微生物菌肥的降盐效果及对冬小麦生长的影响

王启尧，赵庚星，赵永昶，张术伟，杨婧文，李 涛，李建伟，潘 登，涂 强

（1.山东农业大学 资源与环境学院/土肥高效利用国家工程研究中心，山东 泰安 271018；2.山东省土壤肥料工作总站，山东济南 250013；3.山东亿安生物工程有限公司，山东 济南 250014；4.山东大学微生物技术国家重点实验室，山东 济南 250100）

滨海盐渍土是盐渍化土壤的主要类型之一[1]，是我国东部滨海区域土壤退化的主要原因，严重阻碍农业生产及粮食持续高产[2]。如何充分改良利用滨海盐渍土，对缓解土地资源稀缺，改善生态环境具有积极意义[3-6]。长期以来，改良盐渍土主要采用灌水洗盐、客土、加盐分隔离层等工程措施，以及化学改良、地面覆膜抑盐等方法[7-10]。随着生物改良技术的发展以及绿色农业理念的实施，微生物改良盐渍土方法逐步推广[11-14]。相比传统改良方式，微生物改良具有低投入、高产出、高收益、无污染等特点。微生物改良措施除了能够改善土壤物理性状，还具有增强作物抗病能力、促进作物生长发育、优化土壤微生物组成结构、提高微生物多样性、改善土壤生态系统等作用[15-16]。近年来，有学者针对微生物菌肥对盐渍土改良效果及菌落影响等开展了研究[17-19]，但是微生物菌肥对不同盐度滨海盐渍土及冬小麦生长影响的系统研究尚不深入，改良效果及措施方法需要进一步研究探索。

因此，本研究以室内模拟试验手段，对不同程度盐碱土壤盐分含量，冬小麦长势、根系长度和鲜重进行了分析，以期探明微生物菌肥对不同程度盐渍化土壤的改良效果，及其对冬小麦生长的影响，从而为滨海盐渍土壤微生物改良提供参考。

1 材料和方法

1.1 供试土样制备

试验用土取自山东省东营市垦利区无盐渍化的沙质河道土，自然风干后备用。采用0.2%、0.4%、0.6%的NaCl 溶液，配置轻度、中度、重度盐渍土。轻度盐渍化土壤初始电导率为579 μS/cm，含盐量为1.33 g/kg；中度盐渍化土壤初始电导率为1 460 μS/cm，含盐量为3.26 g/kg；重度盐渍化土壤初始电导率为2 389 μS/cm，含盐量为5.28 g/kg。

1.2 试验设计

试验设12 组处理，每个处理重复3 次。处理T1～T4 为轻度盐渍化处理组：处理T1 为空白对照，不施肥；处理T2 为微生物菌肥施用量750 kg/hm2；处理T3 为微生物菌肥施用量1 500 kg/hm2；处理T4为微生物菌肥施用量2 250 kg/hm2。处理T5～T8 为中度盐渍化处理组：处理T5 为空白对照，不施肥；处理T6 为微生物菌肥施用量750 kg/hm2；处理T7 为微生物菌肥施用量1 500 kg/hm2；处理T8 为微生物菌肥施用量2 250 kg/hm2。处理T9～T12 为重度盐渍化处理组：处理T9 为空白对照，不施肥；处理T10为微生物菌肥施用量750 kg/hm2；处理T11 为微生物菌肥施用量1 500 kg/hm2；处理T12 为微生物菌肥施用量2 250 kg/hm2。

采用长、宽、高均为10 cm 的正方形塑料容器，底部开设1 个直径0.5 cm 的排水孔，并设置托盘，防止盐分随水流走。2020年10月25日播种冬小麦品种济麦22 号，每盆播种16 粒，种植间隔为2 cm。试验采用亿安改进2 型土壤修复菌剂（固体）。各处理肥料均在种植前施用，冬小麦在整个生育期内农艺管理措施完全相同。

1.3 试验方法

1.3.1 土壤数据采集 土壤电导率：利用EC110便携式盐分计直接测量。土壤含盐量：建立电导率（EC，μS/cm）与含盐量（St，g/kg）间的转化模型St=0.00218EC+0.727，并用此模型将供试土壤电导率转换为土壤含盐量[20]。

1.3.2 冬小麦生长指标测定 叶绿素含量相对值：利用SPAD502 手持式叶绿素仪测量每株小麦从上到下第2 片叶子，选择叶鞘到叶尖不同位置测量3～5 次，以其测定的平均值作为该处理叶绿素含量相对值，以SPAD 值表示。株高：冬小麦根部至所有叶片自然伸展时的最高处，采用精度为0.01 cm 的直尺测量，每组处理测量16 株取平均值。根系长度：将冬小麦从盆中取出冲洗，利用直尺测量每组16 株冬小麦主根长度，取平均值。鲜重：利用精度为0.01 g的电子秤，将每处理冬小麦清洗干净后晾干并称重。

