F01復(fù)合微生物菌劑對(duì)馬鈴薯生長(zhǎng)、產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

李星星，張 勝，蒙美蓮，高 翔，苑志強(qiáng)，王祥植，吳玉峰，董 璞

（1.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010019；2.包頭市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，內(nèi)蒙古 包頭 014010；3.達(dá)爾罕茂明安聯(lián)合旗農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣站，內(nèi)蒙古 百靈廟 014500）

復(fù)合微生物菌劑是近年來(lái)作物生產(chǎn)中應(yīng)用較多的微生物菌肥，其以有機(jī)肥為載體，可長(zhǎng)期作用于土壤，有改良土壤性狀的良好作用。有研究表明，微生物菌劑可有效改善土壤理化性質(zhì)、平衡土壤菌落[1]、提高土壤有機(jī)質(zhì)，并且具有溶磷、解鉀、固氮的功能[2]。另有研究表明，應(yīng)用生物菌劑能明顯減少化肥使用量、提高作物抗性和農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)[3]。然而，微生物菌劑作為一種新型生物肥料，在設(shè)施園藝生產(chǎn)中已有較多應(yīng)用和相關(guān)研究。但在大田作物生產(chǎn)中，生物菌肥的應(yīng)用尚在起步階段，許多技術(shù)尚不成熟，特別是在馬鈴薯生產(chǎn)中，相關(guān)應(yīng)用和研究的報(bào)道較少。馬鈴薯作為內(nèi)蒙古地區(qū)的主要糧食作物之一，局部地區(qū)常年種植面積大，但因其輪茬困難，加之化肥的大量施用，造成土壤板結(jié)加重，通氣性、透水性變差，土壤中菌群結(jié)構(gòu)改變，有益菌大量死亡，較大程度地影響了馬鈴薯生長(zhǎng)和產(chǎn)量及商品薯率的提升，一定程度上制約了馬鈴薯生產(chǎn)的進(jìn)一步發(fā)展，已成為馬鈴薯生產(chǎn)中的突出問(wèn)題[4-6]。為探明微生物菌肥在馬鈴薯生產(chǎn)中的應(yīng)用效果及施用方法，本研究采用不同用量的F01 復(fù)合微生物菌劑進(jìn)行馬鈴薯大田試驗(yàn)，旨在為內(nèi)蒙古馬鈴薯生產(chǎn)中合理應(yīng)用生物菌肥提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試馬鈴薯品種：冀張薯12 原種。

供試肥料：F01 復(fù)合微生物菌劑（枯草芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌、側(cè)孢短芽孢桿菌、巨大芽孢桿菌、膠凍樣芽孢桿菌、特效功能菌及載體，有效活菌數(shù)≥200×108CFU/g），由內(nèi)蒙古邦吉生物科技有限公司提供。普通尿素（N 46.4%）、有機(jī)肥（N+P+K≥5.0%）、磷酸二銨（N18.0%，P2O546.4%）、硫酸鉀（K2O 51.0%）為普通商品肥。

1.2 試驗(yàn)地概況

田間試驗(yàn)于2018年在內(nèi)蒙古包頭市達(dá)茂旗烏克忽洞鎮(zhèn)元房子村進(jìn)行。該地區(qū)氣候?yàn)闇貛Ц珊蛋敫珊殿愋?，平均年降水?56 mm，蒸發(fā)量2 752 mm，無(wú)霜期105 d，≥10 ℃的有效積溫2 205 ℃。前茬為休閑地，土壤類型為栗鈣土，土質(zhì)為沙壤土，試驗(yàn)地基礎(chǔ)地力為有機(jī)質(zhì)11.07 g/kg、全氮0.94 g/kg、有效磷6.60 mg/kg、速效鉀140.00 mg/kg、堿解氮115.00 mg/kg，pH 值為8.12。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)在統(tǒng)一施用氮肥315.0 kg/hm2、磷肥（P2O5）195.0 kg/hm2、鉀肥（K2O）375.0 kg/hm2、有機(jī)肥3 000.0 kg/hm2基礎(chǔ)上，設(shè)置F01 復(fù)合微生物菌劑施用量0，37.5，75.0，112.5，150.0 kg/hm25 個(gè)處理，分別用F1（CK）、F2、F3、F4、F5 表示。

