姜?dú)J龍, 王蘇影, 祝 飛, 崔潞燕, 喻全華, 鄒新建

(南昌市農(nóng)業(yè)科學(xué)院, 南昌 330038)

化肥是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)最基礎(chǔ)的物質(zhì)投入要素之一,化肥減量增效是農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展的重要內(nèi)容。在人多地少的資源稟賦條件下,我國(guó)長(zhǎng)期持續(xù)著高投入高產(chǎn)出的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式。 化肥的密集投入對(duì)保障糧食安全起到了不可替代的積極作用[1-2]。 然而,過(guò)度且不合理地施用化肥也是農(nóng)業(yè)面源污染的重要源頭之一[3],成為農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展的制約因素。水稻中的問(wèn)題歸根結(jié)底是土壤問(wèn)題,土壤問(wèn)題的核心是土壤微生態(tài),因此微生物技術(shù)在水稻生產(chǎn)中的重要性毋庸置疑。但目前,能夠克服化肥與農(nóng)藥的危害,適合水稻現(xiàn)代化耕作管理的農(nóng)用微生物產(chǎn)品還很少,有效的、經(jīng)濟(jì)的、防治結(jié)合的,全面修復(fù)水稻土壤的農(nóng)用微生物技術(shù)更是鳳毛麟角。目前,環(huán)保無(wú)污染的微生物菌肥越來(lái)越受到人們歡迎,它可有效利用大氣中的氮素或土壤中的養(yǎng)分資源,不僅降低生產(chǎn)成本,提高作物產(chǎn)量、改善作物品質(zhì),減少環(huán)境污染,并在一定程度上改善土壤的理化性狀等[4-6]。國(guó)內(nèi)微生物肥料的研究起步晚于國(guó)外,但國(guó)內(nèi)外微生物肥料研究?jī)?nèi)容基本一致,都是停留在單一的微生物菌種研究,大多圍繞某一類(lèi)易分離和培養(yǎng)的菌株的分離和篩選方面展開(kāi),目前的微生物肥料使用最為普遍的菌種是芽孢桿菌類(lèi)。截至2021年8月15日,中國(guó)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部累計(jì)頒發(fā)生物有機(jī)肥登記證2 696個(gè),復(fù)合微生物肥料登記證1 637個(gè),微生物菌劑4 399個(gè),但登記的菌種僅152種。其中以芽孢桿菌類(lèi)菌株為主的產(chǎn)品占90%以上,產(chǎn)量占98%以上。但芽孢桿菌因菌體抗逆性差,易產(chǎn)生休眠體(芽孢)、依賴氧氣,對(duì)水稻造成毒害以及會(huì)影響有益微生物等原因而難以適用于水稻生產(chǎn)。前人研究也多是以單一的微生物菌肥在水稻方面的研究,本研究探討了多菌種的復(fù)合微生物菌肥對(duì)土壤養(yǎng)分和水稻產(chǎn)量的影響,以期減少化肥使用量,探索合理的施肥結(jié)構(gòu),為合理施肥提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)點(diǎn)概況

田間試驗(yàn)于2022年5月—11月在南昌市農(nóng)業(yè)科學(xué)院恒湖科技園水稻試驗(yàn)田進(jìn)行。試驗(yàn)田地力均勻,種植季度為稻稻油輪作,排灌方便。對(duì)耕層(0～18 cm)土壤進(jìn)行理化分析,土壤有機(jī)質(zhì)含量22.1 g/kg,堿解氮122.5 mg/kg,有效磷53.7 mg/kg,速效鉀133.68 g/kg,pH值5.60。

1.2 供試材料

供試水稻品種為廣和優(yōu)33(國(guó)審稻20210321)。供試肥料:復(fù)合微生物菌肥,森井生物工程(湖州)有限公司生產(chǎn),酸魚(yú)乳桿菌、谷氨酸棒桿菌≥0.5億/g,NPK≥6%。推薦配方肥總養(yǎng)分≥45%,N-P2O5-K2O 15-15-15,山東利農(nóng)肥業(yè)有限公司生產(chǎn),尿素,總氮≥46.2%,貴州赤天化銅鋅化工有限公司生產(chǎn)。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

