方瑞琳，王帝，王雨婷，李東雪，吳樹，張嘉琪，劉昕俁，苗興芬

（黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)農(nóng)學(xué)院，大慶 163319）

谷子（Setaria italica），俗稱“小米”，起源于中國，禾本科狗尾草屬，一年生草本作物，不僅可供食用，其莖葉也可作飼料，經(jīng)考證，谷子距今約有八千多年的栽培歷史。谷子擁有十分優(yōu)良的品質(zhì)和豐富的營養(yǎng)物質(zhì)，其中所含蛋白質(zhì)、脂肪和碳水化合物的含量較高，同時(shí)也含有維生素、硒、鈣和鐵等各類滿足人們生命活動(dòng)需求的重要元素，并具有一定的藥用價(jià)值[1]，谷子作為食補(bǔ)的雜糧食品，日益?zhèn)涫荜P(guān)注。谷子具有生育期短、耐旱、耐瘠薄、耐鹽堿等特性，被認(rèn)為是應(yīng)對未來水資源短缺的戰(zhàn)略貯備作物，曾在我國北方旱作地區(qū)作為主糧進(jìn)行種植[2]。發(fā)展谷子生產(chǎn)，對壯大雜糧產(chǎn)業(yè)和改善人民生活具有重要意義。

人們對安全無污染的農(nóng)產(chǎn)品愈加重視，因此微生物菌劑在改善品質(zhì)和食品安全等諸多方面的作用逐漸引起大家注意[3-4]。微生物菌劑是由微生菌群混合后制成的活性物質(zhì)，功能主要取決于大量有益活菌物質(zhì)以及多種天然發(fā)酵活性物質(zhì)[5]。微生物菌劑不僅能為作物提供營養(yǎng)元素，還能分泌赤霉素、生長素等[6]，改善根際營養(yǎng)環(huán)境，使土壤微生態(tài)保持平衡[7]，從而調(diào)節(jié)、促進(jìn)作物的生長發(fā)育，利于提高作物產(chǎn)量。同化學(xué)肥料相比，微生物菌劑資源更豐富、種類及功能更多，具有較多優(yōu)點(diǎn)：不破壞土壤的結(jié)構(gòu)[8]、減輕病蟲害、不污染環(huán)境、保護(hù)自然生態(tài)[9]、增強(qiáng)作物抗性[10]、提升作物產(chǎn)量及品質(zhì)[11-13]；微生物菌劑對人、畜以及植物都是無毒無害的，成本低廉的同時(shí)肥效也更加持久[14]。目前，我國對微生物菌劑的研究較少，利用程度也不高。

研究選用耐瘠谷子品種“公矮5 號”和4 種不同微生物菌劑一起作為研究對象，將不同微生物菌劑施用在谷子上進(jìn)行初步的田間試驗(yàn)，分析不同微生物菌劑對谷子主要農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量的影響。改良及合理利用鹽漬化土壤，提高土壤肥力，提高谷子產(chǎn)量及品質(zhì)，明確一套微生物菌劑施用方案，為大力發(fā)展谷子生產(chǎn)提供技術(shù)支撐，對農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整及環(huán)境生態(tài)的優(yōu)化意義重大。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)點(diǎn)基本情況

試驗(yàn)于2019 年大慶市和平牧場進(jìn)行。和平牧場位于黑龍江省西部，松嫩平原中部。該地區(qū)鹽堿土面積為5.8×108m2，占土地總面積的12%，大部分為牧業(yè)用地，其最主要的特征是土壤鹽化過程的同時(shí)伴隨著強(qiáng)烈的堿化。地處北溫帶季風(fēng)氣候區(qū)，每年有效積溫為2 550 ℃，一年中無霜期在122 d 左右，雨熱同季，年降水量在400～550 mm 之間。

1.2 試驗(yàn)材料

供試谷子品種：公矮5 號（由黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)谷子課題組提供）。供試菌劑：在常規(guī)肥料處理下，共5 種處理，4 種不同微生物菌劑及不添加0 處理（CK），見表1。

表1 微生物菌劑試驗(yàn)處理情況Table 1 Experimental treatment of microbial agents

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

播種密度為60 萬株·hm-2，采用人工精量點(diǎn)播。底肥施用尿素37.5 kg·m-2，磷酸二銨225 kg·hm-2，硫酸鉀120 kg·hm-2。

2019 年5 月12 日播種，采用完全隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)，行長5 m，5 行區(qū)，行距65 cm，每小區(qū)16.25 m2，共15 個(gè)小區(qū)。設(shè)置5 個(gè)水平處理，分別為施用4 種微生物菌劑和不施，每個(gè)處理重復(fù)3 次。不施微生物菌劑作為對照CK。

