作物杂志,2025, 第2期: 141–148 doi: 10.16035/j.issn.1001-7283.2025.02.020

• 生理生化·植物营养·栽培耕作 • 上一篇    下一篇

复合肥配施微生物菌剂的后效对土壤理化性质及谷子品质的影响

马映辰(), 王佳童, 冯燕飞, 马浩雄, 任学军, 郭振清, 李云, 韩玉翠(), 林小虎()   

  1. 河北科技师范学院农学与生物科技学院/河北省作物逆境生物学重点实验室,066004,河北秦皇岛
  • 收稿日期:2024-02-09 修回日期:2024-05-10 出版日期:2025-04-15 发布日期:2025-04-16
  • 通讯作者: 韩玉翠,主要从事作物栽培与遗传育种研究,E-mail:yucuihan84@163.com;林小虎,主要从事作物栽培与遗传育种研究,E-mail:xiaohulin2008@163.com
  • 作者简介:马映辰,主要从事作物栽培研究,E-mail:1242874699@qq.com
  • 基金资助:
    河北省重点研发计划项目(22326314D);河北省现代农业产业技术体系创新团队(杂粮杂豆)项目(HBCT2024070405);秦皇岛市科学技术研究与发展计划(202201B022)

Impacts of the Residual Effects of the Combined Application of Compound Fertilizers and Microbial Inoculant on Soil Physicochemical Properties and Quality of Foxtail Millet

Ma Yingchen(), Wang Jiatong, Feng Yanfei, Ma Haoxiong, Ren Xuejun, Guo Zhenqing, Li Yun, Han Yucui(), Lin Xiaohu()   

  1. College of Agronomy and Biotechnology, Hebei Normal University of Science & Technology / Hebei Key Laboratory of Crop Stress Biology, Qinhuangdao 066004, Hebei, China
  • Received:2024-02-09 Revised:2024-05-10 Online:2025-04-15 Published:2025-04-16

摘要:

为探明冀东地区冬小麦后茬作物谷子的减肥增效主要栽培技术,研究前茬冬小麦复合肥与微生物菌剂配施的后效对土壤肥力、土壤酶活性、谷子营养品质和产量的影响,并进行隶属函数分析,对12个处理组合进行综合评价。结果表明,前茬冬小麦施用复合肥与微生物菌剂能够提高谷子产量和营养品质并调节土壤理化性质。通过隶属函数模型分析评价得出,A1M4位列第6,位列前5的处理依次为A3M4、A2M4、A3M2、A3M3和A2M3,其中A3M2、A3M3和A2M3的复合肥施用水平低于常规施肥水平,产量较A1M4分别提高3.70%、10.05%和7.33%,其中A3M3和A2M3显著高于A1M4。A3M2、A3M3和A2M3在谷子营养品质、土壤养分、土壤酶活性方面均优于A1M4处理。从谷子产量、品质、土壤理化性质方面综合考虑,冀东地区前茬冬小麦施肥组合A3M2、A3M3和A2M3为谷子减肥增效的合理施肥方式。

关键词: 谷子, 微生物菌剂, 复合肥, 品质, 产量, 土壤肥力

Abstract:

To elucidate the primary cultivation techniques for reducing fertilizer usage while enhancing efficacy in foxtail millet following winter wheat in the eastern Hebei, the influence of the residual effects of applying compound fertilizers combined with microbial inoculants during the preceding winter wheat cultivation on soil fertility, soil enzyme activity, foxtail millet nutritional quality, and yield. Furthermore, a comprehensive evaluation of the 12 treatment combinations was conducted through membership function analysis. The results demonstrated that the application of compound fertilizer and microbial inoculant during the preceding winter wheat season could enhance the yield and nutritional quality of foxtail millet while modulating soil physicochemical properties. The evaluation using the membership function model ranked A1M4 sixth, with the top five treatments of A3M4, A2M4, A3M2, A3M3, and A2M3. Notably, the levels of compound fertilizers used in A3M2, A3M3, and A2M3 were lower than the conventional fertilization levels, and the yield of A3M2, A3M3, and A2M3 were respectively 3.70%, 10.05%, and 7.33% higher than that of A1M4, with A3M3 and A2M3 showed significant higher than that of A1M4. Additionally, A3M2, A3M3, and A2M3 outperformed A1M4 in terms of foxtail millet nutritional quality, soil nutrients, and soil enzyme activity. Considering yield and quality of foxtail millet, and physicochemical properties of the soil, the fertilizer combinations A3M2, A3M3, and A2M3 are recommended as rational fertilizer application methods to reduce fertilizer usage and enhance efficacy for foxtail millet following winter wheat in eastern Hebei.

