微生物肥對(duì)水稻產(chǎn)量及氮肥利用的影響

微生物肥對(duì)水稻產(chǎn)量及氮肥利用的影響

化肥的使用對(duì)水稻的產(chǎn)量起著重要作用。然而，長期使用化肥會(huì)導(dǎo)致農(nóng)業(yè)土壤惡化和肥料利用率降低，并可能導(dǎo)致一些類型的地下水、地表水和土壤污染。通過配施微生物肥料來減少化肥施用量,改善土壤生態(tài)環(huán)境及肥力,降低化肥對(duì)環(huán)境的污染程度,越來越受到關(guān)注。微生物肥是通過微生物的特定作用給植物提供營養(yǎng)、調(diào)節(jié)植物生長的特定制品,應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中能夠獲得特定的肥料效應(yīng),可作為化學(xué)肥料的有益補(bǔ)充。研究表明,施用微生物肥可促進(jìn)土壤中細(xì)菌、真菌、放線菌、固氮菌、磷細(xì)菌、鉀細(xì)菌等各類菌群的增殖,有利于提高土壤供肥能力,增強(qiáng)根系活力,改善植物的營養(yǎng),刺激植株生長,使作物增產(chǎn),并對(duì)提高土壤微生物量碳、氮有顯著效果,但不同的水分條件下菌肥發(fā)揮的肥效不同,在施用生物菌肥的同時(shí)必須配施足量的化學(xué)氮肥和鉀肥,才能穩(wěn)定作物產(chǎn)量并逐步提高土壤肥力。據(jù)報(bào)道,我國目前在30多種作物上應(yīng)用微生物肥料,并具有較好的效果。相對(duì)于糖料作物、茶葉、蔬果、牧草等,施微生物肥對(duì)禾本科作物的增產(chǎn)效果研究相對(duì)較少,對(duì)糧食作物品質(zhì)改良研究也較為缺乏。因此,通過研究微生物肥料在水稻上的應(yīng)用效果,明確其對(duì)水稻產(chǎn)量、品質(zhì)及肥料利用率的影響,從而為稻作生產(chǎn)中降低化肥用量,實(shí)現(xiàn)我國水稻生產(chǎn)安全可持續(xù)發(fā)展提供參考。1材料和方法1.1水稻品種與水稻品種質(zhì)量采用的富靠奇微生物肥由沈陽奇力生物科技有限公司提供,已經(jīng)農(nóng)業(yè)部肥料登記評(píng)審委員會(huì)審定并登記。水稻品種為優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的三系雜交秈稻中浙優(yōu)1號(hào)和秈粳雜交稻甬優(yōu)9號(hào),分別由中國水稻研究所和寧波農(nóng)業(yè)科學(xué)院提供。供試土壤為粘性水稻土,肥力中等偏上,土壤有機(jī)質(zhì)27.2g/kg,堿解氮232.7mg/kg,速效磷20.5mg/kg,速效鉀136.9mg/kg。1.2處理模式與施肥試驗(yàn)于2008年在中國水稻研究所試驗(yàn)區(qū)網(wǎng)室進(jìn)行。播種期為5月27日,水稻育苗采用旱育秧,移栽期6月23日,移栽種植規(guī)格為25cm×20cm,密度為20.0萬叢/hm2。試驗(yàn)設(shè)6個(gè)處理,包括:(1)CKM處理,全生育期施氮量180kg/hm2,結(jié)合噴施微生物肥;(2)N1M處理,全生育期施氮162kg/hm2(比CKM減10%),結(jié)合噴施微生物肥;(3)N2M處理,全生育期施氮144kg/hm2(比CKM減20%),結(jié)合噴施微生物肥;(4)N3M處理,全生育期施氮126kg/hm2(比CKM減30%),結(jié)合噴施微生物肥;(5)CK,以當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)施氮量180kg/hm2但不施微生物肥;(6)CK0,空白對(duì)照,即不施氮也不施微生物肥。氮肥種類為含純氮量45%的尿素,按基肥、蘗肥和穗肥分別占50%、30%和20%比例在不同時(shí)期施用。不同處理的磷肥和鉀肥相同,分別按300kg/hm2過磷酸鈣和150kg/hm2氯化鉀施用,其中磷肥作基肥用,鉀肥分蘗肥和穗肥各占50%。每處理小區(qū)面積為8m2,3次重復(fù),隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)。微生物肥在插秧前提前1周一次性施用,噴施前先排水使土壤表面保持無水狀態(tài),將富靠奇生物肥1瓶(68ml)及配套的相應(yīng)食物源溶解于15kg清水中,并加入少許尿素以激活所含微生物,放置15min后,按富靠奇生物肥15瓶/hm2的用量均勻噴施于土壤表面。隔天后翻耕平整稻田,并根據(jù)試驗(yàn)處理施肥。各處理大田管理一致,水分管理采用“淺水、濕潤和干濕交替”節(jié)水型灌溉方式。適時(shí)進(jìn)行病蟲和雜草等管理,保持水稻植株生長發(fā)育正常。1.3水稻穗期測定在施基肥前,每處理田塊用“X”法隨機(jī)采取0~15cm耕層土壤樣本5個(gè)。