【研究意义】随着科学技术的不断发展与进步，现代农业技术对我国农业的发展作出了重大贡献，尤其在化肥方面，给农业生产带来了巨大的经济效益。但过量使用化肥会引起土壤板结、有益微生物菌群减少、土壤有机质流失等各种问题，进而导致农作物的品质和产量逐年下滑，严重影响了我国农业的可持续发展[1-3]。因此，我国开始大力倡导发展绿色农业，微生物肥料的研究与应用日益受到重视。
【前人研究进展】微生物肥料是利用活性微生物的生命活动使植物得到养分的一种新型肥料生物制品，由于具有增加土壤多样性、改善农产品品质的特性，该类型产品具有无毒、无污染、节约能源、肥效高等优点，其研究和开发得到了高度重视[4-6]。据报道，微生物菌肥可通过其有效微生物的生命活动增加土壤养分、促进作物生长、维持根际间微生物区系平衡、提高产量和改善农业生态环境[7-8]。微生物菌剂的使用能明显减少化肥用量，降低环境污染程度，而且可通过微生物与植物间的互作加速植物对养分的吸收和转化，提高蔬菜产量和抗病能力[9-11]。研究表明，施用光合细菌菌剂不仅能够显著增加番茄的株高、地径和品质，还可以有效调节土壤pH值，促进植物对土壤中速效氮磷钾的利用，提高土壤中有机质含量[12]。田俊岭等[13]研究证实，施用复合微生物菌肥后，在整个烟草生育期内叶面积大，硝酸还原酶活性高，在成熟期明显降低了烟叶中蛋白质的含量，改善了烟叶品质，能够显著提高烟草生育后期游离脯氨酸的积累、成熟期色素，以及根、茎、叶中钾含量。微生物菌肥是一类以高产、优质、环保为目标的绿色肥料，不仅可以提高土壤肥力，还可以改良修复土壤，因此应加强土壤肥料新技术的研发及推广，提高农田的综合生产力，为我国绿色农业的可持续稳定发展提供积极作用[14]。
【本研究切入点】近年来，本研发团队以抗逆性和促生能力作为指标，筛选出多株功能性枯草芽孢杆菌菌株，组合研发出一款复合微生物菌肥。前期研究表明，该复合微生物菌肥在黄瓜、番茄、甜瓜等作物上均有显著的抗病促生效果，能够提高作物的产量与品质。为了开发该菌肥的应用广谱性，探究在其他作物上的肥效应用效果，本研究以“高原338”小麦为试验材料，分别设置施用复合微生物菌肥、复合肥、仅施用基质和不施肥4个试验处理，在小麦拔节期和灌浆期对株高、干物重进行测定，在收获时对每公顷产量进行测定，比较不同试验组间各指标的差异。【拟解决的关键问题】根据田间试验的数据结果评价该复合微生物菌肥在小麦上的应用效果，为今后大面积示范推广和产品登记提供一定的理论依据和研究基础。
1 材料与方法
1.1 试验材料
供试作物为小麦，品种为高原338。供试肥料为北京世纪阿姆斯生物技术有限公司提供的复合微生物菌肥和基质（酵母粉、糖蜜液等），产品形态为液体，有效活菌数≥2亿/mL。复合肥（N∶P2O5∶K2O=34∶45∶56）。
试验地点一：青海省乐都县马营乡卡拉村，海拔2 300 m；试验地点二：青海省民和县巴州镇祁家垣村，海拔2 200 m。经测定，土壤养分基本情况如表1所示。
1.2 试验方法
试验共设4个处理，每个处理3次重复，随机排列，小区面积30 m2。处理A：常规施肥+返青期15 kg（复合微生物菌肥）/hm2+拔节期15 kg（复合微生物菌肥）/hm2+灌浆期15 kg（复合微生物菌肥）/hm2。处理B：常规施肥+返青期15 kg（基质）/hm2+拔节期15 kg（基质）/hm2+灌浆期15 kg（基质）/hm2。处理C：空白对照（不施肥）。处理D：常规施肥（255 kg纯氮/hm2+180 kg P2O5/hm2+150 kg K2O/hm2）分3次追施氮肥，收获时按小区测实产。
表1 试验点土壤养分基本情况
Table 1 Basic information of soil nutrients in different test sites
速效钾Available potassium（mg/kg）卡拉村Kala village试验地点Test site土壤分类Soil classification有机质Organic matter（%）全氮Total nitrogen（%）速效氮Available nitrogen（mg/kg）速效磷Available phosphorus（mg/kg）栗钙土 1.12 0.091 49.03 19.41 77.58祁家垣村Qiguan village栗钙土 1.23 0.108 45.76 17.64 79.43
田间管理采用露天种植，2018年3月10日播种，7月15日收获，期间浇水、追肥、防治病虫害等管理措施一致。调查项目主要包括株高、干物重和小麦产量，采用随机取样法进行测定，试验数据采用SPSS Statistics 15.0 软件进行处理分析。
2 结果与分析
2.1 青海省乐都县马营乡卡拉村试验点
2.1.1 对小麦生物学性状的影响 2018年5月24日和6月18日分别对小麦拔节期和灌浆期的株高和干物重进行测定。由表2可知，在拔节期处理A株高分别比处理B、处理C、处理D高1.3、7.2、2.6 cm，在灌浆期处理A株高分别比处理B、处理C、处理D高2.8、9.2、4.6 cm；4个处理中，处理A干物重最高，在拔节期和灌浆期比常规施肥处理分别增重7.1%和10.8%、比基质处理分别增重3.1%和4.5%、比对照分别增重20.3%和25.8%，处理C的干物重显著轻于其他处理。
表2 不同施肥处理对小麦生物学性状的影响（卡拉村试点）
