微生物菌肥对小麦产量和氮素利用的影响

微生物菌肥对小麦产量和氮素利用的影响

中国是一个伟大的国家。虽然农产品产量很高，但其投资也很大，尤其是氮的用量增加，但被植物吸收和利用的比例下降。各种调查研究资料表明,氮素挥发、淋出损失很多,使农业区地下水、湖泊出现富营养化。为改善这一现状,近年来缓释肥、控释肥被广泛重视,这些肥料的功能可控制或减缓养分释放,主要是控制氮的释放速度,延长供肥时间,对此类肥料研究和产品开发国外报道较多,国内发展也很快。同时,另一种绿色农产品生产用肥即微生物肥料,也有提高产量、减少污染的功效。目前,关于缓释型肥料与微生物肥料配合施用对作物的肥效及氮的利用的影响尚未见报道,因此,利用缓释型肥料与微生物肥料及普通化肥进行试验,以了解不同肥料配施对作物和土壤的效应。1材料和方法1.1畜禽粪毒及微生物肥料供试作物为冬小麦晋麦170;供试肥料:①缓释型有机无机复合肥(以下称缓释型复合肥),以无害化处理的畜禽粪便为主体,有机物成分占肥料50%～70%,总含氮量为9.7%;②微生物肥料为从日本引进的“元气宝”液体菌肥;③化学肥料:尿素、磷酸一铵、氯化钾。1.2复合土及肥土处理首先对缓释型复合肥主要成分配合菌液,在不同施肥模式下对氮的淋出进行模拟试验。共设5种施肥模式:S1.缓释型复合肥处理,在漏斗中装入80g土,加入7g缓释型复合肥与20g土的混合物,总含氮量为2.3935%,后装入20g土;S2.缓释型复合肥和微生物菌肥处理,除加“元气宝”菌液2ml外,其他的与S1相同;S3.空白对照处理,在漏斗中装风干土120g;S4.微生物菌肥处理,装风干土120g并加入2ml“元气宝”菌液;S5.化学肥料,先装80g土,后加入2.33g尿素与20g土的混合物,最后装入20g土。各个处理模式,均加蒸馏水调节土壤湿度为27%,用0.1%CaCl2稀溶液间隔2～4d淋洗1次,测定渗漏液中的无机氮。于2004～2005年在山西太原褐土区对小麦进行试验,设4个处理:A.“元气宝”128L/hm2,分4次施入(播前1次,追肥3次);B.缓释型复合肥1600kg/hm2作为基肥施用,然后配施“元气宝”64L/hm2(播前1次,追肥3次);C.缓释型复合肥1600kg/hm2作为基肥一次性施用;D.化肥处理,施尿素280kg/hm2、磷酸一铵240kg/hm2、氯化钾40kg/hm2(与缓释型复合肥的氮、磷、钾养分相当),全部作为基肥一次性施用。分别在小麦返青期、拔节期、孕穗期、扬花期4个不同生育期进行采样,测定其单株的干物重、叶面积,且在拔节期对植株的氮含量及土壤速效氮(氨态氮和硝态氮)进行分析。2结果与分析2.1对有机无机复垦氮的淋出速度从图1所示的淋洗曲线看出,在化学肥料(尿素)处理模式S5下,土壤氮淋出曲线的峰、谷明显,前期氮的淋出速度大,而后期淋出速度迅速降低,说明化学肥料中的氮大多是可溶性的氮,肥效快但淋出也快。缓释型复合肥处理模式S1以及缓释型复合肥和微生物菌肥配合处理S2的氮淋出速度都相对平缓,说明缓释型复合肥中的氮可以通过平缓释放而较平稳地供给作物吸收。S1的氮淋出速度要比S2较慢,15d后S2的氮素总淋洗量比S1增加17.6%,证明有活性的微生物肥料对有机无机复合肥中缓释型氮有活化作用。24h后,土壤加入有活性微生物菌肥的S4处理模式淋出的氮比未加微生物菌肥的空白对照S3约增加3.3mg,这可能是微生物肥料对土壤氮素活化的结果。2.2不同施肥处理对小麦幼苗养分吸收利用的影响对小麦的地上部干物重量和叶面积两项指标进行测定,结果表明(图2、图3):在孕穗前,不同施肥处理的小麦干物质重量无明显差异;但对叶面积而言,以单施微生物菌肥和配施微生物菌肥的缓释型复合肥的两处理较大。