不同EM菌剂浓度对花生种植的红壤性状及产量影响

卢锦钊 王克勤 赵洋毅 张继辉

(西南林业大学生态与水土保持学院，云南 昆明 650224)

土壤退化已成为严重的全球性环境问题之一，全球共有20亿hm2土壤资源受到土壤退化的影响，土壤侵蚀、化学退化、物理退化是全球范围内最主要的退化形式，在过去50年中，由于土壤退化而导致全球农业产量下降11.9%～13.4%[1]。我国南方红壤地区占全国土地总面积的1/5，由于农业土壤不适当的利用与管理、森林破坏等原因，红壤质量退化已成为限制该地区农业持续发展的制约因素，直接导致土地生产力的大幅度下降[2]。土壤退化限制了农作物的生长和产量，严重制约了农业可持续发展。而我国人口密集，粮食安全是其稳步发展的有力保障，所以控制土壤退化、提高作物产量是各项研究的重中之重[3-5]。

土壤性状与农作物生长发育息息相关，大量研究证实[6-10]，土壤含水量、物理结构性、肥力特征等对作物产量的影响尤为关键。但由于水土流失加剧，使土壤有机质含量降低，极易产生土壤退化现象，造成农作物减产幅度逐年增大[11-12]。目前国内外针对土壤改良的研究较多，如不同植被措施[13-14]、复合农林[15]、耕地方式[16]等措施可有效改良土壤结构，增强土壤肥力，改善土壤水文状况，提高保水保土效益。土壤物理性质及相关养分指标是国内外研究热点，可以综合性地评价土壤性状，欧阳慧等[17]研究发现，不同土地整治方式中人工牧草地对表层土壤水分物理结构最好，次生草地最差。同时，有相关研究表明使用微生物菌剂可以有效改良土壤性状，提高土壤经济效益[18-22]。徐开未等[23]研究发现单接摩西球囊霉 (Glomusmosseae) 菌剂能显著提高土著根瘤菌的结瘤能力和花生产量。舒秀丽等[24]研究发现中浓度的EM菌剂有利于西洋参产量的提高和土壤有效微生物菌群的增加。可见，以EM菌剂作供试材料的研究最为典型，但是在EM菌剂浓度变化对西南红壤影响的方面鲜有研究，尤以不同浓度EM菌剂对红壤性状及区域性作物产量的影响方面近乎空白，相关研究亟待开展。

西南红壤土受区域性条件限制，水土养分流失较为严重，加之农药化肥的过度施用和不合理耕作方式，造成了土壤退化问题，严重影响了西南地区经济作物的生长发育和产量[25-26]。花生 (Arachis

hypogaea) 是我国重要的油料作物和经济作物之一，其产量同样遭受土壤退化的影响，土壤性状的优劣将限制花生产量、质量的提高[27]。本研究以滇中红壤为对象，采用EM菌剂改良，设置不同浓度梯度，采用盆栽种植花生的试验方法，开展土壤性状影响花生生长发育和产量研究，揭示不同浓度梯度EM菌剂改良滇中红壤性状的规律，筛选适合的EM菌剂浓度，为EM菌剂作为生物质土壤改良剂的施用提供一定的科学依据和技术支撑。

1 材料与方法

1.1 供试材料

花生品种：云花生3号，红皮小粒花生品种，多产自以云南为代表的云贵高原花生生产区。

微生物菌剂：按V(EM菌剂原液)∶V(红糖)∶V(水)=1∶1∶100配置成使用原液，混匀后放在培养箱中富菌活化24 h，即可按需稀释使用。

肥料：采用花生专用有机肥。其基本性状为pH 6.37，有机质316.1 g/kg，全氮 (TN) 32.3 g/kg，全磷 (TP) 7.8 g/kg，全钾 (TK) 8.4 g/kg。有机肥在种植前全部作为基肥与土样拌匀。考虑到有机肥养分含量较高，同时也为了减少实验干扰因素，故在花生全生育期内不施无机肥料。

供试土壤：盆栽土来自云南省昆明市松花坝水源区迤者小流域 (102°44′51″～102°48′37″ E，24°14′43″～25°12′48″ N) 多年红壤土，经有机肥基施预培养3 d。供试土壤初始理化性质背景值为pH: 5.54，全氮 (TN): 0.93 g/kg，全磷 (TP): 0.53 g/kg，全钾 (TK): 13.54 g/kg，水解氮 (AN): 62.4 mg/kg，有效磷 (AP): 5.6 mg/kg，交换钾 (EK): 74.00 mg/kg，有机质：17.33 g/kg。

