微生物菌剂对土壤理化性质及棉花生长的影响

王俊铎，郑巨云，龚照龙，刘海明，刁于和，李雪源，严伟龙，姜秀娟，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）

新疆为我国棉花的主要产区，深刻影响着我国棉花产业的发展[1]。据统计，2021年新疆棉花种植面积超2 500千hm2，占全国棉花总种植面积的80%以上[2]。近年来，由于新疆棉花常年连作，导致土壤理化性质失调、土壤盐碱化加重和肥力流失，严重影响了新疆棉花的产业发展[2-4]。随着微生物菌剂的关注，人们发现微生物菌剂是国家农业可持续发展的不可或缺的绿色投入品，它能维持改良土壤理化性质、协调土壤肥力、改善土壤盐碱化，并能促进作物生长发育和增产保收[5-6]。因此，本研究通过对比微生物菌剂与常规施肥田间肥效的差异，研究微生物菌剂对棉花土壤理化性质及生长的影响，为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年在新疆农科院经济作物陆地棉试验基地（十六团7连G-02条田）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。灌溉情况：生育期共滴水8次，共计滴水270 m3∕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”（新疆农业科学院经济作物研究所提供），供试微生物菌剂“菌临天下”由新疆航天兆丰科技有限公司提供，其有效活菌数≥1 200亿∕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2个处理，每个处理设3次重复。对照处理田和菌剂处理田均为33.3 hm2，理论密度15 489株∕667 m2。处理1：对照（CK），常规施肥（尿素、滴灌二铵水溶肥、晶粒钾62%），不施用微生物菌剂；处理2：T（菌临天下），在对照施肥的基础上加施微生物菌剂菌临天下。菌剂处理全生育期滴施菌临天下菌剂6次，第一次随水滴施用量200 g∕667 m2，第二次随水滴施用量200 g∕667 m2，第三次至第六次随水滴施用量100 g∕667 m2。2个处理常规施肥量：基肥投入化肥50 kg∕667 m2（40 kg∕667 m2复合肥＋10 kg∕667 m2尿素）；追肥：6月5日滴施尿素3 kg∕667 m2、磷酸二铵2 kg∕667 m2；6月16日滴施尿素4 kg∕667 m2、磷酸二铵3 kg∕667 m2、钾肥1 kg∕667 m2；6月25日滴施尿素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日滴施尿素5 kg∕667 m2、磷酸二铵4 kg∕667 m2、钾肥4 kg∕667 m2；7月19日滴施尿素5 kg∕667 m2、磷酸二铵4 kg∕667 m2、钾肥5 kg∕667 m2；7月26日滴施尿素5 kg∕667 m2、磷酸二铵2 kg∕667 m2、钾肥2 kg∕667 m2。

1.4 数据调查

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

于不同处理下，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，包括土壤有机质、pH值、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

于棉花吐絮期，随机分区选取5株具有代表性的棉株，每个处理共选取30株棉株，测定其株高、果枝节、叶龄、花位和铃位等。

1.4.4 干物质积累量测定

各处理随机分区选取10株具有代表性棉株，每个处理共选取30株棉株，按照不同部位分开，在105 ℃杀青30 min后，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办法，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，并称重，折算667 m2产量。

1.5 数据分析

采用Excel 2017和R语言进行数据整理与综合分析，利用Graphpad prism 8.02 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和生长势的影响

由表1可知，各处理棉花生育期天数为117～120 d，T微生物菌剂处理的生育期天数较对照少1～3 d。T微生物菌剂处理2021年棉花现蕾期、开花期和吐絮期较对照分别提前3 d、2 d和3 d，2022年棉花出苗期、现蕾期、开花期和吐絮期较对照分别提前1 d、2 d、2 d和1 d。此外，两年间T微生物菌剂处理棉花的生长势、整齐度均优于对照。说明微生物菌剂会促进棉花不同生育进程的生长势和整齐度，对棉花生育进程无显著影响。

