微生物菌剂在小麦上的应用效果及用量选择

常 娜， 马璐璐， 闫翠梅，石晶晶， 金京京， 张雪娇， 齐永志， 尹宝重， 甄文超

(河北农业大学植物保护学院，河北保定 071001)

化学肥料在小麦生产中的大量应用致使土壤板结、土壤微生物区系失衡、土传病害发生及环境污染的程度日益加重。为保证小麦生产的可持续发展，人们越来越重视环境友好型绿色产品的使用。该类型产品具有无毒、无污染、节约能源、肥效高等优点。据报道，微生物菌剂可通过其有效微生物的生命活动增加土壤养分、促进作物生长、维持根际间微生物区系平衡、提高产量和改善农业生态环境[1-2]。微生物菌剂的使用能明显减少化肥用量，降低环境污染程度，而且可通过微生物与植物间的互作提高植物抗病、抗逆能力[3]。另外，磷、钾是小麦正常生长必不可少的营养元素。由于受栽培管理措施、化学肥料种类和施用方式等条件的制约，小麦对磷、钾的吸收与利用效率较低。据统计，我国小麦当季磷素肥料利用率仅为10%～25%，钾素肥料为35%～50%[4-5]。

近年来，河北农业大学植病生态学实验室以具有溶磷解钾作用的胶冻样芽孢杆菌和对多种土传病原菌均具有拮抗作用的枯草芽孢杆菌为有效菌，研发了一种微生物菌剂——麦地宝。前期研究初步表明，该菌剂不仅具有加速玉米秸秆腐解、提高土壤有机质含量和防控土传病害的作用，而且在促进土壤中难溶性磷钾向易溶性速效磷钾转化方面表现出良好效果[6]。笔者所在实验室通过优化“麦地宝”微生物菌剂功能菌的发酵条件[7]，进一步将菌剂有效活菌含量提高至2.0亿芽孢/g以上。鉴于菌剂用量少可能达不到防病、增产效果，用量多会产生小麦种植成本提高、浪费资源的问题，笔者采用田间试验，研究该菌剂不同用量对小麦生长指标、产量、土壤速效磷及速效钾含量和对纹枯病防控作用的影响，并根据菌剂的有效产投比，确定了其田间最佳用量。本研究旨在为合理施用微生物菌剂、提高生产效率和推广应用该菌剂提供部分理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

供试作物：鲁原502小麦，由山东鲁研农业良种有限公司培育。

供试菌剂：“麦地宝”微生物菌剂(颗粒剂)，功能菌为枯草芽孢杆菌B1514(BacillussubtilisB1514)和胶冻样芽孢杆菌(Bacillusmucilaginous)，有效活菌数≥2.0亿芽孢/g，由河北农业大学和河北民得富生物技术有限公司联合研制。

供试药剂：6%戊唑醇种子处理悬浮剂，由浙江威尔达化工有限公司提供。

1.2 方法

1.2.1 试验地概况 试验于2015—2016年在河北省保定市河北农业大学望都县试验基地进行。基地采用小麦—玉米一年两熟种植模式，小麦纹枯病历年发生均相对较重。试验基地为沙壤土，肥力中上等。0～20 cm耕层土壤养分：有机质含量19.83 g/kg，速效磷含量55.77 mg/kg，速效钾含量 157 mg/kg，pH值7.88。

1.2.2 试验设计 试验分别设置施用微生物菌剂75、150、225、300、375、450、525、600 kg/hm2与不施菌剂空白对照和药剂对照10个处理，每处理3个重复，每重复面积182 m2(长13 m×宽14 m)。6%戊唑醇种子处理悬浮剂拌种作药剂对照，按m药液∶m种子=1 ∶40的比例进行拌种，拌种处理为现配现拌，待其自然风干后播种。菌剂处理和空白对照种子分别用等比例清水拌种。

小麦种植期间统一按常规方法进行肥水管理：底肥折合纯N 225 kg/hm2、P2O5180 kg/hm2和K2O 180 kg/hm2。拔节期统一追施纯N 80 kg/hm2。分别在越冬期和拔节期浇灌冻水和拔节水(冻水和拔节水浇灌日期分别为12月4日和4月10日)，水量约为750 m3/hm2。2015年10月15日播种，采用15 cm等行距播种，播量为225 kg/hm2。微生物菌剂和化肥混匀后，沟施。

1.3 测定项目

1.3.1 小麦生长指标和产量测定 小麦出苗后，每重复确定2个苗情固定监测点，每点长1.1 m，含2个边行和2个中行[8]。在越冬期、拔节期和孕穗期，分别调查各处理小麦的次生根数、株高和分蘖数等生长指标；在成熟期(即孕穗期)，每重复定点随机取30个穗，进行室内考种。调查1 m 4行有效穗数，剔除5粒以下的麦穗，计算667 m2有效穗数[9]。统计各处理有效穗数、穗粒数和千粒质量等干物质指标，并按式(1)计算小麦产量：

