潘 虎, 劉青海, 田 云, 達(dá)娃卓瑪, 張?zhí)苽? 盧向陽, 白軍平

(1. 西藏自治區(qū)農(nóng)牧科學(xué)院 農(nóng)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與檢測(cè)研究所，拉薩 850032;2. 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué) 生物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，長(zhǎng)沙 410128)

西藏地處我國(guó)西南邊陲，高寒、低溫、缺氧等極端環(huán)境造成西藏地區(qū)土壤微生物活力下降及土壤保肥性能較差[1-3]。青稞是西藏地區(qū)第一大農(nóng)作物，是藏區(qū)農(nóng)牧民不可替代的主糧，也是藏區(qū)主要飼料和釀酒業(yè)等農(nóng)產(chǎn)品加工業(yè)的重要原料。但因高寒同時(shí)肥料施用量少、土壤肥料低，青稞產(chǎn)量低，嚴(yán)重制約當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展[4]。目前，將微生物菌肥應(yīng)用到青稞生產(chǎn)實(shí)際中的研究報(bào)道較少，張堃等[5]研究表明固氮菌肥與半量氮肥(110 kg/hm2)配合施用，表現(xiàn)出與全量氮肥相近的促生效果，既可節(jié)約近一半的氮肥用量(110 kg/hm2)，聯(lián)合固氮菌肥對(duì)青稞生長(zhǎng)有較好的促進(jìn)作用；劉曉燕等[6]探討了谷特微生物菌肥對(duì)西藏青稞土壤根際微生態(tài)的影響，結(jié)果顯示施用谷特微生物菌肥能夠顯著降低青稞根際土壤真菌數(shù)量(P<0.05)，土壤放線菌數(shù)量和微生物量氮含量顯著上升(P<0.05)；朱丹等[7]分析了谷特微生物菌肥對(duì)青稞根際土壤理化性質(zhì)和細(xì)菌區(qū)系多樣性的影響，結(jié)果表明施用谷特微生物菌肥能夠顯著提高土壤全氮、全磷、全鉀、有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷和速效鉀的水平，可明顯改善青稞根際土壤理化性質(zhì)，提高土壤細(xì)菌多樣性。本文采用分離自西藏青稞農(nóng)田土壤的本土微生物制作的菌肥，研究本土微生物對(duì)青稞新品種藏青2000生長(zhǎng)、品質(zhì)及根際土壤理化性質(zhì)的影響，為西藏本土微生物資源的開發(fā)與利用提供研究基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

試驗(yàn)地位于西藏自治區(qū)昌都市邊壩縣拉孜鄉(xiāng)珠村(30°55′48.9″N，94°58′13.4″E)，海拔4011 m，屬高原溫帶半濕潤(rùn)氣候類型，最高氣溫29.0 ℃，最低氣溫-40 ℃，年平均氣溫-1 ℃，具有氣溫低，光照充足，日溫差大，冬春多風(fēng)，夏秋多雷雨冰雹等特點(diǎn)，全年日照時(shí)間2985 h以上，年無霜期110 d左右，降雨集中在6—9月份，年降水量約600 mm。試驗(yàn)地地勢(shì)平坦，土壤類型為沙壤土，肥力均勻一致，灌溉條件良好，前茬作物為青稞。

1.2 材料

供試青稞品種為藏青2000，由西藏自治區(qū)農(nóng)牧科學(xué)院農(nóng)業(yè)研究所制種。

供試無機(jī)肥料為尿素，總氮≥46.4%，凈含量50 kg，陜西陜化煤化工集團(tuán)有限公司；復(fù)混肥料，(N-15∶P2O5-15∶K2O-15 硫酸鉀型)總養(yǎng)分≥45%，四川省什邡市農(nóng)得利天府復(fù)合肥有限公司。