試驗(yàn)采用大區(qū)試驗(yàn)，大壟雙行種植，大壟距120 cm，壟上行距30 cm、株距25 cm，每處理種植面積為4.8 m×70.0 m=336.0 m2。不同用量F01 復(fù)合微生物菌劑均與等量有機(jī)肥充分混勻后于播種前撒施地面旋耕施入，全部磷肥和43%的氮肥、60%的鉀肥隨播種施入，剩余57%氮肥、40%鉀肥分別于馬鈴薯塊莖形成期和塊莖增長(zhǎng)初期分2 次隨灌水追施。2018年5月17日播種，6月14日出苗。

1.4 測(cè)定指標(biāo)與方法

植株干重測(cè)定：于馬鈴薯塊莖膨大期、成熟期，各區(qū)取9 株植物樣帶回實(shí)驗(yàn)室洗凈、晾干植株表面水分后，測(cè)定葉片、地上莖、塊莖3 部分鮮重；然后從混勻后的各器官中取150 g 鮮樣在105 ℃殺青30 min，之后于80 ℃下烘干至恒重，測(cè)定干重。將干樣粉碎裝袋備用。

植物氮、磷、鉀含量測(cè)定：采用H2O2-H2SO4消煮，凱氏定氮法測(cè)定全氮，鉬銻抗比色法測(cè)定全磷，火焰光度計(jì)法測(cè)定全鉀。植株氮、磷、鉀積累量/（g/株）=植株氮、磷、鉀含量×植株干物質(zhì)積累量[7]。

產(chǎn)量測(cè)定：收獲時(shí)，從每個(gè)試驗(yàn)區(qū)隨機(jī)選長(zhǎng)勢(shì)均勻3 點(diǎn)，每點(diǎn)連續(xù)挖取10 m 行長(zhǎng)1 行（折12 m2）測(cè)定塊莖產(chǎn)量，并折合為公頃產(chǎn)量，其中商品薯產(chǎn)量以大于150 g 的塊莖為準(zhǔn)。

馬鈴薯塊莖品質(zhì)測(cè)定：采用碘比色法測(cè)定淀粉含量，凱氏定氮法測(cè)定粗蛋白含量。

1.5 數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2010 軟件進(jìn)行整理、作圖，采用IBM SPSS Statistics 25.0 統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行差異性分析（Tukey′s-b）。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同用量F01 復(fù)合微生物菌劑對(duì)成熟期馬鈴薯植株生長(zhǎng)的影響

由表1可知，各處理株高、莖粗及各器官干重均大于對(duì)照（F1），且隨著微生物菌劑施用量增加，均呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢(shì)。各處理株高以F3 為最高，較對(duì)照F1 增加了20.83 cm，增幅達(dá)24.2%，差異顯著；F3、F4、F5 的莖粗均顯著大于F1，且以F4 為最大，較F1 增加0.17 cm，增幅10.9%。各處理單株莖干重以F4 為最大，F(xiàn)4 與F5 差異不顯著，但二者均顯著大于F3、F2、F1；單株葉干重以F3 最大，較F1顯著增加22.76 g，增幅達(dá)50.5%，F(xiàn)1 與F2、F4、F5 差異不顯著；單株塊莖干重表現(xiàn)為F2>F3>F4>F5>F1，分別較F1 增重52.0%，43.1%，41.8%，20.8%，F(xiàn)2、F3、F4 與F1 在P<0.05 水平上達(dá)顯著差異。結(jié)果表明：較低的F01 復(fù)合微生物菌劑施用量（F2）即可促進(jìn)馬鈴薯株高、葉片及塊莖干重的提高，而較高的F01 復(fù)合微生物菌劑施用量（F4）則對(duì)莖粗、莖干重促進(jìn)作用明顯。施用適量F01 復(fù)合微生物菌劑能有效促進(jìn)馬鈴薯地上部生長(zhǎng)和塊莖產(chǎn)量的提高。

表1 不同用量F01 復(fù)合微生物菌劑對(duì)馬鈴薯植株生長(zhǎng)的影響

2.2 不同用量F01 復(fù)合微生物菌劑對(duì)馬鈴薯養(yǎng)分吸收積累的影響

2.2.1 不同菌劑用量對(duì)馬鈴薯氮素積累的影響 由圖1可知，隨著微生物菌劑用量的增加，馬鈴薯全株氮素積累量呈單峰變化趨勢(shì)，表現(xiàn)為F3>F4>F5>F2>F1，各施菌處理均顯著大于不施菌處理F1，其中以F3 為最大，F(xiàn)3、F4、F5、F2 分別較F1 提高66.1%，59.6%，45.6%，42.1%。不同器官氮素積累量不同，葉片、塊莖氮素累積吸收量均以F3 為最大，且顯著大于對(duì)照F1，但各施菌處理間差異不顯著；莖稈氮素積累量以F4 為最大，F(xiàn)5 次之，且均顯著大于F3、F2、F1，F(xiàn)3 又顯著大于F1，F(xiàn)2 與F1 差異不顯著。結(jié)果表明：適量施用F01 復(fù)合微生物菌劑可促進(jìn)馬鈴薯各器官氮素吸收，但施用過(guò)量也會(huì)削弱其對(duì)植株的響應(yīng)，造成植株氮素積累量降低。