表1 不同处理棉花生育时期及长势差异

2.2 不同处理对棉花土壤理化性质的影响

由表2可知，T微生物菌剂处理对棉花土壤理化性质具有显著影响，两年间T微生物菌剂处理棉花土壤全氮、有机质、水解性氮、有效磷和速效钾的含量均高于对照。两年间T微生物菌剂处理的土壤全氮含量平均为1.12 g∕kg，较对照增加14.65%；土壤有机质含量平均为21.82 g∕kg，较对照增加12.46%；土壤水解性氮含量平均为61.45 mg∕kg，较对照增加了14.35%；土壤有效磷含量平均为52.98 mg∕kg，较对照增加33.30%；土壤速效钾含量平均为186.17 mg∕kg，较对照增加13.98%。土壤pH值平均为8.05，较对照减少3.75%。表明T微生物菌剂处理能够显著改善棉花土壤理化性质，提高土壤肥力，降低土壤盐渍化风险。

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、干物质积累及分配的影响

由表3和表4可知，微生物菌剂对棉花的株高、果节、花位、鲜重和干物质积累均有显著影响，不同处理棉花的叶龄、铃位和干物质分配比例没有显著差异。两年间T微生物菌剂处理棉花的农艺性状、地上部分鲜重、根鲜重、地上部分干重和根干重均显著大于对照，其中T微生物菌剂处理的棉花株高平均为87.03 cm，较对照增加4.34%；T微生物菌剂处理的棉花果节、花位和铃位平均为7.12 个、6.63台和7.75台，较对照分别增加13.11%、8.96%和8.47%；T微生物菌剂处理的棉花地上部分鲜重平均为221.89 g，较对照增加48.45%；T微生物菌剂处理的根鲜重平均为15.13 g，较对照增加34.52%；T微生物菌剂处理的棉花地上部分干重平均为111.45 g，较对照增加43.05%；T微生物菌剂处理的棉花根干重平均为6.23 g，较对照增加37.96%。表明T微生物菌剂处理有利于棉花的生长发育，并能够促进棉花的鲜重和干物质积累，为高产打下基础。

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及分配的影响

2.4 不同处理棉花产量及构成因素的影响

由表5可知，T微生物菌剂处理对棉花产量、小区株数、单株成铃数和单铃重均有显著影响，对籽指影响不显著，两年间T微生物菌剂处理的棉花产量及产量构成因素均优于对照。其中，两年间菌T微生物菌剂处理的小区棉花株数平均为132.5株，较对照增加5.16%；棉花单株成铃数平均为7.89个，较对照增加25.54%；单铃重平均为7.36 g，较对照增加7.76%；皮棉产量平均为349.20 kg∕667 m2，较对照增加16.56%；籽棉产量平均为739.54 kg∕667 m2，较对照增加18.85%。表明T微生物菌剂处理能够协调棉花的产量构成因素，从而进一步增加棉花皮棉和籽棉产量。

表5 不同处理对棉花产量及构成因素的影响

3 讨论

多年连作使得棉花生长势变弱、抗逆和抗病能力变差，并会产生土壤理化性质失调、破坏微生物结构和肥力流失等一系列问题，是造成棉花死亡和减产的主要原因[10]。近年来，微生物菌剂对不同作物生长、产量以及土壤理化性质影响的研究取得了较大进展[7，11-13]。因此，科学改进肥料施用方式，减量配施微生物菌剂，促进农业可持续发展刻不容缓。本研究发现，本试验两个处理棉花生育期基本同步，但T微生物菌剂处理棉花的生长势、整齐度都优于对照，说明微生物菌剂会促进棉花不同生育进程的生长势和整齐度。两年间T微生物菌剂处理棉花的土壤pH值、全氮、有机质、水解性氮、有效磷和速效钾的表现均优于对照。表明T微生物菌剂处理能够显著改善棉花土壤理化性质，降低土壤盐渍化风险，为棉花高产打下坚实基础。

作物干物质的形成和积累与产量之间具有密切的关系。本试验得出，T微生物菌剂处理对棉花的株高、果节、花位、鲜重和干物质积累均有显著影响。两年间T微生物菌剂处理棉花的农艺性状、地上部分鲜重、根鲜重、地上部分干重和根干重均显著高于对照，此外，T微生物菌剂处理棉花的小区株数、单株成铃数和单铃重均高于对照，表明T微生物菌剂处理能够通过协调棉花的产量构成因素，从而进一步增加棉花产量。

4 结论

本试验结果表明，施用微生物菌剂（菌临天下）能够显著促进棉花的生长发育、增加干物积累、协调产量构成因素以及提高棉花产量。此外，微生物菌剂的施用能够有效减低土壤pH值，提高土壤养分含量，使土壤有机质、水解性氮、有效磷和速效钾均得到显著增加。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。