孫萌 寧松瑞 顏安 楊利 盧前成 左筱筱 李靖言 范君

摘要：為了探究不同生物菌肥對小麥生長、土壤肥力及微生物數量的影響，采用盆栽試驗，以小麥（Triticum aestivum L.）為試驗對象，不施肥為對照（CK），設置水溶性鹽堿地復合菌（A）、不溶性鹽堿地復合菌（B）、枯草芽孢桿菌（C）、解淀粉芽孢桿菌（D）4種生物菌肥及3個施用量梯度，并測定小麥苗期生長指標、土壤理化性質及土壤微生物數量。結果表明，施用4種生物菌肥處理的小麥苗期株高、葉綠素SPAD及地上部干物質質量均高于CK，且各處理小麥苗期生長指標隨著生物菌肥用量的增加而提高；施用4種生物菌肥處理的土壤有機質、全量養(yǎng)分（全氮、全磷、全鉀）和速效養(yǎng)分（堿解氮、速效磷、速效鉀）含量均高于CK；各生物菌肥處理盆栽小麥土壤可培養(yǎng)細菌數量和放線菌數量均高于CK，而真菌數量均低于CK。通過主成分分析可知，枯草芽孢桿菌在施用量為0.80 g/kg時對土壤的改善效果最佳。

關鍵詞：生物菌肥；小麥（Triticum aestivum L.）；苗期生長；土壤養(yǎng)分；土壤微生物；主成分分析

中圖分類號：S144；S512；S151.9+3? ? ? ? ?文獻標識碼：A

文章編號：0439-8114（2024）04-0024-06

The characteristics of wheat seeding growth and soil microorganisms under biological bacterial fertilizer

Abstract： To explore the effects of different biological bacterial fertilizers on wheat growth， soil nutrients and microbial quantity， a pot experiment was conducted with wheat （Triticum aestivum L.） as the test object and no fertilizer as the CK control. Four kinds of biological bacterial fertilizers including water-soluble saline-alkali soil composite bacteria （A）， insoluble saline-alkali soil composite bacteria （B）， Bacillus subtilis （C）， Bacillus amyloliquefaciens （D） and three application gradients were set up. The growth index of wheat seedings， physical and chemical properties and microorganisms quantity of soil were determined. The result showed that the plant height， chlorophyll SPAD and aboveground dry matter of wheat seedings treated with four kinds of biological bacterial fertilizers A， B， C and D were higher than those of CK， and these growth indexes of wheat seedlings in each treatment increased with the increase of the amount of biological bacterial fertilizers. The contents of soil organic matter， total nutrients （total nitrogen， total phosphorus and total potassium） and available nutrients （alkali-hydrolyzable nitrogen， available phosphorus and available potassium） of wheat treated with four kinds of biological bacterial fertilizers were higher than those of CK. The number of culturable bacteria and actinomycetes in the soil of potted wheat treated with each biological bacterial fertilizer was higher than that of CK， while the number of fungi was lower than that of CK. Through principal component analysis， Bacillus subtilis （C） had the best effect on improving soil when the application amount was 0.80 g/kg.

Key words： biological bacterial fertilizer； wheat（Triticum aestivum L.）； seedling growth； soil nutrient； soil microorganism； principal component analysis

小麥（Triticum aestivum L.）是一種適應性強、分布性廣的糧食作物，作為中國第三大糧食作物，其可持續(xù)發(fā)展為保障國內糧食安全作出了重要貢獻，同時也是中國北方地區(qū)最重要的口糧作物［1］。2020年小麥產量占新疆主要糧食作物產量的36.76%［2］。在小麥生產中肥料的貢獻較大［3］，但近年來為了追求產量而盲目過量施用化肥，造成土壤污染、肥力下降，土壤微生物數量減少，肥料的利用率下降，同時也增加了農產品中的有害物質。新疆目前還存在著施肥結構不合理、比例不協(xié)調、分配不平衡等問題［4-8］。