Table 2 Effects of different fertilization treatments on biological characters of wheat in Kala village
处理Treatment拔节期Elongation stage灌浆期Grain-filling stage干物重Dry weight（g）A 72.4 19.5 82.1 60.5 B 71.1 18.9 79.3 57.9 C（CK） 65.2 16.2 72.9 48.1 D 69.8 18.2 77.5 54.6株高Plant height（cm）干物重Dry weight（g）株高Plant height（cm）
2.1.2 对小麦产量的影响 收获时各小区小麦单独收获实产验收，由表3可知，施用复合微生物菌肥的小麦产量可达6 636 kg/hm2，分别比空白对照、常规施肥、仅施用基质处理增加75.6%、13.2%、8.9%，表明小麦施用复合微生物菌肥后增产效果显著，证实复合微生物菌肥中的有益微生物对小麦具有良好的促生增产效果。
表3 不同施肥处理对小麦产量的影响（卡拉村试点）
Table 3 Effects of different fertilization treatments on wheat yield in Kala village
注：同列数据后小写英文字母不同者表示差异显著。
Note: Different lowercase letters in the same column represent significant differences.
比对照±Compared with CK±（%）A 19.9a 6636.0 75.6 B 18.3b 6091.5 61.2 C（CK） 11.3d 3780.0 D 17.6c 5859.0 55.0处理Treatment小区产量Plot yield（kg）公顷产量Yield per hectare（kg）
2.1.3 方差分析 对各小区产量数据进行方差分析，结果（表4）显示，F＝69.26＞F0.01＝9.78，各处理之间的小麦产量差异显著。对各处理小麦产量进行多重比较，结果（表3）表明，在青海省乐都县马营乡卡拉村试验点，施用复合微生物菌肥处理的小区产量与空白对照、常规施肥和仅施用基质相比，差异均达到了显著水平；常规施肥和仅施用基质的小区产量均显著大于空白对照；仅施用基质的小区产量显著大于常规施肥小区。
表4 方差分析结果（卡拉村试点）
Table 4 Variance analysis result in Kala village
变因Value自由度df平方和Quadratic sum均方Mean square F F0.05 F0.01组间差异Differences between groups 3 126.69 42.23 69.26 4.76 9.78组内差异Differences in the group 8 4.02 0.79总变量Total variable 11 130.71
2.2 青海省民和县巴州镇祁家垣村试验点
2.2.1 对小麦生物学性状的影响 2018年5月25日和6月19日分别对小麦拔节期和灌浆期的株高和干物重进行测定，结果（表6）显示，在拔节期处理A株高分别比处理B、处理C、处理D高1.6、8.0、3.3 cm，在灌浆期处理A株高分别比处理B、处理C、处理D高2.1、11.4、5.7 cm；4个处理中，处理A在拔节期和灌浆期的干物重均为最高，分别达19.9、59.6 g。施用复合微生物菌肥后，小麦的干物重在拔节期分别比常规施肥、仅施用基质、不施肥处理增重7.5%、5.3%、29.2%，在灌浆期分别比常规施肥、仅施用基质、不施肥处理增重7.0%、2.5%、19.7%。
表5 不同施肥处理对小麦生物学性状的影响（祁家垣村试点）
Table 5 Effects of different fertilization treatments on biological characters of wheat in Qiguan village
处理Treatment拔节期Elongation stage灌浆期Grain-filling stage株高 Plant height(cm)株高Plant height(cm)干物重 Dry weight(g)干物重Dry weight(g)A 72.1 19.9 82.9 59.6 B 70.5 18.9 79.8 58.1 C 64.1 15.4 71.5 49.8 D 68.8 18.5 77.2 55.7
2.2.2 对小麦产量的影响 收获时各小区小麦单独收获实产验收，由表6可知，施用复合微生物菌肥的小麦产量可达6 847.5 kg/hm2，分别比空白对照、常规施肥、仅施用基质处理增加67.4%、12.4%、9.4%，表明复合微生物菌肥中的有益微生物能够通过定植在小麦根系土壤中，促进小麦生长，提高小麦产量。
表6 不同施肥处理对小麦产量的影响（祁家垣村试点）
Table 6 Effects of different fertilization treatments on wheat yield in Qiguan village
注：同列数据后小写英文字母不同者表示差异显著。
Note: Different lowercase letters in the same column represent significant differences.
