不同微生物菌劑對玉米產量及土壤肥力的影響

玉米是我國主要農作物之一，土壤肥力是玉米增產的關鍵，需要重視玉米生長過程中土壤肥力情況，使土壤具有良好的活性，確保具有充足的營養條件，滿足玉米的日常生長需求。微生物菌劑具有改善土壤的作用，可以利用土壤微生物的群落特性，改善土壤內部的供養條件，保障土壤中氮、磷、鉀等營養物質的均衡，提高對土壤肥力的鞏固，促進玉米的生長發育，并且起到早熟、高產、抗病的功效。

一、材料及方法

1、材料準備

①試驗用地

山東省榮成市，地處山東半島最東端，三面環海，海岸線長500km。該地介于東經122°09′-122°42′、北緯36°43′-37°42′之間，屬于暖溫帶季風性濕潤氣候，具有四季分明的特點。年平均溫度在12℃左右，年平均日照時間為2600h，年平均降水量為800mm。榮成市土壤以棕壤土類為最多，有機質含量平均可達到11.5g/kg以上，肥力方面較為充足，能夠滿足玉米對營養物質的需求，在正常生長條件下，玉米具有良好的成長狀況，適合作為試驗用地使用。微生物菌劑試驗目的為提高玉米產量，合理對試驗用地進行選擇，確保對土壤肥力的控制效果，有助于試驗過程的有序開展，使試驗用地能夠得到有效利用，進而為微生物菌劑的使用提供依據。

②試驗材料

試驗供試品種為威糯王1號，屬于高產型玉米品種，屬于適合本地種植的品種，相同種植條件下，玉米產量方面較為穩定，便于采取控制變量的研究方法，分析不同微生物菌劑對玉米產量及土壤肥力的影響。微生物菌劑為單一微生物菌劑，菌種為枯草芽孢微生物菌劑，有效活菌數為2×109g；有機質微生物菌劑，菌種為枯草芽孢菌，有效活菌數為5×109g，有機質含量50%；復合微生物菌劑，菌種為淀粉芽孢桿菌、枯草芽孢桿菌等，有效活菌數為50×109g。無機肥料為常見的氮、磷、鉀肥料，如尿素、氯化鉀、過磷酸鈣等。試驗材料均在本地市場進行采購，確保玉米品種、微生物菌劑、無機肥料適合在本地進行使用，有利于對本地玉米種植情況進行全面了解，通過試驗研究結果促進本地玉米產業的發展。

③試驗設計

為了對不同微生物菌劑的影響進行研究，需要對試驗方法進行設計，將玉米產量及土壤肥力情況進行對比，得出具有理論依據的試驗結果。不同微生物菌劑試驗需要設置對照組，驗證微生物菌劑在改善玉米產量及土壤肥力上具有成效，保證對比條件的充分性。試驗以無機化肥作為對照組，將無機肥料與微生物菌劑進行對比，無機肥料用量為氮肥190kg/hm2、磷肥100kg/hm2、鉀肥100kg/hm2。同時，還需要對不同微生物菌劑之間進行對比，便于探究不同菌劑之間的影響，其中，單一微生物菌劑用量為20kg/hm2、有機質微生物菌劑用量為20kg/hm2、復合微生物菌劑用量為10kg/hm2。另外，還需要對試驗田進行處理，確保土壤在相同的耕種條件下，將試驗田劃分成多個相同的地塊，并且進行分區標記，每個小區采用10壟種植，壟寬為0.7m，長度為8m，占地面積在38.2-45.5m2之間，確保各個分區的種植條件相近。玉米種植過程中，采用規范化且符合本地特點的田間管理形式，確保光照、水分、施藥等均處于相同條件下，降低外界因素對試驗過程的影響，進而提高試驗結果的準確性，實現不同微生物菌劑影響的有效探究。

2、測定指標

①營養成分

營養成分是衡量土壤肥力的重要指標，需要對玉米不同生長時期土壤肥力進行檢測，判斷土壤肥力是否滿足營養所需。不同微生物菌劑試驗主要針對玉米的拔節期、灌漿期、成熟期進行研究，采用五點取樣法進行肥力檢測，取樣深度在15-25cm之間，取好的土樣保存在保鮮袋中，并且填寫對應的地塊區號、取樣位置、玉米生長情況等信息，便于對土壤肥力判斷提供輔助參考。營養成分檢測主要是對氮、磷、鉀方面的檢測，檢測過程在實驗室環境下進行，確保能夠得出精準的檢測結果。營養成分含量記錄到表格中，為了便于對土壤肥力進行判斷，將營養成分數據轉化成條形圖，使玉米不同生長時期土壤肥力情況一目了然，有助于肥力差異狀況的顯著化分析，保障土壤肥力判斷的處理效果。