生物菌肥又稱微生物肥料，施用后可提高土壤中有益菌的活性，進而促進作物生長，且對提高土壤有機質含量、改善土壤理化性質、提高土壤肥力有積極作用［9］，同時對提高農作物抗病性及產量有重要的作用［10］。Zhao等［11］研究不同濃度的生物（根瘤菌）肥料對高寒草地苜蓿土壤肥力以及土壤微生物的影響，結果表明施用生物菌肥導致微生物群落結構發(fā)生明顯變化，提高了土壤肥力。張海娥等［12］的研究表明，配施生物菌肥對梨的良性生長和土壤中有益微生物的繁衍有促進作用，可提高土壤肥力。黃鵬等［13］的研究表明，與單施化肥相比，生物菌肥配施化肥減量15%能提高小麥和玉米的產量。李保會等［14］的研究結果表明，菌肥處理明顯促進草莓營養(yǎng)生長，提高草莓產量和果品質量。王義坤等［15］的研究表明，施用菌肥可以很大程度抑制土壤中有害微生物的活動，從而改善連作土壤的微生物群落結構，為植物提供有利的生長環(huán)境。

基于此，本試驗在盆栽條件下設置水溶性鹽堿地復合菌、不溶性鹽堿地復合菌、枯草芽孢桿菌、解淀粉芽孢桿菌4種菌肥3個施用量梯度，研究不同生物菌肥在不同施用量下對盆栽小麥苗期生長發(fā)育以及土壤養(yǎng)分和土壤可培養(yǎng)微生物的影響，以分析適宜小麥生長的最佳生物菌肥處理，為小麥苗期合理施用生物菌肥提供理論和依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試小麥品種為新冬20號，供試土壤為新疆阿克蘇地區(qū)阿瓦提拜什艾日克鎮(zhèn)（40°48′09″N，80°22′05″E）小麥農田土壤（0～30 cm）。供試土壤pH為8.27，電導率為2.28 mS/cm，有機質含量為16.2 g/kg，全氮含量為12.3 g/kg，全磷含量為1.6 g/kg，全鉀含量為18.2 g/kg，堿解氮含量為38.4 mg/kg，速效磷含量為19.4 mg/kg，速效鉀含量為256.0 mg/kg。

供試生物菌肥：水溶性鹽堿地復合菌、不溶性鹽堿地復合菌（湖北中向生物工程有限公司生產，有效活菌數200億/g）；枯草芽孢桿菌（新疆農業(yè)科學院等研制，有效活菌數10億/g；解淀粉芽孢桿菌（河海大學等研制，有效活菌數200億/g）。有機肥由新疆天物生態(tài)科技股份有限公司生產，有機質含量≥45%、N+P2O5+K2O≥5%、Ca≥5%、S≥10%、腐殖酸≥20%。

1.2 試驗設計

試驗于新疆農業(yè)大學生物實驗樓室外進行。采用盆栽試驗，單因素隨機區(qū)組設計，設置水溶性鹽堿地復合菌、不溶性鹽堿地復合菌、枯草芽孢桿菌、解淀粉芽孢桿菌4種生物菌肥，以不施生物菌肥（CK）為對照，每個處理重復3次。生物菌肥施用量按照大田推薦量（15、30、45 kg/hm2），換算出每千克土中菌肥含量，有機肥按照大田推薦量換算成盆栽施用量為2 g/kg，由于枯草芽孢桿菌的有效活菌數相對其他3種生物菌肥少，為保證各處理中有效活菌數相同，故枯草芽孢桿菌用量增加20倍，具體施肥量設計見表1。于2020年6月29日將風干過5 mm篩孔的供試土壤、生物菌肥和有機肥混勻后裝盆澆水100 mL，每盆裝土1 kg，6月30日播種，每盆播種7粒，出苗1周后定苗為每盆5株小麥，每盆每2 d澆水50 mL。

