減氮配施生物菌肥對玉米產(chǎn)量及生物性狀的影響

中圖分類號：S144 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-060X（2025）09-0044-05

Abstract：Thisstudyinvestigates theefectsofnitrogenreductioncombined with microbial fertlizerapplicationontheyieldand biologicalraitsofmaize，aiming toexploretheoptimalratioofmicrobialfertlizertonitrogen fertilizerimaizeproduction.The intelligent greenhouse pot experiment was carried out with 7 fertilization treatments： no fertilizer （CK）， 100% nitrogen fertilizer （A）， 80% nitrogen fertilizer + 20% microbial fertilizer （B）， 60% nitrogen fertilizer + 40% microbial fertilizer （C）， 40% nitrogen fertilizer + 60% microbial fertilizer （D）， 20% nitrogen fertilizer +80% microbial fertilizer （E），and 100% microbial fertilizer （F）. The results showed thatcompared with CK，thetreatment Cshortened the growth period of maize ateachstage，while signifcantlyincreasing theupper leaf area，plant height，and earweight by 22.90% 5 14.29% ，and 156.29% ，respectively.Compared with the treatmentA， the treatment C shortened thewhole growth period by 1.9d ，while increasingtheplantheight，ear height，stemdiameter，ear length，and earweight by 4.35% 3.04% 4.29% 0 31.62% ，and 44.40% ，respectively.Thecorrelationanalysisindicated that theapplicationamount ofmicrobialertilzerasposiivelyoelatedwithtegothperodandnegativelyoeatedwiththa-eafra，panthight earheight，stedmeter，arlngth，arameterarength，arweight，adkeelweight.eresultsipledate was an appropriate range for the application amount of microbial fertilizer.Microbial fertilizer replacing 40% of nitrogen fertilizer can achieve the synergistic improvement of the yield and biological traitsofmaize.

Keywords：maize;microbial fertilizer;combined application;biological traits; yield

玉米（ZeamaysL.）由大芻草馴化而來[1-3]，經(jīng)長期改良[4，已適應(yīng)多樣化的耕作環(huán)境，成為全球高產(chǎn)作物之一[5]，但其高產(chǎn)性仍高度依賴農(nóng)業(yè)技術(shù)的投入。然而，現(xiàn)代玉米的高產(chǎn)潛力往往受限于養(yǎng)分管理效率。長期以來，作物的產(chǎn)量依賴礦物質(zhì)營養(yǎng)尤其是氮、磷、鉀的施用，但氮肥施用量常與作物需氮量不同步，導(dǎo)致過量施用或供應(yīng)不足。過量施氮不僅會造成資源浪費(fèi)和經(jīng)濟(jì)損失，還會引起作物產(chǎn)量下降、土壤退化、水體富營養(yǎng)化、溫室氣體排放量增加及土壤酸化等一系列環(huán)境問題[6-10]。因此，推廣新型環(huán)境友好型緩釋肥料對農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義[]

生物菌肥是由對植物有益的土壤微生物（如細(xì)菌、真菌等）組成的接種劑，其通過微生物代謝活動促進(jìn)養(yǎng)分轉(zhuǎn)化與供應(yīng)，構(gòu)成了一種可持續(xù)的綜合養(yǎng)分管理系統(tǒng)。微生物肥料的應(yīng)用歷史可追溯至約60a前[12]，而近年來，其與化學(xué)肥料配施的模式因能分泌植物激素（如生長素、細(xì)胞分裂素）和活性代謝物（如有機(jī)酸、鐵載體），顯著促進(jìn)作物生長而備受關(guān)注[13]。此外，生物菌肥還具有多重協(xié)同效益：改善土壤理化性質(zhì)與微生物區(qū)系、提升作物產(chǎn)量與品質(zhì)（如蛋白質(zhì)含量、糖分積累），以及增強(qiáng)農(nóng)作物對生物脅迫（如土傳病害）和非生物脅迫（如干旱、鹽堿）的抗性[14-16]。已有研究表明，以根際細(xì)菌（PGPR）制成的菌肥替代 20%～30% 化肥能提高玉米的株高、地上植物量、穗長和經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量[17]；孫淑榮等[18]在玉米生產(chǎn)中利用生物菌肥替代 10%～20% 的氮肥，可比對照平均增產(chǎn) 11% 。此外，菌劑配施氮肥還能促進(jìn)玉米根系生長和植株鮮干重增加[19]。在可持續(xù)農(nóng)業(yè)發(fā)展理念的推動下，氮肥與生物菌肥配施已成為提升玉米產(chǎn)量和改善品質(zhì)的重要栽培措施之一。