理论产量=(667 m2穗数×穗粒数×千粒质量)÷106×0.85。

(1)

1.3.2 小麦纹枯病发生情况调查 分别在小麦越冬期、返青期、拔节期和成熟期，各处理每重复随机选取20株，参照《农药田间药效试验准则》的5级分类法统计纹枯病发病情况[10]，分别按式(2)和式(3)计算病情指数和防治效果：

病情指数=∑(各级病株数×相对级数值)/(调查总株数×发病最高病级)×100；

(2)

防治效果=(空白对照病情指数-处理病情指数)/空白对照病情指数×100%。

(3)

1.3.3 小麦耕层土壤速效磷、速效钾含量测定 在小麦越冬期、拔节期、孕穗期和成熟期，分别从菌剂处理及空白对照处理0～20 cm耕层取土，每重复5点取样，各样点所取土壤均匀混合后，采用四分法逐次弃去多余3/4部分，将剩余约 100 g 土壤样品置于阴凉处，风干备用。

速效磷含量采用分光光度计测定[11]：称取通过1 mm筛孔的风干土样5.00 g于100 mL三角瓶中，加入0.5 mol/L碳酸氢钠溶液50 mL，再加1小勺无磷活性炭，用橡皮塞塞紧瓶口，在摇床上振荡(120 r/min)30 min后过滤。吸取滤液 10 mL 于50 mL容量瓶中，然后沿容量瓶壁加入硫酸钼锑抗混合显色剂5 mL，利用其中多余的硫酸来中和碳酸氢钠，充分摇匀。放置30 min后，在波长660 nm下比色，测定各处理溶液吸光度。每个土样重复测定3次，从标准曲线上查得待测液中磷的含量，然后计算土壤中速效磷的含量。

速效钾含量采用火焰光度计测定[11]：称取通过1 mm筛孔的风干土样5.00 g于100 mL三角瓶中，加入1 mol/L中性醋酸铵溶液50 mL，用橡皮塞塞紧瓶口，在摇床上振荡(120 r/min)30 min后过滤。用100 mg/kg钾标准液稀释成系列不同浓度的钾标准溶液在火焰光度计上测定。每个土样重复测定3次，记录并从标准曲线上查其含量，然后计算土壤中速效钾的含量。

1.3.4 经济效益分析 各投入及产值成本按保定市统计局提供的2015—2016年农产品及肥料市场价格统计。“麦地宝”微生物菌剂2.0元/kg，小麦种子4.0元/kg，小麦产品2.1元/kg，磷酸二铵2.1元/kg，尿素1.52元/kg，碳酸氢铵 0.8元/kg，其他费用包括农药、肥料、机械作业费、灌溉水电费等均按生产单位当年实际价格计入。具体价格如下：种子 900.0元/hm2，底肥1 950.0元/hm2，追肥450.0元/hm2，耕地 1 500.0元/hm2，浇水1 350.0元/hm2(浇3次)，收获 675.0元/hm2，播种225.0元/hm2，喷农药750.0元/hm2，拌种农药90.0元/hm2。最后，按式(4)计算产投比[12]：

产投比=小麦总收入/总成本。

(4)

1.4 数据分析

试验数据均采用Excel 2007和 DPS v6.55软件进行处理，并用Duncan氏新复极差法检验不同处理间的差异显著性。

2 结果与分析

2.1 不同用量菌剂对小麦生长指标的影响

由表1可知，不同用量微生物菌剂处理在不同生育时期对小麦个体生长发育均有明显影响。越冬期、拔节期、孕穗期菌剂各个用量处理平均株高分别为16.6、 23.2、48.2 cm，分别比对照增加了1.9、1.8、2.3 cm；其中，菌剂用量为 300 kg/hm2的株高整体最高。拔节期和孕穗期菌剂处理的小麦单株平均茎数和总可见叶片数分别为4.3个和6.2张，分别比对照增加了0.6个和少0.5张；其中，菌剂用量为 150 kg/hm2的单株茎数与总可见叶片数最多。菌剂不同用量处理的平均总可见叶片数和次生根数均与对照差异不明显。

