CM生物固氮肥在水稻上的应用效果试验初报

曾艳玲　罗志勇　冯春水　李美玲

摘要：研究CM生物固氮肥对水稻秧苗质量、农艺性状及产量等方面的影响，探讨其在水稻生产上的应用。结果表明，CM生物固氮肥能提升秧苗素质，改善水稻生物学性状，具有明显的减氮增产增收效果。

关键词：CM生物固氮肥;水稻;秧苗质量;产量

中图分类号：S144.5;S147.5         文献标识码：A

文章编号：0439-8114（2020）02-0037-03

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2020.02.008           开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Preliminary report on application effect of CM biological

nitrogen fixation fertilizers on rice

ZENG Yan-ling1，LUO Zhi-yong2，FENG Chun-shui2，LI Mei-ling3

（1.Liuyang Wenjiashi Town Agricultural Comprehensive Service Station，Liuyang 410315，Hunan，China;

2.Liuyang Agricultural and Rural Bureau，Liuyang 410300，Hunan，China）

Abstract： The effects of CM biological nitrogen fixation fertilizers on seedling quality， agronomic traits and yields were studied， and its application was explored in rice production. The results showed CM biological nitrogen fixation fertilizers improved the quality of seedlings and agronomic traits， which had obvious effects of reducing nitrogen， increasing yield and increasing income.

Key words： CM biological nitrogen fixation fertilizers; rice; seedling quality; yield

氮是有機作物生产最重要的产量限制因素[1]，缺氮使光合作用等生命活动降低，造成作物减产和品质降低[2]，而生物固氮是一种非常有价值的氮肥替代物[3]。CM生物固氮肥是用泥炭土吸附固氮菌发酵液制成的固态微生物肥料，该生物肥料利用固氮微生物在植物的根系或根际土壤中生长繁殖，供给植物生长所需的氮、磷、钾等营养成分，可减少化肥施用量，保护生态环境。

水稻是世界主要粮食作物，随着人口增多，耕地减少，预计未来10年，水稻产量需要每年增加1.2%～2.4%，以满足全球的需求[4]，氮养分的投入与水稻产量直接相关[5]。本研究拟通过分析CM生物固氮肥对水稻秧苗质量、农艺性状及产量等方面的影响，探讨其在水稻生产中的应用前景，为粮食安全生产提供理论和实践基础。

1  材料与方法

1.1  供试作物和供试肥料

供试作物为中稻，组合为广两优143。CM生物固氮肥为湖南民健生物科技有限公司生产。基质为湖南民健生物科技有限公司用来培养CM生物固氮菌的培养料。

1.2  试验地点

试验地选择在浏阳市文家市镇大成村南盘组邱根成的责任田内，位于东经114°02′27″，北纬28°09′54″。供试土壤为黄泥田，土壤有机质含量30.6 g/kg、pH 6.22、碱解氮274 mg/kg、有效磷54.4 mg/kg、速效钾222 mg/kg。

1.3  试验设计

1.3.1  育秧试验设计  试验设3个处理，采用软盘育秧，每个处理秧苗能够满足大田用苗。处理1，常规施肥+CM生物固氮肥，即每10 kg常规营养土+0.3 kg CM生物固氮肥混合均匀;处理2，常规施肥，即常规营养土，10 kg稻田土+硫酸铵25 g，过磷酸钙40 g，硫酸钾8 g，纯氮、磷、钾的比例为1.0∶1.2∶0.8;处理3，常规施肥+基质，即每10 kg常规营养土+0.3 kg基质混合均匀。

