生物菌肥对谷子长势指标及产量的影响

王君杰，李 俊， 乔治军

(1.山西农业大学农业基因资源研究中心，山西太原 030031；2.云南省农业科学院甘蔗研究所，云南开远 661699)

0 引 言

【研究意义】谷子原产于中国[1]，其种植面积约占世界谷子面积的80%[2]，谷子抗旱耐瘠，生育期短，水分利用效率高。生物菌肥又称细菌肥料、生物肥料和微生物肥料，含有大量的有益菌，是一种含有活性微生物的特定制剂，不断分解土壤中的腐殖质、有机物等，施用生物菌肥可以改良土壤微生物群系和提高土壤微生物活性，调节土壤微生态平衡，具有促进作物生长、增强作物抗盐碱、抗药残、综合抗逆性、防病治病能力、固氮解磷解钾、提高无机养分利用率、提高作物产量和产品品质、改善土壤理化性状和培肥地力等作用，在农业生产应用中能获得特定的肥料效应[3-5]。生物菌肥作为一种新型肥料，具有环保和改良土壤的作用。谷子作为重要的小杂粮之一，对其产量和品质的要求越来越高。【前人研究进展】目前谷子在肥料方面的研究主要集中在尿素[6-7]、有机肥[8]、控释氮肥[9]、生物质炭[10]、微生物肥[11-12]、叶面肥[13]。刘亚东等[14]研究指出在壤土条件下，施用生物菌肥燕麦的产量减低，而在盐碱条件下施用生物菌肥可提高燕麦鲜重和干重；吴云艳[15]研究表明，齐穗期和灌浆期施用生物菌肥提高了栽培稻功能叶可溶性蛋白含量和氨基酸含量，产量得到了提高；常庆涛等[16]研究显示，生物菌肥拌种和喷施可以替代一定数量的氮肥，有效促进荞麦植株生长，比对照增产26.9%；许丽等[17]研究说明，生物菌肥等量替代15%氮磷钾复合肥可显著提高冬小麦和夏玉米产量，实现作物抗逆丰产和减肥增效。【本研究切入点】生物菌肥在水稻、小麦、玉米、蔬菜、燕麦和荞麦等作物上已得到广泛应用，而在谷子上的应用研究尚未见报道。研究不同生物菌肥浓度对谷子植株叶面积、地上生物量、净光合速率和产量的影响。【拟解决的关键问题】研究以晋品谷4号为材料，分析生物菌肥对谷子长势指标和产量的影响及生物菌肥代替无机化肥的可行性，为谷子绿色生产提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材 料

2019年在忻州市定襄县良种场进行，该区位于(38°33′N，112°54′E)，海拔780 m，年降雨量430 mm，年均气温8.7℃，无霜期158 d左右，年日照时数达2 734.6 h。温、光、热资源适宜谷子的生长发育。前茬作物为大豆，全氮0.082%，有效磷17.3 mg/kg，速效钾93 mg/kg，有机质12.5 g/kg，pH 8.16。供试品种为晋品谷4号，种植密度为60×104株/hm2，行距为33 cm，株距为5 cm。2019年5月25号播种，10月上旬收获。生物菌肥由内蒙古嘉华智慧农业科技有限公司提供，其中有机养分(氮+磷+钾)≥12，有机质≥45，专利活性物质≥0.2亿个/g。

1.2 方 法

1.2.1 试验设计

采用随机区组设计，设计6个水平，CK为0 kg/hm2、S1为450 kg/hm2、S2为900 kg/hm2、S3为1 350 kg/hm2、S4为1 800 kg/hm2和S5为2 250 kg/hm2，6个处理，3次重复，共18个小区，小区面积为5×6(m2)。播前所有小区统一施基肥纯氮75 kg/hm2，纯磷60 kg/hm2，纯钾45 kg/hm2，根据不同处理浓度对生物菌肥作为基肥进行施用。

1.2.2 测定指标1.2.2.1 净光合速率

在开花期选择倒二叶，在天空晴朗无风或微风情况下于9:00～14:00用美国CID公司生产的CI-340光合仪进行净光合速率等指标的测定。

1.2.2.2 地上生物量

在谷子开花期于7：00每个处理取3株，迅速装于自封袋，带回实验室。将每株谷子整株称量，取平均值，为地上鲜重，然后把植株样于105℃杀青0.5 h，75℃烘至恒质量，称其重量，为地上干重。

