不同微生物菌剂对棉花土壤理化性质及生长的影响*

王俊铎，龚照龙，郑巨云，刘海明，严伟龙，李 硕，刁于和，李雪源，梁亚军

（1.新疆农业科学院经济作物研究所，新疆 乌鲁木齐 830091；2.北京航天恒丰科技股份有限公司；3.新疆航天兆丰科技有限公司）

新疆棉花生产在我国棉花产业发展中具有举足轻重的作用，肩负着我国棉花生产安全、满足棉纺工业需求、促进新疆经济发展、保持边疆稳定、实现棉农增收，所以做大做强新疆棉花生产，巩固新疆棉花生产可持续发展是国之要务[1-4]。据统计，2021年新疆棉花种植面积超250万hm2，产量超510 t，占全国棉花总种植面积和产量的80%以上[5]。目前，我国新疆棉花发展仍然面临许多困境。进入21世纪以来，虽然新疆棉花的单产水平和总产量总体仍保持逐年增加的趋势，但随着棉花种植年限的延长，长期连作棉田化肥使用量大，导致土壤理化性质变差，土壤板结严重，有机质含量严重不足，因此，持续提高新疆棉花的土壤质量，保证棉花生产安全，实现农业可持续发展，是新疆棉花生产中迫切需要解决的重要问题之一[5-7]。随着微生物菌剂市场的迅速发展，各类微生物菌剂用于生产当中，其不但可以抑制土壤病原菌的生长、改良土壤环境、提高肥料利用率，还可以丰富水土营养，提高作物的产量[8-9]。因此，本研究通过研究不同微生物菌剂对棉花土壤理化性质、生长和产量的影响，对比田间肥效的差异，确认适合棉花可持续生产的微生物菌剂，为该菌剂在棉花生产中的推广应用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验概况

试验于2021—2023年在新疆十六团7连G-02条陆地棉种植基地进行。试验所在地属于温带大陆性干旱气候，日照时间长，昼夜温差大，年均气温为6.7 ℃。土壤类型为沙壤土略带粘性，土壤质地为粘土。棉花生育期滴水8次，共计滴水量270 m3/667 m2。基肥投入50 kg/667 m2化肥（复合肥30 kg/667 m2+尿素20 kg/667 m2）。追肥：6月5日滴灌，随水滴施尿素3 kg/667 m2，磷酸二铵2 kg/667 m2；6月25日滴灌，随水滴施尿素5 kg/667 m2，磷酸二铵3 kg/667 m2，钾肥3 kg/667 m2；7月1日滴灌，随水滴施尿素5 kg/667 m2，磷酸二铵5 kg/667 m2，钾肥5 kg/667 m2；7月10日滴灌，随水滴施尿素5 kg/667 m2，磷酸二铵4 kg/667 m2，钾肥4 kg/667 m2；7月26日滴灌，随水滴施尿素5 kg/667 m2，磷酸二铵2 kg/667 m2，钾肥2 kg/667 m2。

1.2 试验材料

供试棉花品种为国审棉新品种“源棉8号”，由新疆农业科学院经济作物研究所提供。

供试微生物菌剂为“菌临天下”（有效活菌数≥1 200亿/g），双藻菌露200（有效活菌数≥200亿/g）和十二菌微生物菌剂（有效活菌数≥5亿/g）。

1.3 试验设计

采用随机区组设计，常规大田管理。试验共设4个处理，每个处理设3次重复。对照（CK）：施用常规复合肥（尿素、磷酸二铵和钾肥），不施用微生物菌剂；T1处理：施用菌临天下；T2处理：施用双藻菌露200；T3处理：施用十二菌微生物菌剂。微生物菌剂处理试验全生育期滴施6次，第一次水用量200 g/667 m2，第二次水用量200 g/667 m2，第三次至第六次每次用水量100 g/667 m2。各处理田间面积均为16.67 hm2，理论种植密度15 458株/667 m2。

1.4 数据调查与测定

1.4.1 生育期调查

记录棉花播种、出苗及各生育期的开始与结束日期。

1.4.2 土壤理化性质测定

采用五点取样法对每个小区0～20 cm的土壤进行采集。依据《土壤农化分析》的方法进行土壤理化性质的测定，其中包括土壤有机质、pH、全氮含量、水解性氮含量、有效磷含量和速效钾含量。

