一种复合微生物菌剂在甜脆豌豆中的田间应用效果

丁学双，朱红青，丁映风，姚巧敏，张青青，姚春馨，周晓罡，杨加珍，丁玉梅，陈 佳

（1祥云县植保植检站，云南祥云 672100；2祥云泰兴农业科技开发有限责任公司，云南祥云 672100；3云南农业大学烟草学院，昆明 650201；4云南省农业科学院生物技术与种质资源研究所，昆明 650205）

0 引言

豌豆(Pisum satiumL.)原产于中亚细亚和地中海地区，其生长势强，喜温凉湿润的气候，具有抗寒及氮肥高效利用的优势[1]，云南属于低纬高原，豌豆常年种植面积约为6.67万hm2，其中每年8月秋播的甜脆豌豆可在秋冬季（10月中下旬—12月上旬）供应北方市场，经济收益好，目前已成为大理、楚雄等地区乡村振兴的特色产业之一[2]。甜脆豌豆鲜食籽粒中蛋白质的含量是普通禾谷作物的2倍以上，且易消化，可食用性强[3]。甜脆豌豆可与春玉米和烤烟套种，利用收获后的玉米杆和烟杆作支架供藤蔓生长，可充分利用光、热、水、气、土等自然条件，不仅节省了投入成本，其根部的根瘤菌还能为土壤留下丰富优质的氮素，提高土壤的肥力和可耕性。

近年来，随着甜脆豌豆栽培的复种指数逐年提高，造成连作障碍加重，加之其生长发育过程中所需的养分和水分较多，极易遭受白粉病、根腐病和褐斑病等危害[4]，致使甜脆豌豆的产量和品质下降，且根茎部基腐病易传染白菜、甘蓝、油菜、茄果类和瓜类[5]，农户种植蔬菜的综合经济效益受到影响[2]。在甜脆豌豆生产上，为了控制病害和实现高产，农户在栽种过程中大量使用化肥和农药（如多菌灵、呋喃丹等）[6]，导致土壤盐渍化加重[7]，土传病害增多，土壤微生物生态平衡被破坏[8]，肥力下降，还造成农药残留[5]及病原菌抗药性增加[9]。鉴于化学肥料和化学药剂带来的一系列农田生态和品质安全问题[10]，应用安全、高效的生物制剂来提高甜脆豌豆的产量及品质是实现其绿色优质生产的一项重要技术措施，用复合微生物菌剂代替化学农药和化肥已逐渐成为近年来作物病害绿色防控的趋势和热点[11-12]。以往研究表明，复合型微生物菌剂具有无污染、不容易产生抗药性、对人畜无害的特点，并具有一定的促生增产效果[13-15]，已广泛应用在花生[16]、黄瓜[8,17]、番茄[18]等蔬菜作物上，但复合菌剂在甜脆豌豆中的应用效果鲜有研究。

复合微生物菌剂中含有特定种类的微生物活体，通过在土壤中的新陈代谢等生命活动[19]，可为作物提供生长发育所需的养分，使其生长环境达到最适条件，平衡土壤微生物的种类和数量，增加土壤中有益细菌，利于土壤微生态环境的绿色协调[20]。本试验在筛选获得5种兼具促生和生防功能的芽孢杆菌（地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、蜡样芽胞杆菌、解淀粉芽孢杆菌、短小芽孢杆菌）并制成复合微生物菌剂615的基础上，通过测定不同施肥处理的甜脆豌豆主要农艺性状、病害发生率、产量和品质、根际土壤微生物数量来综合评价田间应用效果，旨在为复合微生物菌剂615在甜脆豌豆栽培中的推广应用提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料

供试甜脆豌豆品种为‘长寿仁’，由云南众乐农业科技有限公司提供。复合微生物菌剂615（液体）含5种有益芽孢杆菌（地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、蜡样芽胞杆菌、解淀粉芽孢杆菌、短小芽孢杆菌），由云南省农业科学院生物技术与种质资源研究所提供，有效活菌数(CFU)≥2亿个/mL。NPK复合化肥由湖北澳特尔化工有限公司生产，总养分质量分数51%（含N 17%，P2O517%，K2O 17%）。

1.2 试验设计

试验共设置4个处理，分别为不施肥对照、单施复合微生物菌剂615、单施化肥、复合微生物菌剂和化肥配施。采用随机区组设计，每个处理设置3次重复，共12个小区。小区面积为26 m2，每墒1个小区(1.3 m×20 m)，打塘播种，塘距50 cm，每塘6株。