1.2.2.3 叶面积

在谷子开花期测定地上生物量时，选取每株植株倒二叶，用直尺测定其长度(叶片基部到顶端)和宽度(叶片中间最宽部分)，取平均值，二者的乘积为叶面积。

1.2.2.4 产量

成熟期进行测产，在每一小区收获6 m2，风干脱粒后测产和室内考种。

1.3 数据处理

试验数据采用Excel和DPS软件进行数据整理、图表分析和统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同处理对谷子单株叶面积的影响

研究表明，开花期施肥处理叶面积显著高于对照CK，以S4(1 800 kg/hm2)的叶面积最大，为203.03 cm2；不同处理叶面积大小顺序为S4>S3>S5>S2>S1>CK，分别较对照CK增长17.00%、14.91%、14.20%、10.70%和7.51%。图1

注：不同字母表示差异达0.05显著水平

2.2 不同处理对谷子单株地上鲜重和干重的影响

研究表明，开花期谷子地上鲜重和干重都以S4(1 800 kg/hm2)最大，分别为579.46和153.02 g，并且都显著高于其它处理，大小顺序都表现为S4>S3>S2>S5>S1>CK，地上鲜重分别比对照CK增加45.39%、26.00%、19.41%、16.80%和4.23%，地上干重分别比对照CK增加43.54%、23.39%、21.35%、15.15%和6.78%。图2

注：不同字母表示差异达0.05显著水平

2.3 不同处理对谷子净光合速率的影响

研究表明，在抽穗期、开花期和灌浆期都以S4(1 800 kg/hm2)净光合速率最高，分别为26.29、22.94和14.02，均表现出随着施肥量的增加净光合速率呈现先增加后降低的变化趋势，并且不同施肥处理都显著高于对照CK。不同生育时期各处理净光合速率都表现为S4>S5>S3>S2>S1>CK。抽穗期不同处理净光合速率较对照CK增高0.31%、14.96%、18.94%、52.29%和50.01%，开花期不同处理净光合速率较对照CK增高11.12%、28.02%、52.64%、89.93%和55.95%，灌浆期不同处理净光合速率较对照CK增高12.65%、14.78%、18.43%、22.85%和20.25%。图3

注：不同字母表示差异达0.05显著水平

2.4 不同处理对谷子产量的影响

研究表明，不同施肥处理产量都显著高于对照CK，随着施肥量增加，产量增加到峰值会出现降低趋势。以S4的产量最高，为4 995.00 kg/hm2，CK的产量最低，为4 240.20 kg/hm2，产量S4>S3>S5>S2>S1>CK，分别比对照CK增产17.80%、12.96%、11.78%、7.46%和5.76%。图4

注：不同字母表示差异达0.05显著水平

3 讨 论

生物菌肥具有固氮、解磷、培肥地力和提高肥料利用率等功效[18]，叶片叶面积大小和地上生物量是植物生长发育过程中重要的长势指标，其大小直接反映植株叶片积累能量和干物质多少，最终影响产量的高低。试验表明，生物菌肥能显著提高谷子植株的叶面积大小和地上生物量，与崔曾杰等[19]的研究结果为水稻全生育期施生物菌肥能极显著提高植株的叶面积指数，从开花期至灌浆期全生育期施生物菌肥能极显著提高水稻地上部干物质基本一致。

叶片净光合速率是描述植物光合作用的直接指标，提高净光合速率是作物高产栽培的生理基础，其大小反映了植物合成有机物质和积累营养物质能力的强弱[20]。试验表明，在抽穗期、开花期和灌浆期施肥处理的净光合速率都显著高于对照CK，与许永胜等[21]的研究认为，裸燕麦菌肥拌种和喷施菌肥处理的净光合速率显著高于对照处理结果基本一致。

产量是衡量作物经济价值的重要指标，产量的高低直接决定着种植面积的大小和范围。试验表明，施用生物菌肥能显著提高谷子产量，这与其它作物[22-24]的研究结果基本一致。

4 结 论

生物菌肥施用量为1 800 kg/hm2能显著增加谷子单株叶面积大小、单株地上鲜生物量、单株地上干生物量和产量，其数值分别为203.03 cm2、579.46 g、153.02 g和4 995.00 kg/hm2，较对照CK分别增加17.00%、45.39%、43.54%和17.80%。谷子抽穗期、开花期和灌浆期均以施肥量1 800 kg/hm2净光合速率最高，分别为26.29、22.94和14.02 μmol/(m2·s)，较对照CK分别提高22.85%、89.93%和52.29%，净光合速率增加，可提高植物光合产物积累，使产量增加。生物菌肥可以在谷子上使用,能够代替部分无机肥料，减低土壤环境污染。