圖1 各處理對(duì)馬鈴薯各器官氮素積累量的影響

2.2.2 不同菌劑用量對(duì)馬鈴薯磷素積累的影響 由圖2可知，施用菌肥提高了植株對(duì)磷素的吸收，植株中磷素含量主要集中在地下塊莖中，且生物菌劑用量不同，馬鈴薯全株磷素積累量明顯不同，表現(xiàn)為F3>F2>F4>F5>F1。與對(duì)照F1 相比，F(xiàn)2、F3、F4 和F5的全株磷素積累量分別較F1 提高19.5%，31.7%，20.1%，14.9%，塊莖磷素積累量分別較F1 提高14.5%，24.4%，14.6%，6.5%，且均以F3 為最大，并與F1 差異顯著；莖稈中的磷素積累量以F5 最大，顯著大于其他處理；葉片磷素積累量以F3 最大，F(xiàn)2 次之，均顯著大于F1 和F4、F5。

圖2 各處理對(duì)馬鈴薯各器官磷素積累量的影響

2.2.3 不同菌劑用量對(duì)馬鈴薯鉀素積累的影響 由圖3可知，各處理全株鉀素積累量隨F01 復(fù)合微生物菌劑用量的增加呈先增加后降低的變化趨勢(shì)，以F4 最大，表現(xiàn)為F4>F3>F2>F5>F1，F(xiàn)4、F3、F2、F5 分別較F1 提高92.3%，87.3%，71.6%，52.1%。各處理莖稈、葉片、塊莖器官對(duì)鉀素的響應(yīng)不同，塊莖中鉀素積累量F4、F3、F2 相近，均大于F5，又顯著大于F1；葉片中鉀素積累量均顯著大于F1（P＜0.05），其他各處理間差異不顯著；莖稈鉀素積累量隨菌劑用量增加呈遞增趨勢(shì)，各施菌處理均顯著大于F1，其中F5、F4 又顯著大于F2。各處理地上部莖葉與地下部塊莖鉀素積累量相比有所差異，F(xiàn)5 地上部莖葉鉀素積累量大于地下部塊莖，而其他處理則為地下部塊莖大于地上部莖葉?？梢?jiàn)，施用生物菌劑能有效促進(jìn)馬鈴薯植株對(duì)鉀素的吸收，尤其對(duì)地上部的促進(jìn)作用更為明顯。

圖3 各處理對(duì)馬鈴薯各器官鉀素積累量的影響

2.3 不同用量F01 復(fù)合微生物菌劑對(duì)馬鈴薯產(chǎn)量的影響

由表2可知，與對(duì)照F1 相比，F(xiàn)2、F3、F4、F5 的單株結(jié)薯數(shù)、商品薯率差異不顯著；單株薯重、塊莖產(chǎn)量均隨施菌量增加呈先增后降的變化趨勢(shì)，且均以F3 為最大。F3 單株薯重顯著大于對(duì)照F1 和F4，較F1、F4 分別提高16.9%，20.8%。各施菌處理塊莖產(chǎn)量較不施菌對(duì)照F1 均有不同程度增加，其中，F(xiàn)3產(chǎn)量顯著大于F2、F4、F5，而F2、F4、F5 與F1 差異不顯著，F(xiàn)3、F2、F4、F5 分別較F1 增產(chǎn)16.0%，7.2%，5.2%，2.5%。

表2 各處理對(duì)馬鈴薯產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成的因素影響

2.4 不同用量F01 復(fù)合微生物菌劑對(duì)馬鈴薯品質(zhì)的影響

由圖4、圖5可知，施用F01 復(fù)合微生物菌劑，各處理塊莖淀粉含量與對(duì)照F1 相近，差異不顯著；但F2、F3、F4、F5 各處理的粗蛋白含量均大于對(duì)照F1，分別較F1 提高1.2，3.7，2.4，2.0 個(gè)百分點(diǎn)，其中，F(xiàn)3 與對(duì)照F1 差異達(dá)顯著水平，F(xiàn)2、F4、F5 與F1 差異不顯著。結(jié)果表明，施用生物菌肥對(duì)提高馬鈴薯塊莖粗蛋白含量的促進(jìn)作用較大，而對(duì)淀粉含量影響較小。

