楊盼盼， 蔣慧敏， 蒲 強， 劉麗輝,， 譚志遠， 余琛韻， 譚祺慧， 彭桂香

(1 華南農(nóng)業(yè)大學(xué) 資源環(huán)境學(xué)院, 廣東 廣州 510642; 2 華南農(nóng)業(yè)大學(xué) 農(nóng)學(xué)院, 廣東 廣州 510642)

與化肥配施的菌肥用量對土壤肥力特性的影響

楊盼盼1， 蔣慧敏1， 蒲 強1， 劉麗輝1,2， 譚志遠2， 余琛韻1， 譚祺慧1， 彭桂香1

(1 華南農(nóng)業(yè)大學(xué) 資源環(huán)境學(xué)院, 廣東 廣州 510642; 2 華南農(nóng)業(yè)大學(xué) 農(nóng)學(xué)院, 廣東 廣州 510642)

【目的】探尋適合與化肥配施的菌肥用量，以期指導(dǎo)廣東省南雄煙區(qū)大田煙草施肥?！痉椒ā坷靡逊蛛x的有益微生物菌株(包括具固氮解磷功能的固氮菌屬Azotobactersp.菌株x34、具解鉀功能的芽孢桿菌屬Bacillussp.菌株jb21、屬于光合細菌的膠狀紅長命菌Rubrivivaxgelatinosus菌株sbg11)與有機物發(fā)酵配制而成的菌肥，通過煙草大田試驗，以不同施用量的菌肥為處理，即CK(清水對照)、T1(化肥)、T2(低用量的菌肥+化肥)、T3(中用量的菌肥+化肥)、T4(高用量的菌肥+化肥)，每株按照基肥∶追肥=1∶1的比例施肥。低、中、高用量菌肥分別按照每株基肥10、20、40 g的量施用，所有處理的氮、磷、鉀施入總量相等，研究不同用量的菌肥對土壤肥力和土壤微生物的影響?！窘Y(jié)果】大田條件下，菌肥+化肥處理能有效提高土壤中有機質(zhì)含量，顯著提高土壤中堿解氮、速效磷和速效鉀的含量，增強土壤基礎(chǔ)呼吸強度，有效提高土壤中細菌和放線菌數(shù)量，降低真菌數(shù)量。【結(jié)論】中用量菌肥(T3，即每株煙草基肥和追肥分別施用20 g菌肥)增強土壤肥力的效果更明顯，可作為該菌肥的推薦用量。

菌肥； 施用量； 煙草； 土壤肥力； 土壤微生物

我國從1901年開始使用化學(xué)氮肥，一百余年來，化肥對中國的農(nóng)業(yè)發(fā)展功不可沒。目前，中國是世界上第一大化肥消費國和化肥進口國，世界第二大化肥生產(chǎn)國；中國農(nóng)民生產(chǎn)投資中，化肥的投入約占全部生產(chǎn)性支出的50%[1]。長期過量而單純的施用化肥，會導(dǎo)致土壤理化性質(zhì)惡化和肥料養(yǎng)分的不平衡，造成土壤肥力衰退，并使作物病蟲害加劇[2]，因此，必須改變單純施用化肥的施肥方法。