1.4.3 农艺性状调查

于吐絮期，随机分区选取10株具有代表性棉株，每个处理共选取30株棉株，测定其株高、果节、叶龄、花位和铃位等。

1.4.4 干物质积累量测定

不同处理随机分区选取5株具有代表性棉株，每个处理共选取15株棉株，按照不同部位，于105 ℃杀青30 min，80 ℃烘干至质量恒定，称量各部位重量。

1.4.5 产量及产量构成因素

于棉花吐絮期，采用农业农村部棉花测产方法，每个处理抽测5个样点，每个样点6.67 m2，调查其棉花株数和铃数，并采收棉株上、中和下部各100个棉铃，测定单铃重。棉花收获阶段实收每个样点的籽棉和皮棉，称重后折算667 m2产量。

1.5 数据分析

采用Excel 2018和R语言进行数据整理与综合分析，利用Graphpad prism 8.1软件进行数据可视化。

2 结果与分析

2.1 不同处理对棉花生育期及长势的影响

由表1可知，不同处理棉花生育期天数在117～120 d，以CK和T3处理生育期最长，T2次之，T1最短。2021—2022年，不同处理棉花出苗期没有差异，现蕾、开花和吐絮期的时间有所差异，T1进入现蕾期相较CK、T2和T3分别提前1～3 d，开花期相较CK、T2和T3提前3 d，吐絮期相较CK、T2和T3分别提前2～3 d。此外，两年间不同处理棉花的生长势和整齐度有所差异，T1处理棉花苗期、蕾期和花期的生长势、整齐度均优于CK、T2和T3。说明微生物菌剂对棉花生育进程无显著影响，T1微生物菌剂可促进棉花的生长势和整齐度。

表1 不同处理棉花生育时期及长势

2.2 不同处理对棉花土壤理化性质的影响

由表2可知，微生物菌剂对棉花土壤理化性质具有显著影响。2021—2022年，微生物菌剂处理下土壤的pH、全氮、有机质、水解性氮、有效磷和速效钾等理化现状均优于对照。两年间土壤pH以T1处理最低，平均为8.12；全氮以T1处理最高，平均为1.07 g/kg，较CK、T2和T3分别增加20.22%、8.08%和9.93%；有机质以T1处理最高，平均为21.41 g/kg，较CK、T2和T3分别增加9.74%、5.76%和6.38%；水解性氮以T1处理最高，平均为69.31 mg/kg，较CK、T2和T3分别增加38.51%、17.06%和19.08%；有效磷以T1处理最高，平均为89.48 mg/kg，较CK、T2和T3分别增加31.31%、11.65%和19.08%；速效钾以T1处理最高，平均为203.46 mg/kg，较CK、T2和T3分别增加24.98%、13.06%和15.96%。表明微生物菌剂能够显著改善棉花土壤理化性质，增加土壤肥力，减少土壤盐渍化，其中以T1处理下棉花土壤理化性状最优。

表2 不同处理对棉花土壤理化性质的影响

2.3 不同处理对棉花农艺性状、干物质积累量及分配的影响

由表3和表4可知，微生物菌剂对棉花的农艺性状、鲜重和干物质积累量均有显著影响，不同处理的干物质分配比例没有显著差异。2021—2022年，微生物菌剂处理下棉花的农艺性状、地上部分鲜重、根鲜重、地上部分干重和根干重均大于对照，整体表现为T1＞T2＞T3＞CK。两年间不同处理的棉花株高介于83.16～86.73 cm，T1处理表现最高，较CK、T2和T3增加2.62%以上；不同处理棉花果节介于6.28～6.95个，T1处理表现最高，较CK、T2和T3增加了5.42%以上；不同处理棉花叶龄、花位和铃位在不同处理间差异较小；不同处理棉花地上部分鲜重介于157.47～231.31 g，T1处理表现最高，较CK、T2和T3分别增加28.90%、9.28%和10.75%；不同处理棉花根鲜重介于12.33～15.45 g，T1处理表现最高，较CK、T2和T3分别增加25.32%、8.42%和9.23%；不同处理棉花地上部分干重介于79.41～104.05 g，T1处理表现最高，较CK、T2和T3分别增加31.03%、10.57%和15.44%；不同处理棉花根干重介于5.31～7.03 g，T1处理表现最高，较CK、T2和T3分别增加32.43%、21.25%和21.04%。表明微生物菌剂能够促进棉花的生长发育，增加棉花的干物质积累，其中以T1处理下棉花农艺性状和干物质积累量的综合表现最优。

