常 娜， 馬璐璐， 閆翠梅，石晶晶， 金京京， 張雪嬌， 齊永志， 尹寶重， 甄文超

(河北農(nóng)業(yè)大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院，河北保定 071001)

化學(xué)肥料在小麥生產(chǎn)中的大量應(yīng)用致使土壤板結(jié)、土壤微生物區(qū)系失衡、土傳病害發(fā)生及環(huán)境污染的程度日益加重。為保證小麥生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展，人們?cè)絹?lái)越重視環(huán)境友好型綠色產(chǎn)品的使用。該類(lèi)型產(chǎn)品具有無(wú)毒、無(wú)污染、節(jié)約能源、肥效高等優(yōu)點(diǎn)。據(jù)報(bào)道，微生物菌劑可通過(guò)其有效微生物的生命活動(dòng)增加土壤養(yǎng)分、促進(jìn)作物生長(zhǎng)、維持根際間微生物區(qū)系平衡、提高產(chǎn)量和改善農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境[1-2]。微生物菌劑的使用能明顯減少化肥用量，降低環(huán)境污染程度，而且可通過(guò)微生物與植物間的互作提高植物抗病、抗逆能力[3]。另外，磷、鉀是小麥正常生長(zhǎng)必不可少的營(yíng)養(yǎng)元素。由于受栽培管理措施、化學(xué)肥料種類(lèi)和施用方式等條件的制約，小麥對(duì)磷、鉀的吸收與利用效率較低。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)小麥當(dāng)季磷素肥料利用率僅為10%～25%，鉀素肥料為35%～50%[4-5]。

近年來(lái)，河北農(nóng)業(yè)大學(xué)植病生態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)室以具有溶磷解鉀作用的膠凍樣芽孢桿菌和對(duì)多種土傳病原菌均具有拮抗作用的枯草芽孢桿菌為有效菌，研發(fā)了一種微生物菌劑——麥地寶。前期研究初步表明，該菌劑不僅具有加速玉米秸稈腐解、提高土壤有機(jī)質(zhì)含量和防控土傳病害的作用，而且在促進(jìn)土壤中難溶性磷鉀向易溶性速效磷鉀轉(zhuǎn)化方面表現(xiàn)出良好效果[6]。筆者所在實(shí)驗(yàn)室通過(guò)優(yōu)化“麥地寶”微生物菌劑功能菌的發(fā)酵條件[7]，進(jìn)一步將菌劑有效活菌含量提高至2.0億芽孢/g以上。鑒于菌劑用量少可能達(dá)不到防病、增產(chǎn)效果，用量多會(huì)產(chǎn)生小麥種植成本提高、浪費(fèi)資源的問(wèn)題，筆者采用田間試驗(yàn)，研究該菌劑不同用量對(duì)小麥生長(zhǎng)指標(biāo)、產(chǎn)量、土壤速效磷及速效鉀含量和對(duì)紋枯病防控作用的影響，并根據(jù)菌劑的有效產(chǎn)投比，確定了其田間最佳用量。本研究旨在為合理施用微生物菌劑、提高生產(chǎn)效率和推廣應(yīng)用該菌劑提供部分理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

供試作物：魯原502小麥，由山東魯研農(nóng)業(yè)良種有限公司培育。

供試菌劑：“麥地寶”微生物菌劑(顆粒劑)，功能菌為枯草芽孢桿菌B1514(BacillussubtilisB1514)和膠凍樣芽孢桿菌(Bacillusmucilaginous)，有效活菌數(shù)≥2.0億芽孢/g，由河北農(nóng)業(yè)大學(xué)和河北民得富生物技術(shù)有限公司聯(lián)合研制。