研究針對當(dāng)前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中氮肥減量背景下生物菌肥替代比例對玉米產(chǎn)量形成、品質(zhì)調(diào)控及氮素利用效率的系統(tǒng)研究不足這一科學(xué)問題，采用盆栽試驗(yàn)，系統(tǒng)探究生物菌肥替代不同比例（ 0% 人 20% 、40% 、 60% 、 80% 、 100% ）氮肥對玉米生長發(fā)育的影響機(jī)制，旨在確定氮肥與生物菌肥的最佳配施比例，為化肥減量增效、土壤結(jié)構(gòu)改良和玉米生產(chǎn)節(jié)本增效提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1試驗(yàn)地點(diǎn)及供試材料

試驗(yàn)于2024年在甘肅省隴南市成縣隴南師范學(xué)院智能溫室大棚（ 105^°44^′E ， 33^°45^′N ）進(jìn)行。該地區(qū)屬暖溫帶半濕潤氣候，海拔在 990m 左右。溫室內(nèi)溫度、相對濕度、 CO₂ 濃度、光照強(qiáng)度、作物用水量根據(jù)植物生長需要進(jìn)行實(shí)時(shí)自動調(diào)節(jié)，為植物生長創(chuàng)造最佳環(huán)境。試驗(yàn)土壤類型為黃棕壤土，有機(jī)質(zhì)含量 12.2g/kg ，全氮含量 1.17g/kg ，堿解氮含量 71.6mg/kg ，有效磷含量 25.5mg/kg ，速效鉀含量113mg/kg 。

供試玉米為中金368雜交種（甘肅省徽縣華澳種子有限責(zé)任公司）；氮肥為昆侖尿素，總氮含量≥46.0% ；生物菌肥的有效活菌數(shù) ?5 億個(gè) /g ，有機(jī)質(zhì)含量 ≥60% 。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

按照施氮量 74.92g/ 盆（等同于生物菌肥60.07g/Σ 盆）施肥，在長 1m 寬 0.24m 的花盆中進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)設(shè)置7個(gè)處理，分別為：CK，空白對照區(qū)（不施肥）；處理A， 100% 的氮肥；處理B， 80% 氮肥 +

20% 生物菌肥；處理C， 60% 氮肥 +40% 生物菌肥；處理D， 40% 氮肥 +60% 生物菌肥；處理E， 20% 氮肥 +80% 生物菌肥；處理F， 100% 生物菌肥；每個(gè)處理3次重復(fù)。氮肥與生物菌肥混合均勻，2024年4月6日播種前一次性施入試驗(yàn)盆。

