化肥减量配施微生物肥料对垂穗披碱草生长的影响

doi:10.11686/cyxb2021036

摘要/Abstract

摘要：

为研究微生物肥料（MF）与化肥（CF）对垂穗披碱草的促生最佳施用配比，通过盆栽试验探究了化肥减量20%和40%分别配施5种剂量（60、90、120、150、180 kg·hm^-2）微生物肥料对垂穗披碱草农艺性状、根系和营养品质的影响。结果表明：第1茬，80%CF （240 kg·hm^-2）配施90 kg·hm^-2MF，垂穗披碱草株高、茎粗、干草产量较对照（CK）分别提高34.86%、44.83%、3.08%；80%CF配施120 kg·hm^-2MF，粗脂肪含量较CK提高22.97%，酸性洗涤纤维（ADF）含量较CK降低6.59%；80%CF配施150 kg·hm^-2MF，粗蛋白含量较CK提高36.09%，80%CF配施90 kg·hm^-2MF，中性洗涤纤维（NDF）含量降低15.64%。第2茬，80%CF配施60 kg·hm^-2MF，垂穗披碱草总根长较CK增加34.77%；80%CF配施90 kg·hm^-2MF，株高、茎粗、干草产量和总根表面积较CK分别提高80.43%、66.34%、13.08%和8.66%；80%CF配施120 kg·hm^-2MF，粗蛋白和粗脂肪含量、总根体积、地下部鲜重和干重分别较CK提高25.30%、14.61%、45.54%、19.39%和51.04%；80%CF配施180 kg·hm^-2MF，ADF和NDF含量分别较CK降低8.13%和8.88%。通过主成分分析，化肥减量20%（240 kg·hm^-2）与微生物肥料（90 kg·hm^-2）配施对垂穗披碱草促生效果最好。

关键词: 垂穗披碱草, 微生物肥料, 农艺性状, 根系, 营养品质

Abstract:

This research aimed to identify the ideal ratio of microbial fertilizer （MF） and chemical fertilizer （CF） to promote growth of Elymus nutans. Compared with a typical CF application of 300 kg·ha^-1， this study explored fertilizer reductions of 20% or 40% （80%CF and 60%CF， respectively） and substitution with MF at rates of 60， 90， 120， 150 or 180 kg·ha^-1. Effects on agronomic characters， the root system and nutritional quality of E. nutans were evaluated. It was found that at the first harvest， 80%CF （240 kg·ha^-1） combined with 90 kg·ha^-1MF increased E. nutans plant height， stem thickness and hay yield by 34.86%， 44.83% and 3.08%， respectively compared with CK， while 80%CF combined with 120 kg·ha^-1MF increased the crude fat content of plants by 22.97% compared with CK and decreased acid detergent fiber content by 6.59%. 80%CF combined with 150 kg·ha^-1MF increased plant crude protein content by 36.09% and 80%CF （240 kg·ha^-1） combined with 90 kg·ha^-1MF decreased neutral detergent fiber content by 15.64%. At the second harvest， 80%CF combined with 60 kg·ha^-1MF increased total plant root length by 34.77% compared with CK； 80%CF combined with 90 kg·ha^-1MF increased plant height， stem thickness， hay yield and the total root surface area by 80.43%， 66.34%， 13.08% and 8.66%， respectively； 80%CF combined with 120 kg·ha^-1MF increased plant crude protein and crude fat content， total root volume， underground fresh weight and underground dry weight by 25.30%， 14.61%， 45.54%， 19.39% and 51.04%， respectively； 80%CF combined with 180 kg·ha^-1MF reduced acid detergent fiber and neutral detergent fiber content of plants by 8.13% and 8.88%， respectively， compared with CK. Through principal component analysis， the combined application of 20% fertilizer reduction （240 kg CF·ha^-1） and 90 kg·ha^-1 microbial fertilizer gave the best growth promotion effect on E. nutans.

Key words: Elymus nutans, microbial fertilizer, agronomic traits, root system, nutritional quality

撖冬荣, 姚拓, 李海云, 陈敏豪, 高亚敏, 李昌宁, 白洁, 苏明. 化肥减量配施微生物肥料对垂穗披碱草生长的影响[J]. 草业学报, 2022, 31(4): 53-61.