供試微生物菌肥為本課題組分離自西藏高原農(nóng)田土壤菌種，經(jīng)擴(kuò)大培養(yǎng)得到的固體菌肥。生物固氮復(fù)合菌劑：固氮菌StreptomycescanusHG101(CGMCC No.14766)含量80%；解磷菌BacillussubtilisP10(CGMCC No.14768)含量10%；解鉀菌Bacillussp. bx(CGMCC No.14769)含量10%；總活菌數(shù)10～15億/g，載體為麩皮。生物解磷復(fù)合菌劑：解磷菌P10含量80%；解鉀菌bx含量10%；枯草芽孢桿菌含量10%；活菌數(shù)10～15億/g，載體為麩皮。生物解鉀復(fù)合菌劑：解鉀菌bx含量80%；解磷菌P10含量10%；枯草芽孢桿菌含量10%；活菌數(shù)10～15億/g，載體為麩皮。土壤調(diào)理復(fù)合菌劑：纖維秸稈類質(zhì)量80%；腐熟的畜禽糞便，含量5%；麩皮及微生物載體5%(芽孢桿菌數(shù)1億/g，木霉菌AS3.2774，活菌數(shù)0.1億/g)，含水量5%～8%。

1.3 方法

1.3.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

青稞試驗(yàn)地采用無機(jī)化肥與菌肥配施，根據(jù)施用菌肥不同共設(shè)5個(gè)處理(表1)，試驗(yàn)小區(qū)面積100 m2(10 m×10 m)，3次重復(fù)，青稞播種量為25 kg/畝，播種方式為人工撒播，種植期間施肥、灌溉、中耕除草等統(tǒng)一管理，種植時(shí)間為2018年4月底至8月底。

表1 不同施肥處理組[8]

1.3.2 樣品采集與參數(shù)分析

青稞生長(zhǎng)參數(shù)分析：在青稞各生長(zhǎng)時(shí)期，觀察記錄各試驗(yàn)區(qū)青稞生育期、基本苗數(shù)、有效穗數(shù)、株高、穗長(zhǎng)、穗粒數(shù)、千粒重、產(chǎn)量等情況。青稞品質(zhì)分析：采集的各試驗(yàn)小區(qū)青稞籽粒樣品，經(jīng)自然風(fēng)干后用研磨機(jī)粉碎，過0.25 mm網(wǎng)篩備用。粗淀粉測(cè)定采用GB/T 5009.9—2008(MGSGW-1自動(dòng)旋光儀)，粗蛋白測(cè)定采用GB 5009.5—2010(K9840型自動(dòng)凱氏定氮儀)，粗纖維測(cè)定采用GB/T 5009.10—2003(FOSS2010自動(dòng)纖維儀)，鋅、錳、鐵、銅、鉀、鈣、鎂測(cè)定采用GB/T 5009.6—2003(VARIAN710-ES型電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀)。青稞根際土壤理化性質(zhì)分析：青稞各生長(zhǎng)時(shí)期在試驗(yàn)區(qū)內(nèi)用土鉆以五點(diǎn)取樣法隨機(jī)采集青稞根際5～20 cm的土壤混合，四分法取混合土樣作為檢測(cè)樣品，土壤樣品揀去植物殘?bào)w，在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)自然風(fēng)干，用瑪瑙研缽研細(xì)依次過2 mm篩、1 mm篩、0.25 mm篩和0.149 mm篩后保存?zhèn)溆?。全氮測(cè)定采用HJ 717—2014(K9840型自動(dòng)凱氏定氮儀)，水解氮測(cè)定采用LY/T 1228—2015(HG303電熱恒溫培養(yǎng)箱)，全磷測(cè)定采用GB/T 9837—1988、有效磷測(cè)定采用NY/T 1121.7—2014(TU-1901紫外可見分光光度計(jì))，全鉀測(cè)定采用NY/T 87—1988、速效鉀測(cè)定采用NY/T 889—2004(FP6410火焰光度計(jì))，pH值測(cè)定采用NY/T 1377—2007(PHS-3E型酸度計(jì))，有機(jī)質(zhì)測(cè)定采用NY/T 85—1988(LWY848控溫式遠(yuǎn)紅外消煮爐)。

1.4 數(shù)據(jù)分析

用Excel 2007、SPSS等對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 菌肥對(duì)藏青2000生長(zhǎng)的影響