1.3 測定項(xiàng)目及方法

1.3.1生物性狀測定生物性狀依據(jù)NY/T1209—2020農(nóng)作物品種試驗(yàn)與信息化技術(shù)規(guī)程玉米開展調(diào)查，取9株生長發(fā)育正常的植株測量各項(xiàng)指標(biāo)（取均值）。（1）株高：抽雄后測地表到雄穗頂端的高度；（2）穗位高：抽雄后測地表到第一果穗柄著生節(jié)的高度；（3）莖粗：散粉后測地面以上第三節(jié)間中部直徑；（4）穗粗：籽粒成熟收獲后風(fēng)干至恒重，測量中部直徑長度；（5）禿尖長：籽粒成熟收獲后風(fēng)干至恒重，測量果穗頂端不結(jié)實(shí)部位的長度；（6）百粒重：籽粒成熟收獲后處理至標(biāo)準(zhǔn)水分含量，隨機(jī)取100粒稱重，重復(fù)3次；（7）葉面積：散粉后測算玉米穗位葉（即著生果穗的節(jié)位上長出的葉片）上葉（果穗節(jié)位上一個(gè)節(jié)位的葉片）和下葉（果穗節(jié)位下一個(gè)節(jié)位的葉片）面積，3個(gè)葉面積之和為棒三葉葉面積。

1.3.2 玉米生育期的測定 依據(jù)NY/T1209—2020農(nóng)作物品種試驗(yàn)與信息化技術(shù)規(guī)程玉米開展物候期調(diào)查。（1）播種期：播種當(dāng)天的日期；（2）抽雄期：全區(qū) 50% 以上的植株雄穗頂端露出頂葉的日期；（3）吐絲期：全區(qū) 50% 以上的雌穗抽出花絲的日期；（4）收獲期：授粉后45d統(tǒng)一收種；（5）生育期：玉米授粉后45d收種，記錄從出苗到收獲的總天數(shù)。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

采用Excel2010軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算和圖表制作，采用SPSS23.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1減氮配施生物菌肥對玉米生育期的影響

由表1可知，拔節(jié)期，處理A和B天數(shù)相對較長，分別比CK增加了3.7和 3.8d ，處理C天數(shù)最短，僅 40.6d ；大喇叭口期，處理A、B和F的天數(shù)均達(dá)72d以上，處理C天數(shù)最短，為69.5d，但處理A～F與CK之間差異均未達(dá)顯著；抽雄期，處理A天數(shù)最長（84.9d），處理C天數(shù)最短（81.0d），處理A～F與CK之間差異均未達(dá)顯著；吐絲期，處理B、C、E生長天數(shù)僅為87.0、87.7和87.7d，且均與CK呈現(xiàn)顯著差異；授粉期，處理B和C僅為88.5和 88.9d ，且與CK呈現(xiàn)顯著差異，其余處理均超過了89d；從整個(gè)生育期來看，處理A～F均能縮短玉米生育期，其中處理B和C處理的生育期相對較短（133.5和 133.9d ），且均與CK呈現(xiàn)顯著差異。與處理A（ 100% 氮肥）相比，僅處理C在拔節(jié)期、大喇叭口期和抽雄期差異顯著，分別縮短了3.9、3.4和 3.9d ，吐絲期和授粉期分別縮短了2.6和 1.9d 但未表現(xiàn)出顯著差異性。

表1氮/菌肥配施條件下玉米各生育階段

注：表中同列不同小寫字母表示處理間差異顯著（ Plt;0.05 ），下同。

2.2減氮配施生物菌肥對玉米葉面積的影響

由表2可知，上葉面積中以處理A、C、D相對較大，分別比CK增加了 24.11% ！ 22.90% 和28.31% ，且顯著高于CK和處理F；中葉面積中以處理D和E相對較大（994.1和 970.2cm² ），并顯著高于CK和處理F；下葉面積中以處理D最大（ 1 049.3cm² ），比CK顯著增加了 19.62% ，并顯著高于CK和處理F；棒三葉葉面積以處理D最大（ 2941.6cm² ），但各處理間均無差異顯著。與處理A（ 100% 氮肥）相比，處理F的上、中葉葉面積分別顯著減少了 16.82% 和 11.06% ；處理B～E的下葉葉面積與處理A間無顯著差異。

