F01复合微生物菌剂对马铃薯生长、产量和品质的影响

李星星，张 胜，蒙美莲，高 翔，苑志强，王祥植，吴玉峰，董 璞

（1.内蒙古农业大学 农学院，内蒙古 呼和浩特 010019；2.包头市农业技术推广中心，内蒙古 包头 014010；3.达尔罕茂明安联合旗农业技术推广站，内蒙古 百灵庙 014500）

复合微生物菌剂是近年来作物生产中应用较多的微生物菌肥，其以有机肥为载体，可长期作用于土壤，有改良土壤性状的良好作用。有研究表明，微生物菌剂可有效改善土壤理化性质、平衡土壤菌落[1]、提高土壤有机质，并且具有溶磷、解钾、固氮的功能[2]。另有研究表明，应用生物菌剂能明显减少化肥使用量、提高作物抗性和农产品品质[3]。然而，微生物菌剂作为一种新型生物肥料，在设施园艺生产中已有较多应用和相关研究。但在大田作物生产中，生物菌肥的应用尚在起步阶段，许多技术尚不成熟，特别是在马铃薯生产中，相关应用和研究的报道较少。马铃薯作为内蒙古地区的主要粮食作物之一，局部地区常年种植面积大，但因其轮茬困难，加之化肥的大量施用，造成土壤板结加重，通气性、透水性变差，土壤中菌群结构改变，有益菌大量死亡，较大程度地影响了马铃薯生长和产量及商品薯率的提升，一定程度上制约了马铃薯生产的进一步发展，已成为马铃薯生产中的突出问题[4-6]。为探明微生物菌肥在马铃薯生产中的应用效果及施用方法，本研究采用不同用量的F01 复合微生物菌剂进行马铃薯大田试验，旨在为内蒙古马铃薯生产中合理应用生物菌肥提供理论依据和技术支撑。

1 材料和方法

1.1 试验材料

供试马铃薯品种：冀张薯12 原种。

供试肥料：F01 复合微生物菌剂（枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、侧孢短芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、胶冻样芽孢杆菌、特效功能菌及载体，有效活菌数≥200×108CFU/g），由内蒙古邦吉生物科技有限公司提供。普通尿素（N 46.4%）、有机肥（N+P+K≥5.0%）、磷酸二铵（N18.0%，P2O546.4%）、硫酸钾（K2O 51.0%）为普通商品肥。

1.2 试验地概况

田间试验于2018年在内蒙古包头市达茂旗乌克忽洞镇元房子村进行。该地区气候为温带干旱半干旱类型，平均年降水量256 mm，蒸发量2 752 mm，无霜期105 d，≥10 ℃的有效积温2 205 ℃。前茬为休闲地，土壤类型为栗钙土，土质为沙壤土，试验地基础地力为有机质11.07 g/kg、全氮0.94 g/kg、有效磷6.60 mg/kg、速效钾140.00 mg/kg、碱解氮115.00 mg/kg，pH 值为8.12。

1.3 试验设计

试验在统一施用氮肥315.0 kg/hm2、磷肥（P2O5）195.0 kg/hm2、钾肥（K2O）375.0 kg/hm2、有机肥3 000.0 kg/hm2基础上，设置F01 复合微生物菌剂施用量0，37.5，75.0，112.5，150.0 kg/hm25 个处理，分别用F1（CK）、F2、F3、F4、F5 表示。

试验采用大区试验，大垄双行种植，大垄距120 cm，垄上行距30 cm、株距25 cm，每处理种植面积为4.8 m×70.0 m=336.0 m2。不同用量F01 复合微生物菌剂均与等量有机肥充分混匀后于播种前撒施地面旋耕施入，全部磷肥和43%的氮肥、60%的钾肥随播种施入，剩余57%氮肥、40%钾肥分别于马铃薯块茎形成期和块茎增长初期分2 次随灌水追施。2018年5月17日播种，6月14日出苗。

1.4 测定指标与方法

植株干重测定：于马铃薯块茎膨大期、成熟期，各区取9 株植物样带回实验室洗净、晾干植株表面水分后，测定叶片、地上茎、块茎3 部分鲜重；然后从混匀后的各器官中取150 g 鲜样在105 ℃杀青30 min，之后于80 ℃下烘干至恒重，测定干重。将干样粉碎装袋备用。

植物氮、磷、钾含量测定：采用H2O2-H2SO4消煮，凯氏定氮法测定全氮，钼锑抗比色法测定全磷，火焰光度计法测定全钾。植株氮、磷、钾积累量/（g/株）=植株氮、磷、钾含量×植株干物质积累量[7]。

产量测定：收获时，从每个试验区随机选长势均匀3 点，每点连续挖取10 m 行长1 行（折12 m2）测定块茎产量，并折合为公顷产量，其中商品薯产量以大于150 g 的块茎为准。