1.4 測定指標(biāo)

在6 月20 日，6 月27 日，7 月11 日進(jìn)行田間取樣3 次，測量谷子葉面積。從各個(gè)對應(yīng)小區(qū)中隨機(jī)選擇至少5 株以上的谷子測定其葉面積，每次測定重復(fù)3 次，將其求得平均值作為該株谷子的葉面積。

9 月21 日收獲，每小區(qū)隨機(jī)選取5 株測量株高。每個(gè)小區(qū)選取2 m 剪穗收獲。室內(nèi)考種，每個(gè)處理取5 穗精細(xì)考種，分別測量穗長、穗粗、碼總數(shù)、碼列數(shù)、碼行數(shù)、碼粒數(shù)、單穗重、單穗粒重、千粒重、容重以及小區(qū)產(chǎn)量。

1.5 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)分別采用Excel 2003 軟件處理和SPSS 21.0 軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，檢驗(yàn)數(shù)據(jù)差異是否顯著，進(jìn)一步分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 主要農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量的方差分析

由表2 可以看出，不同微生物菌劑間對谷子穗粗、單穗粒重、容重、葉面積的影響達(dá)到極顯著，不同微生物菌劑間對粒穗比、產(chǎn)量的影響達(dá)到顯著。說明微生物菌劑對谷子主要農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量都存在影響，需進(jìn)一步分析。

表2 谷子主要農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量方差分析Table 2 Analysis of variance of the main agronomic traits and yield of millet

2.2 不同微生物菌劑對谷子農(nóng)藝性狀的影響

微生物菌劑對谷子穗粗的影響見表3，匯源生物菌劑、復(fù)合木霉菌劑、異株解淀粉芽孢桿菌劑和阿美滋生物菌劑都可使穗粗顯著提高，其中，阿美滋生物菌劑施用效果最好，與對照相比穗粗可提高19.82%；復(fù)合木霉菌劑使穗粗提高18.02%；異株解淀粉芽孢桿菌劑使穗粗提高16.67%；匯源生物菌劑使穗粗提高16.22%。由此可說明，4 種微生物菌劑對增大谷子果穗的穗粗具有十分明顯的效果。

表3 可以看出，阿美滋生物菌劑對谷子單穗粒重影響顯著，與對照相比提高了36.22%，效果明顯；而匯源生物菌劑、復(fù)合木霉菌劑和異株解淀粉芽孢桿菌劑對單穗粒重影響并不顯著。由此可說明，阿美滋生物菌劑對單穗粒重的增加有非常明顯的促進(jìn)作用。

可以看出異株解淀粉芽孢桿菌劑對谷子的粒穗比有顯著影響，與對照相比增加14.70%，而匯源生物菌劑、復(fù)合木霉菌劑、阿美滋生物菌劑對粒穗比無顯著影響。由此可說明，異株解淀粉芽孢桿菌劑可以有效提高谷子粒穗比，從而增加了谷子果穗的飽滿程度。

變異系數(shù)能夠反映作物品種的靜態(tài)穩(wěn)產(chǎn)性，即作物的表現(xiàn)不隨環(huán)境條件的改變而變化，變異系數(shù)越小，則說明其靜態(tài)穩(wěn)產(chǎn)性也越好。由表3 可以看出，谷子主要農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量變異系數(shù)由大到小依次為：單穗粒重>穗粗>粒穗比。其中，單穗粒重變異系數(shù)較大，為18.24%，說明該性狀容易受到栽培管理措施、外部環(huán)境等因素的影響，可以作為栽培表現(xiàn)型的指標(biāo)；其他性狀變異系數(shù)較小，其中粒穗比的變異系數(shù)最低，為5.10%，說明粒穗比相對穩(wěn)定，受栽培管理和環(huán)境因素的影響較小。

表3 不同微生物菌劑對谷子農(nóng)藝性狀的影響Table 3 Effects of different microbial agents on agronomic traits of millet

2.3 不同微生物菌劑對不同時(shí)期谷子葉面積的影響

葉面積是影響作物光合作用和產(chǎn)量的原因之一。由表4 可以看出，與CK 相比較，不同時(shí)期的谷子葉面積在4 種微生物菌劑處理后均呈現(xiàn)不斷上升的趨勢變化。在6 月20 日對葉片進(jìn)行取樣，谷子葉面積增加效果較好的處理是異株解淀粉芽孢桿菌劑和阿美滋生物菌劑，經(jīng)異株解淀粉芽孢桿菌劑、阿美滋生物菌劑處理的谷子葉面積要顯著高于匯源生物菌劑、復(fù)合木霉菌劑處理，極顯著高于CK；分別在6 月27 日和7 月11 日進(jìn)行葉片取樣，經(jīng)4 種微生物菌劑處理后的谷子葉面積均要顯著高于CK，取樣時(shí)間雖不同但整體增長趨勢是一致的。由此可說明4 種微生物菌劑具有增大谷子葉面積的作用。

