劉一江 都林娜 康華靖

（溫州市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，浙江 溫州325006；*通訊作者：kanghuajing@126.com）

水稻是我國(guó)三大主栽糧食作物之一，年產(chǎn)量約占世界稻谷總產(chǎn)量的36.9%。上個(gè)世紀(jì)，化肥的施用對(duì)農(nóng)業(yè)增產(chǎn)作出了巨大貢獻(xiàn)。但長(zhǎng)期大量施用化肥，會(huì)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)功能和環(huán)境造成嚴(yán)重影響。目前，我國(guó)每年農(nóng)業(yè)上施用氮肥的流失量約17.4 萬(wàn)t，其中，近50%從農(nóng)田流入水體。張維理等[1]認(rèn)為，農(nóng)田、農(nóng)村畜禽養(yǎng)殖地帶和城鄉(xiāng)結(jié)合部的排污已成為造成流域水體氮、磷富營(yíng)養(yǎng)化的最主要原因。因此，在保證水稻產(chǎn)量的前提下，需對(duì)如何降低化肥、農(nóng)藥使用量進(jìn)行深入的探索和研究。

溫州的水稻生產(chǎn)以雙季稻為主。近年來(lái)，溫州對(duì)生態(tài)農(nóng)業(yè)技術(shù)的發(fā)展日益重視，各級(jí)政府積極引導(dǎo)農(nóng)民采用農(nóng)業(yè)清潔生產(chǎn)技術(shù)，并在重點(diǎn)糧食生產(chǎn)功能區(qū)和現(xiàn)代農(nóng)業(yè)園區(qū)內(nèi)推廣生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)，取得了一些成效，但與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，稻田化肥和農(nóng)藥的投入仍偏高，而利用率偏低。微生物菌劑肥是指含有特定微生物活體、能應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的制品，與常規(guī)化學(xué)肥料、有機(jī)肥料等相比，它是通過(guò)微生物的生命活動(dòng)使農(nóng)作物得到特定的肥料效應(yīng)，從而使其生長(zhǎng)旺盛、產(chǎn)量增加[2]。近些年，微生物菌劑在水稻生產(chǎn)上的應(yīng)用和研究逐漸增多，整體效果較好[2-5]。然而，現(xiàn)有的研究或僅基施菌劑，或僅噴施菌劑，鮮見(jiàn)有從畜牧業(yè)糞水治理及資源化利用角度來(lái)全面探討微生物菌劑對(duì)水稻生長(zhǎng)及土壤性狀的影響。為此，本文進(jìn)行了相關(guān)試驗(yàn)，以期推進(jìn)溫州市畜牧業(yè)糞污水治理工作，促進(jìn)高產(chǎn)高效和環(huán)境友好稻作技術(shù)的推廣應(yīng)用。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地選擇

試驗(yàn)于2017年設(shè)在浙江省瑞安市馬嶼鎮(zhèn)柴下村。該村屬于農(nóng)業(yè)“兩區(qū)”建設(shè)點(diǎn)。試驗(yàn)稻田地勢(shì)平坦、肥力均勻。土壤中水解性氮、有效磷和速效鉀分別為170.18 mg/kg、16.31 mg/kg 和56.36 mg/kg。試驗(yàn)地面積為0.40 hm2，統(tǒng)一翻耕，然后等分為12 塊試驗(yàn)田。每塊試驗(yàn)田面積300 m2左右。

1.2 供試材料

供試水稻品種為甬優(yōu)9 號(hào)，購(gòu)自溫州當(dāng)?shù)厥袌?chǎng)。參試復(fù)合肥系由華強(qiáng)化工集團(tuán)股份有限公司生產(chǎn)，N、P2O5、K2O 含量分別為25%、10%、18%。參試菌劑由臺(tái)灣濟(jì)圣公司生產(chǎn)，菌劑中氮、磷、鉀的濃度分別為63.6 mg/L、61.7 mg/L 和202.0 mg/L。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)4 個(gè)處理：CK，農(nóng)戶(hù)常規(guī)施肥，即每667 m2施25 kg 復(fù)合肥；B，復(fù)合肥用量降低30%，每667 m2補(bǔ)施經(jīng)菌劑發(fā)酵過(guò)的豬糞水2.22 m3；C，常規(guī)施肥用量，每667 m2加噴菌劑444.70 mL（稀釋100 倍，每10 d 噴施1 次，共噴施7 次；如遇下雨，噴施時(shí)間另行調(diào)整）；D處理，常規(guī)施肥用量+噴施化肥（每667 m2噴尿素0.051 g 和磷酸二氫鉀0.224 g，用量根據(jù)菌劑中各元素的含量確定），每10 d 左右噴施1 次，共7 次。各處理隨機(jī)排列，3 次重復(fù)。

試驗(yàn)按照水稻旱育稀植“三化一管”栽培模式進(jìn)行管理，播種量、栽插密度、施肥量及施用時(shí)期、防蟲(chóng)滅草等均按當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)生產(chǎn)進(jìn)行。6月10日播種，7月8日定植移栽。

