摘 要：【目的】研究微生物菌剂与氮肥配施对小麦光合特性及产量的影响。
【方法】设置微生物菌剂与氮肥配施处理的田间试验，比较不同处理小麦叶绿素SPAD值、叶面积指数、光合荧光指标及产量的变化。
【结果】不同处理间小麦叶片光合特性表现亦不同。各处理间叶绿素SPAD值、初始荧光强度、最大光化学效率差异不显著。全量氮肥与微生物菌剂配施处理PN2叶绿素SPAD值最高，小麦开花期、灌浆期叶绿素SPAD值较未添加微生物菌剂的全量氮肥处理PN1分别增加0.68、0.70。全量氮肥与微生物菌剂配施处理PN2的叶面积指数最高，显著高于不施氮肥处理PN0，开花期、灌浆期叶面积指数分别较PN0增加了38.59%、37.70%。全量氮肥与微生物菌剂配施处理PN2净光合速率高于PN1、PN3和PN4处理，显著高于PN0处理。全量氮肥与微生物菌剂配施处理PN2产量最高，显著高于其他处理，分别较PN0、PN1、PN3和PN4处理增加了41.63%、9.53%、20.65%和22.70%。
【结论】全量氮肥与微生物菌剂配施处理小麦光合特性和产量综合表现最佳。
关键词：微生物菌剂；氮肥；小麦；光合特性；产量
中图分类号：S512.1 ""文献标志码：A ""文章编号：1001-4330（2025）01-0068-07
收稿日期（Received）：
2024-05-21
基金项目：
新疆维吾尔自治区重点研发计划项目（2021B02002，2021B02002-1，2022B02015-1）；国家小麦产业技术体系乌鲁木齐综合试验站（CARS-3）
作者简介：
陈传信（1988-）， 男， 河南商丘人， 助理研究员， 硕士，研究方向为作物高产栽培生理，（E- mail）lixp618@163.com
通信作者：
雷钧杰（1972-）， 男， 甘肃古浪人， 研究员， 博士，硕士生导师，研究方向为小麦高产栽培生理，（E-mail）leijunjie@sohu.com
0 引 言
【研究意义】小麦是三大谷物之一［1］。我国小麦年均产量位居世界首位［2］。化肥投入量是影响作物产量和品质形成的一个重要因素［3-4］。施用氮肥是小麦产量形成的重要措施［5-6］。有文献显示农田中氮肥存在损失问题［7-8］。微生物菌剂是将有益活性菌经过特殊工艺加工制成，便于使用的生物制剂或活菌制剂［9］，微生物菌剂在一定程度上提高了肥料利用率和土壤酶活性，设置微生物菌剂与化肥搭配施用对提高肥料利用率有实际意义。【前人研究进展】方成等［10］试验研究认为，减施化肥配施微生物菌剂可以显著提高果实品质、改善土壤肥力和提高土壤微生物菌群质量。高雁等［11］研究发现，微生物菌剂改变了小麦根际土壤微生物功能多样性，从而提高土壤的有机质和全氮含量，进而促进小麦的生长发育。张雅楠等［12］研究发现，与常规施肥相比，氮肥减量配施复合菌剂处理可以提高土壤有效养分含量。肖让等［13］研究发现，配施菌肥可在一定程度地促进制种玉米籽粒产量形成和产量增加，同时改善耕层土壤微环境。【本研究切入点】目前关于微生物菌剂与氮肥配施对小麦光合特性和产量的影响研究未见报道。需分析研究微生物菌剂与氮肥配施对小麦光合特性及产量的影响。【拟解决的关键问题】设置微生物菌剂与氮肥配施田间试验，分析微生物菌剂与氮肥配施对小麦叶绿素SPAD值、叶面积指数、光合荧光指标及产量的影响，为小麦高效绿色生产提供支撑。
1 材料与方法
1.1 材 料
试验于2021年9月～2022年7月在新疆农业科学院玛纳斯试验站进行（85°35′～86°42′E，43°27′～45°37′N），该试验站属于中温带大陆性干旱半干旱气候，冬季较为严寒，夏季炎热，干燥少雨，日照充足，蒸发量比较大，降水少；年均气温8.7℃，年总降水量为237.7 mm，年总日照时数为2 569.0 h；年最大积雪深度为25 cm，年最大冻土深度为75 cm。供试土壤为沙壤土，耕层土壤有机质14.5" g/kg、碱解氮66.7 mg/kg、速效磷15.25 mg/kg和速效钾为165 mg/kg。