表4 微生物菌劑對不同時(shí)期谷子葉面積的影響Table 4 Effects of microbial agents on leaf area of millet in different periods

2.4 不同微生物菌劑對谷子容重的影響

對不同微生物菌劑對谷子容重的影響進(jìn)行分析（表5）。復(fù)合木霉菌劑與阿美滋生物菌劑對谷子容重的影響顯著，而匯源生物菌劑與異株解淀粉芽孢桿菌劑對容重的影響不顯著。其中，經(jīng)復(fù)合木霉菌劑處理后的效果最好，與CK 相比容重提高6.06%，阿美滋生物菌劑處理后與CK 相比谷子容重也提高2.39%，說明這兩種微生物菌劑都能夠起到增加谷子容重的作用。容重變異系數(shù)較小，說明遺傳力相對較高，不易受到外界條件的影響。

2.5 不同微生物菌劑對谷子產(chǎn)量的影響

4 種不同微生物菌劑對谷子產(chǎn)量的影響分析（表6）。經(jīng)4 種微生物菌劑處理后的產(chǎn)量介于4 461.54～5 081.85 kg·hm-2之間，其中經(jīng)復(fù)合木霉菌劑處理后的產(chǎn)量最高，匯源生物菌劑處理后產(chǎn)量最低，相比較CK，復(fù)合木霉菌劑、阿美滋生物菌劑、異株解淀粉芽孢桿菌劑和匯源生物菌劑處理后谷子增產(chǎn)幅度分別為19.91%、13.65%、9.25%、7.40%。匯源生物菌劑、異株解淀粉芽孢桿菌劑、阿美滋生物菌劑處理與CK 之間的差異均不顯著，對谷子產(chǎn)量無顯著影響，但復(fù)合木霉菌劑處理與CK 之間的差異極顯著，由此可說明復(fù)合木霉菌劑對于谷子產(chǎn)量的提高有著十分明顯的促進(jìn)作用。

表5 不同微生物菌劑對谷子容重的影響Table 5 Effects of different microbial agents on millet bulk density

表6 不同微生物菌劑對谷子產(chǎn)量的影響Table 6 Effects of different microbial agents on millet yield

2.6 主要農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量相關(guān)性分析

對主要農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量進(jìn)行相關(guān)性分析，目的是了解不同性狀之間是否相關(guān)、相關(guān)性質(zhì)（正相關(guān)或負(fù)相關(guān)）以及相關(guān)程度。由表7 可知，對產(chǎn)量進(jìn)行相關(guān)性分析，穗粗、碼總數(shù)、單穗粒重、粒穗比、葉面積、容重均與產(chǎn)量呈正相關(guān)。其中，容重與產(chǎn)量的相關(guān)性極顯著，相關(guān)系數(shù)為0.99，其余性狀與產(chǎn)量的相關(guān)性均未達(dá)顯著水平。說明容重是提高產(chǎn)量的主要制約因素，容重越高其相應(yīng)產(chǎn)量也就越高。

主要農(nóng)藝性狀間的相關(guān)程度為：穗長與單穗粒重呈顯著正相關(guān)，與其他各性狀呈負(fù)相關(guān)，說明在一定范圍內(nèi)，隨著穗長的增加，單穗粒重同時(shí)增加；穗粗與碼粒數(shù)、千粒重均呈負(fù)相關(guān)；碼總數(shù)與單穗粒重呈負(fù)相關(guān)；碼粒數(shù)與單穗粒重、容重均呈負(fù)相關(guān)；單穗粒重與千粒重呈負(fù)相關(guān)；粒穗比與葉面積呈極顯著正相關(guān)，與千粒重負(fù)相關(guān)；千粒重與葉面積、容重呈負(fù)相關(guān)。由此可知，谷子各性狀之間彼此協(xié)調(diào)發(fā)展，充分發(fā)揮出性狀的最大效益，才能夠獲得高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)。

表7 谷子主要農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量相關(guān)系數(shù)Table 7 Correlation coefficients among the main agronomic traits and yield of millet