表1 不同處理下水稻葉片光合參數(shù)的比較（平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)誤差）

表2 不同處理對(duì)水稻穗部的影響

1.4 測(cè)定項(xiàng)目及方法

于8月9日（晴天）選取長(zhǎng)勢(shì)一致的水稻劍葉，利用便攜式光合儀（LI-6400-40，LI-COR INC., USA）在8∶30—11∶30 對(duì)其進(jìn)行光合參數(shù)的測(cè)定。測(cè)量時(shí)，流速為500 μmol/s，光強(qiáng)設(shè)置為1 500 μmol/（m2·s）。CO2濃度為400 μmol/mol，由內(nèi)置CO2小鋼瓶提供，經(jīng)校對(duì)后使用。每片葉子大約穩(wěn)定3 min，然后進(jìn)行參比室和樣品室之間的匹配，記錄數(shù)據(jù)。

測(cè)量結(jié)束，統(tǒng)一將其剪下，放入盛有水的小水桶中帶回實(shí)驗(yàn)室。參考ARNON[6]的測(cè)定方法測(cè)量葉綠素含量。具體操作：用打孔器打孔，取出葉子小圓片，隨機(jī)取5 片小圓片置于裝有15 mL 無(wú)水乙醇的試管中，保鮮膜封口，黑暗保存24 h，直至葉片變?yōu)榘咨?；然后用分光光度?jì)在665、649、470 nm 波長(zhǎng)下對(duì)提取液比色，進(jìn)而計(jì)算葉綠素a（Ca）、葉綠素b（Cb）和類(lèi)胡蘿卜素（Car）的含量。每個(gè)處理混合取樣，試驗(yàn)重復(fù)取樣3 次。10月21日在每塊試驗(yàn)田中隨機(jī)選取3 株水稻，連根挖取，帶回實(shí)驗(yàn)室考種、測(cè)量植株形態(tài)等相關(guān)指標(biāo)，同時(shí)運(yùn)用環(huán)刀取土壤樣品，進(jìn)行土壤容重及相關(guān)金屬元素的測(cè)量。金屬元素測(cè)量由溫州市農(nóng)科院分析測(cè)試中心完成。10月22日機(jī)械收割并測(cè)產(chǎn)。

1.5 數(shù)據(jù)處理及統(tǒng)計(jì)

試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理及作圖由Excel10.0 完成，采用SPSS 12.5 進(jìn)行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對(duì)水稻葉片葉綠素含量的影響

由圖1 可以看出，B 處理水稻葉片的葉綠素a、葉綠素b 和類(lèi)胡蘿卜素含量均最高；葉綠素a 含量各處理之間無(wú)顯著性差異（P＞0.05）；葉綠素b 和類(lèi)胡蘿卜素含量B 處理與D 處理之間存在顯著差異（P＜0.05）；類(lèi)胡蘿卜素含量CK 也顯著低于B 處理（P＜0.05）。

圖1 水稻葉片葉綠素含量的比較

2.2 不同處理對(duì)水稻光合參數(shù)的影響

由表1 可以看出，C 處理的水稻葉片光合速率、蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度和電子傳遞速率均最高，且顯著高于CK（P＜0.05）；各光合參數(shù)B 處理和C 處理間無(wú)顯著差異（P＞0.05），D 處理與CK 間差異也不顯著（P＞0.05）。

2.3 不同處理對(duì)水稻植株及產(chǎn)量的影響

由表2 可以看出，B 處理和C 處理的有效穗數(shù)、總粒數(shù)、實(shí)粒數(shù)、空秕粒數(shù)和每株穗質(zhì)量均較高，且兩者整體差異不顯著；而與CK 相比，每株有效穗數(shù)、總粒數(shù)以及不實(shí)數(shù)均顯著要高。

由表3 可知，B 處理和C 處理的秸稈質(zhì)量、生物量均顯著高于CK 和D 處理；根系質(zhì)量以B 處理最高；折合單產(chǎn)則以C 處理最高，達(dá)到573.73 kg/667 m2，顯著高于CK 和D 處理。

2.4 不同處理對(duì)稻田土壤理化性質(zhì)的影響

由圖2 可知，土壤的容重以B 處理最低，與D 處理相比差異不顯著，但顯著低于CK 和C 處理。說(shuō)明增施有機(jī)肥有利于改善土壤環(huán)境，增加土壤透氣性。由表4 可知，重金屬砷、鋅和銅在CK 和B 處理之間并無(wú)顯著性差異，而B(niǎo) 處理土壤中的鐵和錳元素含量則顯著高于CK（P＜0.05）。