②酶活性

微生物菌劑對土壤肥力的影響與土壤酶活性具有密切關系，需要在玉米的拔節期、灌漿期、成熟期進行酶活性檢測，判斷微生物菌劑對土壤的作用效果。酶活性測定取樣位置為玉米根系處，確保取樣點隨機分布且保持一定的距離，使土壤取樣具有有效性。酶活性檢測過程中，主要針對三種微生物酶進行檢測，分別為土壤脲酶、中性磷酸酶、過氧化氫酶，采用比色法對酶活性進行檢測，實現對酶活性的合理化探究，得出準確的酶活性指標。微生物酶是保證土壤中營養元素含量的關鍵，可將氮、磷、鉀等固定為土壤中，實現土壤肥力的有效增加，提高土壤肥力作用的效果。不同微生物菌劑的酶活性具有差異性，需要對這種差異性進行分析，判斷土壤酶活性是否具有顯著性影響，進而為酶活性的控制提供依據。

③產量情況

玉米產量是微生物菌劑影響分析的最終指標，將成為菌劑使用合理性的判斷依據，需要對產量性狀進行全面分析，實現對玉米產量的評估。玉米產量性狀包括穗行數、穗粒數、百粒重等，這些指標均會影響到玉米的產量，需要對產量情況進行統計。微生物產量分析需要進行精準處理，對同一區塊的玉米進行隨機取樣，確保產量性狀得到精準測量，推進玉米產量檢測過程的進行。為保證玉米產量性狀統計效果，采用Excel 2022對數據進行統計與計算，并且采用SPSS26.0分析性狀差異的顯著性，判斷微生物菌劑是否切實提高玉米產量，確定微生物菌劑選擇的合理性。玉米分析過程中，需要注重外部因素的控制，降低含水量對產量檢測的影響，本試驗按照15%平均含水量統計粒重，確保含水量具有統一的指標，將含水量對產生性狀的影響控制在較低水平。

二、結果與分析

1、有機質含量

有機質是土壤中來源于生命的物質，屬于重要的營養成分之一，標志著土壤產生肥力的條件，由微生物、動物以及植物分泌營養物質組成，可對土壤肥力進行積累和調控，保證土壤內部有機成分的持續增加。有機質是土壤自身作用養分的來源，是土壤肥力自給的關鍵，因而對有機質含量進行分析具有必要性，通過微生物菌劑可改善土壤菌落結構，提高土壤中有機質的代謝能力，促進有機質的不斷生成。有機質有助于土壤結構的形成，對土壤肥力具有緩沖作用，提高腐殖質的生理活性，進而促進玉米的生長發育。玉米不同生長時期有機質含量狀況如下：

拔節期：無機肥料15.5g/kg；單一微生物菌劑15.6g/kg；有機質微生物菌劑18.4g/kg；復合微生物菌劑17.8g/kg。

灌漿期：無機肥料16.6g/kg；單一微生物菌劑16.9g/kg；有機質微生物菌劑18.4g/kg；復合微生物菌劑19.5g/kg。

成熟期：無機肥料12.3g/kg；單一微生物菌劑17.8g/kg；有機質微生物菌劑19.6g/kg；復合微生物菌劑17.4g/kg。

通過上述數據可知，拔節期單一微生物菌劑與無機肥料對有機質含量影響差異不大；有機質微生物菌劑和復合微生物菌劑效果優于單一微生物菌劑，分別高出17.9%和14.1%。在灌漿期單一微生物菌劑與無機肥料對有機質含量影響差異不大；有機質微生物菌劑和復合微生物菌劑效果優于單一微生物菌劑，分別高出8.9%和15.4%。成熟期三種微生物菌劑下有機質含量均高于無機肥料，分別高出44.7%、59.3%、41.5%，說明成熟期微生物菌劑對土壤有機質的影響非常顯著，成熟期使用微生物菌劑具有應用價值。