2.2 不同用量菌剂对小麦产量的影响

由表2可知，不同用量菌剂处理均表现出一定的增产作用。菌剂用量在150 kg/hm2时，穗粒数、千粒质量和产量均相对较高，增产率高达22.0%。

2.3 不同用量菌剂对小麦纹枯病的防效

由表3可知，不同用量菌剂在4个时期对小麦纹枯病均表现出较好的防治效果。在越冬期，对照药剂和不同用量菌剂处理对纹枯病防效均在80%以上，其中，菌剂用量 150 kg/hm2处理防效最高，达92.9%。在拔节期，对照药剂和不同用量菌剂对纹枯病防效均在70%以上；在孕穗期和成熟期，对照药剂和不同用量菌剂对纹枯病的防效均在50%以上。随着时间延长，菌剂的防效呈明显下降趋势，且各生育时期菌剂的防效均低于各自对照药剂处理。菌剂用量 150 kg/hm2与600 kg/hm2处理对纹枯病的防控效果较好，在越冬期，防效分别为92.9%和92.8%，与戊唑醇种子处理悬浮剂防效(98.2%)相当；菌剂用量375 kg/hm2处理对纹枯病的防控效果较差，在孕穗期仅为51.8%，显著低于戊唑醇种子处理悬浮剂防效(87.9%)。

表1 不同用量菌剂对小麦生长指标的影响

注：经Duncan’s新复极差法检验，同列数据后标有不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。表2、表3同。

表2 不同用量菌剂对小麦产量的影响

2.4 不同用量菌剂对耕层土壤速效磷、速效钾含量的影响

随着菌剂用量的增加，其解磷效果整体呈先升高后降低的趋势(图1)。菌剂用量为375 kg/hm2时3个时期下降幅度均较大。在越冬期、拔节期和孕穗期，菌剂用量在 300 kg/hm2时，菌剂解磷效果相对较好，其土壤速效磷含量高于对照的11.89 mg/kg。在拔节期，菌剂用量为450 kg/hm2时，速效磷含量为26.95 mg/kg。由图2可知，随着菌剂用量的增加，其解钾效果未发现存在明显变化规律。菌剂用量为225 kg/hm2时4个时期土壤速效钾含量下降均相对较快。在成熟期，菌剂用量在450 kg/hm2时，菌剂解钾效果最佳，速效钾含量为190.67 mg/kg，土壤速效钾含量比对照高 39.52 mg/kg。

表3 不同用量菌剂对小麦纹枯病的防效

注：对照药剂为戊唑醇种子处理悬浮剂。

2.5 经济效益分析

由表4可知，菌剂用量为150 kg/hm2盈利明显。施用微生物菌剂平均总收入为14 917.55元/hm2，比空白对照增收789.75元/hm2。扣除菌剂投入成本和物质费用(种子、化肥和机械人工)投入成本7 890.0～9 090.0元/hm2，净收入 4 295.6～9 045.3元/hm2。菌剂用量150 kg/hm2的产投比最高，为2.10，而空白对照的产投比为1.79。

表4 施用微生物菌剂的经济效益分析

3 结论与讨论

吴克侠等研究表明，微生物菌剂可明显提高小麦叶片数、株高及分蘖数等[13]。张霞等研究表明，经生长素和细胞分裂素处理后小麦幼苗发根数和根长都明显增加[14]。本研究发现，微生物菌剂处理的小麦株高、总可见叶片数和单株茎数多数显著高于对照，拔节期的次生根数比对照增加37.3%。本研究与已有报道相似。

不同用量菌剂处理平均穗粒数、千粒质量与空白对照差异不明显；菌剂用量为150 kg/hm2时，穗粒数和千粒质量均与空白对照无显著差异，但该处理增产效果最佳。究其原因是小麦单位面积穗数的增加。

王刚等研究发现，枯草芽孢杆菌对小麦纹枯菌具有较强的拮抗作用，表现为抑制病菌菌丝生长、降低病害发生程度[15-17]。本试验不同用量菌剂在4个时期对纹枯病的防治效果均相对较高，但低于对照药剂戊唑醇种子处理悬浮剂，部分处理与对照药剂防效相当。菌剂用量为375 kg/hm2时对小麦纹枯病的防效最低。其中，菌剂用量为150 kg/hm2病害防效较佳，成熟期对纹枯病的防效仍高达80.7%。

叶全宝等研究表明，胶冻样芽孢杆菌能够分解土壤中的固定态磷和钾，进而转化为作物可以直接吸收利用的有效磷和钾[5]；同时，胶冻样芽孢杆菌分泌的活性物质也可促进植物生长[4]。张起刚等研究发现，土壤中有效磷含量的增多可大幅提高小麦产量；增施磷肥也能显著增加穗数、灌浆速率和粒质量等[18]。本试验结果表明，经微生物菌剂处理后，土壤中速效磷、速效钾含量显著高于对照；菌剂处理的小麦千粒质量也明显提高，增产率最高为22.0%。上述结果与前人研究结果相同。

综合分析4个时期不同用量菌剂处理对小麦各生长指标、土样中速效磷钾含量及纹枯病病害防效的影响，最终确定菌剂用量为150 kg/hm2时应用效果最好，产投比最高。

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