CM生物固氮肥在水稻上的應用效果試驗初報

曾艷玲　羅志勇　馮春水　李美玲

摘要：研究CM生物固氮肥對水稻秧苗質量、農藝性狀及產量等方面的影響，探討其在水稻生產上的應用。結果表明，CM生物固氮肥能提升秧苗素質，改善水稻生物學性狀，具有明顯的減氮增產增收效果。

關鍵詞：CM生物固氮肥;水稻;秧苗質量;產量

中圖分類號：S144.5;S147.5? ? ? ? ?文獻標識碼：A

文章編號：0439-8114（2020）02-0037-03

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2020.02.008? ? ? ? ? ?開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Preliminary report on application effect of CM biological

nitrogen fixation fertilizers on rice

ZENG Yan-ling1，LUO Zhi-yong2，FENG Chun-shui2，LI Mei-ling3

（1.Liuyang Wenjiashi Town Agricultural Comprehensive Service Station，Liuyang 410315，Hunan，China;

2.Liuyang Agricultural and Rural Bureau，Liuyang 410300，Hunan，China）

Abstract： The effects of CM biological nitrogen fixation fertilizers on seedling quality， agronomic traits and yields were studied， and its application was explored in rice production. The results showed CM biological nitrogen fixation fertilizers improved the quality of seedlings and agronomic traits， which had obvious effects of reducing nitrogen， increasing yield and increasing income.

Key words： CM biological nitrogen fixation fertilizers; rice; seedling quality; yield

氮是有機作物生產最重要的產量限制因素[1]，缺氮使光合作用等生命活動降低，造成作物減產和品質降低[2]，而生物固氮是一種非常有價值的氮肥替代物[3]。CM生物固氮肥是用泥炭土吸附固氮菌發酵液制成的固態微生物肥料，該生物肥料利用固氮微生物在植物的根系或根際土壤中生長繁殖，供給植物生長所需的氮、磷、鉀等營養成分，可減少化肥施用量，保護生態環境。

水稻是世界主要糧食作物，隨著人口增多，耕地減少，預計未來10年，水稻產量需要每年增加1.2%～2.4%，以滿足全球的需求[4]，氮養分的投入與水稻產量直接相關[5]。本研究擬通過分析CM生物固氮肥對水稻秧苗質量、農藝性狀及產量等方面的影響，探討其在水稻生產中的應用前景，為糧食安全生產提供理論和實踐基礎。

1? 材料與方法

1.1? 供試作物和供試肥料

供試作物為中稻，組合為廣兩優143。CM生物固氮肥為湖南民健生物科技有限公司生產。基質為湖南民健生物科技有限公司用來培養CM生物固氮菌的培養料。

1.2? 試驗地點

試驗地選擇在瀏陽市文家市鎮大成村南盤組邱根成的責任田內，位于東經114°02′27″，北緯28°09′54″。供試土壤為黃泥田，土壤有機質含量30.6 g/kg、pH 6.22、堿解氮274 mg/kg、有效磷54.4 mg/kg、速效鉀222 mg/kg。

1.3? 試驗設計

1.3.1? 育秧試驗設計? 試驗設3個處理，采用軟盤育秧，每個處理秧苗能夠滿足大田用苗。處理1，常規施肥+CM生物固氮肥，即每10 kg常規營養土+0.3 kg CM生物固氮肥混合均勻;處理2，常規施肥，即常規營養土，10 kg稻田土+硫酸銨25 g，過磷酸鈣40 g，硫酸鉀8 g，純氮、磷、鉀的比例為1.0∶1.2∶0.8;處理3，常規施肥+基質，即每10 kg常規營養土+0.3 kg基質混合均勻。

