王君杰，李 俊， 喬治軍

(1.山西農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)業(yè)基因資源研究中心，山西太原 030031；2.云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院甘蔗研究所，云南開(kāi)遠(yuǎn) 661699)

0 引 言

【研究意義】谷子原產(chǎn)于中國(guó)[1]，其種植面積約占世界谷子面積的80%[2]，谷子抗旱耐瘠，生育期短，水分利用效率高。生物菌肥又稱細(xì)菌肥料、生物肥料和微生物肥料，含有大量的有益菌，是一種含有活性微生物的特定制劑，不斷分解土壤中的腐殖質(zhì)、有機(jī)物等，施用生物菌肥可以改良土壤微生物群系和提高土壤微生物活性，調(diào)節(jié)土壤微生態(tài)平衡，具有促進(jìn)作物生長(zhǎng)、增強(qiáng)作物抗鹽堿、抗藥殘、綜合抗逆性、防病治病能力、固氮解磷解鉀、提高無(wú)機(jī)養(yǎng)分利用率、提高作物產(chǎn)量和產(chǎn)品品質(zhì)、改善土壤理化性狀和培肥地力等作用，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用中能獲得特定的肥料效應(yīng)[3-5]。生物菌肥作為一種新型肥料，具有環(huán)保和改良土壤的作用。谷子作為重要的小雜糧之一，對(duì)其產(chǎn)量和品質(zhì)的要求越來(lái)越高?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】目前谷子在肥料方面的研究主要集中在尿素[6-7]、有機(jī)肥[8]、控釋氮肥[9]、生物質(zhì)炭[10]、微生物肥[11-12]、葉面肥[13]。劉亞?wèn)|等[14]研究指出在壤土條件下，施用生物菌肥燕麥的產(chǎn)量減低，而在鹽堿條件下施用生物菌肥可提高燕麥鮮重和干重；吳云艷[15]研究表明，齊穗期和灌漿期施用生物菌肥提高了栽培稻功能葉可溶性蛋白含量和氨基酸含量，產(chǎn)量得到了提高；常慶濤等[16]研究顯示，生物菌肥拌種和噴施可以替代一定數(shù)量的氮肥，有效促進(jìn)蕎麥植株生長(zhǎng)，比對(duì)照增產(chǎn)26.9%；許麗等[17]研究說(shuō)明，生物菌肥等量替代15%氮磷鉀復(fù)合肥可顯著提高冬小麥和夏玉米產(chǎn)量，實(shí)現(xiàn)作物抗逆豐產(chǎn)和減肥增效。【本研究切入點(diǎn)】生物菌肥在水稻、小麥、玉米、蔬菜、燕麥和蕎麥等作物上已得到廣泛應(yīng)用，而在谷子上的應(yīng)用研究尚未見(jiàn)報(bào)道。研究不同生物菌肥濃度對(duì)谷子植株葉面積、地上生物量、凈光合速率和產(chǎn)量的影響。【擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題】研究以晉品谷4號(hào)為材料，分析生物菌肥對(duì)谷子長(zhǎng)勢(shì)指標(biāo)和產(chǎn)量的影響及生物菌肥代替無(wú)機(jī)化肥的可行性，為谷子綠色生產(chǎn)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材 料

2019年在忻州市定襄縣良種場(chǎng)進(jìn)行，該區(qū)位于(38°33′N，112°54′E)，海拔780 m，年降雨量430 mm，年均氣溫8.7℃，無(wú)霜期158 d左右，年日照時(shí)數(shù)達(dá)2 734.6 h。溫、光、熱資源適宜谷子的生長(zhǎng)發(fā)育。前茬作物為大豆，全氮0.082%，有效磷17.3 mg/kg，速效鉀93 mg/kg，有機(jī)質(zhì)12.5 g/kg，pH 8.16。供試品種為晉品谷4號(hào)，種植密度為60×104株/hm2，行距為33 cm，株距為5 cm。2019年5月25號(hào)播種，10月上旬收獲。生物菌肥由內(nèi)蒙古嘉華智慧農(nóng)業(yè)科技有限公司提供，其中有機(jī)養(yǎng)分(氮+磷+鉀)≥12，有機(jī)質(zhì)≥45，專利活性物質(zhì)≥0.2億個(gè)/g。

1.2 方 法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)6個(gè)水平，CK為0 kg/hm2、S1為450 kg/hm2、S2為900 kg/hm2、S3為1 350 kg/hm2、S4為1 800 kg/hm2和S5為2 250 kg/hm2，6個(gè)處理，3次重復(fù)，共18個(gè)小區(qū)，小區(qū)面積為5×6(m2)。播前所有小區(qū)統(tǒng)一施基肥純氮75 kg/hm2，純磷60 kg/hm2，純鉀45 kg/hm2，根據(jù)不同處理濃度對(duì)生物菌肥作為基肥進(jìn)行施用。

1.2.2 測(cè)定指標(biāo)1.2.2.1 凈光合速率

在開(kāi)花期選擇倒二葉，在天空晴朗無(wú)風(fēng)或微風(fēng)情況下于9:00～14:00用美國(guó)CID公司生產(chǎn)的CI-340光合儀進(jìn)行凈光合速率等指標(biāo)的測(cè)定。

1.2.2.2 地上生物量

在谷子開(kāi)花期于7：00每個(gè)處理取3株，迅速裝于自封袋，帶回實(shí)驗(yàn)室。將每株谷子整株稱量，取平均值，為地上鮮重，然后把植株樣于105℃殺青0.5 h，75℃烘至恒質(zhì)量，稱其重量，為地上干重。

1.2.2.3 葉面積

在谷子開(kāi)花期測(cè)定地上生物量時(shí)，選取每株植株倒二葉，用直尺測(cè)定其長(zhǎng)度(葉片基部到頂端)和寬度(葉片中間最寬部分)，取平均值，二者的乘積為葉面積。