1.2 试验方法

1.2.1试验设计

采用盆栽试验，设置6个水平的EM菌剂浓度 (0%, 10%, 30%, 50%, 70%, 90%)，每个处理3次重复，共有18个盆栽，其中0%的浓度水平处理为CK。将5 kg风干土与50.0 g有机肥充分混匀后，装于同等规格的塑料花盆中。种植花生前，调节土壤的含水量至田间持水量的80%，预培养3 d后，层施培养好的EM菌剂原液培养液 (350 mL/盆)，随后选取大小一致的健康花生种子生长季初期播种，每盆播种密度5颗/盆，出苗期定苗2株/盆。

1.2.2测定方法

在花生植株的成熟期采集土样，参照文献 [28] 的方法测定其土壤容重、土壤含水率、pH值、有机质含量、TN含量、AN含量、TP含量、AP含量。同时收获整株花生，测定其株高，秸秆，饱果数，产量。

1.3 分析方法

采用Excel 2015统计试验数据，SPSS 21.0进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 不同浓度梯度菌剂对土壤性状的影响

2.1.1不同浓度梯度对土壤物理性质的影响

不同浓度EM菌剂对土壤含水率和容重的影响见图1。

不同小写字母表示差异显著。

由图1可知，土壤含水率随着EM菌剂浓度的增加呈上升趋势，以90%浓度最高。各浓度梯度土壤含水率为22.6%～39.6%，变异系数为23.8%。施用菌剂的土壤含水量比CK分别提高了6.64%、17.3%、56.6%、64.6%、75.2%；随着EM菌剂浓度的增加，各级容重呈下降趋势，以90%浓度最小。各浓度梯度土壤容重为1.33～1.61 g/cm3，变异系数为7.62%，施用菌剂浓度的土壤容重比CK分别降低了1.24%、9.32%、11.8%、13.7%、17.4%。各浓度EM菌剂施用下的土壤容重与土壤含水率呈极显著负相关关系 (P< 0.01)，相关系数为-0.944，即随着土壤容重的降低，土壤含水率出现明显的上升。除0%和10%、50%和70%之间容重差异不显著外，其他各组均存在显著性差异 (P< 0.05)。不同EM菌剂浓度下各组含水率均存在显著性差异 (P< 0.05)。

2.1.2不同浓度梯度对土壤养分含量的影响

不同浓度EM菌剂对土壤pH和土壤有机质含量的影响见图2。

不同小写字母表示差异显著。

由图2可知，施用不同浓度EM菌剂的土壤pH值为5.54～6.55，变异系数为6.20%，相对于CK不同程度的改善了红壤土的酸性，除10%与CK差异不显著外，30%、50%、70%、90%与CK均存在显著性差异 (P< 0.05)。

另外，施用不同浓度EM菌剂的土壤有机质含量为17.33～112.5 g/kg，随菌剂浓度升高呈现 “上升—下降” 的变化趋势，变异系数为57.47%，各组处理与CK均存在显著性差异 (P< 0.05)；其中当配比浓度为70%时，有机质含量达到了最大值，是CK的6.49倍，与花生产量的结果一致。

不同浓度EM菌剂对土壤全量氮磷含量和速效氮磷含量的影响见图3～4。

不同小写字母表示差异显著。

不同小写字母表示差异显著。

由图3～4可知，施用不同浓度EM菌剂的土壤TN、TP、AN、AP含量分别为0.93～1.96 g/kg、0.53～1.17 g/kg、62.4～191.6 mg/kg、5.6～28.3 mg/kg，且变化趋势基本一致，随菌剂浓度的升高均呈现 “上升—下降” 的变化趋势，且不同浓度EM菌剂处理之间均存在显著性差异 (P< 0.05)，变异系数分别为28.81%、30.73%、42.52%、58.36%，全量氮磷比和速效氮磷比分别为6.77～11.14、1.64～1.84。当配比浓度为70%时，TN、TP、AN、AP含量达到了最大值，分别是CK的2.11、2.21、3.07倍和5.05倍。不同浓度EM菌剂处理对土壤TN、TP含量和AN含量的影响较AP含量更为明显，TN、TP含量和AN含量呈现出明显的梯度变化特征，表现为明显的 “上升—下降” 规律，而AP含量梯度性变化不明显。