供试小麦品种新冬52号，于2021年9月25日播种，15 cm等行距条播，播种量300 kg/hm2。肥料为尿素（含N 46%）、重过磷酸钙（含P2O5 46%）、硫酸钾（含K2O 52%）、微生物菌剂（芽孢杆菌总有效活菌数≥10.0×108/g）。
1.2 方 法
1.2.1 试验设计
采用单因素随机区组试验设计，共设置5个处理，分别为不施氮肥处理（PN0）、全量氮肥处理（施氮量240 kg/hm2，PN1）、全量氮肥+微生物菌剂处理（施氮量240 kg/hm2+微生物菌剂15 kg/hm2，PN2）、80%氮肥+微生物菌剂处理（施氮量192 kg/hm2+微生物菌剂15 kg/hm2，PN3）、70%氮肥+微生物菌剂处理（施氮量168 kg/hm2+微生物菌剂15kg/hm2，PN4）。尿素按40%基施+60%追施，各处理磷钾用量相同且全部基施，分别为P2O5 150 kg/hm2、K2O 52.5 kg/hm2。每处理重复3次，小区面积54 m2（5.4 m×10 m）。其他田间管理措施与当地生产一致。
1.2.2 测定指标
1.2.2.1 叶绿素相对含量（SPAD值）
采用SPAD-502叶绿素测定仪（日本）测定叶绿素相对含量（SPAD值），于小麦开花期和灌浆期测定旗叶叶绿素SPAD值。每叶从基部到尖端测3点取平均值，每重复测定15次。
1.2.2.2 叶面积
在小麦开花期和灌浆期每重复随机取15个单茎，用直尺测定单茎全部叶片的长与宽，参照张永强等［14］方法计算单茎叶面积和叶面积指数。
1.2.2.3 净光合速率
在小麦开花期和灌浆期，选择晴朗天气的11：00～13：00，采用LI-6800便携式光合仪测定旗叶净光合速率，每重复测定3片叶，取平均值。
1.2.2.4 叶绿素荧光参数
选择小麦开花期和灌浆期晴天早上11：00～13：00测定，使用Pocket PEA植物效率分析仪测定旗叶暗适应15 min后的初始荧光Fo和最大光化学效率Fv/Fm，每个重复测定3片叶，取平均值。
1.2.2.5 测产及考种
小麦成熟时各小区选取3.6 m2，单独人工收割，脱粒后风干称重计产，折算籽粒含水量为13%。各小区取1 m双行小麦样段调查穗数、穗粒数和千粒重。
1.3 数据处理
采用Microsoft Excel 2007整理数据和制作图表，SPSS 22.0统计软件对数据进行显著性分析。
2 结果与分析
2.1 不同处理对小麦叶片叶绿素SPAD值的影响
研究表明，不同处理间小麦叶片叶绿素SPAD值表现不同。不施氮肥处理PN0的叶绿素SPAD值最低，开花期、灌浆期叶绿素SPAD值分别为49.41、49.11。与PN0处理相比，全量氮肥处理、微生物菌剂与氮肥配施处理的叶绿素SPAD值均高于不施氮肥处理，开花期、灌浆期叶绿素SPAD值分别较PN0处理增加0.13～2.16、0.11～1.43，但差异不显著。处理间叶绿素SPAD值表现为全量氮肥与微生物菌剂配施处理PN2最高，开花期、灌浆期叶绿素SPAD值较未添加微生物菌剂的全量氮肥处理PN1分别增加0.68、0.70。全量氮肥处理PN1叶绿素SPAD值高于80%氮肥与微生物菌剂配施处理PN3、70%氮肥与微生物菌剂配施处理PN4。施用微生物菌剂可以在一定程度上促进小麦氮素的吸收，提高小麦叶片叶绿素含量。图1
2.2 不同处理对小麦叶面积指数（LAI）的影响
研究表明，不同处理间小麦叶面积指数表现不同。处理间叶面积指数表现为全量氮肥与微生物菌剂配施处理PN2最高，不施氮肥处理PN0最低。全量氮肥与微生物菌剂配施处理PN2的叶面积指数显著高于不施氮肥处理PN0，开花期、灌浆期叶面积指数分别比PN0增加了38.59%、37.70%。相较于全量氮肥处理PN1，全量氮肥与微生物菌剂配施处理PN2叶面积指数较PN1分别增加了10.86%、14.25%。全量氮肥处理PN1与80%氮肥与微生物菌剂配施处理PN3的叶面积指数差异不显著，均高于70%氮肥与微生物菌剂配施处理PN4。图2
2.3 不同处理对小麦叶片净光合速率的影响
