且将复合微生物肥料与尿素等肥料混合使用，对于玉米产量增加、性能的提升有十分重要的意义。在施肥时，应该结合本地的土壤实际情况，选择合适的复合微生物肥料，并且对肥料的用量进行控制。根据试验得知，最佳使用量为复合微生物肥料375 kg/hm2和尿素45 kg/hm2，增产效果明显，而且明显减少了对环境的污染，有利于保护生态环境，促进农业实现可持续发展和绿色生态发展。

3 结论与讨论

玉米是我国的重要农作物，对人们的温饱有重要意义，大多数农田施加的化肥容易降低土壤生物多样性，导致玉米总产量降低。为了解决目前的玉米种植问题，研究了复合微生物肥料在玉米上的应用效果。

试验结果表明，处理4 能有效促进穗的生长，提高穗粒重，增收显著高于处理1、2、3；处理4 的土壤脲酶活性达到了峰值，复合微生物肥料对玉米植株的生长及壮大都有显著效应；施加复合微生物肥料能有效提高玉米生长酶活性，突破了30 U/g，优化玉米生长土壤生态多样性，对玉米生产有促进作用。因此，在后续的玉米种植工程中，可以积极应用复合微生物肥料，为制订后续的肥料施加方案作出了一定的贡献。