供試藥劑：6%戊唑醇種子處理懸浮劑，由浙江威爾達(dá)化工有限公司提供。

1.2 方法

1.2.1 試驗(yàn)地概況 試驗(yàn)于2015—2016年在河北省保定市河北農(nóng)業(yè)大學(xué)望都縣試驗(yàn)基地進(jìn)行?；夭捎眯←湣衩滓荒陜墒旆N植模式，小麥紋枯病歷年發(fā)生均相對(duì)較重。試驗(yàn)基地為沙壤土，肥力中上等。0～20 cm耕層土壤養(yǎng)分：有機(jī)質(zhì)含量19.83 g/kg，速效磷含量55.77 mg/kg，速效鉀含量 157 mg/kg，pH值7.88。

1.2.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 試驗(yàn)分別設(shè)置施用微生物菌劑75、150、225、300、375、450、525、600 kg/hm2與不施菌劑空白對(duì)照和藥劑對(duì)照10個(gè)處理，每處理3個(gè)重復(fù)，每重復(fù)面積182 m2(長(zhǎng)13 m×寬14 m)。6%戊唑醇種子處理懸浮劑拌種作藥劑對(duì)照，按m藥液∶m種子=1 ∶40的比例進(jìn)行拌種，拌種處理為現(xiàn)配現(xiàn)拌，待其自然風(fēng)干后播種。菌劑處理和空白對(duì)照種子分別用等比例清水拌種。

小麥種植期間統(tǒng)一按常規(guī)方法進(jìn)行肥水管理：底肥折合純N 225 kg/hm2、P2O5180 kg/hm2和K2O 180 kg/hm2。拔節(jié)期統(tǒng)一追施純N 80 kg/hm2。分別在越冬期和拔節(jié)期澆灌凍水和拔節(jié)水(凍水和拔節(jié)水澆灌日期分別為12月4日和4月10日)，水量約為750 m3/hm2。2015年10月15日播種，采用15 cm等行距播種，播量為225 kg/hm2。微生物菌劑和化肥混勻后，溝施。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目

1.3.1 小麥生長(zhǎng)指標(biāo)和產(chǎn)量測(cè)定 小麥出苗后，每重復(fù)確定2個(gè)苗情固定監(jiān)測(cè)點(diǎn)，每點(diǎn)長(zhǎng)1.1 m，含2個(gè)邊行和2個(gè)中行[8]。在越冬期、拔節(jié)期和孕穗期，分別調(diào)查各處理小麥的次生根數(shù)、株高和分蘗數(shù)等生長(zhǎng)指標(biāo)；在成熟期(即孕穗期)，每重復(fù)定點(diǎn)隨機(jī)取30個(gè)穗，進(jìn)行室內(nèi)考種。調(diào)查1 m 4行有效穗數(shù)，剔除5粒以下的麥穗，計(jì)算667 m2有效穗數(shù)[9]。統(tǒng)計(jì)各處理有效穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒質(zhì)量等干物質(zhì)指標(biāo)，并按式(1)計(jì)算小麥產(chǎn)量：

理論產(chǎn)量=(667 m2穗數(shù)×穗粒數(shù)×千粒質(zhì)量)÷106×0.85。

(1)

1.3.2 小麥紋枯病發(fā)生情況調(diào)查 分別在小麥越冬期、返青期、拔節(jié)期和成熟期，各處理每重復(fù)隨機(jī)選取20株，參照《農(nóng)藥田間藥效試驗(yàn)準(zhǔn)則》的5級(jí)分類(lèi)法統(tǒng)計(jì)紋枯病發(fā)病情況[10]，分別按式(2)和式(3)計(jì)算病情指數(shù)和防治效果：

病情指數(shù)=∑(各級(jí)病株數(shù)×相對(duì)級(jí)數(shù)值)/(調(diào)查總株數(shù)×發(fā)病最高病級(jí))×100；

(2)

防治效果=(空白對(duì)照病情指數(shù)-處理病情指數(shù))/空白對(duì)照病情指數(shù)×100%。

(3)