由表2可見，菌肥處理對(duì)藏青2000生育期影響的大小為L(zhǎng)SW4 = LSW2>LSW3 = LSW1>CK，LSW2與LSW4生育期達(dá)到127 d，較LSW1、LSW3生育期延長(zhǎng)9 d，較CK生育期延長(zhǎng)12 d。藏青2000基本苗數(shù)大小為L(zhǎng)SW4>LSW2>LSW3>LSW1>CK，LSW4處理的藏青2000基本苗高達(dá)472.82萬株/hm2，較LSW2基本苗提高22.74%，較LSW3提高32.94%，表明微生物與無機(jī)化肥配合施用能夠明顯提高青稞基本苗數(shù)。藏青2000株高大小為L(zhǎng)SW4>LSW3>LSW2>CK>LSW1，LSW4處理的藏青2000株高均值達(dá)到93.4 cm，且青稞莖稈粗壯，較LSW2和LSW3株高增加約9 cm。藏青2000穗長(zhǎng)大小為L(zhǎng)SW4>LSW3>LSW2>CK>LSW1，LSW4處理的青稞平均穗長(zhǎng)較LSW3處理的青稞平均穗長(zhǎng)提高15.52%，LSW3處理的青稞平均穗長(zhǎng)較LSW2處理的青稞平均穗長(zhǎng)提高48.72%。藏青2000穗粒數(shù)大小為L(zhǎng)SW4>LSW3>LSW2>CK>LSW1，LSW4處理的藏青2000平均穗粒數(shù)達(dá)到43.5粒/每穗，較LSW3處理的平均穗粒數(shù)提高27.56%，較LSW2處理的平均穗粒數(shù)提高59.92%。藏青2000有效穗數(shù)大小為L(zhǎng)SW4LSW2>LSW3>CK>LSW1，5組藏青2000千粒重差異較小，表明青稞籽粒的飽滿度、成熟度相當(dāng)。藏青2000產(chǎn)量大小為L(zhǎng)SW4>LSW2>LSW3>LSW1>CK，藏青2000在LSW4處理下生長(zhǎng)發(fā)育較為良好，能獲得2467.52 kg/hm2的高產(chǎn)，較LSW2產(chǎn)量高出39.76%，較LSW3產(chǎn)量高出124.1%，西藏耕地土壤中養(yǎng)分含量普遍偏低，單獨(dú)施用微生物菌肥時(shí)土壤中微生物能夠利用的N、P、K等養(yǎng)分元素較少，青稞生長(zhǎng)發(fā)育遲緩；無機(jī)化肥配合多種有益微生物的施肥方式能夠提高無機(jī)化肥的利用率，促進(jìn)青稞生長(zhǎng)發(fā)育，增加青稞產(chǎn)量，這與楊群芳[11]、王文麗[12]、常娜[13]等針對(duì)其他作物施用菌肥的研究結(jié)果基本一致。