1.3 施肥及栽培管理

试验于2020年8月—12月在云南省祥云县泰兴农业开发有限公司基地进行。于8月15日打塘穴播，各处理施肥在苗期（9月10日）和开花结荚期（10月1日）期分2次进行。施肥方式为：复合微生物菌剂原液稀释300倍追肥，每塘500 mL灌根；化肥按1 hm2施用195 kg的量计算，每小区施肥时称取0.5 kg化肥溶于20 kg清水后每塘500 mL灌根；复合微生物菌剂+化肥的处理于在当日施用化肥后，次日施用复合微生物菌剂；对照施用等量的清水。其余栽培措施同甜脆豌豆的常规管理，视土壤商情和不同生长时期需水情况进行浇灌，在出苗2周后进行培土、中耕除草，在株高约30 cm时搭架，及时绑蔓整枝。

1.4 测定指标

1.4.1 主要农艺性状测定 主要农艺性状测定均在结荚期进行，每个小区随机选取10株植株，调查株高、分枝数、开花数和结荚数后取平均值，并计算结荚率。

1.4.2 病害发生率测定 在结荚期测定，调查每个小区植株根腐病、白粉病和褐斑病3种病害的发病株数，发病总株数除以小区总株数得到综合病害率。

1.4.3 果荚产量性状和小区产量测定 甜脆豌豆商品果荚可连续采收，从首次采收到末次采收共计11次，每次采收称量得到小区产量，11次产量合计为小区总产量。果荚产量构成性状测定在第4次采收时调查（采收盛期），每个小区随机挑选50个果荚测定重量和荚长，剥出籽粒后计数称重，计算百粒重、单荚重、单荚粒数和荚长。

1.4.4 品质分析 品质分析第4次采收时测定。委托云南省产品质量监督检验研究院检测，送样量为2 kg鲜果荚，测定新鲜籽粒中总糖、蛋白质和淀粉的含量，按照GB 5009.9—2016《食品安全国家标准食品中淀粉的测定》、GB 5009.5—2016《食品安全国家标准食品中蛋白质的测定》和GB 5009.8—2016《食品安全国家标准食品中果糖、葡萄糖、蔗糖、麦芽糖、乳糖的测定》进行。

1.4.5 根际土壤微生物数量分析 于施肥后7天取根际土样，每个处理采用5点取样法，每点取200 g土样混合。采用稀释涂布平板法计数测定，用牛肉膏蛋白胨培养基培养细菌，马丁氏培养基培养真菌，改良高氏一号培养基培养放线菌。

1.5 数据分析

数据采用DPS 7.0进行统计分析，单因素随机区组进行方差分析，多重比较采用新复极差法(p＜0.05)。

2 结果与分析

2.1 施用复合微生物菌剂对甜脆豌豆主要农艺性状的影响

从表1可知，各个处理间的株高和分枝数无显著差异，而复合微生物菌剂与化肥配施后可显著增加甜脆豌豆的单株开花数，比对照增加11.77%。所有施肥处理都能显著提高结荚率，单施复合微生物菌剂或化肥、菌剂和化肥配施分别比对照提高7.90%，10.12%和12.49%。从综合病害发生率看，施用复合微生物菌剂还可以显著降低甜脆豌豆的田间综合病害率，比对照减少10.83%。

表1 甜脆豌豆各施肥处理施用后的主要农艺性状

2.2 施用复合微生物菌剂对甜脆豌豆果荚产量性状和小区产量的影响

由表2可知，4个处理间的百粒重、单荚重、单荚粒数和荚长指标差异不显著。从小区产量看，3个施肥处理的小区产量均显著高于对照，增产幅度在10.75%～19.82%之间，其中化肥和复合菌剂配施最高，为19.82%，单施化肥次之(18.48%)，施用复合微生物菌剂为10.75%，但3个施肥处理间的产量无显著差异。以上结果说明，施肥处理对甜脆豌豆的果荚产量性状基本没有影响，但施肥处理可显著提高的小区产量，其中化肥和复合菌剂配施增产效果最明显。

表2 甜脆豌豆各施肥处理施用后的果荚产量性状和小区产量

2.3 施用复合微生物菌剂对甜脆豌豆品质的影响

由表3可知，3个施肥处理中甜脆豌豆的总糖含量显著高于对照，单施复合微生物菌剂或化肥，化肥+复合微生物菌剂配施的总糖增幅分别为66.67%、50.00%和55.56%。单施复合菌剂的总蛋白含量显著高于其余3个处理，与对照相比增加9.24%。单施复合微生物菌剂及与化肥配施后的淀粉含量显著高于对照和化肥处理，分别增加59.37%和84.37%。以上结果说明，施用复合菌剂后可显著提高甜脆豌豆的总糖、总蛋白和淀粉含量，其与化肥配施可显著提高总糖和淀粉含量，而化肥处理只能提高总糖含量。