1.4 数据分析方法

采用SPSS 19.0 统计学软件进行单因素方差分析。

2 结果与分析

2.1 不同用量微生物菌肥对不同程度盐渍化土壤的降盐分析

由表1 可知，轻度盐渍化处理组降盐效果T3>T4>T2>T1，T3 处理组比对照降幅36.27%，比初始降幅57.91%；中度盐渍化处理组降盐效果T7>T8>T6>T5，T7 处理组比对照降幅31.24%，比初始降幅45.58%；重度盐渍化处理组降盐效果T12>T11>T10>T9，T12 处理组比对照降幅25.12%，比初始降幅35.59%。从整体来看，不同盐渍化程度土壤施用微生物菌肥均有降盐效果，轻、中度盐渍化土壤施用微生物菌肥降盐效果随施用量的增加呈现先升高后下降的趋势，施用量小于1 500 kg/hm2时，随着施用量的增加降盐效果增强，在大于1 500 kg/hm2后，随着施用量的增加降盐效果降低。另外，重度盐渍化土壤施用微生物菌肥降盐效果随施用量增加持续增强，但增速逐渐放缓。综合考虑经济效益与改良效果，1 500 kg/hm2微生物菌肥改良效果最佳。

表1 微生物菌肥不同用量处理的土壤盐分数据

分析表1 中相同菌肥用量不同土壤盐渍化程度的降盐效果，从750 kg/hm2处理来看，处理试验结束时各处理的土壤含盐量普遍比初始土壤低。从结束含盐量比初始含盐量降幅的排序可知，T2>T6>T10，轻度盐渍化T2 处理的降盐效果最为明显，重度盐渍化T10 处理的降盐效果最差。从结束时各处理比对照含盐量降幅T2>T6>T10，T2 处理的降盐效果最为明显，T10 处理降盐效果最差。根据各处理组差异性分析发现，施用微生物菌肥的T2、T6、T10 处理含盐量均显著低于对照（P<0.05）。总体来看，T2 处理降盐效果最好，降幅可达28.77%，T6、T10 处理降盐效果依次减弱。

从1 500 kg/hm2处理来看，试验结束时各处理的土壤含盐量普遍比初始土壤低。从结束含盐量比初始含盐量降幅、各处理比对照含盐量降幅的排序均为T3>T7 >T11，轻度盐渍化T3 处理的降盐效果最好，重度盐渍化T11 处理的降盐效果最差。根据各处理组差异性分析，施用微生物菌肥的T3、T7、T11处理含盐量均显著低于对照（P<0.05）。总体来看，T3 处理降盐效果最好，降幅可达36.27%，T7、T11 处理降盐效果依次减弱。

从2 250 kg/hm2处理看，降盐效果亦为T4>T8>T12，轻度盐渍化T4 处理效果最为明显，盐分降幅可达34.49%，中度和重度盐渍化T8、T12 处理降盐效果依次减弱。各处理含盐量亦均显著低于其对照（P<0.05）。

因此，3 个施肥梯度降盐效果均呈现轻度盐渍土>中度盐渍土>重度盐渍土，说明此微生物菌肥更适用于轻度、中度盐渍化地区。

2.2 不同程度盐渍化土壤施用不同用量微生物菌肥对冬小麦生长的影响

由表2 可知，轻度盐渍化处理组的株高为T3>T4>T2>T1，T3 处理比对照增幅22.61%；SPAD 值为T3>T4>T2>T1，T3 处理比对照增幅19.62%；鲜重表现为T3=T4>T2>T1，T3 和T4 处理比对照增幅16.67%；根系长度为T4>T3>T2>T1，T4 处理比对照增幅32.19%。中度盐渍化处理组的株高为T7>T8>T6>T5，T7 处理比对照增幅25.37%；SPAD 值为T7>T8>T6>T5，T7 处理比对照增幅21.75%；鲜重表现为T7=T8>T6>T5，T7 和T8 处理比对照增幅21.05%；根系长度为T8>T7>T6>T5，T8 处理比对照增幅31.97%。重度盐渍化处理组的株高为T12>T11>T10>T9，T12 处理比对照增幅33.52%；SPAD 值为T12>T11>T10>T9，T12 处理比对照增幅24.30%；鲜重表现为T12>T11>T10>T9，T12 处理比对照增幅38.46%；根系长度为T12>T11>T10>T9，T12 处理比对照增幅26.76%。从整体来看，施用量小于1 500 kg/hm2时，随着施用量的增加小麦长势改善明显，施用量大于1 500 kg/hm2后，效果随施用量增加而降低；重度盐渍处理组，施用量在小于1 500 kg/hm2时，冬小麦长势逐渐增强，大于1 500 kg/hm2后增幅减缓。根系长度随着施用量的增加稳步增加，证明微生物菌肥对冬小麦根系具有促进作用。因此，从冬小麦长势的角度分析，轻度、中度盐渍化土壤微生物菌肥最佳用量为1 500 kg/hm2。