土壤樣品經(jīng)風(fēng)干、充分混合后,四分法留取1kg土壤樣本作分析,測定土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷、速效鉀等。栽植后每小區(qū)定點(diǎn)選擇10叢水稻,定期調(diào)查分蘗動(dòng)態(tài)。記載各處理水稻的穗分化期、始穗期、齊穗期、成熟期等生育期。齊穗期在各小區(qū)不同區(qū)域取株高、穗型有代表性的3叢水稻,測定植株的綠葉葉面積,葉面積用LI-COR公司的LI-3000A葉面積儀測定。將水稻植株的葉、莖鞘和穗分裝,于105℃殺青,80℃烘干至恒重后稱干重。在穗分化期和齊穗期,選取CKM和CK處理具代表性植株,于上午晴天時(shí)用LI-6400型便攜式光合作用測定儀(美國LI-COR公司生產(chǎn))測定植株頂部最上一張完全展開葉的光合速率。測定葉片光合速率時(shí),設(shè)定葉室CO2濃度為350μl/L,溫度30℃,用內(nèi)源光照處理,光子量照度為1500μmol.m-2.s-1。每處理隨機(jī)測定5個(gè)點(diǎn)。成熟期各處理調(diào)查有效穗,每小區(qū)查30叢,計(jì)算每叢平均穗數(shù),以平均穗數(shù)為標(biāo)準(zhǔn),取代表性植株3叢,測定其穗長、每穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率和千粒重,并每小區(qū)選2m2實(shí)割,曬干換算成標(biāo)準(zhǔn)含水量后計(jì)算小區(qū)產(chǎn)量。取部分收獲的稻谷由農(nóng)業(yè)部稻米及制品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)測試中心按照中華人民共和國農(nóng)業(yè)部標(biāo)準(zhǔn)NY147-88《米質(zhì)測定方法》測定稻米品質(zhì)。1.4統(tǒng)計(jì)分析工具數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析采用ExcelStat實(shí)用統(tǒng)計(jì)分析工具,對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和顯著性測驗(yàn),表中數(shù)據(jù)為平均值。其中:氮農(nóng)學(xué)利用率=(施氮區(qū)產(chǎn)量-空白區(qū)產(chǎn)量)/施氮量。2結(jié)果與分析2.1微生物肥處理在相同的氮肥施用量下,比較微生物肥對(duì)水稻產(chǎn)量及穗粒結(jié)構(gòu)的影響(表1),結(jié)果表明,微生物肥施用能顯著提高水稻的產(chǎn)量,中浙優(yōu)1號(hào)施用微生物菌肥后,單產(chǎn)達(dá)9629.9kg/hm2,比不施菌肥的對(duì)照增產(chǎn)達(dá)4.1%;甬優(yōu)9號(hào)施用微生物肥處理單產(chǎn)達(dá)10220.9kg/hm2,比對(duì)照增產(chǎn)8.7%。施用微生物菌肥的2個(gè)水稻品種產(chǎn)量均與其相應(yīng)對(duì)照差異顯著。從表1可以看出,對(duì)照和施生物肥處理的穗粒結(jié)構(gòu)有差異,施用微生物肥能增加水稻的有效穗,并提高結(jié)實(shí)率和籽粒的千粒重。2.2微生物肥處理對(duì)水稻品種蝌蚪的影響圖1比較了微生物肥對(duì)水稻分蘗的影響,表明微生物肥能促進(jìn)水稻分蘗的發(fā)生,并提高每叢的有效穗數(shù),進(jìn)而提高單位面積的有效穗。從圖1可以看出,7月17日(移栽后25d)2個(gè)水稻品種的分蘗達(dá)到高峰,中浙優(yōu)1號(hào)和甬優(yōu)9號(hào)微生物肥處理的每叢苗莖蘗數(shù)分別為17.72和14.22,比其相應(yīng)對(duì)照分別高出2.17和1.48個(gè)分蘗。2個(gè)品種施用微生物肥處理的分蘗成穗率分別為55.3%和67.5%,較其相應(yīng)對(duì)照60.6%和72.2%的分蘗成穗率均有所下降,但最終的成穗數(shù)卻多于對(duì)照,2個(gè)品種每叢的最后成穗數(shù)分別為9.89和9.60,比相應(yīng)對(duì)照高0.37和0.40個(gè)。2.3生物酶肥處理對(duì)葉綠素光合能力的影響噴施微生物肥后,在穗分化期和齊穗期對(duì)2個(gè)水稻品種葉片的光合速率進(jìn)行測定,結(jié)果顯示(圖2),微生物肥能促進(jìn)水稻葉片的光合速率。從圖2可看出,微生物肥處理的中浙優(yōu)1號(hào)和甬優(yōu)9號(hào)穗分化期葉片光合速率分別為23.77和25.67μmol·m-2.s-1,均高于其相應(yīng)對(duì)照的21.43和19.40μmol·m-2·s-1;齊穗期2個(gè)品種也表現(xiàn)出相同的效果,微生物肥處理的中浙優(yōu)1號(hào)和甬優(yōu)9號(hào)劍葉光合速率為23.11和23.38μmol·m-2.s-1,高于相應(yīng)對(duì)照的21.20和21.22μmol·m-2·s-1。