Dong-rong HAN, Tuo YAO, Hai-yun LI, Min-hao CHEN, Ya-min GAO, Chang-ning LI, Jie BAI, Ming SU. Effect of reducing chemical fertilizer and substitution with microbial fertilizer on the growth of Elymus nutans[J]. Acta Prataculturae Sinica, 2022, 31(4): 53-61.

图/表 9

参考文献 29

1	Ma J G， Bowatte S， Wang Y F， et al. Differences in soil ammonia oxidizing bacterial communities under unpalatable （Stellera chamaejasme.）and palatable （Elymus nutans） plants growing on the Qinghai Tibetan Plateau. Soil Biology and Biochemistry， 2020， 144： https：//doi.org/10.1016/j.soilbio.2020.107779.
2	Lin F， Liu X J， Tong C C， et al. Effects of intercropping on light energy utilization characteristics and productivity of different feed crops. Chinese Journal of Applied Ecology， 2019， 30（10）： 3452-3462.
	蔺芳，刘晓静，童长春，等. 间作对不同类型饲料作物光能利用特征及生产能力的影响.应用生态学报， 2019， 30（10）： 3452-3462.
3	Kang Y J， Hao Y Y， Shen M， et al. Impacts of supplementing chemical fertilizers with organic fertilizers manufactured using pig manure as a substrate on the spread of tetracycline resistance genes in soil. Ecotoxicology and Environmental Safety， 2016， 130： 279-288.
4	Li Y H. Research on the development of chemical fertilizer industry in China. Beijing： Chinese Academy of Agricultural Sciences， 2013.
	李勇海. 中国化肥行业发展对策研究. 北京：中国农业科学院， 2013.
5	National Bureau of Statistics. China Statistical Yearbook-2018. ［2019-04-06］. http：//www.stats.gov.cn/tjsj/ndsj/2018/indexch.htm.
	国家统计局．中国统计年鉴-2018. ［2019-04-06］. http：//www.stats.gov.cn/tjsj/ndsj/2018/indexch.htm.
6	Wang J B， Sun Y X， Li H Y， et al. Effects of bio-organic fertilizer and partial substitution of chemical fertilizer on wheat yield. Chinese Agricultural Science Bulletin， 2020， 36（36）： 6-11.
	王家宝，孙义祥，李虹颖，等. 生物有机肥用量及部分替代化肥对小麦产量效应的研究. 中国农学通报， 2020， 36（36）： 6-11.
7	Li H Y， Jiang Y M， Yao T， et al. Isolation， screening， identification and growth promoting characteristics of plant growth promoting rhizobacteria of vegetable crops. Journal of Plant Protection， 2018， 45（4）： 836-845.
	李海云，蒋永梅，姚拓，等. 蔬菜作物根际促生菌分离筛选、鉴定及促生特性测定. 植物保护学报， 2018， 45（4）： 836-845.
8	Wen C， Shan Y M， Jia W X， et al. Effects of bio-fertilizers on vegetation characteristics and stoichiometry of Leymus chinensis. Pratacultural Science， 2018， 35（9）： 2192-2200.
	温超，单玉梅，贾伟星，等. 微生物肥对羊草植被特征和化学计量学的影响. 草业科学， 2018， 35（9）： 2192-2200.
9	Li Y B， Li Y L， Guan G H， et al. Screening， identification of plant growth promoting rhizobacteria and its effect on reducing fertilization while increasing efficiency in wheat （Triticum asetivum）. Journal of Agricultural Biotechnology， 2020， 28（8）： 1471-1476.
	李永斌，李云龙，关国华，等. 植物根际促生菌的筛选、鉴定及其对小麦的减肥增产效果. 农业生物技术学报， 2020， 28（8）： 1471-1476.
10	Zhang X M， Cao Y R， Shen W Z， et al. Effects of microbial fertilizer on soil secondary salinization and tomato production in protected cultivation. Soil and Fertilizer Sciences in China， 2019（5）： 119-126.
	张绪美，曹亚茹，沈文忠，等. 微生物肥对设施土壤次生盐渍化和番茄生产的影响. 中国土壤与肥料， 2019（5）： 119-126.
11	Yao Z Y， Li J， Song L Z， et al. Study on the effect of cross sowing of Elymus nutans and Medicago sativa in different periods. Acta Agrestia Sinica， 2020， 28（5）： 1454-1459.
	姚泽英，李军，宋连昭，等. 垂穗披碱草与紫花苜蓿不同时期交叉混播效果研究. 草地学报， 2020， 28（5）： 1454-1459.
12	Li X K， Lu J W， Chen F. Rrimary study on fertilizer application of forage. Acta Prataculturae Sinica， 2008（2）： 136-142.
	李小坤，鲁剑巍，陈防. 牧草施肥研究进展. 草业学报， 2008（2）： 136-142.
13	Wang P， Wang P， Sun W B， et al. Comprehensive evaluation of drought resistance of eight Elymus germplasms at seedling stage. Acta Agrestia Sinica， 2020， 28（2）： 397-404.
	王平，王沛，孙万斌，等. 8份披碱草属牧草苗期抗旱性综合评价. 草地学报， 2020， 28（2）： 397-404.