1.3.2? 大田試驗設計? 試驗設4個處理，3次重復，共12個小區，隨機區組排列，小區面積24 m2，試驗地四周設置2.5 m寬保護行，每小區單灌單排。處理1、處理2、處理3用育秧苗試驗中對應處理秧苗，處理4用育秧試驗處理2秧苗。處理1，CM生物固氮肥+（常規施肥-10%純氮用量），化肥按當地推薦方法施用40%（20-10-10）湘珠牌復合肥450 kg/hm2作基肥，追肥每公頃用供試肥料15 kg、尿素183 kg和氯化鉀112.5 kg混均后追施，化肥養分折純施N為174 kg/hm2、P2O5為45 kg/hm2、K2O為112.5 kg/hm2;處理2，常規施肥，基肥施用40%（20-10-10）湘珠牌復合肥450 kg/hm2，追肥施用46%尿素225 kg/hm2和氯化鉀112.5 kg，化肥養分折純施N為193.5 kg/hm2、P2O5為45 kg/hm2、K2O為112.5 kg;處理3，基質+（常規施肥-10%純氮用量），基肥施用40%（20-10-10）湘珠牌復合肥450 kg/hm2，追肥用基質15 kg/hm2、尿素183 kg/hm2和氯化鉀112.5 kg/hm2混均后追施，化肥養分折純施N為174 kg、P2O5為45 kg、K2O為112.5 kg;處理4，空白對照（不施任何肥料）。

1.4? 主要栽培管理措施

供試水稻于2018年5月23日播種，播種前采用軟盤育秧，分別對應每個處理秧苗用量育秧。6月15日供試田翻耕整田，6月17—18日做小區田埂并覆膜;6月19日按試驗方案施基肥，即處理1、處理2與處理3施湘珠牌復合肥450 kg/hm2作基肥，處理4不施肥;6月20日移栽，移栽密度23.3 cm×23.3 cm;6月27日追肥，處理4不施肥。試驗田其他管理（如灌溉、中耕除草和防治病蟲等）與大田管理相同。供試水稻于9月28日收獲，收獲時分小區單收、單曬、單獨稱重計算各小區產量。

2? 結果與分析

2.1? 不同處理對中稻秧苗素質的影響

從移栽前（6月19日）秧苗素質考查（表1）發現，處理1與處理3秧苗的苗高、葉齡、莖基寬、白根數、百株地上部鮮重和百株干重無明顯差異，但其秧苗的苗高、百株地上部鮮重、百株干重均與處理2秧苗差異顯著，處理1和處理3秧苗與常規施肥處理2相比，苗高高1.2～1.8 cm，葉齡大0.2～0.3，莖基寬寬0.4～0.7 mm/株，白根數較多，百株地上部鮮重重6～10 g，干重重0.5～0.7 g。

2.2? 不同處理對中稻農藝性狀的影響

由表2可知，處理1秧苗綜合素質表現較好，植株前期營養生長較為旺盛，苗體健壯，能促進后期大田水稻生物量的增產，處理1、處理2、處理3在齊穗期、成熟期、株高、千粒重方面無明顯變化，處理1與處理2、處理3相比，有效穗分別增加9.0萬、4.5萬穗/hm2，每穗粒數分別增加2、5粒。

2.3? 不同處理對中稻產量的影響

由表3可知，處理1中稻平均產量為8 559.0 kg/hm2，與處理3比較，增產597.0 kg/hm2，增幅7.5%;常規施肥（處理2）中稻平均產量為8 296.5 kg/hm2，與處理3比較，增產334.5 kg/hm2，增幅4.2%。

經F檢驗，最小顯著極差法（LSR-SSR）比較表明，處理間差異顯著，處理1、處理2、處理3產量分別與處理4之間差異極顯著;處理1與處理2之間、處理2與處理3之間產量差異不顯著;但處理1與處理3之間產量差異顯著（表4、表5）。

3? 小結與討論

CM生物固氮肥的抽樣檢測顯示，CM生物固氮肥含有效活菌數總數2.20億CFU（其中根瘤菌1.22億CFU、解磷解鉀菌0.98億CFU）、pH 6.9、水分16.2%、砷（As）1.3 mg/kg、鎘（Cd）0.14 mg/kg、鉛（Pb）5.62 mg/kg、鉻（Cr）7.25 mg/kg、汞（Hg）0.041 mg/kg，產品質量符合農用微生物菌劑標準GB20287-2006，可以在農作物中使用。