表2 微生物菌肥不同用量处理的冬小麦生长指标

从750 kg/hm2处理来看，按株高和SPAD 值比对照增幅的排序均为T6>T2>T10，施用微生物菌肥处理对小麦株高和SPAD 值均有促进作用，T6 处理株高和SPAD 值比对照增幅分别为20.21%和18.16%；鲜重比对照增幅的排序为T10>T2>T6，T10 处理鲜重比对照增幅15.38%；根系长度比对照增幅的排序为T2>T6>T10。

从1 500 kg/hm2处理来看，株高和鲜重比对照增幅的排序均为T11>T7>T3，各处理对小麦株高和鲜重均有促进作用，T11 处理株高和鲜重比对照增幅分别为28.95%和30.77%；SPAD 值比对照增幅的排序为T7>T11>T3，T7 处理的SPAD 值比对照增幅为21.75%；根系长度比对照增幅为T3>T7>T11。

从2 250 kg/hm2处理来看，株高、SPAD 值和鲜重比对照增幅的排序均为T12>T8>T4，T12 处理株高、SPAD 值和鲜重比对照增幅分别为33.52%、24.30%和38.46%；根系长度比对照增幅的排序为T4>T8>T12。

综合来看，不同程度盐渍化土壤施用微生物菌肥对冬小麦株高、SPAD 值、鲜重和根系长度均存在促进作用。

3 讨论与结论

目前微生物改良盐渍土研究多集中于土壤微观领域[21-25]，通过对土壤理化性质分析，判定微生物菌肥对盐渍土改良效果，缺少微生物菌肥对冬小麦长势响应研究。本研究选取山东省东营市垦利区河道土，针对不同程度盐渍土进行微生物菌肥改良，并开展了不同程度盐渍化土壤、不同用量微生物菌肥的室内模拟试验，同时获取土壤含盐量，冬小麦株高、SPAD 值、鲜重、根系长度等数据，综合土壤改良和植被生长两方面数据评价微生物菌肥对不同程度盐渍土改良效果，可使研究结果更为准确客观。

从不同程度盐渍化土壤施用微生物菌肥改良试验发现，各处理土壤盐分含量比初始值均有所下降，取得了与种植绿肥作物改良盐渍土等相似的试验结果[26-30]，显示了通过精细农艺措施改良盐渍土的可行性。研究表明，施用微生物菌肥可有效改善土壤理化性能，增加土壤孔隙度和储水量，从而降低土壤盐渍化程度，进一步促进冬小麦生长[31-33]。另外，嗜盐微生物在生长繁殖过程中会大量消耗环境中的游离Na+，进而降低土壤中的盐离子浓度[34]，说明了微生物菌肥的双重降盐效果。

施用微生物菌肥能有效降低土壤含盐量，较对照降幅6.02%～36.27%，微生物菌肥施用量为1 500 kg/hm2的轻度盐渍化处理效果最为明显，降幅可达36.27%，说明此微生物菌肥更适用于轻度、中度盐渍化地区。

微生物菌肥对冬小麦生长有显著的促进作用，不同程度盐渍化处理冬小麦株高比对照增幅18.01%～33.52%，SPAD 值提高9.82%～24.30%，鲜重提升10.53%～38.46%，根系长度提升14.08%～32.19%。

轻度、中度盐渍化土壤微生物菌肥用量小于1 500 kg/hm2时，降盐效果随施用量增加而增强，冬小麦株高、鲜重、根系长度、SPAD 值提高明显，施用量超过1 500 kg/hm2后降盐效果降低。重度盐渍化土壤微生物菌肥用量小于1 500 kg/hm2时，降盐效果随施用量增加而增强，冬小麦株高、鲜重、根系长度、SPAD值提高明显，施用量大于1 500 kg/hm2后降盐效果增幅减缓，小麦长势增速减缓。综合考虑经济效益与改良效果，1 500 kg/hm2微生物菌肥改良效果最佳。