1.3.2  大田试验设计  试验设4个处理，3次重复，共12个小区，随机区组排列，小区面积24 m2，试验地四周设置2.5 m宽保护行，每小区单灌单排。处理1、处理2、处理3用育秧苗试验中对应处理秧苗，处理4用育秧试验处理2秧苗。处理1，CM生物固氮肥+（常规施肥-10%纯氮用量），化肥按当地推荐方法施用40%（20-10-10）湘珠牌复合肥450 kg/hm2作基肥，追肥每公顷用供试肥料15 kg、尿素183 kg和氯化钾112.5 kg混均后追施，化肥养分折纯施N为174 kg/hm2、P2O5为45 kg/hm2、K2O为112.5 kg/hm2;处理2，常规施肥，基肥施用40%（20-10-10）湘珠牌复合肥450 kg/hm2，追肥施用46%尿素225 kg/hm2和氯化钾112.5 kg，化肥养分折纯施N为193.5 kg/hm2、P2O5为45 kg/hm2、K2O为112.5 kg;处理3，基质+（常规施肥-10%纯氮用量），基肥施用40%（20-10-10）湘珠牌复合肥450 kg/hm2，追肥用基质15 kg/hm2、尿素183 kg/hm2和氯化钾112.5 kg/hm2混均后追施，化肥养分折纯施N为174 kg、P2O5为45 kg、K2O为112.5 kg;处理4，空白对照（不施任何肥料）。

1.4  主要栽培管理措施

供试水稻于2018年5月23日播种，播种前采用软盘育秧，分别对应每个处理秧苗用量育秧。6月15日供试田翻耕整田，6月17—18日做小区田埂并覆膜;6月19日按试验方案施基肥，即处理1、处理2与处理3施湘珠牌复合肥450 kg/hm2作基肥，处理4不施肥;6月20日移栽，移栽密度23.3 cm×23.3 cm;6月27日追肥，处理4不施肥。试验田其他管理（如灌溉、中耕除草和防治病虫等）与大田管理相同。供试水稻于9月28日收获，收获时分小区单收、单晒、单独称重计算各小区产量。

2  结果与分析

2.1  不同处理对中稻秧苗素质的影响

从移栽前（6月19日）秧苗素质考查（表1）发现，处理1与处理3秧苗的苗高、叶龄、茎基宽、白根数、百株地上部鲜重和百株干重无明显差异，但其秧苗的苗高、百株地上部鲜重、百株干重均与处理2秧苗差异显著，处理1和处理3秧苗与常规施肥处理2相比，苗高高1.2～1.8 cm，叶龄大0.2～0.3，茎基宽宽0.4～0.7 mm/株，白根数较多，百株地上部鲜重重6～10 g，干重重0.5～0.7 g。

2.2  不同处理对中稻农艺性状的影响

由表2可知，处理1秧苗综合素质表现较好，植株前期营养生长较为旺盛，苗体健壮，能促进后期大田水稻生物量的增产，处理1、处理2、处理3在齐穗期、成熟期、株高、千粒重方面无明显变化，处理1与处理2、处理3相比，有效穗分别增加9.0万、4.5万穗/hm2，每穗粒数分别增加2、5粒。

2.3  不同处理对中稻产量的影响

由表3可知，处理1中稻平均产量为8 559.0 kg/hm2，与处理3比较，增产597.0 kg/hm2，增幅7.5%;常规施肥（处理2）中稻平均产量为8 296.5 kg/hm2，与处理3比较，增产334.5 kg/hm2，增幅4.2%。

经F检验，最小显著极差法（LSR-SSR）比较表明，处理间差异显著，处理1、处理2、处理3产量分别与处理4之间差异极显著;处理1与处理2之间、处理2与处理3之间产量差异不显著;但处理1与处理3之间产量差异显著（表4、表5）。

3  小结与讨论

CM生物固氮肥的抽样检测显示，CM生物固氮肥含有效活菌数总数2.20亿CFU（其中根瘤菌1.22亿CFU、解磷解钾菌0.98亿CFU）、pH 6.9、水分16.2%、砷（As）1.3 mg/kg、镉（Cd）0.14 mg/kg、铅（Pb）5.62 mg/kg、铬（Cr）7.25 mg/kg、汞（Hg）0.041 mg/kg，产品质量符合农用微生物菌剂标准GB20287-2006，可以在农作物中使用。