Key words: Foxtail millet, Microbial inoculant, Compound fertilizer, Quality, Yield, Soil fertility

表1

试验配肥设计

处理
Treatment
施肥水平Fertilization level
微生物菌剂
Microbial inoculant
复合肥
Compound fertilizer
A1M1 0 0
A1M2 0 225
A1M3 0 450
A1M4 0 675
A2M1 150 0
A2M2 150 225
A2M3 150 450
A2M4 150 675
A3M1 300 0
A3M2 300 225
A3M3 300 450
A3M4 300 675

表2

前茬冬小麦收获后不同施肥水平下后茬谷子播种前0~20 cm土壤养分

处理
Treatment
有机质
Organic matter
(g/kg)
全氮
Total nitrogen
(g/kg)
碱解氮
Alkali-hydrolyzed
nitrogen (mg/kg)
全磷
Total phosphorus
(g/kg)
速效磷
Rapidly available
potassium (mg/kg)
A1M1 16.25±0.13g 2.05±0.08g 71.31±1.06g 1.76±0.19d 18.39±0.65f
A1M2 18.96±0.39f 2.03±0.16f 80.36±2.91f 2.16±0.05c 20.87±0.39e
A1M3 19.79±0.13cd 2.15±0.02ef 88.27±2.48d 2.22±0.06c 21.81±0.49de
A1M4 19.87±0.06cd 2.15±0.02ef 86.48±2.55de 2.40±0.10b 23.68±0.05c
A2M1 19.19±0.50ef 2.21±0.15de 99.49±2.40bc 2.39±0.06b 22.30±0.26d
A2M2 19.59±0.39de 2.24±0.07cde 89.89±4.60d 2.40±0.11b 22.23±1.20c
A2M3 19.93±0.04cd 2.31±0.02bcd 99.71±2.01bc 2.55±0.07ab 23.58±0.04d
A2M4 20.15±0.40c 2.34±0.02bcd 103.93±4.37bc 2.61±0.03a 23.91±1.14bc
A3M1 19.83±0.13cd 2.37±0.02bc 96.95±8.05c 2.52±0.10ab 25.13±0.55a
A3M2 21.65±0.42b 2.44±0.10ab 100.17±7.16bc 2.54±0.08ab 25.08±0.44ab
A3M3 22.66±0.23a 2.52±0.08a 106.29±1.42ab 2.54±0.02ab 25.04±0.96ab
A3M4 23.05±0.24a 2.55±0.02a 111.61±1.82a 2.56±0.13ab 25.58±0.55a

表3

复合肥配施微生物菌剂对谷子收获后土壤养分含量的变化

处理
Treatment
有机质
Organic matter
(g/kg)
全氮
Total nitrogen
(g/kg)
碱解氮
Alkali-hydrolyzed
nitrogen (mg/kg)
全磷
Total phosphorus
(g/kg)
速效磷
Rapidly available
potassium (mg/kg)
A1M1 0.18±0.69a -0.06±0.03ab -0.02±1.33a -0.03±0.07ab -0.76±0.45abc
A1M2 -0.17±0.42ab 0.05±0.16a 0.00±0.00a -0.06±0.10ab 0.03±0.36ab
A1M3 -0.62±0.56ab -0.03±0.03ab 0.00±0.00a 0.25±0.58a -0.68±0.59abc
A1M4 -0.58±0.53ab -0.11±0.10ab 0.00±0.00a -0.05±0.04ab -1.07±0.05abc
A2M1 -0.28±0.18ab -0.30±0.01b -0.67±1.15a -0.02±0.10ab -0.69±0.11abc
A2M2 -0.19±0.24ab -0.03±0.01ab 0.00±0.00a -0.11±0.01b -0.76±0.16abc
A2M3 -0.47±0.16ab -0.33±0.02ab 0.00±0.00a -0.14±0.04b 0.78±1.56abc
A2M4 -0.10±0.09ab -0.07±0.03ab 0.00±0.00a -0.03±0.02ab -0.83±1.08abc
A3M1 -0.21±0.27ab -0.09±0.02ab 0.00±0.00a -0.26±0.06b -1.25±1.52bc
A3M2 -0.85±0.33b -0.17±0.15b 0.00±0.00a -0.12±0.07b -2.12±0.46c
A3M3 -0.65±0.72ab -0.63±0.02ab -0.33±0.58a -0.11±0.04b -2.59±2.10c
A3M4 -0.72±0.64b -0.63±0.03ab 0.00±0.00a -0.15±0.06ab -1.77±0.62bc