表2氮/菌肥配施條件下玉米葉面積

2.3減氮配施生物菌肥對玉米株高、穗位高、莖粗的影響

由表3可知，株高以處理C最高，比CK增加了 14.29% ，并顯著高于CK和處理F，其他減氮處理間則無顯著差異；莖粗以處理B最粗，比CK增加了 13.85% ，并顯著高于CK和處理F，其他減氮處理間則無顯著差異；穗位高方面各處理均無顯著差異。與處理A（ 100% 氮肥）相比，處理C玉米株高、穗位高以及莖粗分別增加了 4.35%，3.04% 和 4.29%

3個(gè)指標(biāo)均有所提升；處理D穗位高增加了 6.96% 處理B玉米莖粗增加了 5.71% 。綜合來看，處理C效果較好。

表3氮/菌肥配施條件下玉米的株高、穗位高、莖粗

2.4減氮配施生物菌肥對玉米產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

由表4可知，穗長以處理C最長（ 15.4cm ）比CK增長 35.09% ，并顯著高于CK和F處理，且其他處理間差異不顯著；穗粗以處理A、C、E較粗，顯著高于CK和F處理，分別比CK增加了 23.68% 、22.81% 、 25.44% ，且處理B、D與其余處理無差異；禿尖長以處理C最長（ 2.0cm ），但各處理間均無顯著差異；單穗重以處理B和C較重，分別較CK增加了 147.46% 和 156.29% ，并顯著高于CK和F處理，且其他處理間差異不顯著；百粒重方面，處理A～E與CK和處理F均存在顯著差異，其中處理E百粒重最重，比CK增加 48.48% 。與處理A（ 100% 氮肥）相比，處理C的穗長和單穗重分別增長 31.62% 和 44.40% ，處理E的穗粗和百粒重分別增長 1.42% 和 14.96% 。

2.5減氮配施生物菌肥條件下菌肥施用量與不同生物形狀的相關(guān)性分析

由表5可知，菌肥施用量與玉米生育期呈正相關(guān)關(guān)系（0.408），與棒三葉葉面積、株高、穗位高、莖粗、穗長、穗粗、禿尖長、單穗重和百粒重均呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)分別為 -0.574，-0.598，-0.625 -0.157、-0.624、-0.566、-0.572、-0.206。各生物性狀之間，穗位高與棒三葉葉面積呈極顯著正相關(guān)關(guān)系（0.924）。在產(chǎn)量構(gòu)成因素方面，禿尖長與株高呈極顯著正相關(guān)關(guān)系（0.968）；單穗重與生育期和莖粗分別呈極顯著負(fù)相關(guān)（-0.920）和極顯著正相關(guān)關(guān)系（0.961）；百粒重與穗位高呈極顯著正相關(guān)關(guān)系（0.954）。菌肥施用量與生物性狀之間的相關(guān)性分析表明，菌肥施用量不是越多越好，而是在一定的適宜范圍內(nèi)，才能保證產(chǎn)量與生物性狀的協(xié)同提高。

表4氮/菌肥配施條件下玉米產(chǎn)量及其構(gòu)成因素

表5菌肥施用量、玉米生物性狀及產(chǎn)量性狀之間的Pearson相關(guān)系數(shù)