1.3 指標測定及方法

于小麥播種后第4天記錄小麥出苗情況。7月30日，各處理選取3株長勢均勻的小麥測定株高、葉綠素SPAD，并收割小麥地上部植株，放于烘箱105 ℃殺青30 min后，于75 ℃烘干至恒重，測定植株地上部干物質質量。在植株收獲后采集盆栽土壤，取一部分放于4 ℃冰箱保存，用于測定土壤可培養(yǎng)微生物數量；另一部分風干過篩，用于測定土壤理化性質［16］。

主要參考《土壤農化分析》［17］測定土壤養(yǎng)分含量。土壤有機質含量采用重鉻酸鉀外加熱法測定；土壤全氮含量采用半微量式凱氏定氮法測定［18］；土壤全磷含量采用鉬銻抗比色法測定；土壤全鉀含量采用火焰光度法測定；土壤堿解氮含量采用堿解擴散法測定；土壤速效磷含量采用碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗比色法測定；土壤速效鉀含量采用乙酸銨浸提-火焰光度法測定［16］。

土壤可培養(yǎng)微生物數量的測定［16］：采用稀釋涂布平板法測定土壤中可培養(yǎng)微生物數量。細菌采用NA培養(yǎng)基培養(yǎng)；真菌采用孟加拉紅培養(yǎng)基培養(yǎng)；放線菌采用高氏一號培養(yǎng)基培養(yǎng)。

1.4 數據處理及分析

利用Microsoft Excel 2019軟件對數據進行歸納整理，采用SPSS 26.0軟件進行ANOVA單因素方差分析，利用LSD法進行多重比較。采用主成分分析法對各處理進行綜合評價。

2 結果與分析

2.1 不同生物菌肥處理對盆栽小麥苗期生長的影響

生物菌肥的施用對小麥苗期株高有一定的影響，并能促進小麥生長前期的營養(yǎng)生長，各處理株高均大于CK（表2）。隨生物菌肥施用量增加，小麥苗期株高也隨之增長。A、B、C、D小麥平均株高與CK相比分別提高17.47%、17.90%、8.10%、14.08%。其中B-3的植株最高，比CK提高22.14%。但A、B、C、D間差異不顯著。

葉綠素是與光合作用有關的重要色素［19］，影響作物的光合作用，從而影響產量。由表2可知，A、B、C、D的小麥葉片葉綠素SPAD均高于CK，分別比CK提高30.56%、39.06%、42.82%、9.60%。隨各生物菌肥施用量的增加，小麥葉片葉綠素SPAD隨之增加。C的小麥葉片葉綠素SPAD分別比A、B、D提高9.39%、2.70%、30.31%。由此可見，施用枯草芽孢桿菌生物菌肥有利于苗期小麥葉片葉綠素SPAD的提高，且施量在1.20 g/kg時苗期小麥的葉綠素SPAD最高。

4種生物菌肥不同施量對小麥苗期地上部干物質積累有一定促進作用，干物質積累和產量有著密切的關系。施入不同生物菌肥處理的小麥地上部干物質質量均大于CK，表明施加生物菌肥有利于小麥地上部干物質積累。與CK相比，A、B、C、D小麥地上部干物質質量分別提高25.93%、25.93%、33.33%、22.22%（表2）。

2.2 不同生物菌肥處理對土壤養(yǎng)分的影響

施用不同種類不同量的生物菌肥均對土壤中有機質、全氮、全磷、全鉀、堿解氮、速效磷、速效鉀的含量起著促進作用（表3）。

施加生物菌肥可以增加土壤中的有機質，與CK相比，有機質含量顯著增加（P<0.05），A、B、C、D分別比CK提高64.92%、67.98%、69.82%、65.79%，但各施用生物菌肥處理間差異不顯著。由此可見，生物菌肥施用有利于提高土壤肥力，進而促進小麥生長。

施入不同的生物菌肥對土壤中的全量養(yǎng)分（全氮、全磷、全鉀）含量具有顯著的影響（P<0.05）。所有施用生物菌肥處理的全氮、全磷、全鉀含量均高于CK。各處理土壤全氮含量表現為CK