2、氮元素含量

①銨態氮

銨態氮能夠被玉米直接吸收利用，是維持土壤中氮含量的關鍵，隨著玉米生長過程的進行，銨態氮將處于逐漸減少的狀態。玉米不同生長時期土壤中銨態氮含量狀況如下：

拔節期：無機肥料34.6g/kg；單一微生物菌劑40.9g/kg；有機質微生物菌劑49.8g/kg；復合微生物菌劑43.5g/kg。

灌漿期：無機肥料4.8g/kg；單一微生物菌劑5.9g/kg；有機質微生物菌劑6.8g/kg；復合微生物菌劑9.4g/kg。

成熟期：無機肥料4.4g/kg；單一微生物菌劑5.6g/kg；有機質微生物菌劑4.5g/kg；復合微生物菌劑6.3g/kg。

通過上述數據可知，拔節期三種微生物菌劑下銨態氮含量明顯高于無機肥料，分別高出18.2%、43.9%、25.7%，說明微生物菌劑對銨態氮含量具有提升作用。灌漿期三種微生物菌劑對土壤中銨態氮的維持能力減弱，且分別高出無機肥料22.9%、41.7%、95.8%，復合微生物菌劑維持銨態氮效果要高一些。成熟期三種微生物菌劑銨態氮維持能力將進一步減速，分別高于無機肥料27.3%、2.3%、43.2%。由此可見，拔節期微生物菌劑相比于灌漿期和成熟期，具有顯著的銨態氮鞏固作用，可增加微生物菌劑的用量。

②硝態氮

硝態氮是土壤中氮元素的另一種存在形態，伴隨著玉米生命周期的整個進程，對氮元素具有良好的補充作用。玉米不同生長時期土壤中硝態氮含量狀況如下：

拔節期：無機肥料11.8g/kg；單一微生物菌劑12.1g/kg；有機質微生物菌劑15.5g/kg；復合微生物菌劑17.8g/kg。

灌漿期：無機肥料7.9g/kg；單一微生物菌劑10.1g/kg；有機質微生物菌劑11.9g/kg；復合微生物菌劑12.8g/kg。

成熟期：無機肥料3.8g/kg；單一微生物菌劑4.2g/kg；有機質微生物菌劑5.9g/kg；復合微生物菌劑4.4g/kg。

通過上述數據分析可知，在三種不同的玉米生長時期下，微生物菌劑明顯優于無機肥料。其中，拔節期分別高出2.5%、31.4%、50.8%；灌漿期分別高出27.8%、50.6%、62.0%；成熟期分別高出10.5%、55.3%、15.8%。從不同時期微生物菌劑處理優勢來看，拔節期、灌漿期復合微生物菌劑效果顯著；成熟期有機質微生物菌劑較為顯著，有效提高了土壤中硝態氮的含量。

3、磷元素含量

磷元素一般以速效磷的方式進行吸收，確保玉米吸收磷元素的效率，保障土壤中磷元素得到有效補充，提供穩定的磷供應來源。玉米不同生長時期土壤中磷元素含量情況如下：

拔節期：無機肥料30.5g/kg；單一微生物菌劑44.4g/kg；有機質微生物菌劑35.9g/kg；復合微生物菌劑38.5g/kg。

灌漿期：無機肥料28.7g/kg；單一微生物菌劑37.6g/kg；有機質微生物菌劑35.5g/kg；復合微生物菌劑44.5g/kg。

成熟期：無機肥料24.9g/kg；單一微生物菌劑31.5g/kg；有機質微生物菌劑36.1g/kg；復合微生物菌劑41.7g/kg。

通過上述數據分析可知，拔節期三種微生物菌劑分別高出無機肥料45.6%、17.7%、26.2%，單一微生物菌劑效果顯著；灌漿期三種微生物菌劑分別高出無機肥料31.0%、23.7%、55.1%，復合微生物菌劑效果顯著；成熟期三種微生物菌劑分別高出無機肥料26.5%、45.0%、67.5%。因此，在玉米不同生長時期下，需要選擇不同的微生物菌劑，確保提高土壤中速效磷的效果。

4、鉀元素含量

鉀元素是促進玉米碳水化合物合成，使雌穗發育良好的關鍵，一旦出現缺鉀的情況，將會影響到玉米的正常生長。在微生物菌劑的作用下，可實現速效鉀的補充，保證土壤中鉀肥的充足。玉米不同生長時期土壤中鉀元素含量情況如下：