注：表中*、**分別表示指標(biāo)間相關(guān)性顯著（ （Plt;0.05 ）、極顯著 （Plt;0.01 ）

3 討論與結(jié)論

3.1減氮配施生物菌肥對玉米生物性狀的影響

大量研究報(bào)道表明，生物菌肥對玉米生育期、株高、莖粗、葉面積等生物性狀均有影響，進(jìn)而對玉米生長及產(chǎn)量產(chǎn)生影響。

潘天遵等[20]研究表明，大田試驗(yàn)中施入生物菌肥，玉米的大喇叭口期、抽雄期、吐絲期分別比不施菌肥縮短了 1～3d ，全生育期縮短了 2d 本研究表明，與施 100% 氮肥相比，施 60% 氮肥 +40% 生物菌肥的處理玉米拔節(jié)期、大喇叭口期、抽雄期、吐絲期、授粉期縮短了 1.9～3.9d ，全生育期縮短了1.9d，與前人研究結(jié)果基本一致。其核心機(jī)制在于生物菌肥與化學(xué)氮肥的協(xié)同作用加速了生育進(jìn)程：一方面，生物菌肥中的功能微生物可快速活化土壤氮素，與 60% 化學(xué)氮肥形成“速效 + 緩效”供應(yīng)體系，滿足玉米前期養(yǎng)分需求，促進(jìn)營養(yǎng)生長向生殖生長提前過渡；另一方面，微生物分泌的生長調(diào)節(jié)物質(zhì)（如生長素、細(xì)胞分裂素）能加快莖節(jié)伸長和幼穗分化，縮短關(guān)鍵生育期間隔。盡管生物菌肥可補(bǔ)充玉米生育后期的土壤氮含量，但其對生育期的直接影響主要體現(xiàn)在前期加速效應(yīng)，后期氮素供應(yīng)更多用于保障灌槳充實(shí)和延緩植株衰老，而非單純彌補(bǔ)常規(guī)氮肥處理的后期虧缺。這一結(jié)果印證了“減量化肥配施生物菌肥通過提高養(yǎng)分利用效率和生長調(diào)節(jié)作用調(diào)控作物生育期”[21-22] 的科學(xué)邏輯。

劉燕[23]的研究結(jié)果顯示，秸稈菌肥替代部分化肥可在一定程度上促進(jìn)玉米植株長高和增粗。劉京京[24通過大田試驗(yàn)證實(shí)，復(fù)合微生物肥料對玉米的株高、穗位高及葉面積等均有較為顯著的促進(jìn)作用。本研究表明，與施 100% 氮肥相比，施 60% 氮肥 + 40% 生物菌肥的處理玉米株高增加了 4.35% 、穗位高增加了 3.04% 、莖粗增加了 4.29% 。由此可知，生物菌肥替代 40% 的氮肥對玉米株高、莖粗均有提升作用。這主要得益于生物菌肥對盆栽土壤質(zhì)量及根系微生態(tài)環(huán)境的改善，其含有的有益微生物能活化土壤養(yǎng)分并促進(jìn)釋放，提升土壤供肥能力，為玉米生長提供持續(xù)穩(wěn)定的養(yǎng)分保障[25]。

3.2減氮配施生物菌肥對玉米產(chǎn)量的影響

在農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中，氮肥是限制植物生長的主要營養(yǎng)物質(zhì)之一，也是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的關(guān)鍵肥料[2。為滿足農(nóng)業(yè)需求，自20世紀(jì)下半葉起，合成氮肥已廣泛應(yīng)用，并顯著提高了作物產(chǎn)量、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力和糧食安全保障水平[27]。然而，這種增產(chǎn)是以犧牲環(huán)境為代價(jià)的，過度使用會導(dǎo)致水源和空氣污染，并可能降低作物營養(yǎng)價(jià)值，對人類健康產(chǎn)生負(fù)面影響，因而不利于現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展[28]。相比之下，生物菌肥由對植物有益的土壤微生物組成，構(gòu)成了綜合養(yǎng)分系統(tǒng)[13]，對促進(jìn)玉米等作物生長及產(chǎn)量具有重要作用。因此，采用減氮配施生物菌肥的策略，能更綠色、健康地提升作物產(chǎn)量。習(xí)斌等[29]、Geng等[30]研究表明，與單施氮肥相比，氮肥與有機(jī)肥合理配施可以提高玉米產(chǎn)量。在本研究中，隨著生物菌肥代替氮肥的比例不斷增加，玉米產(chǎn)量也呈現(xiàn)出先增加后減少的趨勢， 40% 的生物菌肥代替氮肥時(shí)玉米產(chǎn)量最高，其單穗重比施 100% 氮肥處理顯著提高了 44.40% 。因此，適宜的生物菌肥替代比例可以滿足玉米整個(gè)生長期的需肥要求，提高肥料的利用效率。

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（責(zé)任編輯：肖彥資）