表明微生物菌肥可提高葉片的光合能力,從而有利于光合物質(zhì)的生產(chǎn)。在相同施氮水平下,測定了齊穗期各微生物肥處理與對(duì)照的干物質(zhì)生產(chǎn)量,結(jié)果顯示,微生物菌肥處理的每叢水稻葉面積和地上部干重均高于相應(yīng)對(duì)照(表2),表明施用微生物菌肥有利于增加齊穗前水稻干物質(zhì)和葉面積,從而實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)。2.4全生育期施氮量對(duì)南果梨酒總氮含量和養(yǎng)分含量的影響不同施氮量處理的產(chǎn)量及氮肥利用率比較(表3)結(jié)果表明,在相同施氮水平下,中浙優(yōu)1號(hào)施用微生物肥能起到增產(chǎn)效果,從而提高氮肥的農(nóng)學(xué)利用率,氮素農(nóng)學(xué)利用率從CK的18.5kg/kg提高到20.6kg/kg。從表3可看出,降低全生育期施氮量(180kg/hm2)10%處理N1M(162kg/hm2)的產(chǎn)量最高,達(dá)10493.4kg/hm2,而降低全生育期施氮量20%和30%的處理N2M(144kg/hm2)、N3M(126kg/hm2)的產(chǎn)量不及CK,但其氮肥的農(nóng)學(xué)利用率均高于CK。甬優(yōu)9號(hào)也表現(xiàn)類似趨勢(shì),相同施氮量下,微生物肥處理后的氮素農(nóng)學(xué)利用率從CK的22.3kg/kg提高到26.8kg/kg,而減少施氮量10%、20%和30%的處理N1M、N2M和N3M的單產(chǎn)均高于CK。結(jié)果表明在一定范圍內(nèi)適當(dāng)降低施氮肥量,可提高氮素利用率。2.5微生物肥對(duì)中浙優(yōu)1號(hào)的理化性質(zhì)影響通過對(duì)不同處理的稻米碾米品質(zhì)、外觀品質(zhì)、食味品質(zhì)和營養(yǎng)品質(zhì)等12項(xiàng)指標(biāo)檢測,比較相同施氮及減氮10%條件下施用微生物肥對(duì)稻米品質(zhì)的影響(表4),結(jié)果表明,施用微生物菌肥后中浙優(yōu)1號(hào)的米質(zhì)等級(jí)有所提高,其中,微生物肥對(duì)中浙優(yōu)1號(hào)的糙米率、精米率、整精米率、粒長、堊白度、透明度、蛋白質(zhì)等品質(zhì)影響上無明顯規(guī)律,有升有降,但長寬比和膠稠度略有下降,而直鏈淀粉含量上升。對(duì)甬優(yōu)9號(hào)米質(zhì)影響不大,等級(jí)一直為3級(jí),其中,微生物肥對(duì)甬優(yōu)9號(hào)的粒長、糊化溫度等品質(zhì)影響上無明顯規(guī)律,但糙米率、堊白度和蛋白質(zhì)等指標(biāo)上升,而精米率、整精米率、透明度、膠稠度和直鏈淀粉等指標(biāo)下降。3對(duì)水稻產(chǎn)量的影響及施微生物肥的方法及用量農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上過量施用氮肥是引起環(huán)境污染的重要因素之一,肥料流失造成江、河、湖泊水體富營養(yǎng)化及飲用水、地下水硝酸鹽含量增高。微生物肥是近年來發(fā)展起來的一種新型肥料,它含有大量微生物,通過微生物活動(dòng)來改善作物營養(yǎng)條件和生長環(huán)境,刺激作物生長發(fā)育,發(fā)揮土壤潛在肥力,提高農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量和品質(zhì)。梁如玉等研究認(rèn)為,通過施用微生物肥,水稻根系細(xì)菌數(shù)均有所增加,而水稻的產(chǎn)量與根際效應(yīng)有關(guān)。本研究表明,微生物肥對(duì)水稻生育期的影響不明顯,但能促進(jìn)水稻分蘗發(fā)生,提高單位面積的有效穗,同時(shí),對(duì)結(jié)實(shí)率和千粒重也有促進(jìn)作用;還能提高葉片的光合能力,從而有利于光合物質(zhì)的生產(chǎn)。通過施用微生物肥,能提高肥料的利用率,降低水稻生產(chǎn)的化肥用量,緩解化肥特別是氮肥過量施用帶來的環(huán)境壓力,且因其無毒無污染,對(duì)實(shí)現(xiàn)水稻生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。對(duì)微生物肥的施用效果及施用方法,有研究認(rèn)為,施肥水平的高低對(duì)生物菌肥的效果有顯著影響,使用微生物肥時(shí),一定的化肥用量是必要的,在一定范圍內(nèi),適當(dāng)減少化肥用量,對(duì)作物的產(chǎn)量影響不大。本研究也表明,在相同施氮水平和減氮10%的條件下,通