2.2 不同浓度梯度对花生产量的影响

不同浓度梯度EM菌剂对花生生长量和产量的影响见表1。

表1 不同浓度梯度EM菌剂对花生生长和收获的影响Table 1 Effects of different concentration gradients EM inoculants on growth and harvest of peanut

由表1可知，在不同浓度EM菌剂处理下，花生生长量和产量的变化规律基本一致，株高、秸秆重、饱果数和花生产量均随菌剂浓度的提高呈现 “上升—下降—再上升—再下降” 的多峰曲线变化趋势。整个生育期间在不同浓度EM菌剂处理下株高、秸秆重、饱果数和花生产量较CK均有提高，增产变化分别为5.12%～27.56%、19.73%～95.92%、18.18%～72.73%、19.56%～84.78%，变异系数分别为9.26%、22.93%、19.20%、22.79%，各浓度EM菌剂处理效果与CK均存在显著性差异 (P< 0.05)。其中，当EM 菌剂浓度为70%时，各项生长和产量指标均达到最大值。可见，不同浓度EM菌剂处理对花生生育均具有促进作用，当配比浓度为70%时效果最好。

3 结论与讨论

本试验通过施用不同浓度EM菌剂可促进滇中红壤的改良并有效提升花生产量。在土壤物理性质方面，土壤容重随菌剂浓度的升高而不断减小，土壤含水率随菌剂浓度的升高而不断增大；在土壤养分含量方面，土壤pH值随菌剂浓度的升高而不断升高，有机质含量及TN、TP、AN、AP含量指标均随菌剂浓度的升高呈现 “上升—下降” 的阈值性规律，在浓度为70%时达到最大值。菌剂施用条件下可有效促进花生的生长发育和干物质积累，株高、秸秆重、饱果数和花生产量相对CK均有提高，增产5.12%～27.56%、19.73%～95.92%、18.18%～72.73%、19.56%～84.78%，变异系数分别是9.26%、22.93%、19.20%、22.79%。70%的EM菌剂浓度是红壤种植花生时菌液施用的适宜浓度，其促进植株的效果较为明显且产量最高。菌剂浓度的过高过低对花生增产效果均不明显，过高亦会产生土壤营养富集化，同样影响花生生长发育和光合产物的积累[29]。

在不同浓度EM菌剂的处理下，土壤性状得到改良，试验中相关土壤性状指标均朝着有利于其经济效益发挥的方向发展。不同浓度EM菌剂的处理会使土壤微生物结构层次发生显著变化，从而使土壤性状指标得到相应改良，说明土壤中微生物群落的发生发展与土壤性状指标息息相关，与前人研究结果[30-33]相一致。其中，土壤有机质、TN、TP、AN等，在不同浓度EM菌剂处理下其含量得到大幅度的提高，说明土壤中微生物总量的增长可有效增强土壤肥力，与杨芳等[34]的研究结果相一致。相关研究提出，土壤微生物的活性及其消长是土壤养分内循环的本质内容[35]，微生物不同群落结构的周转在土壤肥力方面起主导作用[36]。

作物的生长发育离不开养分，土壤养分的高低直接决定了作物产量的高低。本试验中，当EM菌剂浓度为70%时，土壤磷的含量达到了梯度内的最高值，花生产量也相应最高，与前人研究结果[23]相符合。当浓度梯度为90%时，TN、TP、AN、AP含量在一定程度上下降，吕军等[37]研究结果表明原因可能是土壤中的腐殖量有限，制约了养分的供应水平，EM菌剂浓度过高，土壤中微生物种群密度超过饱和水平，受到环境胁迫，反而抑制了微生物的活动，没有进一步促进土壤养分的生成。

本研究中，施用EM菌剂使土壤有机质、TN、TP、AN含量有了大幅度的提高，且作物产量显著 (P< 0.05) 提升，这与前人的研究结果一致，如刘芳等[38]以烟草 (Nicotianatabacum) 为研究对象，探索EM菌剂配施腐殖酸钾对烤烟产量的影响，结果表明单施EM菌剂和腐殖酸钾均显著提高了烤烟产量且二者配施效果更佳。但在本研究中花生的增产率最高只有84%，与相关养分含量的增长程度相比较为悬殊，一方面原因可能是花生的生长是受到多种因素交互作用的结果，如土温、土壤盐离子浓度等[39]。另一方面也说明EM菌剂和其他材料的配施对作物增产效果是否优于EM菌剂的单施是需要继续探讨的重要方面。