表2 不同施肥處理對(duì)藏青2000生長(zhǎng)的影響

注：同列中不同字母表示處理間差異達(dá)顯著水平(P< 0.05)；下同

2.2 菌肥對(duì)藏青2000籽粒品質(zhì)的影響

由表3可以看出，5組不同施肥處理的藏青2000粗蛋白質(zhì)含量范圍為8.72%～9.69%，其中LSW4處理的藏青2000粗蛋白質(zhì)含量最高，較LSW2處理高1.36%。粗淀粉含量范圍為35.6%～46.2%，其中LSW3處理的藏青2000粗蛋白質(zhì)含量最高，較LSW4處理高6.04%，較LSW2處理高6.75%，LSW4和LSW2處理的藏青2000粗蛋白質(zhì)含量差異較小。粗纖維含量范圍為2.93%～3.47%，其中LSW2處理的藏青2000粗纖維含量最高，較LSW3處理高0.3%，較LSW4處理高10.86%。鈣(Ca)含量范圍為359.76～615.07 mg/kg，其中LSW4處理的藏青2000鈣含量最高，較LSW2處理高34.27%。鐵(Fe)含量范圍為0.01～0.12 mg/kg，其中LSW4處理的藏青2000鐵含量最高，其余處理組鐵含量均較低。鎂(Mg)含量范圍為59.29～74.4 mg/kg，其中LSW4處理的藏青2000鎂含量最高，較LSW2處理高25.0%。錳(Mn)含量范圍為0.61～1.0 mg/kg，其中LSW4處理的藏青2000錳含量最高，較LSW2處理高13.64%。鋅(Zn)含量范圍為0.27～0.38 mg/kg，其中LSW4處理的藏青2000鋅含量最高，較LSW2處理高40.74%。銅(Cu)含量范圍為0.03～0.05 mg/kg，其中LSW4處理的藏青2000銅含量最高，較LSW2處理高66.67%。上述結(jié)果表明5組不同施肥處理的藏青2000粗蛋白質(zhì)、粗淀粉、粗纖維含量差異較小，與吳雪蓮等[14]報(bào)道的西藏其他地區(qū)青稞品質(zhì)含量基本一致。本試驗(yàn)區(qū)藏青2000籽粒中鈣、鐵、鎂、錳、鋅和銅等礦質(zhì)元素含量略小于張?zhí)苽サ萚15]、遲曉峰等[16]的研究報(bào)道，表明產(chǎn)地對(duì)青稞籽粒礦質(zhì)元素含量具有顯著影響[17]；但LSW4處理組礦質(zhì)元素較其他組均有不同程度提高，增施菌肥能夠提高青稞籽粒對(duì)多種礦質(zhì)元素的積累。

表3 不同施肥處理對(duì)藏青2000籽粒品質(zhì)的影響

2.3 菌肥對(duì)藏青2000根際土壤性質(zhì)的影響

由圖1可見，5組不同施肥處理的藏青2000根際土壤全氮含量總體呈現(xiàn)先升后降趨勢(shì)，藏青2000根際土壤全氮含量在灌漿期達(dá)到最高，LSW4能顯著提高灌漿期土壤全氮含量。由圖2可見，灌漿期至收獲后期LSW4和LSW3處理組土壤堿解氮含量呈現(xiàn)逐漸下降趨勢(shì)，藏青2000植株在灌漿期至收獲后期快速吸收土壤中的堿解氮，促進(jìn)青稞植株生長(zhǎng)發(fā)育，從而導(dǎo)致土壤堿解氮含量下降；而LSW2、LSW1和CK處理組土壤堿解氮含量則呈現(xiàn)逐漸升高趨勢(shì)，LSW2、LSW1和CK處理的藏青2000植株對(duì)土壤中堿解氮吸收效率較低，導(dǎo)致土壤堿解氮含量升高。上述結(jié)果表明LSW4處理能夠較其他處理組提高藏青2000對(duì)土壤全氮和堿解氮的吸收與利用，促進(jìn)青稞生長(zhǎng)發(fā)育。

圖1微生物菌肥對(duì)藏青2000根際土壤全氮的影響

Figure 1 Effects of microbial fertilizer on total nitrogen in the soil of Zang Qing No.2000

圖2 微生物菌肥對(duì)藏青2000根際土壤堿解氮的影響

圖3 微生物菌肥對(duì)藏青2000根際土壤全磷的影響

由圖3可見，LSW4和LSW3處理的藏青2000根際土壤全磷含量總體呈現(xiàn)“緩升-快降-快升”趨勢(shì)，LSW4和LSW3處理組藏青2000根際土壤全磷含量在灌漿期至成熟期快速下降，表明青稞植株此時(shí)正快速吸收土壤中的鉀元素，微生物能夠促進(jìn)青稞籽粒灌漿、增加籽粒飽滿度。由圖4可見，LSW4處理的藏青2000根際土壤有效磷含量呈現(xiàn)“緩升-快升-快降-緩降”趨勢(shì)，土壤有效磷含量在灌漿期達(dá)最高值21.8 mg/kg，LSW4能夠在青稞拔節(jié)期至灌漿期大幅提高土壤有效磷，在灌漿期至成熟期能夠促進(jìn)青稞快速吸收土壤中有效磷，加快青稞籽粒灌漿，增加籽粒飽滿度。