到扬花期,配施微生物菌肥与缓释型复合肥处理的干物质重量和叶面积两项指标均最高,其原因淋洗试验已证明:微生物菌肥对缓释型复合肥料的氮具有活化作用,可促进作物对氮的吸收利用,从而促进了作物的生长发育。然而在扬花期,D处理(化肥处理)的小麦干物重量和叶面积两项指标均明显低于其他处理,这可能是因化肥中氮的早期释放量大,而一次性施用化肥对小麦后期的生长发育所需养分供应不足的缘故。在小麦拔节期,“元气宝”菌肥和缓释型复合肥配合施用的B处理,土壤中释放的铵态氮(NH)和硝态氮(NO)量明显多于其他处理,小麦吸收利用的氮也多(图4),说明微生物菌肥对缓释型复合肥有活化作用并促进小麦对氮的吸收利用。单施菌肥的A处理补给土壤的养分微乎其微,土壤速效氮明显低于单施缓释型复合肥(C)和单施化肥(D)的两处理,但小麦吸氮量(NU)却高于C、D两处理,这个现象与在常规施肥中谷物前期生长利用较大比例肥料氮的规律不符,说明菌肥可能促进植物根系对养分的吸收利用。在拔节期,B和C两个处理土壤中的速效氮及作物吸氮量基本相当,这与图2、图3中小麦拔节期C、D两处理的干物质重量及叶面积基本相当的结果非常吻合。2.3不同化肥处理对小麦产量的影响如表1所示,单施微生物菌肥的A处理的小麦有效穗数最大,与其他处理间的差异达到显著水平,而其他处理间的差异未达显著水平。穗粒数和千粒重,以施用化肥的D处理最低,籽粒产量也低,每公顷仅收小麦3043.1kg。因此,虽然前期化肥处理给小麦提供充足养分,但由于化肥中氮的淋出速度快,导致到后期养分供应不足是造成小麦产量低的原因。4个处理中,以处理B即缓释型复合肥配合施用“元气宝”菌肥的小麦产量最高,为5728.5kg/hm2,并与其他处理之间的差异达到显著水平;单施微生物菌肥和单施缓释型复合肥的A和C处理籽粒产量基本相当,两者之间差异不显著,但显著高于化肥处理,与化肥处理的差异也达显著水平。不论是千粒重、籽粒产量还是氮的农学效率,缓释型复合肥配施微生物肥料的B处理均居各处理之首,进一步说明了配合施用微生物菌肥可使缓释型复合肥的养分活化,从而促进小麦对养分的吸收和利用,使小麦产量提高。3对不同施肥处理小麦对实施者释放养分规律的认识本研究中,土壤淋洗试验结果表明,化肥中的氮主要是可溶性氮,所以其氮易淋出且淋出速度快,但随时间的推移,淋出速度会迅速下降。由于缓释型复合肥中氮的存在形态主要是有机态氮,其氮的淋出比较平缓,且配合使用微生物菌肥的缓释型复合肥处理每天淋出的氮比单施缓释型复合肥处理的多。单施微生物菌肥处理的氮每天淋出量也比无施肥土壤处理的多。这说明微生物菌肥可以使复合肥及土壤的氮活化并平缓地释放,给小麦的整个生育期提供平稳的养分。从小麦栽培试验结果也可看出,配合施用微生物菌肥的缓释型复合肥处理,无论是干物质重、叶面积还是籽粒总产量均明显处于首位。在小麦拔节期,微生物菌肥和缓释型复合肥配合施用的处理,土壤中释放的铵态氮(NH)和硝态氮(NO)量明显多于其他处理,小麦吸收利用的氮也多。可以说明微生物菌肥有对缓释型复合肥的活化及促进小麦对氮的吸收和利用。从拔节期对各处理中土壤的速效氮分析结果可见,单施菌肥的处理补给土壤的养分微乎其微,其土壤有效氮含量低于单施缓释型复合肥和单施化肥处理,但小麦吸氮量(NU)却高于缓释型复合肥和化肥两处理,这有可能是菌肥促进小麦根系对土壤氮的吸收能力,使其产量提高。对氮素利用效率的比较更能说明问题,施缓释型复合肥小麦吸收总氮量比化肥区多22.7%,每公斤氮多生产粮食7.2kg。综合上述试验结果,无论模拟试验还是田间试验均反映微生物肥料对缓释型有机无机复合肥有激发和活化作用,使肥料氮释放量增加,应当是增加了这种有机成分较多的复合肥中部分难分解成分的当季利用率,而仍保持这种肥料肥效时间长和释放速率变化平稳的特点。更重要的是缓释型复合肥可控制或减缓养