表3 不同處理對(duì)生物量及產(chǎn)量的影響

表4 不同處理稻田土壤重金屬含量的比較 （mg/kg）

圖2 不同處理稻田土壤容重的比較

3 結(jié)論與討論

以微生物為核心的循環(huán)農(nóng)業(yè)，是指利用微生物對(duì)農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)加工消費(fèi)剩余物，如農(nóng)作物秸稈、動(dòng)植物產(chǎn)品加工下腳料、人畜糞便、城鄉(xiāng)有機(jī)垃圾等進(jìn)行分解消化吸收合成新的營(yíng)養(yǎng)物再輸入到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的循環(huán)過(guò)程。發(fā)展以微生物為核心的循環(huán)農(nóng)業(yè)，不但可以促進(jìn)傳統(tǒng)的植物生產(chǎn)、動(dòng)物生產(chǎn)“二維農(nóng)業(yè)”向植物生產(chǎn)、動(dòng)物生產(chǎn)、微生物生產(chǎn)“三維農(nóng)業(yè)”的轉(zhuǎn)變，而且可以提高農(nóng)業(yè)質(zhì)量效益，減少資源浪費(fèi)，維持生態(tài)平衡，其經(jīng)濟(jì)、生態(tài)、社會(huì)意義深遠(yuǎn)。

葉綠素吸收光能的過(guò)程中，電子從基態(tài)激發(fā)到激發(fā)態(tài)，并將光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能。雖然在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，高葉綠素含量會(huì)加劇個(gè)體之間競(jìng)爭(zhēng)，不利用群體光合[6-7]，但葉綠素含量可從一個(gè)側(cè)面反映植物的生長(zhǎng)狀況。本試驗(yàn)結(jié)果顯示，不同處理之間葉綠素a 含量無(wú)顯著性差異。由于葉綠素a 占全部葉綠素含量的2/3 左右，所以在葉色上各處理同樣沒(méi)有明顯差異。這與大田的觀測(cè)結(jié)果相一致。從光合參數(shù)來(lái)看，噴施菌劑有利于提高水稻葉片光合效率，以光合速率數(shù)據(jù)為例，噴施菌劑后與對(duì)照相比提高了11.54%。

研究表明，施用微生物菌劑可提高水稻根際土壤中的細(xì)菌和放線菌數(shù)量，改善土壤微生態(tài)環(huán)境，有利于土壤養(yǎng)分的轉(zhuǎn)化，從而促進(jìn)水稻根系生長(zhǎng)、莖稈粗壯，增加水稻千粒重，提高水稻產(chǎn)量[3]。考種結(jié)果顯示，B 處理和C 處理下水稻的有效穗數(shù)、總粒數(shù)、實(shí)粒數(shù)和每株穗質(zhì)量均高于D 處理和CK；測(cè)產(chǎn)結(jié)果也顯示，B 處理和C 處理的水稻產(chǎn)量較高。與CK 相比，C 處理的產(chǎn)量增加了14.95%。由此可見(jiàn)，使用菌劑處理的畜牧業(yè)糞水和噴施菌劑對(duì)水稻生長(zhǎng)均有顯著的促進(jìn)作用。

然而，由于養(yǎng)殖飼料中普遍采用高銅、高鋅等重金屬作為添加劑，致使飼料中重金屬含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)畜禽吸收能力，導(dǎo)致畜禽糞便中重金屬含量普遍偏高，進(jìn)而導(dǎo)致農(nóng)產(chǎn)品中極易出現(xiàn)重金屬富集現(xiàn)象。為此，本試驗(yàn)測(cè)量了B 處理和CK 土壤的重金屬含量，結(jié)果顯示，兩者之間的砷、鋅和銅含量無(wú)顯著差異，說(shuō)明使用發(fā)酵后的豬糞水不會(huì)引起土壤重金屬的富集。鐵和錳含量B處理雖然顯著高于CK，但兩者均屬于植物生長(zhǎng)所必需元素。研究表明，在有氧土壤環(huán)境中，鐵的溶解性很低，植物可以利用的生物有效鐵極少，從而導(dǎo)致鐵是植物正常生長(zhǎng)發(fā)育的第三大限制性營(yíng)養(yǎng)元素[8]。同樣，錳也是植物體內(nèi)重要生命元素之一，在植物的生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中發(fā)揮著重要作用。它對(duì)植物的光合放氧、維持細(xì)胞器的正常結(jié)構(gòu)、活化酶活性等方面具有不可替代的作用。但是，過(guò)量的錳亦會(huì)對(duì)植物造成毒害。它可抑制Fe2+和Mg2+等元素的吸收及活性，并可破壞葉綠體結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致葉綠素合成下降及光合速率降低。從本試驗(yàn)結(jié)果以及田間觀察來(lái)看，B 處理下水稻植株并未出現(xiàn)錳害癥狀。

可見(jiàn)，噴施微生物菌劑以及使用微生物菌劑處理后的豬糞水，對(duì)水稻的生長(zhǎng)發(fā)育、產(chǎn)量以及稻田土壤理化性質(zhì)均有一定的促進(jìn)作用，且以基施和噴施相結(jié)合的效果更好。由于該技術(shù)可很好的進(jìn)行水肥一體化操作，具有良好的推廣應(yīng)用前景。