1.2.2.4 產(chǎn)量

成熟期進(jìn)行測(cè)產(chǎn)，在每一小區(qū)收獲6 m2，風(fēng)干脫粒后測(cè)產(chǎn)和室內(nèi)考種。

1.3 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel和DPS軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)整理、圖表分析和統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對(duì)谷子單株葉面積的影響

研究表明，開(kāi)花期施肥處理葉面積顯著高于對(duì)照CK，以S4(1 800 kg/hm2)的葉面積最大，為203.03 cm2；不同處理葉面積大小順序?yàn)镾4>S3>S5>S2>S1>CK，分別較對(duì)照CK增長(zhǎng)17.00%、14.91%、14.20%、10.70%和7.51%。圖1

注：不同字母表示差異達(dá)0.05顯著水平

2.2 不同處理對(duì)谷子單株地上鮮重和干重的影響

研究表明，開(kāi)花期谷子地上鮮重和干重都以S4(1 800 kg/hm2)最大，分別為579.46和153.02 g，并且都顯著高于其它處理，大小順序都表現(xiàn)為S4>S3>S2>S5>S1>CK，地上鮮重分別比對(duì)照CK增加45.39%、26.00%、19.41%、16.80%和4.23%，地上干重分別比對(duì)照CK增加43.54%、23.39%、21.35%、15.15%和6.78%。圖2

注：不同字母表示差異達(dá)0.05顯著水平

2.3 不同處理對(duì)谷子凈光合速率的影響

研究表明，在抽穗期、開(kāi)花期和灌漿期都以S4(1 800 kg/hm2)凈光合速率最高，分別為26.29、22.94和14.02，均表現(xiàn)出隨著施肥量的增加凈光合速率呈現(xiàn)先增加后降低的變化趨勢(shì)，并且不同施肥處理都顯著高于對(duì)照CK。不同生育時(shí)期各處理凈光合速率都表現(xiàn)為S4>S5>S3>S2>S1>CK。抽穗期不同處理凈光合速率較對(duì)照CK增高0.31%、14.96%、18.94%、52.29%和50.01%，開(kāi)花期不同處理凈光合速率較對(duì)照CK增高11.12%、28.02%、52.64%、89.93%和55.95%，灌漿期不同處理凈光合速率較對(duì)照CK增高12.65%、14.78%、18.43%、22.85%和20.25%。圖3

注：不同字母表示差異達(dá)0.05顯著水平

2.4 不同處理對(duì)谷子產(chǎn)量的影響

研究表明，不同施肥處理產(chǎn)量都顯著高于對(duì)照CK，隨著施肥量增加，產(chǎn)量增加到峰值會(huì)出現(xiàn)降低趨勢(shì)。以S4的產(chǎn)量最高，為4 995.00 kg/hm2，CK的產(chǎn)量最低，為4 240.20 kg/hm2，產(chǎn)量S4>S3>S5>S2>S1>CK，分別比對(duì)照CK增產(chǎn)17.80%、12.96%、11.78%、7.46%和5.76%。圖4

注：不同字母表示差異達(dá)0.05顯著水平

3 討 論

生物菌肥具有固氮、解磷、培肥地力和提高肥料利用率等功效[18]，葉片葉面積大小和地上生物量是植物生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中重要的長(zhǎng)勢(shì)指標(biāo)，其大小直接反映植株葉片積累能量和干物質(zhì)多少，最終影響產(chǎn)量的高低。試驗(yàn)表明，生物菌肥能顯著提高谷子植株的葉面積大小和地上生物量，與崔曾杰等[19]的研究結(jié)果為水稻全生育期施生物菌肥能極顯著提高植株的葉面積指數(shù)，從開(kāi)花期至灌漿期全生育期施生物菌肥能極顯著提高水稻地上部干物質(zhì)基本一致。

葉片凈光合速率是描述植物光合作用的直接指標(biāo)，提高凈光合速率是作物高產(chǎn)栽培的生理基礎(chǔ)，其大小反映了植物合成有機(jī)物質(zhì)和積累營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)能力的強(qiáng)弱[20]。試驗(yàn)表明，在抽穗期、開(kāi)花期和灌漿期施肥處理的凈光合速率都顯著高于對(duì)照CK，與許永勝等[21]的研究認(rèn)為，裸燕麥菌肥拌種和噴施菌肥處理的凈光合速率顯著高于對(duì)照處理結(jié)果基本一致。

產(chǎn)量是衡量作物經(jīng)濟(jì)價(jià)值的重要指標(biāo)，產(chǎn)量的高低直接決定著種植面積的大小和范圍。試驗(yàn)表明，施用生物菌肥能顯著提高谷子產(chǎn)量，這與其它作物[22-24]的研究結(jié)果基本一致。

4 結(jié) 論

生物菌肥施用量為1 800 kg/hm2能顯著增加谷子單株葉面積大小、單株地上鮮生物量、單株地上干生物量和產(chǎn)量，其數(shù)值分別為203.03 cm2、579.46 g、153.02 g和4 995.00 kg/hm2，較對(duì)照CK分別增加17.00%、45.39%、43.54%和17.80%。谷子抽穗期、開(kāi)花期和灌漿期均以施肥量1 800 kg/hm2凈光合速率最高，分別為26.29、22.94和14.02 μmol/(m2·s)，較對(duì)照CK分別提高22.85%、89.93%和52.29%，凈光合速率增加，可提高植物光合產(chǎn)物積累，使產(chǎn)量增加。生物菌肥可以在谷子上使用,能夠代替部分無(wú)機(jī)肥料，減低土壤環(huán)境污染。