生物菌肥是一類含有活性物質(zhì)且可以獲得特定肥料效應(yīng)的生物制品，主要以微生物生命活動的產(chǎn)物及其所含的酶類來改善植物根際的營養(yǎng)條件和抑制病原菌，是一種無公害肥料[3]，其主要作用在于增強土壤生物活性、提高植物的抗逆抗病能力，也能提高作物品質(zhì)[4]。生物菌肥施入土壤后能改善土壤養(yǎng)分結(jié)構(gòu)，同時還有無毒害、無污染、低投入、高產(chǎn)出、高效益等特點[5-6]，因此可作為一種環(huán)境友好肥料應(yīng)用于作物生產(chǎn)和土壤培肥。若與化肥結(jié)合施用，將比單施用化肥的作物產(chǎn)量高[7-8]，還可以緩解長期使用化肥所引起的土壤板結(jié)、土壤養(yǎng)分比例失調(diào)、土地質(zhì)量下降、環(huán)境污染等問題[9-10]。栗麗等[11]研究表明：添加微生物菌肥可以提高油菜產(chǎn)量，同時改善油菜的品質(zhì)；光合細菌菌肥和微生物農(nóng)藥已在煙草生產(chǎn)實踐上應(yīng)用，并取得了明顯的效果[12]。隨著生物科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，微生物肥料在研究與應(yīng)用方面也取得了很大進展[13]。本文通過添加功能微生物，并利用微生物與普通肥的共同作用調(diào)節(jié)煙草生長。采用在廣東省南雄煙區(qū)優(yōu)化試驗效果較好的菌肥，將其施用量細化到無、低、中、高4個水平，研究不同用量的菌肥對煙草生長中土壤肥力特性的影響，探尋適合與化肥配施的菌肥用量，為解決廣東南雄煙區(qū)的土壤問題提供理論參考，為菌肥在田間大面積推廣和應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗于廣東省煙草南雄科學(xué)研究所試驗基地進行，供試土壤為牛肝田，土壤質(zhì)地為粉砂質(zhì)黏土，前茬作物為水稻，土壤肥力指標：pH7.37，有機質(zhì)15.63 g·kg-1，堿解氮、有效磷和速效鉀分別為81.5、35.8和168.6 mg·kg-1，供試土壤含水量(w)和最大田間持水量(w)分別為21.73%和26.84%。供試煙草品種選用粵煙97，由廣東省煙草南雄科學(xué)研究所(廣東煙草粵北煙葉生產(chǎn)技術(shù)中心)提供。

供試煙草專用復(fù)合肥由廣東省煙草南雄科學(xué)研究所提供，復(fù)合肥中w(N)為 13%、w(P2O5)為9%、w(K2O) 為14%，硫酸鉀中w(K2O)為44.83%，過磷酸鈣中w(P2O5)為12%，花生麩中w(N)為6.39%、w(P2O5)為1.17%、w(K2O)為 1.34%。供試菌株x34為固氮菌Azotobacter sp.，具固氮解磷效果，供試菌株jb21為解鉀菌，屬于芽孢桿菌屬Bacillussp.，供試菌株sbg11為光合細菌，經(jīng)鑒定為膠狀紅長命菌Rubrivivaxgelatinosus。菌肥由華南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院遺傳育種實驗室提供，供試菌肥養(yǎng)分N、P2O5和K2O分別為57.4、12.8和9.5 g·kg-1，基質(zhì)是永雄生物有機肥廠生產(chǎn)的有機肥，為谷糠發(fā)酵物，含水量(w)為20.1%。發(fā)酵方法：菌株單獨液體發(fā)酵擴增后，將各菌株配制成20～30億個·mL-1的菌懸液，每一種按質(zhì)量比5%與堆肥拌勻，然后全部混勻陰干。

1.2 試驗設(shè)計及土壤采集

1.2.1 大田試驗 大田試驗采用隨機區(qū)組設(shè)計，5個處理分別為：CK(清水對照)、T1(化肥)、T2(低用量菌肥+化肥)、T3(中用量菌肥+化肥)、T4(高用量菌肥+化肥)，3次重復(fù)，共15個小區(qū)，每個小區(qū)種植1行，每行種植25株，共375株煙草，共0.027 hm2，煙田為東西走向，四周設(shè)保護行，煙草行距120 cm，株距60 cm。具體施肥方案如表1，其中花生麩、復(fù)合肥、菌肥、過磷酸鈣用作基肥，復(fù)合肥、菌肥、硫酸鉀用作追肥，m(基肥)︰m(追肥)=1∶1，追肥3次，分別于煙草的生根期、團棵期和旺長前期進行，3次追肥的比例為3∶3∶4。菌肥和化肥間距20 cm穴施。除CK外，所有處理氮、磷、鉀的施入總量相等。每株煙施N 10 g，P2O55.6 g，K2O 14.5 g，不足的磷和鉀分別由過磷酸鈣和硫酸鉀補充。

1.2.2 土壤采集 分別于煙草生長的團棵期、旺長期和成熟期采集0～20 cm土層的土壤，用于土壤微生物數(shù)量、土壤基礎(chǔ)呼吸和土壤理化性質(zhì)的測定。