在單一差異的原則下,按照《肥料效應(yīng)鑒定田間試驗(yàn)技術(shù)規(guī)程》(NY/T 249—2002)要求,試驗(yàn)設(shè)5個(gè)處理:推薦施肥量,處理1(ck);推薦施肥量+復(fù)合微生物菌肥,處理2;推薦施肥量減氮10%+復(fù)合微生物菌肥,處理3;推薦施肥量減氮30%+復(fù)合微生物菌肥,處理4;推薦施肥量減氮50%+復(fù)合微生物菌肥,處理5。詳見(jiàn)表1,試驗(yàn)采用小區(qū)試驗(yàn),隨機(jī)區(qū)組排列,3次重復(fù),每個(gè)小區(qū)面積27 m2,共15個(gè)小區(qū)。

表1 田間試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.4 田間試驗(yàn)

2022年7月17日犁耙試驗(yàn)田、劃區(qū)作梗、分區(qū)施肥,各試驗(yàn)小區(qū)用隔離板作梗體,隔板接頭用雙層塑料薄膜加覆,設(shè)排灌溝,單排單灌。6月25日晚上開(kāi)始浸種,6月27日開(kāi)始播種,7月19日移栽。移植密度為18.77萬(wàn)叢/hm2,每叢2苗。7月27日結(jié)合化學(xué)除草追施尿素。水分管理方式:淺水移栽,薄水活顆;苗期水位保持3～5 cm,有效分蘗期水位保持2～4 cm,在無(wú)效分蘗期曬田,孕穗揚(yáng)花期水位保持在4～8 cm,在齊穗后田間保持干濕交替,成熟期7 d方可斷水。病蟲(chóng)害防治記錄:8月22日、9月7日、9月25日統(tǒng)一施藥防治病蟲(chóng)害。10月23日取樣分析經(jīng)濟(jì)性狀,10月24日試驗(yàn)各小區(qū)單打單收計(jì)產(chǎn)并分小區(qū)采集土樣檢測(cè)。

1.5 測(cè)定項(xiàng)目及方法

測(cè)定土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷、速效鉀含量及土壤pH值,測(cè)定方法參考土壤農(nóng)化分析[7]。

1.6 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

采用Excel2003和SPSS19.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 各處理對(duì)水稻主要經(jīng)濟(jì)性狀的影響

由表2可知,在株高上,ck與處理3、處理4差異不顯著,與處理2、處理5差異顯著,說(shuō)明施加300 kg/hm2復(fù)合微生物菌肥,同時(shí)肥料減量10%,30%,對(duì)株高影響不顯著。在穗長(zhǎng)、千粒重上,ck與處理2、處理3、處理4、處理5差異均不顯著,說(shuō)明在施加300 kg/hm2復(fù)合微生物菌肥,同時(shí)肥料減量10%,30%,50%,對(duì)穗長(zhǎng)、千粒重影響不顯著。在有效穗數(shù)上,ck與處理2、處理4、處理5差異不顯著,與處理3差異顯著,說(shuō)明在施加300 kg/hm2復(fù)合微生物菌肥,同時(shí)肥料減量0,30%,50%,對(duì)有效穗數(shù)影響不顯著。在每穗總粒數(shù)、結(jié)實(shí)率上,ck與處理4差異不顯著,與處理2、處理3、處理5差異顯著,說(shuō)明施加300 kg/hm2復(fù)合微生物菌肥,同時(shí)肥料減量30%,對(duì)每穗總粒數(shù)、結(jié)實(shí)率影響不顯著。

表2 各處理對(duì)水稻主要經(jīng)濟(jì)性狀的影響

2.2 各處理對(duì)水稻產(chǎn)量及經(jīng)濟(jì)效益的的影響

由表3可知,處理3的實(shí)收產(chǎn)量最高,處理5的實(shí)收產(chǎn)量最低,且ck與處理5差異顯著,與處理2、處理3、處理4的差異不顯著,說(shuō)明在施加300 kg/hm2復(fù)合微生物菌肥,同時(shí)肥料減量0,10%,30%情況下,對(duì)實(shí)收產(chǎn)量差異不顯著。處理5與處理2、處理3、處理4的實(shí)收產(chǎn)量差異顯著,說(shuō)明在施用復(fù)合微生物菌肥同等條件下,化肥減量30%以內(nèi)對(duì)實(shí)收產(chǎn)量的影響不顯著。在扣除肥料成本情況下,各處理純收入由高到低依次為:處理3>ck>處理4>處理2>處理5。說(shuō)明在化肥減量30%,施加300 kg/hm2復(fù)合微生物菌肥,有利于水稻增產(chǎn)增收。