2.5 經(jīng)濟(jì)效益分析

根據(jù)各處理馬鈴薯產(chǎn)量及肥料投入進(jìn)行經(jīng)濟(jì)效益分析可知，F(xiàn)2、F3 處理同對(duì)照F1 相比，純收益分別提高1 765.7，4 391.8 元/hm2，增收率分別為12.0%，29.8%，而F4、F5 處理收益與投入不成比例，且均較F1 降低（表3）。生產(chǎn)中施用F01 復(fù)合微生物菌劑以75.0 kg/hm2效益較好。

圖4 不同施菌處理對(duì)馬鈴薯塊莖淀粉含量的影響

圖5 不同施菌處理對(duì)馬鈴薯塊莖粗蛋白含量的影響

3 討論與結(jié)論

前人研究結(jié)果表明，微生物菌肥在一定濃度范圍提高了馬鈴薯的根冠比和各器官干重[8]。何志剛等[9]研究表明，施用PGPR 菌肥的植株，塊莖干重提高2.4%，單塊莖重提高20.8%，產(chǎn)量提高12.4%。本研究結(jié)果表明：施用F01 復(fù)合微生物菌劑后，馬鈴薯的株高、莖粗、各器官干重等均較對(duì)照有所提高，其中以75.0 kg/hm2的菌劑施用量對(duì)成熟期馬鈴薯的株高和葉干重作用顯著；施用量為75.0 kg/hm2和112.5 kg/hm2處理對(duì)塊莖干重影響顯著。有報(bào)道表明[10-11]，施用生物菌肥能提高馬鈴薯薯塊的商品性，進(jìn)而提高經(jīng)濟(jì)效益。本試驗(yàn)表明：施用F01 復(fù)合微生物菌劑并未明顯提高馬鈴薯的單株結(jié)薯數(shù)，但對(duì)單株薯重有促進(jìn)作用，商品薯率有隨施菌量增加而提高的趨勢(shì)，這與陳麗麗等[12]使用生物菌肥對(duì)有機(jī)馬鈴薯生長(zhǎng)的研究結(jié)果一致。其原因可能與施用適量微生物菌劑對(duì)改善土壤微生物菌群結(jié)構(gòu)，促進(jìn)土壤養(yǎng)分有效化，有利于植株的吸收利用，進(jìn)而促進(jìn)了植株生長(zhǎng)。錢建民等[13]研究指出，在一定范圍內(nèi)，菌肥能有效提高馬鈴薯的淀粉和粗蛋白含量；郭鑫年等[14]研究表明，中量復(fù)合微生物肥處理的馬鈴薯淀粉、粗蛋白和VC 含量最高。本研究表明：F01 復(fù)合微生物菌劑施用量為75.0 kg/hm2的處理對(duì)馬鈴薯淀粉含量影響不大，但可顯著提高粗蛋白含量。

表3 不同施菌處理馬鈴薯經(jīng)濟(jì)效益分析

有研究指出，微生物菌劑在土壤中分泌有機(jī)酸，使難溶性磷酸鹽在酸性條件下溶解，提高土壤的有效磷[15]，活化土壤養(yǎng)分庫(kù)[9]，提高了土壤微生物種群密度[16]，微生物在生命活動(dòng)的過(guò)程中不斷地釋放出土壤中緩效狀態(tài)的氮、磷、鉀，從而改善土壤微生態(tài)環(huán)境，提高土壤速效氮、磷、鉀含量，促進(jìn)植物對(duì)營(yíng)養(yǎng)元素的吸收，進(jìn)而提高植物體內(nèi)的養(yǎng)分含量。本試驗(yàn)中施用不同用量F01 復(fù)合微生物菌劑均可提高馬鈴薯植株各器官氮、磷、鉀吸收積累量。

綜上可知，本試驗(yàn)結(jié)果表明：適量施用F01 復(fù)合微生物菌劑能有效促進(jìn)馬鈴薯對(duì)氮、磷、鉀養(yǎng)分的吸收積累，進(jìn)而促進(jìn)植株生長(zhǎng)，增加單株薯重，提高塊莖產(chǎn)量，并有利于改善其塊莖品質(zhì)。綜合各方面性狀，以施用75.0 kg/hm2F01 復(fù)合微生物菌劑效果最佳，產(chǎn)量可達(dá)46 957.90 kg/hm2，較不施菌肥增產(chǎn)16.0%，增收4 391.8 元/hm2，增收率達(dá)29.8%，過(guò)量施菌，經(jīng)濟(jì)效益顯著降低。