施入不同種類不同用量的生物菌肥對土壤速效養(yǎng)分含量有提高作用，與CK相比，A、B、C、D的土壤堿解氮含量分別提高54.69%、56.46%、76.38%、85.04%，速效磷含量分別提高12.81%、10.81%、16.12%、18.09%，速效鉀含量分別提高7.43%、5.06%、8.36%、6.93%。

2.3 不同生物菌肥處理對土壤可培養(yǎng)微生物的影響

土壤微生物數量可以科學評價土壤質量。不同生物菌肥處理對盆栽小麥土壤可培養(yǎng)微生物的影響顯著（P<0.05），細菌數量和放線菌數量均高于CK，而真菌數量均低于CK（表4）。各處理土壤細菌數量表現為CKD-1>C-3>C-1>B-1>A-1>A-3>D-2>B-3>B-2>A-2>D-3>C-2；A、B、C、D土壤真菌數量分別比CK減少57.14%、61.90%、52.38%、54.76%；土壤真菌數量A、B、C、D間差異不顯著。各處理土壤可培養(yǎng)放線菌數量表現為CK

2.4 不同生物菌肥處理下土壤各指標主成分分析

采用主成分分析對土壤養(yǎng)分（有機質、全氮、全磷、全鉀、堿解氮、速效鉀、速效磷）含量以及土壤可培養(yǎng)微生物（細菌、真菌、放線菌）數量10個土壤指標的標準化數據進行降維處理（表5），根據特征值大于1提取了3個主成分，其特征值分別為4.173、1.953、1.288。主成分1、主成分2、主成分3的方差貢獻率分別為41.728%、19.532%、12.878%，累積方差貢獻率為74.138%，可以全面反映生物菌肥對苗期小麥根際土壤的影響。

土壤有機質、全氮、全磷含量在主成分1上有較高的因子載荷量，綜合了大部分變異信息；速效磷、速效鉀含量在主成分2上有較高的因子載荷量；堿解氮含量在主成分3中有較高的因子載荷量（表6）。3個主成分可以反映土壤肥力水平的高低。

將各因子在主成分上的載荷值與特征值進行計算，可得到主成分的特征向量［20］。為進一步反映原始因子與主成分之間的線性關系，可得到主成分表達式為：

Y1=0.336X1+0.374X2+0.288X3+0.237X4+0.170X5+0.305X6+0.402X7+0.247X8-0.391X9+0.329X10? ? ? （1）

Y2=-0.001X1+0.306X2-0.386X3+0.084X4+0.542X5+0.394X6+0.145X7-0.163X8+0.327X9-0.383X10

（2）

Y3=-0.321X1-0.146X2-0.214X3+0.482X4+0.207X5-0.357X6+0.148X7+0.633X8+0.040X9-0.047X10

（3）

把標準化后的數據代入上式，可計算出各生物菌肥處理在3個主成分上的得分，再根據主成分得分的函數模型［20］計算各處理的主成分綜合得分。

式中，F為各處理主成分綜合得分；bi為各主成分的方差貢獻率；Yi為主成分得分；m為主成分個數［16］。由式（4）計算出各處理的綜合得分，得出各施用生物菌肥處理綜合得分均高于CK。由表7可以看出，C-2綜合得分最高，有助于增強土壤肥力。

3 討論

近年來，隨著生態(tài)農業(yè)的發(fā)展和社會對環(huán)境保護的重視，研究新的肥料（特別是生物菌肥）來替代化肥越來越受到人們的關注［21］。多年的農業(yè)生產實踐證明，微生物肥在減少致病菌數量、改善土壤環(huán)境、促進植物根系生長、增加生物量等方面具有重要作用［22］。