1.3.3 小麥耕層土壤速效磷、速效鉀含量測(cè)定 在小麥越冬期、拔節(jié)期、孕穗期和成熟期，分別從菌劑處理及空白對(duì)照處理0～20 cm耕層取土，每重復(fù)5點(diǎn)取樣，各樣點(diǎn)所取土壤均勻混合后，采用四分法逐次棄去多余3/4部分，將剩余約 100 g 土壤樣品置于陰涼處，風(fēng)干備用。

速效磷含量采用分光光度計(jì)測(cè)定[11]：稱(chēng)取通過(guò)1 mm篩孔的風(fēng)干土樣5.00 g于100 mL三角瓶中，加入0.5 mol/L碳酸氫鈉溶液50 mL，再加1小勺無(wú)磷活性炭，用橡皮塞塞緊瓶口，在搖床上振蕩(120 r/min)30 min后過(guò)濾。吸取濾液 10 mL 于50 mL容量瓶中，然后沿容量瓶壁加入硫酸鉬銻抗混合顯色劑5 mL，利用其中多余的硫酸來(lái)中和碳酸氫鈉，充分搖勻。放置30 min后，在波長(zhǎng)660 nm下比色，測(cè)定各處理溶液吸光度。每個(gè)土樣重復(fù)測(cè)定3次，從標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)上查得待測(cè)液中磷的含量，然后計(jì)算土壤中速效磷的含量。

速效鉀含量采用火焰光度計(jì)測(cè)定[11]：稱(chēng)取通過(guò)1 mm篩孔的風(fēng)干土樣5.00 g于100 mL三角瓶中，加入1 mol/L中性醋酸銨溶液50 mL，用橡皮塞塞緊瓶口，在搖床上振蕩(120 r/min)30 min后過(guò)濾。用100 mg/kg鉀標(biāo)準(zhǔn)液稀釋成系列不同濃度的鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液在火焰光度計(jì)上測(cè)定。每個(gè)土樣重復(fù)測(cè)定3次，記錄并從標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)上查其含量，然后計(jì)算土壤中速效鉀的含量。

1.3.4 經(jīng)濟(jì)效益分析 各投入及產(chǎn)值成本按保定市統(tǒng)計(jì)局提供的2015—2016年農(nóng)產(chǎn)品及肥料市場(chǎng)價(jià)格統(tǒng)計(jì)。“麥地寶”微生物菌劑2.0元/kg，小麥種子4.0元/kg，小麥產(chǎn)品2.1元/kg，磷酸二銨2.1元/kg，尿素1.52元/kg，碳酸氫銨 0.8元/kg，其他費(fèi)用包括農(nóng)藥、肥料、機(jī)械作業(yè)費(fèi)、灌溉水電費(fèi)等均按生產(chǎn)單位當(dāng)年實(shí)際價(jià)格計(jì)入。具體價(jià)格如下：種子 900.0元/hm2，底肥1 950.0元/hm2，追肥450.0元/hm2，耕地 1 500.0元/hm2，澆水1 350.0元/hm2(澆3次)，收獲 675.0元/hm2，播種225.0元/hm2，噴農(nóng)藥750.0元/hm2，拌種農(nóng)藥90.0元/hm2。最后，按式(4)計(jì)算產(chǎn)投比[12]：

產(chǎn)投比=小麥總收入/總成本。

(4)

1.4 數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)均采用Excel 2007和 DPS v6.55軟件進(jìn)行處理，并用Duncan氏新復(fù)極差法檢驗(yàn)不同處理間的差異顯著性。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同用量菌劑對(duì)小麥生長(zhǎng)指標(biāo)的影響