表3 不同处理对棉花农艺性状的影响

表4 不同处理对棉花干物质积累量及分配的影响

2.4 不同处理对棉花产量及构成因素的影响

由表5可知，不同处理对棉花的小区株数、单株成铃数、皮棉和籽棉产量均有显著影响，对单铃重和籽指影响不显著。2021—2022年，菌剂处理棉花的产量及产量构成因素均优于对照，整体表现为T1＞T2＞T3＞CK。两年间棉花小区株数以T1处理表现最多，平均为132.5株，较CK、T2和T3分别增加了8.46%、5.58%和5.86%；单株成铃数以T1处理表现最多，平均为6.63个，较CK、T2和T3分别增加35.97%、21.66%和17.45%；单铃重和籽指在不同处理下无显著差异，但均以T1处理表现最优；皮棉产量以T1处理表现最多，平均为245.85 kg/667 m2，较CK、T2和T3分别增加10.73%、3.23%和6.17%；籽棉产量以T1处理表现最多，平均为579.2 kg/667 m2，较CK、T2和T3分别增加18.36%、9.73%和10.78%。表明微生物菌剂能够协调棉花的产量构成因素，显著增加皮棉和籽棉产量，其中以T1处理下棉花产量及构成因素综合表现最好。

表5 不同处理对棉花产量及构成因素的影响

3 讨论

新疆棉花多年来大面积连续种植，生产过程中存在误用农药、不科学灌溉、过量施肥、残膜污染等，导致土壤盐碱化、板结加重、微生物种群减少、养分失衡、肥力下降等一系列问题，严重影响棉花的生长发育，造成棉花减产问题突出[12]。有研究表明，在连作田施用微生物菌剂可显著改善土壤理化性质，改善土壤微生物群落，增加土壤颗粒含量，改善土壤团聚体结构，从而促进作物生长发育，提高作物产量[10，13-17]。本研究表明，2021—2023年不同处理棉花的生育期基本同步，但施用微生物菌剂的棉花在苗期、花蕾期和开花期的生长势和整齐度优于对照，表明微生物菌剂可以促进棉花在生长过程中的生长势和整齐度。同时，微生物菌剂对棉花土壤理化性质具有显著影响，T1菌剂处理土壤的pH、全氮、有机质、水解性氮、有效磷和速效钾等理化现状均优于其他处理。表明施用微生物菌剂可显著改善棉花土壤理化性质，降低土壤盐碱化风险，为棉花高产奠定坚实基础。

干物质积累与作物产量密切相关。本研究发现，微生物菌剂处理会促进棉花的生长发育。2021—2023年，T1菌剂处理的株高和果节分别为86.53 cm和6.9个，微生物菌剂处理下的棉花鲜重和干重均显著大于对照，其中T1菌剂处理的棉花地上部分鲜重、根鲜重和地上部分干重较CK、T2和T3增加了8.42%以上，根干重较CK、T2和T3增加了21.04%以上，表明微生物菌剂能促进棉花的生长发育，增加棉花的鲜重和干物质积累，为产量形成打下坚实基础。此外，微生物菌剂对棉花产量及其构成因素也有显著影响。2021—2023年，T1菌剂处理的棉花小区株数较CK、T2和T3增加了5.58%以上，单株成铃数较CK、T2和T3增加了17.45%以上，单铃重和籽指也均大于其他处理。两年间T1处理棉花的皮棉产量平均为245.85 kg/667 m2，较CK、T2和T3分别增加10.73%、3.23%和6.17%；T1处理籽棉平均产量为579.2 kg/667 m2，较CK、T2和T3分别增加18.36%、9.73%和10.78%。表明微生物菌剂能够协调棉花的产量构成因素，进一步显著增加棉花皮棉和籽棉的产量。

4 结论

本研究表明，“菌临天下”微生物菌剂能够有效降低棉田土壤pH，提高土壤养分含量，包括有机质、水解性氮、有效磷和速效钾等。此外，施用该菌剂有利于促进棉花的生长发育、增加干物积累、协调产量构成因素，最终达到增产增收的目的。综上，“菌临天下”微生物菌剂对棉花土壤理化性质、生长发育和产量具有良好的促进效果，该菌剂在棉花生产中值得大面积推广应用。