14	Li H Y， Qiu Y Z， Tuo Y， et al. Effects of PGPR microbial inoculants on the growth and soil properties of Avena sativa， Medicago sativa， and Cucumis sativus seedlings. Soil & Tillage Research， 2020， 199： https：//doi.org/10.1016/j.still.2020.104577.
15	Wang G J， Chai Q， Zhang Y X， et al. Effects of maize special biofertilizer on maize growth in arid area. Acta Agrestia Sinica， 2015， 23（1）： 173-179.
	王国基，柴强，张玉霞，等. 干旱区玉米专用菌肥对玉米生长特性的影响. 草地学报， 2015， 23（1）： 173-179.
16	Chen L， Sun G Z， Yao T， et al. Effects of chemical fertilizer partly replaced by microbial fertilizer on maize growth and soil microorganism in arid area. Journal of Arid Land Resources and Environment， 2016， 30（7）： 108-113.
	陈龙，孙广正，姚拓，等. 干旱区微生物肥料替代部分化肥对玉米生长及土壤微生物的影响. 干旱区资源与环境， 2016， 30（7）： 108-113.
17	Ban Q， Huang L K， Zhang X Q， et al. Agronomic traits of 15 annual Ixeris polycephala varieties in the southwest of Sichuan Province. Acta Prataculturae Sinica， 2016， 25（2）： 37-46.
	班骞，黄琳凯，张新全，等. 15个苦荬菜新品种（系）在川西南地区农艺性状综合评价. 草业学报， 2016， 25（2）： 37-46.
18	Sakshi P， Neelam C， Diksha G. Effect of malting on nutritional profile of alfalfa seeds and development of value added fermented products. International Journal of Fermented Foods， 2019， 8（2）： 482-488.
19	Zhou H， Xia D， He Y Q. Rice grain quality-traditional traits for high quality rice and health-plus substances. Molecular Breeding： New Strategies in Plant Improvement， 2019， 40（45）： 1-17.
20	Liu Q F， Xiong G R， Mao Z C， et al. Analyses for the colonization ability of Bacillus subtilis XF-1 in the rhizosphere. Journal of Plant Protection， 2012， 39（5）： 425-430.
	刘庆丰，熊国如，毛自朝，等. 枯草芽孢杆菌XF-1的根围定殖能力分析. 植物保护学报， 2012， 39（5）： 425-430.
21	Chen C， Bauske E M， Musson G， et al. Biological control of Fusarium wilt on cotton by use of endophytic bacteria. Biological Control， 1995， 5（1）： 83-91.
22	Sun Z， Zheng L， Qiu H B. Research advances on colonization of plant growth-promoting rhizobacteria. Biotechnology Bulletin， 2017， 33（2）： 8-15.
	孙真，郑亮，邱浩斌. 植物根际促生细菌定殖研究进展. 生物技术通报， 2017， 33（2）： 8-15.
23	Yuan J， Zhang N， Huang Q W， et al. Organic acids from root exudates of banana help root colonization of PGPR strain Bacillus amyloliquefaciens NJN-6. Scientific Reports， 2015， 5： https：//doi.org/10.1038/srep13438.
24	Pang Z Q， Yu D Q. Plant root system-microbial interaction system under drought stress and its application. Plant Physiology Journal， 2020， 56（2）： 109-126.
	庞志强，余迪求. 干旱胁迫下的植物根系-微生物互作体系及其应用. 植物生理学报， 2020， 56（2）： 109-126.
25	Chen X B， Hu Y J， Qin H L， et al. Characteristics of soil nitrogen cycle and mechanisms underlying the increase in rice yield with partial substitution of mineral fertilizers with organic manure in a paddy ecosystem：A review. Chinese Journal of Applied Ecology， 2020， 31（3）： 1033-1042.
	陈香碧，胡亚军，秦红灵，等. 稻作系统有机肥替代部分化肥的土壤氮循环特征及增产机制. 应用生态学报， 2020， 31（3）： 1033-1042.
26	Xu R R， Chang S H， Jia Q M， et al. Effects of nitrogen application and utilization methods on the yield， quality and water use of grass-legume mixed grassland in Loess Plateau. Acta Agrestia Sinica， 2020， 28（6）： 1744-1755.
	徐然然，常生华，贾倩民，等. 施氮和利用方式对黄土高原禾豆混播草地产量、品质和水分利用的影响. 草地学报， 2020， 28（6）： 1744-1755.
27	Yanni Y G， Rizk R Y， E-l Fattah F K， et al. The beneficial plant growth-promoting association of Rhizobium leguminosarum bv. trifoliiwith rice roots. Australian Journal Plant Physiology， 2001， 28： 845-870.
28	Han H W， Sun L N， Yao T， et al. Effects of bio-fertilizers with different PGPR strain combinations on yield and quality of alfalfa. Acta Prataculturae Sinica， 2013， 22（5）： 104-112.
	韩华雯，孙丽娜，姚拓，等. 不同促生菌株组合对紫花苜蓿产量和品质的影响. 草业学报， 2013， 22（5）： 104-112.
29	Li F F， Zhang F F， Wang X Z， et al. Effects of cutting date and crop growth stage on alfalfa silage quality. Acta Prataculturae Sinica， 2019， 28（12）： 137-148.
	李菲菲，张凡凡，王旭哲，等. 刈割茬次和生育期对苜蓿青贮品质的影响. 草业学报， 2019， 28（12）： 137-148.