由表1可知，不同用量微生物菌劑處理在不同生育時(shí)期對(duì)小麥個(gè)體生長(zhǎng)發(fā)育均有明顯影響。越冬期、拔節(jié)期、孕穗期菌劑各個(gè)用量處理平均株高分別為16.6、 23.2、48.2 cm，分別比對(duì)照增加了1.9、1.8、2.3 cm；其中，菌劑用量為 300 kg/hm2的株高整體最高。拔節(jié)期和孕穗期菌劑處理的小麥單株平均莖數(shù)和總可見(jiàn)葉片數(shù)分別為4.3個(gè)和6.2張，分別比對(duì)照增加了0.6個(gè)和少0.5張；其中，菌劑用量為 150 kg/hm2的單株莖數(shù)與總可見(jiàn)葉片數(shù)最多。菌劑不同用量處理的平均總可見(jiàn)葉片數(shù)和次生根數(shù)均與對(duì)照差異不明顯。

2.2 不同用量菌劑對(duì)小麥產(chǎn)量的影響

由表2可知，不同用量菌劑處理均表現(xiàn)出一定的增產(chǎn)作用。菌劑用量在150 kg/hm2時(shí)，穗粒數(shù)、千粒質(zhì)量和產(chǎn)量均相對(duì)較高，增產(chǎn)率高達(dá)22.0%。

2.3 不同用量菌劑對(duì)小麥紋枯病的防效

由表3可知，不同用量菌劑在4個(gè)時(shí)期對(duì)小麥紋枯病均表現(xiàn)出較好的防治效果。在越冬期，對(duì)照藥劑和不同用量菌劑處理對(duì)紋枯病防效均在80%以上，其中，菌劑用量 150 kg/hm2處理防效最高，達(dá)92.9%。在拔節(jié)期，對(duì)照藥劑和不同用量菌劑對(duì)紋枯病防效均在70%以上；在孕穗期和成熟期，對(duì)照藥劑和不同用量菌劑對(duì)紋枯病的防效均在50%以上。隨著時(shí)間延長(zhǎng)，菌劑的防效呈明顯下降趨勢(shì)，且各生育時(shí)期菌劑的防效均低于各自對(duì)照藥劑處理。菌劑用量 150 kg/hm2與600 kg/hm2處理對(duì)紋枯病的防控效果較好，在越冬期，防效分別為92.9%和92.8%，與戊唑醇種子處理懸浮劑防效(98.2%)相當(dāng)；菌劑用量375 kg/hm2處理對(duì)紋枯病的防控效果較差，在孕穗期僅為51.8%，顯著低于戊唑醇種子處理懸浮劑防效(87.9%)。

表1 不同用量菌劑對(duì)小麥生長(zhǎng)指標(biāo)的影響

注：經(jīng)Duncan’s新復(fù)極差法檢驗(yàn)，同列數(shù)據(jù)后標(biāo)有不同小寫(xiě)字母表示差異顯著(P<0.05)。表2、表3同。

表2 不同用量菌劑對(duì)小麥產(chǎn)量的影響

2.4 不同用量菌劑對(duì)耕層土壤速效磷、速效鉀含量的影響

隨著菌劑用量的增加，其解磷效果整體呈先升高后降低的趨勢(shì)(圖1)。菌劑用量為375 kg/hm2時(shí)3個(gè)時(shí)期下降幅度均較大。在越冬期、拔節(jié)期和孕穗期，菌劑用量在 300 kg/hm2時(shí)，菌劑解磷效果相對(duì)較好，其土壤速效磷含量高于對(duì)照的11.89 mg/kg。在拔節(jié)期，菌劑用量為450 kg/hm2時(shí)，速效磷含量為26.95 mg/kg。由圖2可知，隨著菌劑用量的增加，其解鉀效果未發(fā)現(xiàn)存在明顯變化規(guī)律。菌劑用量為225 kg/hm2時(shí)4個(gè)時(shí)期土壤速效鉀含量下降均相對(duì)較快。在成熟期，菌劑用量在450 kg/hm2時(shí)，菌劑解鉀效果最佳，速效鉀含量為190.67 mg/kg，土壤速效鉀含量比對(duì)照高 39.52 mg/kg。

