宋以玲，馬學文,2，于建，李巧玉，孟慶羽， 丁方軍,2*

(1.山東農(nóng)大肥業(yè)科技有限公司，農(nóng)業(yè)部腐植酸類肥料重點實驗室，山東省腐植酸高效利用示范工程技術(shù)研究中心，山東 泰安 271600；2. 山東農(nóng)業(yè)大學資源與環(huán)境學院， 土肥資源高效利用國家工程實驗室，山東 泰安 271600)

近年來，我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有機肥用量不斷減少，而化學肥料和農(nóng)藥的用量只增不減，但是農(nóng)作物對化學肥料的利用率僅僅在30%左右，約70%的化學肥料被土壤固定、揮發(fā)或隨雨水流失，最終導致土壤有機質(zhì)含量降低、酸化、板結(jié)、有益微生物數(shù)量減少，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人類健康造成了巨大威脅[1]。在當前農(nóng)業(yè)發(fā)展形勢下，有關(guān)微生物肥料替代部分化肥的思路方向日益受到關(guān)注，并獲得了一定的發(fā)展空間，同時符合我國雙減政策的推廣和實施要求，微生物肥料替代部分化肥的應用范圍從豆科植物發(fā)展到糧食作物、蔬菜、煙草、花卉等經(jīng)濟作物以及天然草原生態(tài)系統(tǒng)植被和土壤改善等方面[2-3]。王素英等[4]統(tǒng)計結(jié)果表明，復合微生物肥料增產(chǎn)效果可達20%以上。汪軍等[5]研究證明，施用復合微生物肥料不僅可以提高對香蕉枯萎病的防治效果，還能夠促進香蕉生長和提高根際生防菌株數(shù)量，具有較大的生防潛力。杜海霞等[6]發(fā)現(xiàn)減少化肥用量，增施復合微生物肥料，有效地提高了大姜出箭數(shù)，減輕了姜瘟病的發(fā)生率，達到12.8%的增產(chǎn)效果。此外，復合微生物肥料還具有鈍化土壤鎘，降低水稻內(nèi)鎘含量的效應[7]。這是由于復合微生物肥料不但在改善作物根際微生物群落的組成和數(shù)量、實現(xiàn)促進土壤團粒結(jié)構(gòu)的形成、增強土壤的保水保肥能力、減輕土壤板結(jié)、提高土壤通氣性和促進根系伸展方面有優(yōu)良效果，還可抑制或拮抗有害病原菌的生長繁殖，減輕作物發(fā)病程度，為農(nóng)作物提供舒適健康的生長環(huán)境[8]。復合微生物肥料富含各種養(yǎng)分和植物生理活性物質(zhì)如吲哚乙酸、赤霉素、多種維生素、氨基酸、核酸、生長素、尿囊素等，可最大限度地促進有機物分解轉(zhuǎn)化和刺激微生物的生長繁殖，促進植物生長，提高產(chǎn)量和品質(zhì)[9-10]。

為了減少復合肥投入量，積極響應落實我國農(nóng)業(yè)部對化肥“零增長”政策的要求，本文通過配施復合微生物肥料減少復合肥的投入量，提高肥料利用率，在肥料施入總量相等的條件下尋找適宜的配比范圍。研究了不同配比對花生生長、產(chǎn)量和不同生育期土壤養(yǎng)分含量、酶活性以及土壤微生物數(shù)量的影響，尋找既能增產(chǎn)提質(zhì)又能改善土壤的最佳施肥配比，為同時兼具有機、無機養(yǎng)分和微生物于一體的復合微生物肥料的大面積推廣提供技術(shù)支持。

1 供試材料

1.1 供試材料

供試品種：魯花8號；供試土壤基本理化性狀：堿解氮58.18 mg/kg；全氮0.71 g/kg，有效磷20.34 mg/kg，速效鉀100.57 mg/kg，有機質(zhì)7.76 g/kg；供試肥料：農(nóng)大肥業(yè)科技有限公司提供的復合肥、復合微生物肥料，其特性詳見表1。