圖4 微生物菌肥對(duì)藏青2000根際土壤有效磷的影響

由圖5和圖6可以看出，5組不同施肥處理的藏青2000根際土壤全鉀、速效鉀含量總體呈現(xiàn)“緩升-快降-平穩(wěn)”趨勢(shì)，收獲后期較播種前期土壤全鉀和速效鉀分別降低68.44%～77.10%和88.18%～91.63%，說明青稞在拔節(jié)期至灌漿期時(shí)吸收了土壤中大量的鉀元素，鉀元素在青稞生長(zhǎng)的拔節(jié)期至灌漿期具有重要的生理作用，但LSW4、LSW2和LSW3處理的藏青2000根際土壤全鉀和速效鉀變化差異較小。

圖5 微生物菌肥對(duì)藏青2000根際土壤全鉀的影響

圖6 微生物菌肥對(duì)藏青2000根際土壤速效鉀的影響

由圖7可見，藏青2000生長(zhǎng)過程中根際土壤pH值總體呈現(xiàn)緩慢上升趨勢(shì)，LSW4處理組土壤pH值比其他組上升較快，采用無機(jī)化肥+微生物施肥方式的土壤由中性漸變?yōu)槿鯄A性。由圖8可見，LSW4處理的藏青2000根際土壤有機(jī)質(zhì)呈現(xiàn)先降后升趨勢(shì)，收獲后期較播種前期土壤有機(jī)質(zhì)提高9.49%，土壤有機(jī)質(zhì)達(dá)到77.3 g/kg；LSW2和LSW3處理組土壤有機(jī)質(zhì)收獲后期較播種前期分別降低7.30%和7.07%，LSW4處理組能夠有效提高藏青2000根際土壤有機(jī)質(zhì)含量。

圖7 微生物菌肥對(duì)藏青2000根際土壤pH值的影響

圖8 微生物菌肥對(duì)藏青2000根際土壤有機(jī)質(zhì)的影響

3 結(jié)論

近年來，無機(jī)化肥的大量投入造成的土壤板結(jié)、土壤次生鹽漬化及面源污染等農(nóng)業(yè)生態(tài)問題對(duì)我國(guó)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展已構(gòu)成嚴(yán)重威脅[18-19]，不斷深入探索新型肥料(尤其是生物菌肥)來替代部分無機(jī)化肥的研究日益得到重視。本文采用無機(jī)化肥+微生物施肥處理的藏青2000生長(zhǎng)發(fā)育較為良好，藏青2000基本苗數(shù)、株高、穗長(zhǎng)、穗粒數(shù)和千粒重較單施無機(jī)化肥組分別提高了22.74%、11.06%、71.79%、59.93%和2.06%，無機(jī)化肥+微生物施肥處理的青稞產(chǎn)量能夠達(dá)到2467.52 kg/hm2，較無機(jī)化肥組提高39.76%，青稞增產(chǎn)效果顯著；施用菌肥對(duì)藏青2000籽粒的粗淀粉、粗蛋白、粗纖維影響較小，但無機(jī)化肥+微生物配施能夠促進(jìn)青稞籽粒對(duì)鈣、鐵、鎂、錳、鋅和銅等多種礦質(zhì)元素的積累；施用菌肥后土壤全氮、全磷、全鉀、有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷和速效鉀含量呈現(xiàn)動(dòng)態(tài)變化趨勢(shì)，無機(jī)化肥+微生物配施能夠提高藏青2000植株對(duì)土壤全氮、全磷、堿解氮、有效磷和有機(jī)質(zhì)的吸收與利用；但對(duì)根際土壤中全鉀和速效鉀影響較小。綜上所述，無機(jī)化肥與微生物配施是較為理想的施肥模式，能夠增加青稞產(chǎn)量與經(jīng)濟(jì)效益，西藏農(nóng)田土壤中蘊(yùn)涵著大量的有益農(nóng)業(yè)微生物資源，下一步我們將對(duì)西藏本土有益微生物資源進(jìn)行深入挖掘與利用。