CM生物固氮肥的使用可產生多種生理活性物質和多種維生素等，其可以促進植物的生長發育，提高總生物量，改進品質[6]。CM生物固氮肥中含有固氮菌，施用于水稻后，能供給作物生長所需的氮、磷、鉀等營養成分，其生長比常規施肥茂盛，葉片翠綠，抗性較強，植株前期生長較為旺盛，苗體健壯。在秧田期秧苗苗高、葉齡、莖基寬、白根數、百株地上部鮮重和干重都比常規施肥好，對提高秧苗素質有一定作用，同時可增加水稻的有效穗數、穗粒數、千粒重，有利于水稻增穗增粒，提高了水稻的產量。在同等化肥施用水平情況下，施用CM生物固氮肥的處理1比施用不含生物固氮菌基質的處理3增產597.0 kg/hm2，增幅7.5%，差異達顯著水平，CM生物固氮肥增產效果明顯。在減少施用純氮10%的水平下，施用CM生物固氮肥的處理1比常規施肥的處理2增產277.5 kg/hm2，增幅3.3%，差異不顯著，但已達到了減氮增效的目的。CM生物固氮肥與氮肥減量的相關性有待進一步研究。

施用微生物肥不僅能促進作物生長，提高作物產量，還能為土壤帶入豐富的活菌，增強了土壤的透氣、透水的能力，而且還能降低土壤容重，改善土壤的理化性質，提高土壤碳氮比[7]。生物固氮還將大氣中的氮氣還原成氨，為作物生產提供了廉價且無害環境的可持續方法[8]。減少氮肥的使用能降低作物生產成本，還可以降低對環境的污染。肥料生產過程中化石燃料燃燒會釋放二氧化碳，此外，氮肥的分解也會釋放一氧化二氮，其作為溫室氣體的活性比二氧化碳高約292倍[9]。

綜上所述，CM生物固氮肥在水稻軟盤育秧時每10 kg常規營養土+0.3 kg CM生物固氮肥處理，并在大田追肥時施15 kg/hm2 CM生物固氮肥，能提升秧苗素質，改善水稻生物學性狀，具有明顯的減氮增產效果。水稻是一年生禾本科稻屬作物，原產于熱帶亞熱帶地區，從CM生物固氮肥在水稻上的應用效果可以推測CM生物固氮肥對禾本科作物也有增產效果。且CM生物固氮肥的應用還能改善土壤，保護生態環境。

參考文獻：

[1] OLESEN J E，HANSEN E M，ASKEGAARD M，et al. The value of catch crops and organic manures for spring barley in organic arable farming[J].Field crops research，2007，100：168-178.

[2] 謝林毅.植物氮素營養與氮肥施用[J].農村實用技術，2004（12）：37-38.

[3] RYU C M. Principles of plant-microbe interactions[M].Springer international publishing，2015.

[4] RAY D K，MUELLER N D，WEST P C，et al. Yield trends are insufficient to double global crop production by 2050[J].PLoS one，2013，8（6）：e66428.

[5] CASSMAN K G，DOBERMANN A R，WALTERS D T，et al. Meeting cereal demand while protecting natural resources and improving environmental quality[J].Annual review of environment and resources，2003，28（1）：315-358.

[6] 鄭茗月，李海梅，趙金山，等.微生物肥料的研究現狀及發展趨勢[J].江西農業學報，2018，30（11）：52-56.

[7] 張? 晟.微生物肥料對枸杞種植地土壤生態特征及理化性質的影響[J].林業科技通訊，2018（3）：71-72.

[8] DE BRUIJN F J. Biological nitrogen fixation[M].Hoboken，USA：Wiley-blackwell publishers，2015.

[9] FERGUSON B J，INDRASUMUNAR A，HAYASHI S，et al. Molecular analysis of legume nodule development and autoregulation[J].Journal of integrative plant biology，2010，52（1）：61-76.

收稿日期：2019-04-30

基金項目：農業部/財政部產糧大縣獎勵資金項目（財建2017[324]號）

作者簡介：曾艷玲（1976-），女，湖南瀏陽人，農藝師，主要從事農業技術推廣工作，（電話）15974236414（電子信箱）329214506@qq.com。