表1 供試肥料的基本特性

1.2 試驗方法

試驗從2017年4月17日—8月26日在山東省泰安市肥城市安駕莊鎮(zhèn)大田內(nèi)實施，共設(shè)4個處理，每個處理 3次重復，每個小區(qū)50 m2，各肥料均做基肥施入，詳見表2。種植后統(tǒng)一管理、取樣、收獲。

表2 試驗設(shè)計

注：1畝=667 m2

1.3 測定項目與方法

1.3.1 植株各項指標測定

花生不同生育期用直尺、游標卡尺和手持SPAD-502PLUS葉綠素儀測定株高、莖粗和葉片SPAD值，收獲后小區(qū)取樣測產(chǎn)。

1.3.2 根際土壤各項指標測定

采用平板菌落計數(shù)法測根際土壤細菌數(shù)、真菌數(shù)和放線菌數(shù)[11]；土壤堿解氮采用堿解擴散法；全氮采用凱氏定氮法；速效磷采用碳酸氫鈉鉬銻抗比色法；有效鉀采用乙酸銨火焰光度計法，有機質(zhì)采用重鉻酸鉀容量法[12]；脲酶采用苯酚-次氯酸鈉比色法：過氧化氫酶采用滴定法，蔗糖酶采用3,5-二硝基水楊酸比色法，中性磷酸酶采用磷酸苯二鈉比色法，土壤脫氫酶采用氯化三苯基四氮唑(TTC)法測定[13]。

1.3.3 數(shù)據(jù)處理及分析方法

采用DPS 7.05軟件進行統(tǒng)計分析，最小顯著極差法(LSD)進行差異顯著性檢驗(p<0.05)，用Excel 2003軟件處理數(shù)據(jù)和繪制圖表。

2 結(jié)果與分析

2.1 減量復合肥配施復合微生物肥料對不同生育期花生長勢的影響

表3 不同施肥處理對幼苗期、花針期、結(jié)莢期花生長勢的影響

注：數(shù)值后不同字母表示同一列處理間差異達5%顯著水平

由表3可知，不同比例的復合微生物肥料替代復合肥對幼苗期和結(jié)莢期花生株高、莖粗的影響效果不顯著，當復合微生物肥料替代量達50%和70%時，即T2和T3與CK相比，幼苗期花生葉片SPAD值顯著提高了29.73%和24.04%，花針期和結(jié)莢期表現(xiàn)出了相同的變化趨勢，且花針期SPAD值最高，與CK相比，分別顯著提高了24.91%和28.36%；同時提高了花針期花生株高和莖粗，僅當替代量為30%時，分別顯著提高了5.27%和7.05%。這表明復合微生物肥料能一定程度地提高花生葉片內(nèi)光合色素含量，促進花生莖部橫向、縱向生長，在花針期的表現(xiàn)效果最明顯，隨著花生由營養(yǎng)生長向生殖生長的轉(zhuǎn)化，其地上部受復合微生物肥料替代量的影響也隨之減弱。

2.2 減量復合肥配施復合微生物肥料對花生產(chǎn)量的影響

表4 不同施肥處理對花生產(chǎn)量的影響

注：數(shù)值后不同字母表示同一列處理間差異達5%顯著水平

由表4可知，不同比例的復合微生物肥料替代復合肥，提高了花生莢果鮮重、干重、果仁數(shù)、百粒重和畝產(chǎn)，但不同處理莢果干、鮮重和畝產(chǎn)間的差異不顯著，與 CK相比T1、T2和T3處理的果仁數(shù)分別顯著提高了17.15%、18.67%和13.43%，僅T2處理與CK相比，百粒重顯著提高了3.61%，且當替代量為50%時，產(chǎn)量提高了5.23%，其余替代量的產(chǎn)量提高比例較小，表明適宜用量的復合微生物肥料替代復合肥能一定程度地促進花生生長，提高花生產(chǎn)量，進而提高經(jīng)濟效益。