表3 各處理對(duì)水稻產(chǎn)量及經(jīng)濟(jì)效益的影響

2.3 各處理對(duì)土壤養(yǎng)分的影響

由表4可知,復(fù)合微生物菌肥對(duì)耕地土壤養(yǎng)分有影響。其中ck有機(jī)質(zhì)含量均顯著低于其他4個(gè)處理,說(shuō)明施用復(fù)合微生物菌肥,對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)含量影響顯著。在堿解氮、有效磷、速效鉀值上,ck顯著低于其他4個(gè)處理,說(shuō)明施用復(fù)合微生物菌肥,對(duì)土壤堿解氮、有效磷、速效鉀均影響顯著。在有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷、速效鉀、pH值上,處理2、處理3、處理4、處理5之間差異不顯著,說(shuō)明在施復(fù)合微生物菌肥300 kg/hm2的同等條件下,化肥減量50%以內(nèi)對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷、速效鉀、pH值影響不顯著。

表4 各處理對(duì)土壤養(yǎng)分含量的影響

3 結(jié)論與討論

從水稻主要經(jīng)濟(jì)性狀上看,化肥減量10%,30%,配施復(fù)合微生物菌肥對(duì)水稻株高、穗長(zhǎng)、千粒重的影響不顯著,但同時(shí)又能提高水稻有效穗數(shù)、結(jié)實(shí)率。

從產(chǎn)量及經(jīng)濟(jì)效益上看,化肥減量10%,30%,配施復(fù)合微生物菌肥均能提高水稻產(chǎn)量,其中在施復(fù)合微生物菌肥300 kg/hm2的同等條件下,化肥減量10%的產(chǎn)量最高,比對(duì)照增產(chǎn)372.7 kg/hm2,比對(duì)照增收401.8元/hm2。其次是化肥減量30%。比對(duì)照增產(chǎn)34.8 kg/hm2,但比對(duì)照純收入減少102.7元/hm2,減少的幅度很小。

從土壤養(yǎng)分上及生態(tài)效益上看,化肥減量10%,30%,配施復(fù)合微生物菌肥提高了土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷、速效鉀、pH值,從而提高了土壤養(yǎng)分,中和了土壤酸性。

通常水稻產(chǎn)量是反映土壤肥力和土壤養(yǎng)分穩(wěn)定輸出的關(guān)鍵?；旌暇菏┯糜谕寥乐?能滿足水稻生長(zhǎng)對(duì)氮素營(yíng)養(yǎng)和微量元素的需求,促進(jìn)土壤有機(jī)質(zhì)的分解轉(zhuǎn)化,使土壤中有益微生物能夠快速繁殖。大量研究表明,施用微生物菌肥增加了水稻根際土壤中的細(xì)菌數(shù)量,改善了土壤微生態(tài)環(huán)境,加快了土壤養(yǎng)分的轉(zhuǎn)化,促進(jìn)水稻根部生長(zhǎng)、莖稈粗壯,提高了水稻產(chǎn)量[8-9]。另外微生物活動(dòng)可以使土壤疏松,改善土壤的滲透性和結(jié)構(gòu)。在水稻分蘗期間,施用混合微生物菌肥可以提高土壤中有益微生物的數(shù)量,從而產(chǎn)生更多的代謝產(chǎn)物。這些代謝產(chǎn)物會(huì)促進(jìn)作物生長(zhǎng),為作物提供足夠的養(yǎng)分,從而提高作物的產(chǎn)量。除此之外,硝態(tài)氮和堿解氮提升也可能是混合菌中具有自生固氮能力的沼澤紅假單胞菌發(fā)揮了固氮作用,同時(shí)混合菌中的芽孢桿菌加快了土壤有機(jī)氮的礦化[10]。兩種菌肥混合后能夠大大提升土壤中可被植物吸收的的養(yǎng)分,同時(shí)減少化肥的投放量[11]。郜勝濤等[12]在使用微生物菌肥代替化肥研究水稻土壤理化性質(zhì)時(shí)也發(fā)現(xiàn)了類(lèi)似的結(jié)果,微生物菌肥中含有多種微生物,可以增加土壤有機(jī)質(zhì)含量,從而提高土壤的pH值及其肥力。