表1 試驗施肥處理

1.3 分析方法

土壤基礎(chǔ)呼吸采用隔離罐-堿液吸收法[14]；土壤3大類微生物(根際土壤中細菌、真菌、放線菌數(shù)量)的測定采用稀釋平板法[14]；土壤脲酶、過氧化氫酶、蔗糖酶以及磷酸酶活性測定方法參考關(guān)松蔭[15]方法；土壤樣品化學(xué)性質(zhì)的測定參照《土壤農(nóng)化分析》[16]；有機質(zhì)采用重鉻酸鉀容量法-外加熱氧化法測定；堿解氮采用堿解擴散法測定；速效磷采用0.5 mol·L-1NaHCO3法測定；速效鉀采用NH4OAC浸提、火焰光度法(6400A火焰光度計)測定。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2003(Microsoft company)和SPSS17.0(SPSS Inc.，Chicago，IL，USA)軟件對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析和相關(guān)性分析，采用Duncun’s新復(fù)極差法對數(shù)據(jù)進行差異性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同用量的菌肥對煙草土壤肥力的影響

由表2可知，T1、T2、T3、T4處理煙草土壤后，有機質(zhì)含量大體上表現(xiàn)出逐漸增加的趨勢，且與CK有顯著差異，在團棵期T1與T2、T3與T4處理之間的差異性不大，旺長期和成熟期T2、T3、T4處理與T1處理土壤中有機質(zhì)含量差異較明顯，說明單施化肥能夠提高土壤中有機質(zhì)的含量但效果不及施用菌肥的處理明顯，其中T3處理的有機質(zhì)含量最高；在整個煙草生長期，土壤中堿解氮含量整體趨勢為T4>T3>T2>T1>CK，T2、T3、T4處理土壤中堿解氮含量顯著高于T1處理和CK，在旺長期T4處理的堿解氮(169.97 mg·kg-1)比T1處理(144.84 mg·kg-1)提高了17.35%，說明施用不同量菌肥和單施化肥處理均能夠提高土壤中堿解氮含量，但是施用菌肥處理對土壤中堿解氮含量的提高效果更明顯，其中T4處理的效果最顯著，其原因可能是菌肥中含有固氮菌，能夠改善土壤環(huán)境，提高土壤肥力；土壤中速效磷含量整體表現(xiàn)為T3>T2>T4>T1>CK，在團棵期時T1、T2、T3、T4處理土壤中速效磷含量比較相近，在旺長期和成熟期時T2、T3、T4處理土壤中速效磷含量與T1差異顯著，這可能是因為施用的菌肥中含有解磷菌，能夠活化土壤中不能為植物直接利用的磷成分，對土壤難降解磷的轉(zhuǎn)化有一定的作用，提高了土壤中有效磷含量；在不同的生長期，T2、T3、T4處理土壤中速效鉀含量顯著高于T1處理和CK，說明與單施化肥相比，施用不同量的菌肥更有利于提高土壤中速效鉀的含量，在旺長期后隨著煙葉對鉀元素需求的增多和土壤施肥的減少，土壤中速效鉀含量開始下降。

表2 不同處理對土壤有機質(zhì)、堿解氮、速效磷和速效鉀含量的影響1)

Tab.2 Effects of different treatments on the contents of soil organic matter, available nitrogen, available phosphorus and available potassium