2.3 復合肥減量配施復合微生物肥料對花生根際土壤微生物數(shù)量的影響

柱狀圖頂部的不同字母表示不同處理間差異達5%顯著水平圖1 不同施肥處理對苗期和成熟期根際土壤微生物數(shù)量的影響Fig.1 Effects of different fertilization treatments on the number of microorganisms in rhizosphere soil at seedling and maturity stages

由圖1可見，不同比例的復合微生物肥料替代復合肥提高了花生根際土壤細菌數(shù)、真菌數(shù)和放線菌數(shù)。與CK相比，當復合微生物肥料替代量達50%和70%時，苗期根際土壤細菌數(shù)顯著提高了112.40%和300.78%，隨著生育期的推移，各處理根際土壤細菌數(shù)呈上升趨勢，到成熟期T1、T2和T3分別比CK顯著提高了19.30%、46.14%和52.63%；根際土壤放線菌數(shù)與細菌數(shù)變化趨勢相似，T1、T2和T3與CK相比，苗期分別顯著提高了23.81%、35.50%和17.75%，成熟期分別顯著提高了46.15%、38.02%和24.33%。復合微生物肥料替代復合肥對苗期根際土壤真菌數(shù)的影響較成熟期明顯，即與CK相比，T1、T2和T3分別顯著提高了53.91%、86.42%和158.44%，而成熟期，僅當替代量為30%和70%時，根際土壤真菌數(shù)顯著提高了10.021%和10.03%。以上結(jié)果表明，復合微生物肥料替代量為70%時，對根際土壤細菌和真菌的影響最明顯，而苗期對放線菌影響效果最明顯的替代量為50%，到成熟期變?yōu)?0%，且除T1外，其余處理對根際土壤細菌數(shù)的提高比例高于真菌和放線菌數(shù)。

2.4 減量復合肥配施復合微生物肥料對花生不同生育期土壤酶活性的影響

表5 不同施肥處理對苗期、結(jié)莢期和成熟期根際土壤酶活性的影響

注：數(shù)值后不同字母表示同一列處理間差異達5%顯著水平

由表5 可見，不同比例的復合微生物肥料替代復合肥顯著提高了苗期土壤過氧化氫酶、脫氫酶、中性磷酸酶和蔗糖酶活性，且除蔗糖酶外，其余各酶活性均隨替代量的增加而降低。與CK相比，T1、T2和T3的過氧化氫酶活性提高了43.13%、22.51%和16.82%，脫氫酶活性提高了59.38%、40.63%和34.38%，中性磷酸酶活性提高了22.52%、20.79%和18.32%，蔗糖酶活性提高了19.17%、33.72%和30.95%，僅當復合微生物肥料替代量為30%時，脲酶活性顯著提高了16.22%，當替代量達50%和70%時，脲酶活性顯著降低了16.22%和18.92%。結(jié)莢期，不同比例的復合微生物肥料替代復合肥提高了土壤脲酶、中性磷酸酶和蔗糖酶活性，而土壤過氧化氫酶和脫氫酶活性卻有所降低。成熟期不同比例的復合微生物肥料替代復合肥降低了土壤脲酶和蔗糖酶活性，而提高了土壤脫氫酶活性，對土壤過氧化氫酶和中性磷酸酶活性的影響效果不顯著。以上結(jié)果表明，復合微生物肥料可通過改變土壤微生物的數(shù)量、代謝和分泌以及土壤原有養(yǎng)分和作物對養(yǎng)分的需求來調(diào)節(jié)土壤各酶活性，進而維持相對穩(wěn)定的養(yǎng)分供給水平。