表4

谷子收获后土壤酶活性

处理
Treatment
脲酶
Urease
过氧化氢酶
Catalase
焦糖酶
Caramel enzyme
A1M1 1.83±0.05e 3.20±0.09e 7.44±0.05a
A1M2 1.87±0.03e 3.41±0.02d 7.46±0.04a
A1M3 1.92±0.04de 3.43±0.01d 7.47±0.07a
A1M4 1.95±0.11d 3.44±0.03cd 7.46±0.06a
A2M1 2.06±0.03c 3.42±0.02d 7.45±0.02a
A2M2 2.08±0.04c 3.45±0.02cd 7.49±0.01a
A2M3 2.14±0.04bc 3.43±0.01d 7.47±0.04a
A2M4 2.35±0.05b 3.47±0.04c 7.48±0.03a
A3M1 2.43±0.04a 3.50±0.02ab 7.44±0.01a
A3M2 2.35±0.02b 3.49±0.03b 7.49±0.05a
A3M3 2.31±0.04ab 3.50±0.02ab 7.49±0.02a
A3M4 2.32±0.03ab 3.55±0.04a 7.48±0.04a

表5

复合肥配施微生物菌剂对谷子营养品质的影响

处理
Treatment
粗蛋白质含量
Crude protein content
碳水化合物含量
Carbohydrate content
总淀粉含量
Total starch content
粗脂肪含量
Crude fat content
膳食纤维含量
Dietary fiber content
A1M1 9.65±0.02a 75.34±0.11b 64.32±0.01a 3.82±0.11ab 2.49±0.06d
A1M2 9.67±0.09a 75.48±0.02b 64.31±0.31a 3.84±0.12ab 2.51±0.06cd
A1M3 9.68±0.02a 75.64±0.09b 64.45±0.05a 3.91±0.05ab 2.53±0.07bcd
A1M4 9.71±0.03a 76.51±1.22a 64.61±0.15a 3.92±0.04ab 2.66±0.04a
A2M1 9.63±0.04a 75.46±0.02b 63.88±0.08a 3.86±0.07ab 2.65±0.04a
A2M2 9.66±0.04a 75.61±0.05b 63.85±0.04a 3.85±0.10ab 2.60±0.03abc
A2M3 9.64±0.03a 75.34±0.02b 63.86±0.40a 3.80±0.06ab 2.62±0.02ab
A2M4 9.66±0.04a 75.89±0.12ab 63.89±0.08a 3.93±0.06b 2.65±0.01a
A3M1 9.66±0.02a 75.95±0.31ab 63.58±0.43a 3.93±0.06b 2.58±0.08abcd
A3M2 9.68±0.03a 75.95±0.63ab 63.56±0.01a 3.77±0.09b 2.57±0.04bcd
A3M3 9.66±0.02a 75.36±0.03b 63.65±5.83b 3.87±0.05ab 2.63±0.06a
A3M4 9.72±0.05a 75.69±0.03b 63.65±0.50a 3.80±0.05ab 2.61±0.04ab