生長期處理w(有機質(zhì))/(g·kg-1)w/(mg·kg-1)堿解氮速效磷速效鉀團棵期CK14．52±0．08c73．56±0．30d31．11±0．31c127．63±0．61dT117．55±0．04a93．15±0．63c37．37±1．05b184．67±0．71cT217．49±0．13a106．48±1．03b42．40±0．83a212．59±0．96aT316．53±0．21b104．33±1．45b44．76±1．13a209．16±0．71aT416．60±0．13b111．03±0．45a38．90±0．22b196．92±0．92b旺長期CK12．48±0．23d67．02±0．63e28．13±0．70d102．82±1．42dT119．93±0．05c144．84±1．03d40．73±0．68c266．65±0．40cT221．17±0．12b156．83±0．59c47．93±0．82bc304．85±1．22aT322．55±0．09a162．15±1．48b52．94±1．31a283．78±1．05bT422．51±0．06a169．97±1．42a50．36±1．18ab298．90±0．52a成熟期CK10．95±0．22d56．68±0．71d25．47±0．77d66．65±1．34eT122．67±0．16c127．38±0．85c59．59±1．18c222．15±0．71dT224．63±0．14b137．57±0．70b69．93±0．35b242．42±0．71cT325．57±0．09a144．02±0．88a72．78±0．40a262．61±1．37aT424．68±0．16b147．82±1．21a67．57±1．21b252．69±1．53b

1)表中數(shù)據(jù)為平均值±標準誤，相同生長期的同列數(shù)據(jù)后凡是具有一個相同字母者，表示處理間差異不顯著(P>0.05，Duncan’s法，n=3)。

2.2 不同用量的菌肥對煙草土壤中微生物學(xué)特征的影響

由表3可以看出，在不同時期各處理土壤的基礎(chǔ)呼吸強度不同，在整個煙草生長期不同處理大體表現(xiàn)為T3>T2>T1>T4>CK的變化趨勢。T3處理的土壤基礎(chǔ)呼吸均顯著高于其他處理，在旺長期時，T3處理土壤基礎(chǔ)呼吸強度最大(7.51 mg·kg-1·h-1)，比T1提高了18.45%，可能是菌肥中的微生物發(fā)揮其生物效應(yīng)，能夠進行大量的繁殖生長或激活土壤中土著微生物的代謝繁殖，提高了土壤呼吸強度，但菌肥用量過高則表現(xiàn)出對土壤基礎(chǔ)呼吸強度產(chǎn)生一定的抑制作用，單施化肥能夠提高土壤的基礎(chǔ)呼吸強度但作用效果不及T2處理(低用量的菌肥+化肥)和T3處理(中用量的菌肥+化肥)顯著。各生長期T2、T3、T4處理細菌數(shù)量均高于其余處理，說明與CK和單施化肥相比，施用不同用量菌肥可以顯著提高土壤中細菌的數(shù)量，這可能是菌肥發(fā)揮其微生物效應(yīng)，促進細菌的生長，從而使細菌數(shù)量增加的緣故；T3處理土壤中細菌數(shù)量在旺長期時達到61.58×106cfu·g-1，顯著高于T2處理(48.13×106cfu·g-1)和T4處理(54.16×106cfu·g-1)，比T1處理提高了89.77%，說明施用中用量菌肥的T3處理在提高土壤中細菌數(shù)量方面的作用更加顯著，T3處理能夠更好地為植物生長提供有益環(huán)境；整個煙草生長過程中，T1處理與CK的土壤細菌含量差異不明顯，說明單施化肥不利于土壤中細菌的生長繁殖；在旺長期后，不同處理土壤中細菌的數(shù)量表現(xiàn)出下降趨勢，這可能與當時試驗期氣候條件有關(guān)，5月連續(xù)陰雨天氣，氣溫降低，造成土壤細菌數(shù)量減少。在整個煙草生長期，不同處理土壤中真菌的數(shù)量呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢。在團棵期和旺長期時，T2、T3、T4處理的土壤真菌數(shù)量高于CK和T1處理，說明施入菌肥能夠提高土壤中真菌的數(shù)量；但在成熟期時，T2、T3、T4處理的土壤真菌數(shù)量低于CK和T1處理，T2、T3、T4處理的土壤真菌數(shù)量表現(xiàn)為：T2>T3>T4，可能是因為菌肥中的細菌抑制了土壤中原有真菌的正常生長繁殖，說明菌肥在植物生長后期對土壤中真菌數(shù)量有抑制作用，菌肥用量不同則表現(xiàn)出抑制作用效果不同。不同處理土壤中放線菌的數(shù)量呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，在旺長期和成熟期不同處理土壤中放線菌數(shù)量整體表現(xiàn)為T3>T2>T4>T1>CK，T3處理在每次采樣時，土壤中放線菌的數(shù)量均高于其余各處理，在旺長期時，T3處理土壤中放線菌數(shù)量(79.33×104cfu·g-1)相對于單施化肥的T1處理(54.33×104cfu·g-1)增加了46.02%，說明施用中用量菌肥的T3處理對土壤中放線菌數(shù)量的提高效果最顯著，T4處理在各次采樣時放線菌數(shù)量均低于T2、T3處理，說明高用量的菌肥對土壤中放線菌數(shù)量的提高效果不如低用量和中用量的效果，但都大于單施化肥對提高土壤中放線菌數(shù)量的效果。隨著旺長期后氣候條件的改變，不同施肥處理土壤中放線菌的數(shù)量整體表現(xiàn)為下降趨勢。