2.5 減量復合肥配施復合微生物肥料對不同生育期花生土壤養(yǎng)分含量的影響

由表6可知，不同比例的復合微生物肥料替代復合肥降低了苗期和結(jié)莢期土壤堿解氮含量而提高了全氮含量，且隨復合微生物肥料替代量的增加，堿解氮含量呈顯著降低趨勢。與CK相比，T1、T2和T3堿解氮含量在苗期分別降低了9.73%、12.60%和15.74%，結(jié)莢期分別降低了10.91%、21.37%和22.39%。苗期全氮含量提高了4.49%、10.11%和5.62%，僅T2處理與CK間存在顯著性差異。結(jié)莢期全氮含量分別提高了9.09%、8.75%和1.25%，且T1、T2與CK間存在顯著性差異，到成熟期這種差異逐漸消失，而堿解氮含量卻顯著提高了37.85%、25.68%和12.72%?；ㄉ魃谕寥浪傩р浐烤@著高于CK，且隨復合微生物肥料替代量的增多而降低。土壤有效磷在苗期顯著降低，到結(jié)莢期和成熟期卻有所提高。此外，復合微生物肥料替代復合肥提高了不同生育期土壤有機質(zhì)含量，且T2和T3與CK相比存在顯著性差異。

表6 不同施肥處理對苗期、結(jié)莢期和成熟期土壤養(yǎng)分含量的影響

注：數(shù)值后不同字母表示同一列處理間差異達5%顯著水平

3 討論與結(jié)論

3.1 減量復合肥配施復合微生物肥料對花生生長及產(chǎn)量的影響

葉綠素水平與作物光合制造有機物的能力息息相關(guān)，可反映植物在一定時間內(nèi)合成碳水化合物的能力[14]。本研究發(fā)現(xiàn)復合微生物肥料替代復合肥提高了不同生育期花生葉片SPAD值，對花針期的影響效果最明顯。此外，提高了花針期株高和莖粗，最終提高了莢果鮮重、干重、果仁數(shù)、百粒重和畝產(chǎn)，當復合微生物肥料替代量為50%時，效果最明顯，產(chǎn)量提高了5.23%。史鴻志等[15]在稻田研究上發(fā)現(xiàn)了相似結(jié)果，梁和欽等[16-17]發(fā)現(xiàn)復合微生物肥料在提高紅心火龍果和獼猴桃產(chǎn)量、品質(zhì)方面都有明顯效果。表明復合微生物肥料可通過增強作物光合制造碳水化合物的能力來促進作物的生長和對營養(yǎng)物質(zhì)的累積，實現(xiàn)提質(zhì)增產(chǎn)效果。

3.2 減量復合肥配施復合微生物肥料對花生根際土壤微生物的影響

有益微生物的繁殖代謝可促進土壤有效養(yǎng)分轉(zhuǎn)化、吸收和利用，增強植物的抗病、抗逆性，然而土壤結(jié)構(gòu)、水肥、通氣等狀況又會影響土壤微生物的生長和繁殖[18-19]。不同比例的復合微生物肥料替代復合肥均提高了苗期和成熟期根際土壤細菌、真菌和放線菌總量，且隨花生生育期的推移，根際土壤細菌和放線菌數(shù)的提高比例逐漸升高，而真菌數(shù)的變化趨勢與之相反。復合微生物肥料替代量為70%時，對不同生育期花生根際土壤細菌和真菌數(shù)的影響效果最明顯，而苗期對根際土壤放線菌數(shù)影響效果最明顯的替代量為50%，到成熟期變?yōu)?0%。出現(xiàn)上述結(jié)果的原因，首先，復合微生物肥中的有益微生物施入土壤后在植物根際定殖，其生長繁殖的同時還會激活土著微生物代謝繁殖；其次，微生物的生長繁殖需要一定的碳氮化，而目前種植模式只重視氮、磷、鉀等營養(yǎng)元素的投入，碳源的投入相對較少。復合微生物肥料有機質(zhì)含量達20%，因而保證了微生物生長繁殖所需碳源的供給[20]。再者，微生物在生長繁殖過程中存在競爭關(guān)系，有益菌在根際形成優(yōu)勢菌群的同時必然會導致有害菌群的減少，并通過分泌產(chǎn)生的抗生素、細菌素、胞外溶解酶等物質(zhì)在作物根系周圍形成保護屏障，減輕有害菌的定殖和病原菌的侵染[5]，這與庫永麗等[17]和張晟等[21]研究結(jié)果相似。不同微生物群落所適宜的最佳替代量不同的原因可能是所需最佳能量和營養(yǎng)供給水平不同，只有在適宜的環(huán)境條件下才能充分發(fā)揮群落優(yōu)勢，在根際周圍迅速定殖、生長和繁殖。根際土壤細菌和放線菌數(shù)隨施肥時間的延長呈上升趨勢，表明復合微生物肥料內(nèi)所含的在植物根際定殖生長的有益微生物可在作物整個生育期內(nèi)保持良好的活性，并通過自身的繁殖代謝改善根際微域環(huán)境，調(diào)節(jié)土壤酶活性，提高養(yǎng)分利用率，改善土壤團粒結(jié)構(gòu)和機械組成，降低養(yǎng)分淋失，最終促進作物的生長和發(fā)育。