表6

复合肥配施微生物菌剂对谷子必需氨基酸含量的影响

处理
Treatment
赖氨酸
Lysine
亮氨酸
Leucine
异亮氨酸
Isoleucine
苏氨酸
Threonine
缬氨酸
Valine
蛋氨酸
Methionine
苯丙氨酸
Phenylalanine
A1M1 0.079±0.001bcd 0.65±0.01de 0.17±0.01b 0.16±0.01c 0.23±0.02bc 0.078±0.001b 0.059±0.004g
A1M2 0.076±0.001e 0.66±0.01cde 0.17±0.01bc 0.16±0.00c 0.21±0.02d 0.076±0.001b 0.054±0.002h
A1M3 0.081±0.002bc 0.71±0.01ab 0.17±0.01bc 0.17±0.01b 0.25±0.01b 0.077±0.001b 0.079±0.003bcde
A1M4 0.077±0.003cde 0.72±0.01ab 0.18±0.01a 0.17±0.01b 0.24±0.02b 0.078±0.001b 0.080±0.003bcd
A2M1 0.082±0.001b 0.68±0.01c 0.18±0.01a 0.18±0.02a 0.26±0.03a 0.078±0.001b 0.085±0.001ab
A2M2 0.082±0.001b 0.66±0.01d 0.18±0.01a 0.17±0.01bc 0.21±0.02cd 0.080±0.001b 0.084±0.012abc
A2M3 0.081±0.002bc 0.69±0.01bc 0.18±0.01a 0.17±0.01ab 0.19±0.02e 0.079±0.001b 0.078±0.012cde
A2M4 0.083±0.001ab 0.63±0.02e 0.18±0.01a 0.17±0.01bc 0.20±0.01cde 0.080±0.001b 0.063±0.002f
A3M1 0.082±0.002b 0.71±0.01ab 0.18±0.01a 0.17±0.01ab 0.21±0.02cd 0.090±0.003a 0.072±0.001de
A3M2 0.084±0.001a 0.74±0.01a 0.18±0.01a 0.17±0.01bc 0.22±0.01c 0.094±0.001a 0.084±0.004abc
A3M3 0.081±0.001bc 0.70±0.01b 0.18±0.01a 0.16±0.01c 0.24±0.03b 0.091±0.003a 0.070±0.003ef
A3M4 0.085±0.001a 0.73±0.01a 0.18±0.01a 0.17±0.01b 0.23±0.02bc 0.092±0.001a 0.093±0.002a

表7

复合肥配施微生物菌剂对谷子非必需氨基酸含量的影响

处理
Treatment
天冬氨酸
Aspartic acid
丙氨酸
Alanine
谷氨酸
Glutamic acid
丝氨酸
Serine
精氨酸
Arginine
酪氨酸
Tyrosine
甘氨酸
Glycine
A1M1 0.27±0.01b 0.32±0.01e 0.77±0.01b 0.21±0.01a 0.13±0.01a 0.083±0.001a 0.12±0.01b
A1M2 0.28±0.01ab 0.34±0.01de 0.70±0.01bc 0.21±0.00a 0.13±0.01a 0.092±0.004b 0.13±0.01b
A1M3 0.26±0.02c 0.36±0.01d 0.70±0.01bc 0.20±0.01a 0.13±0.01a 0.076±0.002e 0.14±0.01ab
A1M4 0.29±0.03a 0.44±0.01a 0.82±0.01a 0.19±0.01a 0.13±0.00a 0.075±0.007e 0.14±0.01ab
A2M1 0.30±0.01a 0.34±0.02de 0.83±0.01a 0.21±0.02a 0.13±0.01a 0.093±0.001b 0.13±0.01b
A2M2 0.29±0.01b 0.37±0.01cd 0.82±0.01a 0.18±0.01a 0.13±0.01a 0.096±0.001a 0.15±0.00a
A2M3 0.30±0.01a 0.40±0.01c 0.83±0.01a 0.21±0.01a 0.13±0.00a 0.084±0.001cd 0.13±0.01b
A2M4 0.28±0.01ab 0.44±0.02a 0.82±0.03a 0.21±0.01a 0.13±0.00a 0.088±0.003bc 0.16±0.01a
A3M1 0.27±0.02b 0.35±0.01d 0.83±0.02a 0.20±0.01a 0.13±0.01a 0.085±0.001c 0.13±0.01b
A3M2 0.28±0.01ab 0.37±0.01cd 0.83±0.02a 0.21±0.01a 0.13±0.00a 0.086±0.001c 0.16±0.01a
A3M3 0.30±0.01a 0.42±0.01b 0.84±0.01a 0.21±0.01a 0.13±0.01a 0.081±0.001d 0.13±0.01b
A3M4 0.29±0.01a 0.44±0.01a 0.85±0.00a 0.22±0.01a 0.13±0.01a 0.097±0.002a 0.17±0.02a

图1

复合肥配施微生物菌剂对谷子产量的影响 不同小写字母表示差异达到P < 0.05显著水平。

表8

不同复合肥配施微生物菌剂处理的综合评价

处理
Treatment
得分
Score
排序
Ranking
处理
Treatment
得分
Score
排序
Ranking
A1M1 0.18 12 A2M3 0.51 5
A1M2 0.28 11 A2M4 0.69 2
A1M3 0.40 10 A3M1 0.48 7
A1M4 0.56 6 A3M2 0.63 3
A2M1 0.46 9 A3M3 0.59 4
A2M2 0.53 8 A3M4 0.84 1
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