处理 Treatment	株高Plant height （cm）		茎粗Thick stem （mm）		干草产量Dry yield （g·m^-2）
处理 Treatment	第1茬First harvest	第2茬Second harvest	第1茬First harvest	第2茬Second harvest	第1茬First harvest	第2茬Second harvest
CK	37.67±0.35e	26.77±0.67g	1.45±0.04bc	1.01±0.01bc	290.20±15.93a	113.75±10.19ab
B₁	37.63±0.58e	36.77±0.46e	1.59±0.10bc	1.19±0.10b	259.21±7.73ab	107.78±8.44b
B₂	50.80±0.65a	48.30±0.47a	2.10±0.08a	1.68±0.79a	299.14±13.48a	128.63±4.48a
B₃	50.53±0.79a	43.00±1.80bc	2.03±0.04a	1.66±0.14a	260.84±21.24ab	98.31±10.41bc
B₄	43.63±0.52cd	44.90±1.19b	1.65±0.09bc	1.25±0.12b	226.81±9.03bc	96.40±5.83bc
B₅	45.50±0.95bc	38.80±1.48de	1.53±0.05bc	1.09±0.07bc	190.68±10.66cd	82.30±4.47cd
C₁	42.33±1.33cd	28.20±1.87g	1.56±0.06bc	1.19±0.02b	220.98±8.24bc	81.75±3.92cd
C₂	44.76±0.24bcd	38.10±0.67de	1.53±0.10bc	1.09±0.04bc	200.00±6.67cd	75.43±1.04d
C₃	47.07±1.73b	40.70±0.45cd	1.67±0.05b	1.31±0.18b	175.52±7.48d	80.86±5.58cd
C₄	43.83±0.67cd	36.97±1.39e	1.57±0.05bc	1.23±0.02b	222.14±7.60bc	83.70±2.05cd
C₅	46.77±0.85b	32.40±0.83f	1.23±0.04d	0.81±0.13c	192.31±18.62cd	79.05±1.92cd