3.3 減量復合肥配施復合微生物肥料對花生根際土壤酶活性的影響

土壤酶是土壤有機質(zhì)分解、土壤養(yǎng)分轉(zhuǎn)化和循環(huán)的驅(qū)動力，是土壤質(zhì)量和生態(tài)穩(wěn)定性的重要指標[22]，不但影響土壤養(yǎng)分有效性，還影響作物的生長發(fā)育和根系活力水平[23]。本研究發(fā)現(xiàn)，不同比例的復合微生物肥料替代復合肥顯著提高了苗期土壤過氧化氫酶、脫氫酶、中性磷酸酶和蔗糖酶活性，僅當復合微生物肥料替代量為30%時提高了土壤脲酶活性，其余替代量均出現(xiàn)了相反的結(jié)果。這與閆瑞瑞等[3]所研究的復合微生物肥料對草原土壤微生物和酶活性的影響結(jié)果類似。這是由于當復合微生物肥料替代量為30%時，一定程度地提高了土壤微生物數(shù)量和活性，且肥料中酰胺態(tài)氮素含量相對較高，因而激活了土壤脲酶活性，但脲酶活性過高又會引起氮素的大量淋失[24]，因而隨著復合微生物肥料替代量的增加，有益微生物數(shù)量隨之增加，進而更好地通過調(diào)節(jié)土壤脲酶的活性來維持相對穩(wěn)定的氮素釋放水平。土壤過氧化氫酶和脫氫酶可調(diào)節(jié)土壤的氧化能力，減輕因過氧化氫積累對植物造成的毒害[25-26]。隨著復合微生物肥料替代量的增加，土壤有益微生物數(shù)量隨之提高，通過降低代謝活動所產(chǎn)生的過氧化物類物質(zhì)來降低對植物造成的氧化損傷。復合微生物肥料本身含大量固氮、解磷、解鉀等有益微生物以及有機質(zhì)和有機磷類營養(yǎng)物質(zhì)，在增加土壤微生物數(shù)量的同時，增加了微生物繁殖代謝所需的營養(yǎng)物質(zhì)和碳源，加速了微生物的代謝和分泌，進而提高了蔗糖酶和磷酸酶的活性，加速了有機質(zhì)的腐熟、分解和有機磷的釋放[27]。

結(jié)莢期不同比例的復合微生物肥料替代復合肥提高了土壤脲酶、中性磷酸酶和蔗糖酶活性，由于此時期作物對養(yǎng)分需求量大，在根際定殖的外源有益微生物數(shù)量開始增多，為了滿足養(yǎng)分和能量的供給，微生物和根系分泌物增多，激活了土壤脲酶、中性磷酸酶和蔗糖酶活性，保證了有效氮、磷和能源的供給。成熟期降低了土壤脲酶和蔗糖酶活性而提高了土壤脫氫酶活性，對土壤過氧化氫酶和中性磷酸酶活性影響較小，由于作物生育后期對土壤養(yǎng)分需求量逐漸減少，為了減少養(yǎng)分的淋失，在土壤微生物和根系分泌物的作用下，降低了土壤脲酶和蔗糖酶活性，同時維持了土壤中性磷酸酶活性；隨著土壤有益微生物數(shù)量的不斷增多，土壤內(nèi)活細胞數(shù)量隨之增多，因而提高了土壤脫氫酶活性，減少了土壤內(nèi)過氧化物質(zhì)的累積。以上土壤酶活性的變化規(guī)律與邱曉麗[28]和姜佳琦[29]研究的生物有機肥對馬鈴薯和大蒜不同生育期土壤酶活性的整體變化趨勢相似。