比对照±Compared with CK±（%）A 20.5a 6847.5 67.4 B 18.8b 6258 53.0 C 12.3c 4090.5 D 18.3b 6091.5 48.9处理Treatment小区产量Plot yield（kg）每公顷产量Yield per hectare（kg）
2.2.3 方差分析 对各处理小区产量数据进行方差分析，结果（表8）显示，各处理之间的小麦产量差异显著。对各处理的小麦产量进行多重比较，结果（表9）表明，施用复合微生物菌肥处理的小麦产量与空白对照、常规施肥和仅施用基质处理均具有显著差异，常规施肥和仅施用基质处理的小麦产量均显著大于空白对照，仅施用基质处理的小麦产量显著高于常规施肥处理，说明复合微生物菌肥对小麦的增产作用显著高于常规施肥。
表7 方差分析结果（祁家坦村试点）
Table 7 Variance analysis result in Qiguan village
变因Value自由度df平方和Quadratic sum均方Mean square F F0.05 F0.01组间差异Differences between groups 3 116.32 38.77 57.09 4.76 9.78组内差异Differences in the group 8 4.37 0.83总变量Total variable 11 120.69
3 讨论
微生物菌肥中含有大量高活菌，这些活菌在发酵的过程中可产生各种有利于植物生长的代谢产物，如赤霉素（GA）、细胞分裂素（CTK）、吲哚乙酸（IAA）等，有的菌还可产生各类维生素、氨基酸以及各类有机酸等，这些代谢产物对植株的生长发育均起到一定的调节作用；菌体也可以直接作用于植物根部，调节植物的生长发育[15-16]。有报道称，添加微生物菌肥能够在一定程度上提高小麦产量、土壤速效钾含量、土壤微生物量碳氮含量和土壤纤维素酶活性，且表层土壤微生物量碳、氮含量明显高于下层，与对照相比，添加微生物菌肥后，土壤速效钾含量、土壤微生物量碳含量、土壤微生物量氮含量、土壤纤维素酶活性分别提高14.4%～21.8%、20.8%～25.5%、24.9%～32.0%、21.8%～25.8%。 在小麦收获期，添加M1（硅酸盐细菌）和M1+M2（硅酸盐细菌+根际促生菌）处理的土壤速效钾含量分别比CK显著增加40.8% 和38.8%，在添加微生物菌肥M1、M2、M1+M2处理分别比CK处理增产1 681、1 264、1 387 kg /hm2，增产率分别达 24.2%、18.2%、20.0%[17]。肖树涛等[18]研究表明，微生物菌肥可明显提高小麦叶片数、株高及分蘖数等。张霞等[19]研究表明，经生长素和细胞分裂素处理后小麦幼苗发根数和根长都明显增加。李晓静等[20]的研究表明，多功能微生物菌剂不仅可以提高小麦单株茎数和次生根数量，还能提高小麦产量，同时对小麦纹枯病、根腐病和全蚀病的防效均高于空白对照。常娜等[21]的研究证实添加微生物菌剂处理后，小麦的株高、总可见叶片数和单株茎数均显著高于对照，拔节期的次生根数比对照增加37.3%。上述研究成果与本试验结果相似。本研究发现，经过复合微生物菌肥处理过的小麦株高显著高于对照以及复合肥和仅施用基质处理；干物重在拔节期和灌浆期比常规施肥处理分别增加7.1%～7.5%和1.0%～10.8%，比基质处理分别增加3.1%～5.3%和2.5%～4.5%；比对照分别增重了20.3%～29.2%和19.7%～25.8%。表明此款复合微生物菌剂对小麦的生长有良好的促进作用。
4 结论
本试验结果表明，施用复合微生物菌肥后，小麦株高显著高于对照以及复合肥组和仅施用基质处理，小麦产量分别比空白对照、常规施肥、仅施用基质处理增产67.4%～75.6%、12.4%～13.2%、8.9%～9.4%，差异均达显著水平。该复合微生物菌肥菌种功能性强，制备工艺简单，原材料易得，平均每公顷经济效益可提高5 026.6～6 065.4元，具有良好的经济效益。综上所述，施用复合微生物菌肥能够显著提高小麦在拔节期和灌浆期的株高和干物重，并显著提升小麦产量，表明复合微生物菌肥在小麦促生增产上具有良好的开发潜力和应用前景，适合大面积推广。
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