表3 不同處理對土壤基礎(chǔ)呼吸強度以及細菌、真菌、放線菌數(shù)量的影響1)

1)表中數(shù)據(jù)為平均值±標準誤，相同生長期的同列數(shù)據(jù)后，凡是具有一個相同字母者表示處理間差異不顯著(P>0.05，Duncan’s法，n=3)。

3 討論與結(jié)論

農(nóng)作物加工產(chǎn)物本身是一種重要的農(nóng)業(yè)資源，利用農(nóng)作物加工后的產(chǎn)物如豆粕、花生餅、米糠等進行有益微生物發(fā)酵，這些有機產(chǎn)物發(fā)酵后還田能明顯改善土壤的理化性狀[17-18]，本研究結(jié)果表明：與單施化肥(T1)和清水對照相比，施用菌肥能提高土壤中有機質(zhì)含量，顯著提高土壤中速效磷、堿解氮、速效鉀含量。菌肥能夠顯著地提高土壤肥力，可能是施入的菌肥含有有益功能菌如光合細菌、解磷菌、解鉀菌和固氮菌的緣故。Bouranis等[19]研究發(fā)現(xiàn)，煙田施用微生物肥料，利用固氮、解磷、解鉀菌等有益菌的生命活動，可以培肥地力。

土壤呼吸作為表征土壤質(zhì)量和土壤肥力的重要生物學(xué)指標，在一定程度上反映了土壤的氧化和轉(zhuǎn)化能力，特別是土壤基礎(chǔ)呼吸部分，反映了土壤物質(zhì)的代謝強度和生物學(xué)特性[20]。本研究中，在不同的煙草生長期，T1、T2、T3、T4處理的基礎(chǔ)呼吸強度顯著高于CK，說明菌肥和化肥都能夠提高土壤的基礎(chǔ)呼吸強度，田俊嶺等[21]研究發(fā)現(xiàn)高效光合細菌菌劑能夠顯著提高土壤的呼吸強度，這與本研究結(jié)果相似。其中T3處理土壤的呼吸強度最大，T4呼吸強度從旺長期到成熟期均小于T2處理，可能是因為T4處理菌肥用量過高，環(huán)境惡化，影響到土壤微生物的代謝繁殖，抑制了土壤的基礎(chǔ)呼吸。武麗娜[22]通過水培試驗證明高濃度的光合細菌菌劑對植物生長有抑制作用。

土壤微生物生物量可敏感地反映出不同土壤生態(tài)系統(tǒng)之間的差異，因此土壤微生物學(xué)特性可以反映土壤質(zhì)量的變化，作為評價土壤健康的生物指標[23]。T2、T3、T4處理土壤所含的細菌和放線菌數(shù)量，顯著高于對照和單施化肥處理，其中T3處理的細菌和放線菌數(shù)量最多，可能是菌肥中的光合細菌、固氮菌等發(fā)揮其微生物效應(yīng)，促進了微生物的繁殖所致； T4處理的細菌和放線菌數(shù)量少于T3處理，說明菌肥還需選擇一個合適的用量，以便土壤中的微生物發(fā)揮其最大的作用。對于土壤真菌數(shù)量，在團棵期各個處理差別不大，從團棵期到旺長期，隨著菌肥的施入，菌肥對土壤中真菌數(shù)量有提高作用，從旺長期到成熟期時，對土壤中真菌的數(shù)量有著顯著的抑制效果，在成熟期時土壤真菌的數(shù)量低于對照和單施化肥處理，可能是隨著土壤中細菌數(shù)量的增多，對真菌繁殖產(chǎn)生抑制作用所致，有利于減少土傳病害的發(fā)生。已有研究表明，施用菌肥能夠顯著提高土壤中細菌、放線菌數(shù)量，抑制真菌的數(shù)量[24-27]，這與本研究結(jié)果相似。