表3 甜脆豌豆各施肥处理施用后的品质指标

2.4 施用复合微生物菌剂对甜脆豌豆根际土壤微生物数量的影响

由表4可知，各个处理开花结荚期的根际土壤中细菌的数量较苗期增加，为苗期的1.93～2.19倍，其中复合微生物菌剂处理的土壤细菌数量增加最多；开花结荚期的真菌数量除化肥+复合微生物菌剂处理较苗期减少外，其余处理均增加，其中单施复合菌剂增加最多，为苗期的2.38倍；各处理的开花结荚期放线菌数量与苗期相比均有所增加，为苗期的1.73～2.36倍，其中单施复合菌剂放线菌数量增加最多，为苗期的2.36倍。综合结果说明，施用复合微生物菌剂可明显增加甜脆豌豆根际土壤中的细菌、真菌和放线菌数量，其与化肥配施后土壤中的细菌和放线菌数量增加，真菌数量减少。

表4 各施肥处理施用后甜脆豌豆的根际土壤微生物种类和数量

3 讨论与结论

复合生物菌剂具有多样性[16]、高效性、肥效持久性[21]等特点，目前在农业生产实践中应用十分广泛，并且获得显著的增产效果[22]。复合微生物菌剂有助于绿色农产品的生产，不仅同时可以改善作物的农艺性状，提高作物的抗逆性，增加作物的营养价值和风味[7,23]，还能够改善根系周围的土壤环境，维持微生态的平衡[14,24-25]；复合芽孢杆菌菌剂还可以有效减少病虫害的发生，芽孢杆菌具有体积大、生长繁殖迅速和生存能力较强等特点，可有效抑制病原菌生长[26]。本研究通过前期筛选云南蔬菜主产区土壤样品中的解磷、解钾、以及拮抗病原菌的芽孢杆菌，获得5株功能菌株，分别为地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、蜡样芽胞杆菌、解淀粉芽孢杆菌、短小芽孢杆菌，将它们配制成复合微生物菌剂615。

多数研究者报道，施用微生物菌剂后对不同作物产量的提升作用有差异，本试验中复合微生物菌剂与化肥配施对产量提高幅度最大(19.82%)，而单施复合菌剂只能提高10.75%，但二者无显著差异。由枯草芽孢杆菌等复配的微生物菌剂能使豆科花生的产量增加12.85%[5]，而施用培元、哈茨木霉菌、根无忧3种微生物菌剂对枸杞的单位亩产量可提高58%[14]，沼液提取物和宛氏拟青霉复配后对番茄单株产量提高幅度达75.13%[12]。前人在蔬菜作物上的研究表明，复合微生物菌剂可改善大豆品质[27]，可增加黄瓜和番茄果实的可溶性糖、可溶性蛋白和Vc含量[8,17-18]，提高辣椒中的氨基酸含量[25]和白菜中的总酚含量[22]，也具有减低作物的硝酸盐含量、提升安全品质的作用[17-18]。本试验也表明，单施复合微生物菌剂可显著增加甜脆豌豆鲜食籽粒中的总糖、蛋白质和淀粉含量(p＜0.05)，对品质促进作用最显著，其次是复合菌剂与化肥配施，而单施化肥则不利于蛋白质和淀粉的的形成和积累。总之，施用微生物复合菌剂对甜脆豌豆产量和品质促进作用显著，但对更多营养指标（如氨基酸和硝酸盐等）的影响还需进一步研究。

微生物是调控土壤的核心要素[26]。报道在核桃上施用添加芽孢杆菌的生物有机肥后，土壤中细菌含量增加，真菌含量减少[28]，这与本试验结果一致。马二磊等[12]报道施用微生物菌剂具有改变土壤真菌群落结构、提高土壤真菌多样性、降低有害菌镰刀菌属相对丰度、改良土壤的作用。本试验结果表明，施用该复合微生物菌剂615可明显增加甜脆豌豆根际土壤中的微生物数量，推测该复合微生物菌剂施入土壤后，芽孢杆菌占据生长繁殖的优势，竞争性抑制了病原菌的生长[27]。该菌剂中5种芽孢杆菌在土壤中的定殖速度、对病原菌的抑制效应、解磷解钾效应，以及对土壤pH、土壤养分状况、土壤微生态的影响等还需深入研究。

综上所述，复合微生物菌剂无论和化肥配施与否均可显著促进甜脆豌豆产量和品质的提升，而单独施用复合微生物还可增加根际土壤微生物的丰度，且对品质的改善作用更明显。由于微生物菌剂见效缓慢、易受环境影响，施用技术要求高，在综合考虑经济效益和生态效益的前提下，甜脆豌豆栽培中优先推荐复合微生物菌剂和化肥配施的施肥方案，同时还应综合考虑秸秆还田、深翻深松、绿肥种植、施用有机肥等措施，保障云南省甜脆豌豆产业绿色、高效、可持续发展。