处理 Treatment	株高Plant height （cm）		茎粗Thick stem （mm）		干草产量Dry yield （g·m^-2）
处理 Treatment	第1茬First harvest	第2茬Second harvest	第1茬First harvest	第2茬Second harvest	第1茬First harvest	第2茬Second harvest
CK	37.67±0.35e	26.77±0.67g	1.45±0.04bc	1.01±0.01bc	290.20±15.93a	113.75±10.19ab
B₁	37.63±0.58e	36.77±0.46e	1.59±0.10bc	1.19±0.10b	259.21±7.73ab	107.78±8.44b
B₂	50.80±0.65a	48.30±0.47a	2.10±0.08a	1.68±0.79a	299.14±13.48a	128.63±4.48a
B₃	50.53±0.79a	43.00±1.80bc	2.03±0.04a	1.66±0.14a	260.84±21.24ab	98.31±10.41bc
B₄	43.63±0.52cd	44.90±1.19b	1.65±0.09bc	1.25±0.12b	226.81±9.03bc	96.40±5.83bc
B₅	45.50±0.95bc	38.80±1.48de	1.53±0.05bc	1.09±0.07bc	190.68±10.66cd	82.30±4.47cd
C₁	42.33±1.33cd	28.20±1.87g	1.56±0.06bc	1.19±0.02b	220.98±8.24bc	81.75±3.92cd
C₂	44.76±0.24bcd	38.10±0.67de	1.53±0.10bc	1.09±0.04bc	200.00±6.67cd	75.43±1.04d
C₃	47.07±1.73b	40.70±0.45cd	1.67±0.05b	1.31±0.18b	175.52±7.48d	80.86±5.58cd
C₄	43.83±0.67cd	36.97±1.39e	1.57±0.05bc	1.23±0.02b	222.14±7.60bc	83.70±2.05cd
C₅	46.77±0.85b	32.40±0.83f	1.23±0.04d	0.81±0.13c	192.31±18.62cd	79.05±1.92cd

指标Index	CP	EE	ADF	NDF	PH	TS
EE	-0.201
ADF	0.464	-0.164
NDF	-0.167	-0.151	0.702**
PH	0.325	-0.176	-0.176	-0.342
TS	0.053	0.180	-0.436	-0.664*	0.525
DW	-0.351	0.475	-0.561	-0.475	-0.159	0.354

指标Index	CP	EE	ADF	NDF	PH	TS
EE	-0.201
ADF	0.464	-0.164
NDF	-0.167	-0.151	0.702**
PH	0.325	-0.176	-0.176	-0.342
TS	0.053	0.180	-0.436	-0.664*	0.525
DW	-0.351	0.475	-0.561	-0.475	-0.159	0.354

处理 Treatment	主成分 Principal component		综合得分 Compodite score （F）	综合排名 Total ranking	处理 Treatment	主成分 Principal component		综合得分 Compodite score （F）	综合排名 Total ranking
处理 Treatment	1 （F₁）	2 （F₂）	综合得分 Compodite score （F）	综合排名 Total ranking	处理 Treatment	1 （F₁）	2 （F₂）	综合得分 Compodite score （F）	综合排名 Total ranking
CK	24.94	-15.72	5.97	3	C₁	15.50	-10.60	3.49	8
B₁	21.28	-13.13	5.18	4	C₂	14.11	-8.72	3.43	9
B₂	25.79	-13.52	6.91	1	C₃	11.61	-6.74	2.94	11
B₃	23.10	-11.33	6.40	2	C₄	16.27	-10.07	3.95	6
B₄	16.62	-10.09	4.09	5	C₅	13.35	-7.92	3.33	10
B₅	13.71	-7.58	3.57	7