總之，施用不同用量的菌肥能促進作物生長并使環(huán)境中的養(yǎng)分潛力得以充分發(fā)揮，有利于增強土壤肥力，為植物提供更多的可利用物質(zhì)；同時又能增加土壤有益微生物數(shù)量，抑制病害和提高植物的抗病及抗逆能力，從而為植物生長創(chuàng)造良好的環(huán)境。中等用量的菌肥(T3)，即每株煙草基肥和追肥都施用20 g菌肥，增強土壤肥力的效果更明顯，可作為此菌肥的推薦用量。這一研究結(jié)果可為大面積推廣利用菌肥提供理論依據(jù)，菌肥在復(fù)合肥的研發(fā)生產(chǎn)中有廣闊的應(yīng)用前景。

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【責(zé)任編輯 李曉卉】

Effects of application dosages of bacterial manure withchemical fertilizer on soil fertility

YANG Panpan1,JIANG Huimin1,PU Qiang1,LIU Lihui1,2,TAN Zhiyuan2,YU Chenyun1，TAN Qihui1，PENG Guixiang1

(1 College of Resources and Environment, South China Agricultural University, Guangzhou 510642, China；2 College of Agriculture, South China Agricultural University, Guangzhou 510642, China)

【Objective】 To find a suitable ratio of bacterial manure and chemical fertilizer, and guide fertilizing in tobacco field in Nanxiong area, Guangdong Province.【Method】Bacterial manure was prepared by fermenting organic manure with beneficial microbial strains including nitrogen fixation and phosphate-solubilizing bacteria (Azotobactersp. x34), potassium dissolving bacteria(Bacillussp. jb21)and photosynthetic bacteria (Rubrivivaxgelatinosussbg11). Treatments with different dosages of bacterial manure, including CK (water), T1 (chemical fertilizer), T2 (low dosage of bacterial manure + chemical fertilizer), T3 (medium dosage of bacterial manure +chemical fertilizer) and T4 (high dosage of bacterial manure + chemical fertilizer), were applied to the tobacco field. The ratio of base manure to topdressing for each plant was 1∶1. Low, medium and high dosages of bacterial manure were corresponding to 10, 20 and 40 g of base manure per plant respectively. All treatments were the same in their total nitrogen, phosphorus and potassium contents.【Result】Under the field condition, the treatments with both bacterial manure and chemical fertilizer effectively increased the soil organic matter contents, significantly increased the contents of alkali-hydrolysable nitrogen, available phosphorus and available potassium in soil, improved soil respiration intensity, effectively increased the number of bacteria and actinomycetes in soil, and reduced the number of fungi.【Conclusion】The medium dosage (20 g base manure and 20 g topdressing ) of bacterial manure applied in the T3 treatment has the best effects, which is the recommended dosage of the bacterial manure.

bacterial manure; application dosage; tobacco; soil fertility; soil microorganism

2016- 06- 27 優(yōu)先出版時間：2017-04-12

楊盼盼(1987—)，女，碩士，E-mail: 929533934@qq.com; 通信作者：彭桂香(1968—)，女，副教授，博士，E-mail：gxpeng@scau.edu.cn

國家自然科學(xué)基金(31370052)；廣東省自然科學(xué)基金(2014A030313459)；廣東省煙草專賣局項目(粵煙科[2012] 26號，粵煙科201402)

S154.3

A

1001- 411X(2017)03- 0026- 06

優(yōu)先出版網(wǎng)址：http://kns.cnki.net/kcms/detail/44.1110.s.20170412.1427.014.html

楊盼盼， 蔣慧敏， 蒲 強， 等.與化肥配施的菌肥用量對土壤肥力特性的影響[J].華南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2017,38(3):26- 31.