3 討論

3.1 4 種微生物菌劑對谷子主要農(nóng)藝性狀的影響

前人研究結(jié)果表明，經(jīng)微生物菌劑處理后，作物的部分農(nóng)藝性狀均有所提升，是產(chǎn)量提高的主要原因，與試驗(yàn)研究結(jié)果一致[15]。施用以上4 種微生物菌劑，對穗粗、單穗粒重、粒穗比以及根質(zhì)量等方面均有不同程度的影響，最終影響谷子產(chǎn)量。其次，還能增強(qiáng)谷子抗性，根、莖、葉等生長加快，莖稈的韌性更強(qiáng)，更粗壯，進(jìn)而可以提高谷子的抗倒性、抗病性以及抗旱性，這個(gè)試驗(yàn)結(jié)果與董娟蘭等[12]的研究是一致的。

植物的葉片既是光合作用的窗口，又是水分蒸騰的媒介，其面積大小能夠直接影響著作物的受光。在進(jìn)行谷子栽培管理的過程中，測量不同時(shí)期葉面積的大小是探究谷子生長發(fā)育規(guī)律、制定栽培措施以及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的重要參數(shù)之一。前人研究指出，在谷子上施用微生物菌劑可以增強(qiáng)葉片的光合作用，提高光能利用率[16]。試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，以上4 種微生物菌劑均能不同程度的影響谷子葉面積，并隨時(shí)間的增加成正比，進(jìn)而明顯提高葉片光化學(xué)反應(yīng)的速率。前人研究表明，經(jīng)微生物菌劑處理后，土壤中微生物活菌的數(shù)量增加，呼吸強(qiáng)度增強(qiáng)[17]，因而近地面層的CO2濃度升高，CO2是作物光合作用碳的重要來源。此外，微生物菌劑中的部分功能微生物可促進(jìn)葉片中多種營養(yǎng)元素的吸收，在代謝后可產(chǎn)生植物生長激素，如產(chǎn)生赤霉素和細(xì)胞分裂素等，對作物的生長發(fā)育能夠起到一定促進(jìn)作用[18-19]。

3.2 4 種微生物菌劑對谷子產(chǎn)量的影響

王高鴻等[20]研究表明，在谷子上施用微生物菌劑，產(chǎn)量能有所提高，并且能有效改善谷子農(nóng)藝性狀，這與試驗(yàn)的研究結(jié)果一致。目前微生物菌劑已在30 多種作物上應(yīng)用廣泛。有前人分別在果品、蔬菜以及煙草上施用微生物菌劑[21-23]，研究結(jié)果顯示，對絕大多數(shù)果實(shí)及葉片均能起到增產(chǎn)作用，產(chǎn)品品質(zhì)也得到改善。施用以上4 種不同微生物菌劑會影響谷子產(chǎn)量，影響大小可能與作物根系分泌物對微生物菌劑中功能菌的繁殖有關(guān)[24]。因此，在選用微生物菌劑時(shí)，針對同一品種的谷子對于不同干物質(zhì)需求的用法及用量仍有待進(jìn)一步的研究。

農(nóng)作物產(chǎn)量形成的基礎(chǔ)是其干物質(zhì)量的累積，它們的生長過程實(shí)際上就是營養(yǎng)物質(zhì)的不斷累積并在根、莖、葉等各器官中分配的過程[25]，而營養(yǎng)物質(zhì)在經(jīng)濟(jì)器官的分配量直接決定著農(nóng)作物的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量[25]。農(nóng)作物營養(yǎng)器官的營養(yǎng)轉(zhuǎn)化率影響植株經(jīng)濟(jì)器官干物質(zhì)量的積累[26]，莖、葉是農(nóng)作物的重要營養(yǎng)生產(chǎn)和儲存器官，對干物質(zhì)的積累有著至關(guān)重要的作用[27]，谷子的各器官干物質(zhì)量對于籽粒產(chǎn)量有著重要的影響。

4 結(jié)論

施用微生物菌劑對谷子主要農(nóng)藝性狀以及產(chǎn)量均是有益的。可以有效增加谷子穗粗、單穗粒重以及粒穗比，增加谷子果穗在成熟期時(shí)的飽滿程度；對增大葉面積效果顯著，提高了光合效率，有利于干物質(zhì)積累；對增加谷子容重具有顯著影響，其中復(fù)合木霉菌劑與阿美滋生物菌劑分別使容重提高6.06%、2.39%，通過相關(guān)性分析，容重與產(chǎn)量的相關(guān)性較大，因而能提高谷子的群體產(chǎn)量；微生物菌劑對谷子產(chǎn)量同樣具有不同程度的影響，與對照相比，施用微生物菌劑可使產(chǎn)量提高7.40%～19.91%，效果明顯。