3.4 復合肥減量配施復合微生物肥料對花生土壤養(yǎng)分含量的影響

本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，復合微生物肥料替代復合肥降低了苗期和結(jié)莢期土壤堿解氮含量，提高了全氮含量；花生各生育期土壤速效鉀含量均顯著高于CK，而苗期顯著降低了土壤有效磷含量，結(jié)莢期和成熟期又有所提高；同時提高了不同生育期土壤有機質(zhì)含量，以上結(jié)果與庫永麗等[17]和陳哲等[30]研究結(jié)果類似。這是因為花生生長初期所需養(yǎng)分較少，且復合微生物肥料的養(yǎng)分具有緩效加長效的特點；此外，復合微生物肥料含大量有益微生物，促進了土壤團粒結(jié)構(gòu)的形成，減緩了肥料中養(yǎng)分的釋放，進而提高土壤的保水保肥性，降低了氮的淋失。結(jié)莢期作物生長迅速，對養(yǎng)分需求量高，復合肥的養(yǎng)分釋放速率較復合微生物肥料快，因而此時期CK的堿解氮含量較高而全氮含量卻有所降低。成熟期復合微生物肥料處理的土壤有益微生物數(shù)量增多，且前期氮素淋失少，因此土壤堿解氮維持在了一個相對穩(wěn)定的供給水平。復合微生物肥料含有大量的解磷、解鉀等有益微生物，可在土壤養(yǎng)分供給不足時加速難溶、不易移動、不能被作物直接吸收養(yǎng)分的活化，又能在養(yǎng)分過量時實現(xiàn)固定存貯。土壤鉀易被土壤團粒結(jié)構(gòu)吸附和固定，不易淋失，微生物的代謝活動加速了肥料中鉀素的釋放，促使其貯存在土壤團粒結(jié)構(gòu)中，以備作物后期快速生長所必需。土壤有效磷在30 mg·kg-1時便能滿足作物生長的需求，高含量條件下易被固定并影響其他中微量元素的吸收，因此，苗期和成熟期復合微生物肥料用量較高的處理，土壤有效磷含量較低。結(jié)莢期為了促使花生快速由營養(yǎng)生長向生殖生長轉(zhuǎn)化，復合微生物肥料中所含的解磷、解鉀等微生物開始快速生長、繁殖、代謝，加速了磷、鉀的活化和釋放，因而此時期速效磷和有效鉀含量較高。復合微生物肥料本身含有20%的有機質(zhì)，增強了土壤微生物的代謝活動，其各種生命活動作用于土壤所釋放的有機類物質(zhì)在土壤中積累，同樣可提高土壤有機質(zhì)含量[31]。

綜上所述，減量復合肥配施復合微生物肥料可改善根際微域環(huán)境，調(diào)節(jié)土壤酶活性和不同生育期養(yǎng)分供給水平。微生物的代謝分泌還促進了土壤團粒結(jié)構(gòu)的形成，提高了土壤的保水、保肥能力，在促進根系生長的同時提高了根系對養(yǎng)分、水分的吸收能力，以及地上部光合制造有機物的能力，最終實現(xiàn)了改土、增產(chǎn)效果。然而改良土壤、提質(zhì)增產(chǎn)是一個長期緩慢的過程，需要通過長期定位施用復合微生物肥料來發(fā)揮其增產(chǎn)提質(zhì)功效。雖然本季增產(chǎn)效果未達到顯著性水平，但改土成效比較明顯，需要在日后生產(chǎn)中繼續(xù)定位實施，完善優(yōu)化減施配比，為復合微生物肥料的推廣使用提供技術(shù)支持。