拔節期：無機肥料90.5g/kg；單一微生物菌劑109.6g/kg；有機質微生物菌劑98.4g/kg；復合微生物菌劑102.2g/kg。

灌漿期：無機肥料81.7g/kg；單一微生物菌劑108.5g/kg；有機質微生物菌劑99.9g/kg；復合微生物菌劑110.4g/kg。

成熟期：無機肥料78.4g/kg；單一微生物菌劑80.7g/kg；有機質微生物菌劑84.3g/kg；復合微生物菌劑100.6g/kg。

通過上述數據分析可知，拔節期三種微生物菌劑分別高出無機肥料21.1%、8.7%、12.9%；灌漿期三種微生物菌劑分別高出無機肥料32.8%、22.3%、35.1%；成熟期三種微生物菌劑分別高出無機肥料2.9%、7.5%、28.3%。由此可見，三種微生物菌劑效果均強于無機肥料，對鉀元素具有提升作用。拔節期單一微生物菌劑效果明顯；灌漿期、成熟期復合微生物菌劑效果明顯。

5、酶活性影響

微生物菌劑對土壤酶活性具有一定的影響，酶活性程度是保證營養轉化效率的關鍵。在微生物菌劑的作用下，脲酶、中性磷酸酶、過氧化氫酶活性將得到增強，具體增長情況如下：

尿素酶：無機肥料89.3μmol/（h·g）；單一微生物菌劑99.8μmol/（h·g）；有機質微生物菌劑106.1μmol/（h·g）；復合微生物菌劑108.6μmol/（h·g）。

中性磷酸酶：無機肥料1.33μmol/（h·g）；單一微生物菌劑1.37μmol/（h·g）；有機質微生物菌劑1.42μmol/（h·g）g；復合微生物菌劑1.57μmol/（h·g）。

過氧化氫酶：無機肥料8.34μmol/（h·g）；單一微生物菌劑8.46μmol/（h·g）；有機質微生物菌劑9.68μmol/（h·g）；復合微生物菌劑8.75μmol/（h·g）。

通過上述數據分析可知，在微生物酶的作用下，三種酶的含量均高于無機肥料情況。與無機肥料相比，尿素酶分別高出11.8%、18.8%、21.6%；中性磷酸酶分別高出3.0%、6.8%、18.0%；過氧化氫酶分別高出1.4%、16.1%、4.9%。由此可見，復合微生物菌劑對土壤中的尿素酶、中性磷酸酶提升效果明顯；有機質微生物菌劑對過氧化氫酶提升效果明顯。

6、產量性狀影響

玉米產量性狀包括穗行數、穗粒數、百粒重等，需要對產量構成因素進行分析，確保微生物菌劑在產量控制中的成果。三種微生物菌劑下玉米產量情況如下：

穗行數：無機肥料15.56行/穗；單一微生物菌劑15.63行/穗；有機質微生物菌劑16.24行/穗；復合微生物菌劑15.98行/穗。

穗粒數：無機肥料35.23粒/行；單一微生物菌劑40.37粒/行；有機質微生物菌劑38.14粒/行；復合微生物菌劑43.46粒/行。

百粒重：無機肥料32.57g；單一微生物菌劑33.41g；有機質微生物菌劑34.23g；復合微生物菌劑35.96g。

通過上述數據可知，在微生物菌劑的作用下，玉米產量現狀得到了改善，具體提升情況如下：與無機肥料相比，三種微生物菌劑穗行數分別提升0.4%、4.4%、2.7%；穗粒數分別提升14.6%、8.3%、23.4%；百粒重分別提升2.6%、5.1%、10.4%。因此，單一微生物菌劑對穗行數具有顯著效果，復合微生物菌劑對穗粒數、百粒重具有顯著效果，兩種菌劑可配合進行使用，有助于增加玉米的產量。

玉米效益與產量具有密切關系，無機肥料玉米產量為9835.64kg/hm2，單一微生物菌劑、有機質微生物菌劑、復合微生物菌劑產量分別為10451.21kg/hm2、11259.36kg/hm2、12364.74kg/hm2，玉米產量分別提高了6.3%、14.5%、25.7%，復合微生物菌劑玉米產量明顯較高，能夠有效提高玉米的總產值，保障凈收入得到顯著提高。

綜上所述，微生物菌劑具有改善土壤肥力、提高玉米產量的作用，需要結合玉米的生長時期，合理對微生物菌劑進行使用，保證微生物技術得到有效利用。通過研究發現，不同微生物菌劑的影響具有差異，對不同玉米時期促進效果不同。其中，復合微生物菌劑在玉米各個生長時期、產量方面均具有顯著效果，可將復合微生物菌劑作為首選肥料，再配合其它肥料進行使用，保障玉米產量控制上得到突破。

（作者單位：264300 山東省榮成市農業農村局）