表3 不同用量菌劑對(duì)小麥紋枯病的防效

注：對(duì)照藥劑為戊唑醇種子處理懸浮劑。

2.5 經(jīng)濟(jì)效益分析

由表4可知，菌劑用量為150 kg/hm2盈利明顯。施用微生物菌劑平均總收入為14 917.55元/hm2，比空白對(duì)照增收789.75元/hm2?？鄢鷦┩度氤杀竞臀镔|(zhì)費(fèi)用(種子、化肥和機(jī)械人工)投入成本7 890.0～9 090.0元/hm2，凈收入 4 295.6～9 045.3元/hm2。菌劑用量150 kg/hm2的產(chǎn)投比最高，為2.10，而空白對(duì)照的產(chǎn)投比為1.79。

表4 施用微生物菌劑的經(jīng)濟(jì)效益分析

3 結(jié)論與討論

吳克俠等研究表明，微生物菌劑可明顯提高小麥葉片數(shù)、株高及分蘗數(shù)等[13]。張霞等研究表明，經(jīng)生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素處理后小麥幼苗發(fā)根數(shù)和根長(zhǎng)都明顯增加[14]。本研究發(fā)現(xiàn)，微生物菌劑處理的小麥株高、總可見(jiàn)葉片數(shù)和單株莖數(shù)多數(shù)顯著高于對(duì)照，拔節(jié)期的次生根數(shù)比對(duì)照增加37.3%。本研究與已有報(bào)道相似。

不同用量菌劑處理平均穗粒數(shù)、千粒質(zhì)量與空白對(duì)照差異不明顯；菌劑用量為150 kg/hm2時(shí)，穗粒數(shù)和千粒質(zhì)量均與空白對(duì)照無(wú)顯著差異，但該處理增產(chǎn)效果最佳。究其原因是小麥單位面積穗數(shù)的增加。

王剛等研究發(fā)現(xiàn)，枯草芽孢桿菌對(duì)小麥紋枯菌具有較強(qiáng)的拮抗作用，表現(xiàn)為抑制病菌菌絲生長(zhǎng)、降低病害發(fā)生程度[15-17]。本試驗(yàn)不同用量菌劑在4個(gè)時(shí)期對(duì)紋枯病的防治效果均相對(duì)較高，但低于對(duì)照藥劑戊唑醇種子處理懸浮劑，部分處理與對(duì)照藥劑防效相當(dāng)。菌劑用量為375 kg/hm2時(shí)對(duì)小麥紋枯病的防效最低。其中，菌劑用量為150 kg/hm2病害防效較佳，成熟期對(duì)紋枯病的防效仍高達(dá)80.7%。

葉全寶等研究表明，膠凍樣芽孢桿菌能夠分解土壤中的固定態(tài)磷和鉀，進(jìn)而轉(zhuǎn)化為作物可以直接吸收利用的有效磷和鉀[5]；同時(shí)，膠凍樣芽孢桿菌分泌的活性物質(zhì)也可促進(jìn)植物生長(zhǎng)[4]。張起剛等研究發(fā)現(xiàn)，土壤中有效磷含量的增多可大幅提高小麥產(chǎn)量；增施磷肥也能顯著增加穗數(shù)、灌漿速率和粒質(zhì)量等[18]。本試驗(yàn)結(jié)果表明，經(jīng)微生物菌劑處理后，土壤中速效磷、速效鉀含量顯著高于對(duì)照；菌劑處理的小麥千粒質(zhì)量也明顯提高，增產(chǎn)率最高為22.0%。上述結(jié)果與前人研究結(jié)果相同。

綜合分析4個(gè)時(shí)期不同用量菌劑處理對(duì)小麥各生長(zhǎng)指標(biāo)、土樣中速效磷鉀含量及紋枯病病害防效的影響，最終確定菌劑用量為150 kg/hm2時(shí)應(yīng)用效果最好，產(chǎn)投比最高。

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