3.1 生物菌肥對苗期小麥生長的影響

株高、葉片葉綠素SPAD以及干物質質量最能直觀反映出小麥的長勢情況，本研究發(fā)現施用不同生物菌肥對小麥苗期株高、葉片葉綠素SPAD以及地上部干物質質量有著一定的影響，與魏峰等［23］研究不同微生物肥對小麥生長和產量的影響差異顯著的結果一致。小麥苗期株高、葉片葉綠素SPAD以及地上部干物質質量隨生物菌肥施用量的增加而增長，其中枯草芽孢桿菌生物菌肥的地上部干物質質量比CK增加33.33%。與王夢園等［24］通過設置5種復合菌肥對小麥苗期生長指標等影響，發(fā)現復合菌肥對苗期小麥的地上部以及干物質積累都有一定的促進作用結果基本一致。朱云娜等［25］的研究發(fā)現，施用生物菌肥可顯著提高玉米株高、穗長和穗粗。本試驗中各生物菌肥處理小麥株高均高于對照，但差異相對較小，可能因為作物不同，只是在小麥苗期進行，造成不同處理間株高差異相對較小。生物菌肥對小麥完整生育期生長的影響還有待研究。

3.2 生物菌肥對土壤養(yǎng)分的影響

土壤養(yǎng)分是作物賴以生存的基礎條件，對作物的生長發(fā)育發(fā)揮至關重要的作用。 Nishanth等［26］的研究表明，施入微生物肥料使土壤固氮酶活性和葉綠素分別比CK增加14.0倍和3.3倍，可以促進土壤中鐵和鋅遷移到玉米子粒中。許麗等［27］的研究表明，生物菌肥替代氮、磷、鉀復合肥可在一定程度上提高土壤堿解氮、速效磷、速效鉀等養(yǎng)分含量，提高土壤肥力。王青鳳等［28］、鄧妍等［29］的研究發(fā)現，一定量的生物菌肥和化肥配施可以改善土壤理化性質，長效提高地力。王旭輝等［30］的研究發(fā)現，生物菌肥可以改善土壤的理化性質。本試驗同樣發(fā)現，施入生物菌肥可以提高土壤中有機質、全氮、全磷、全鉀、堿解氮、速效磷、速效鉀的含量。

3.3 生物菌肥對土壤可培養(yǎng)微生物的影響

生物菌肥的作用機理是改善土壤微生物環(huán)境，提高土壤肥力，促進小麥生長［31］。本試驗4種菌肥不同施用量處理的土壤細菌數量比對照增加27.27%～76.97%，真菌數量減少52.38%～61.90%，放線菌數量增加96.73%～212.42%。施用生物菌肥后，土壤細菌數量增加，真菌數量減少。張淑香等［32］的研究表明，施入生物菌肥后可以改善微生物群落結構、抑制植物致病菌的數量。王義坤等［15］研究3種生物菌肥的施用均能促進植物生長，抑制土壤致病真菌的繁殖，且與連作對照相比，細菌和放線菌數量顯著增加，與本研究結果一致。生物菌肥可以改變土壤微生物系統(tǒng)結構，增加細菌和放線菌數量，加快土壤養(yǎng)分的轉化和分解速度，從而提高土壤肥力，促進植物生長。

4 小結

1）施用水溶性鹽堿地復合菌、不溶性鹽堿地復合菌、枯草芽孢桿菌、解淀粉芽孢桿菌生物菌肥可促進盆栽小麥苗期株高、葉綠素SPAD增長以及地上部干物質積累，并且隨著生物菌肥施用量的增加而提高。其中施用枯草芽孢桿菌生物菌肥處理的葉綠素SPAD以及地上部干物質質量均高于其他處理。

2）施入生物菌肥對盆栽小麥苗期地下土壤養(yǎng)分及可培養(yǎng)微生物量有促進作用。與不施肥對照相比，土壤可培養(yǎng)細菌和放線菌數量增加，真菌數量減少。本試驗通過主成分分析得出枯草芽孢桿菌在施量為0.80 g/kg時效果最佳，能夠改善土壤微生物環(huán)境，增強土壤肥力，促進小麥干物質積累。

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