马铃薯块茎品质测定：采用碘比色法测定淀粉含量，凯氏定氮法测定粗蛋白含量。

1.5 数据分析

试验数据采用Microsoft Excel 2010 软件进行整理、作图，采用IBM SPSS Statistics 25.0 统计软件进行差异性分析（Tukey′s-b）。

2 结果与分析

2.1 不同用量F01 复合微生物菌剂对成熟期马铃薯植株生长的影响

由表1可知，各处理株高、茎粗及各器官干重均大于对照（F1），且随着微生物菌剂施用量增加，均呈现先增加后降低的趋势。各处理株高以F3 为最高，较对照F1 增加了20.83 cm，增幅达24.2%，差异显著；F3、F4、F5 的茎粗均显著大于F1，且以F4 为最大，较F1 增加0.17 cm，增幅10.9%。各处理单株茎干重以F4 为最大，F4 与F5 差异不显著，但二者均显著大于F3、F2、F1；单株叶干重以F3 最大，较F1显著增加22.76 g，增幅达50.5%，F1 与F2、F4、F5 差异不显著；单株块茎干重表现为F2>F3>F4>F5>F1，分别较F1 增重52.0%，43.1%，41.8%，20.8%，F2、F3、F4 与F1 在P<0.05 水平上达显著差异。结果表明：较低的F01 复合微生物菌剂施用量（F2）即可促进马铃薯株高、叶片及块茎干重的提高，而较高的F01 复合微生物菌剂施用量（F4）则对茎粗、茎干重促进作用明显。施用适量F01 复合微生物菌剂能有效促进马铃薯地上部生长和块茎产量的提高。

表1 不同用量F01 复合微生物菌剂对马铃薯植株生长的影响

2.2 不同用量F01 复合微生物菌剂对马铃薯养分吸收积累的影响

2.2.1 不同菌剂用量对马铃薯氮素积累的影响 由图1可知，随着微生物菌剂用量的增加，马铃薯全株氮素积累量呈单峰变化趋势，表现为F3>F4>F5>F2>F1，各施菌处理均显著大于不施菌处理F1，其中以F3 为最大，F3、F4、F5、F2 分别较F1 提高66.1%，59.6%，45.6%，42.1%。不同器官氮素积累量不同，叶片、块茎氮素累积吸收量均以F3 为最大，且显著大于对照F1，但各施菌处理间差异不显著；茎秆氮素积累量以F4 为最大，F5 次之，且均显著大于F3、F2、F1，F3 又显著大于F1，F2 与F1 差异不显著。结果表明：适量施用F01 复合微生物菌剂可促进马铃薯各器官氮素吸收，但施用过量也会削弱其对植株的响应，造成植株氮素积累量降低。

图1 各处理对马铃薯各器官氮素积累量的影响

2.2.2 不同菌剂用量对马铃薯磷素积累的影响 由图2可知，施用菌肥提高了植株对磷素的吸收，植株中磷素含量主要集中在地下块茎中，且生物菌剂用量不同，马铃薯全株磷素积累量明显不同，表现为F3>F2>F4>F5>F1。与对照F1 相比，F2、F3、F4 和F5的全株磷素积累量分别较F1 提高19.5%，31.7%，20.1%，14.9%，块茎磷素积累量分别较F1 提高14.5%，24.4%，14.6%，6.5%，且均以F3 为最大，并与F1 差异显著；茎秆中的磷素积累量以F5 最大，显著大于其他处理；叶片磷素积累量以F3 最大，F2 次之，均显著大于F1 和F4、F5。

图2 各处理对马铃薯各器官磷素积累量的影响

2.2.3 不同菌剂用量对马铃薯钾素积累的影响 由图3可知，各处理全株钾素积累量随F01 复合微生物菌剂用量的增加呈先增加后降低的变化趋势，以F4 最大，表现为F4>F3>F2>F5>F1，F4、F3、F2、F5 分别较F1 提高92.3%，87.3%，71.6%，52.1%。各处理茎秆、叶片、块茎器官对钾素的响应不同，块茎中钾素积累量F4、F3、F2 相近，均大于F5，又显著大于F1；叶片中钾素积累量均显著大于F1（P＜0.05），其他各处理间差异不显著；茎秆钾素积累量随菌剂用量增加呈递增趋势，各施菌处理均显著大于F1，其中F5、F4 又显著大于F2。各处理地上部茎叶与地下部块茎钾素积累量相比有所差异，F5 地上部茎叶钾素积累量大于地下部块茎，而其他处理则为地下部块茎大于地上部茎叶。可见，施用生物菌剂能有效促进马铃薯植株对钾素的吸收，尤其对地上部的促进作用更为明显。