CM生物固氮肥的使用可产生多种生理活性物质和多种维生素等，其可以促进植物的生长发育，提高总生物量，改进品质[6]。CM生物固氮肥中含有固氮菌，施用于水稻后，能供给作物生长所需的氮、磷、钾等营养成分，其生长比常规施肥茂盛，叶片翠绿，抗性较强，植株前期生长较为旺盛，苗体健壮。在秧田期秧苗苗高、叶龄、茎基宽、白根数、百株地上部鲜重和干重都比常规施肥好，对提高秧苗素质有一定作用，同时可增加水稻的有效穗数、穗粒数、千粒重，有利于水稻增穗增粒，提高了水稻的产量。在同等化肥施用水平情况下，施用CM生物固氮肥的处理1比施用不含生物固氮菌基质的处理3增产597.0 kg/hm2，增幅7.5%，差异达显著水平，CM生物固氮肥增产效果明显。在减少施用纯氮10%的水平下，施用CM生物固氮肥的处理1比常规施肥的处理2增产277.5 kg/hm2，增幅3.3%，差异不显著，但已达到了减氮增效的目的。CM生物固氮肥与氮肥减量的相关性有待进一步研究。

施用微生物肥不仅能促进作物生长，提高作物产量，还能为土壤带入丰富的活菌，增强了土壤的透气、透水的能力，而且还能降低土壤容重，改善土壤的理化性质，提高土壤碳氮比[7]。生物固氮还将大气中的氮气还原成氨，为作物生产提供了廉价且无害环境的可持续方法[8]。减少氮肥的使用能降低作物生产成本，还可以降低对环境的污染。肥料生产过程中化石燃料燃烧会释放二氧化碳，此外，氮肥的分解也会释放一氧化二氮，其作为温室气体的活性比二氧化碳高约292倍[9]。

综上所述，CM生物固氮肥在水稻软盘育秧时每10 kg常规营养土+0.3 kg CM生物固氮肥处理，并在大田追肥时施15 kg/hm2 CM生物固氮肥，能提升秧苗素质，改善水稻生物学性状，具有明显的减氮增产效果。水稻是一年生禾本科稻属作物，原产于热带亚热带地区，从CM生物固氮肥在水稻上的应用效果可以推测CM生物固氮肥对禾本科作物也有增产效果。且CM生物固氮肥的应用还能改善土壤，保护生态环境。

参考文献：

[1] OLESEN J E，HANSEN E M，ASKEGAARD M，et al. The value of catch crops and organic manures for spring barley in organic arable farming[J].Field crops research，2007，100：168-178.

[2] 谢林毅.植物氮素营养与氮肥施用[J].农村实用技术，2004（12）：37-38.

[3] RYU C M. Principles of plant-microbe interactions[M].Springer international publishing，2015.

[4] RAY D K，MUELLER N D，WEST P C，et al. Yield trends are insufficient to double global crop production by 2050[J].PLoS one，2013，8（6）：e66428.

[5] CASSMAN K G，DOBERMANN A R，WALTERS D T，et al. Meeting cereal demand while protecting natural resources and improving environmental quality[J].Annual review of environment and resources，2003，28（1）：315-358.

[6] 鄭茗月，李海梅，赵金山，等.微生物肥料的研究现状及发展趋势[J].江西农业学报，2018，30（11）：52-56.

[7] 张  晟.微生物肥料对枸杞种植地土壤生态特征及理化性质的影响[J].林业科技通讯，2018（3）：71-72.

[8] DE BRUIJN F J. Biological nitrogen fixation[M].Hoboken，USA：Wiley-blackwell publishers，2015.

[9] FERGUSON B J，INDRASUMUNAR A，HAYASHI S，et al. Molecular analysis of legume nodule development and autoregulation[J].Journal of integrative plant biology，2010，52（1）：61-76.

收稿日期：2019-04-30

基金项目：农业部/财政部产粮大县奖励资金项目（财建2017[324]号）

作者简介：曾艳玲（1976-），女，湖南浏阳人，农艺师，主要从事农业技术推广工作，（电话）15974236414（电子信箱）329214506@qq.com。