图3 各处理对马铃薯各器官钾素积累量的影响

2.3 不同用量F01 复合微生物菌剂对马铃薯产量的影响

由表2可知，与对照F1 相比，F2、F3、F4、F5 的单株结薯数、商品薯率差异不显著；单株薯重、块茎产量均随施菌量增加呈先增后降的变化趋势，且均以F3 为最大。F3 单株薯重显著大于对照F1 和F4，较F1、F4 分别提高16.9%，20.8%。各施菌处理块茎产量较不施菌对照F1 均有不同程度增加，其中，F3产量显著大于F2、F4、F5，而F2、F4、F5 与F1 差异不显著，F3、F2、F4、F5 分别较F1 增产16.0%，7.2%，5.2%，2.5%。

表2 各处理对马铃薯产量及产量构成的因素影响

2.4 不同用量F01 复合微生物菌剂对马铃薯品质的影响

由图4、图5可知，施用F01 复合微生物菌剂，各处理块茎淀粉含量与对照F1 相近，差异不显著；但F2、F3、F4、F5 各处理的粗蛋白含量均大于对照F1，分别较F1 提高1.2，3.7，2.4，2.0 个百分点，其中，F3 与对照F1 差异达显著水平，F2、F4、F5 与F1 差异不显著。结果表明，施用生物菌肥对提高马铃薯块茎粗蛋白含量的促进作用较大，而对淀粉含量影响较小。

2.5 经济效益分析

根据各处理马铃薯产量及肥料投入进行经济效益分析可知，F2、F3 处理同对照F1 相比，纯收益分别提高1 765.7，4 391.8 元/hm2，增收率分别为12.0%，29.8%，而F4、F5 处理收益与投入不成比例，且均较F1 降低（表3）。生产中施用F01 复合微生物菌剂以75.0 kg/hm2效益较好。

图4 不同施菌处理对马铃薯块茎淀粉含量的影响

图5 不同施菌处理对马铃薯块茎粗蛋白含量的影响

3 讨论与结论

前人研究结果表明，微生物菌肥在一定浓度范围提高了马铃薯的根冠比和各器官干重[8]。何志刚等[9]研究表明，施用PGPR 菌肥的植株，块茎干重提高2.4%，单块茎重提高20.8%，产量提高12.4%。本研究结果表明：施用F01 复合微生物菌剂后，马铃薯的株高、茎粗、各器官干重等均较对照有所提高，其中以75.0 kg/hm2的菌剂施用量对成熟期马铃薯的株高和叶干重作用显著；施用量为75.0 kg/hm2和112.5 kg/hm2处理对块茎干重影响显著。有报道表明[10-11]，施用生物菌肥能提高马铃薯薯块的商品性，进而提高经济效益。本试验表明：施用F01 复合微生物菌剂并未明显提高马铃薯的单株结薯数，但对单株薯重有促进作用，商品薯率有随施菌量增加而提高的趋势，这与陈丽丽等[12]使用生物菌肥对有机马铃薯生长的研究结果一致。其原因可能与施用适量微生物菌剂对改善土壤微生物菌群结构，促进土壤养分有效化，有利于植株的吸收利用，进而促进了植株生长。钱建民等[13]研究指出，在一定范围内，菌肥能有效提高马铃薯的淀粉和粗蛋白含量；郭鑫年等[14]研究表明，中量复合微生物肥处理的马铃薯淀粉、粗蛋白和VC 含量最高。本研究表明：F01 复合微生物菌剂施用量为75.0 kg/hm2的处理对马铃薯淀粉含量影响不大，但可显著提高粗蛋白含量。

表3 不同施菌处理马铃薯经济效益分析

有研究指出，微生物菌剂在土壤中分泌有机酸，使难溶性磷酸盐在酸性条件下溶解，提高土壤的有效磷[15]，活化土壤养分库[9]，提高了土壤微生物种群密度[16]，微生物在生命活动的过程中不断地释放出土壤中缓效状态的氮、磷、钾，从而改善土壤微生态环境，提高土壤速效氮、磷、钾含量，促进植物对营养元素的吸收，进而提高植物体内的养分含量。本试验中施用不同用量F01 复合微生物菌剂均可提高马铃薯植株各器官氮、磷、钾吸收积累量。

综上可知，本试验结果表明：适量施用F01 复合微生物菌剂能有效促进马铃薯对氮、磷、钾养分的吸收积累，进而促进植株生长，增加单株薯重，提高块茎产量，并有利于改善其块茎品质。综合各方面性状，以施用75.0 kg/hm2F01 复合微生物菌剂效果最佳，产量可达46 957.90 kg/hm2，较不施菌肥增产16.0%，增收4 391.8 元/hm2，增收率达29.8%，过量施菌，经济效益显著降低。