研究表明，不同处理间小麦叶片净光合速率表现不同。不施氮肥处理PN0的净光合速率最低，开花期、灌浆期净光合速率Pn分别为21.00、14.96 mmol/（m2·s）。较PN0处理相比，全量氮肥与微生物菌剂配施处理PN2开花期、灌浆期净光合速率分别较PN0增加了35.53%、42.90%，差异显著。全量氮肥与微生物菌剂配施处理PN2净光合速率高于全量氮肥处理PN1、80%氮肥与微生物菌剂配施处理PN3，处理间差异不明显。全量氮肥与微生物菌剂配施处理PN2净光合速率显著高于70%氮肥与微生物菌剂配施处理PN4，开花期、灌浆期净光合速率分别较PN4处理增加了24.79%、26.58%。图3
2.4 不同处理对小麦叶片初始荧光强度（Fo）的影响
研究表明，不同处理间小麦叶片初始荧光强度表现不同。不施氮肥处理PN0的初始荧光强度最低，开花期、灌浆期初始荧光强度分别为3207.78、3323.56。相较于PN0处理，全量氮肥处理、微生物菌剂与氮肥配施处理的叶绿素SPAD值均高于不施氮肥处理，开花期、灌浆期叶绿素SPAD值分别比PN0处理增加29.89～80.22、38.44～449.89，差异不明显。处理间初始荧光强度以全量氮肥与微生物菌剂配施处理PN2最高，开花期、灌浆期初始荧光强度较未添加微生物菌剂的全量氮肥处理PN1分别增加42.22、81.22。全量氮肥处理PN1初始荧光强度高于80%氮肥与微生物菌剂配施处理PN3、70%氮肥与微生物菌剂配施处理PN4。图4
2.5 不同处理对小麦叶片最大光化学效率（Fv/Fm）的影响
研究表明，不同处理间小麦叶片最大光化学效率表现差异。不施氮肥处理PN0的最大光化学效率最低，开花期、灌浆期最大光化学效率分别为0.83、0.82。相较于PN0处理，全量氮肥处理、微生物菌剂与氮肥配施处理的最大光化学效率均高于不施氮肥处理，差异不明显。开花期最大光化学效率以全量氮肥与微生物菌剂配施处理PN2最高，最大光化学效率较PN0处理增加0.01。灌浆期最大光化学效率以80%氮肥与微生物菌剂配施处理PN3最高，最大光化学效率比PN0处理增加了1.22%。图5
2.6 不同处理对小麦产量及产量构成因素影响
研究表明，不同处理间小麦产量及产量构成因素表现不同。各处理小麦产量以全量氮肥与微生物菌剂配施处理PN2最高，显著高于其他处理，分别比PN0、PN1、PN3和PN4处理增加了41.63%、9.53%、20.65%和22.70%。全量氮肥处理PN1产量显著高于PN0、PN3和PN4处理。PN2处理的穗数、穗粒数、千粒重最高，比其他处理分别增加了4.93%～13.92%、3.17%～15.04%和3.28%～21.83%，显著高于PN0处理。PN2处理的穗数、穗粒数、千粒重与PN1处理差异不显著。PN1处理穗数显著高于PN3、PN4处理，PN1处理穗粒数、千粒重高于PN3、PN4处理。表1
3 讨 论
3.1
微生物菌剂施入土壤可以改善土壤理化状态，抑制土壤对氮、磷、钾的固定［15］，提高肥料的有效供应。施氮可以提高小麦叶片SPAD值，促进光合作用，利于叶片的生长［16］。研究结果表明，全量氮肥处理、微生物菌剂与氮肥配施处理的叶绿素SPAD值均高于不施氮肥处理，开花期、灌浆期叶绿素SPAD值分别比PN0处理增加0.13～2.16、0.11～1.43。全量氮肥与微生物菌剂配施处理PN2开花期、灌浆期净光合速率分别比PN0增加了35.53%、42.90%。说明微生物菌剂和氮肥配施一定程度上有利于叶绿素的形成，促进小麦光合器官的构建，提高了小麦叶片的光合特性。与肖明纲等［17］化肥配施微生物菌剂可以促进水稻的长势的结果相似，化肥配施微生物菌剂可以促进禾本科作物对肥料的吸收利用。
3.2
氮肥的有效供应显著影响作物产量形成［18］。常会庆等［19］研究发现，尿素和微生物菌剂配施可以明显增加番茄产量。范秀勤等［20］研究发现在常规施肥基础上配施微生物菌剂，可提高单株结果数和单果重，显著增加产量。研究结果表明，全量氮肥与微生物菌剂配施处理PN2产量比PN1处理增加9.53%。微生物菌剂配施氮肥可以促进作物产量的形成，可能是因为微生物菌剂改善了土壤理化状态，抑制了土壤对肥料氮的固定，提高了肥料的有效供应。肖明纲等［17］研究认为，在减施20%微生物菌剂处理配施中，水稻的结实率、千粒重和每穴重量均下降，导致产量减低。研究结果表明，全量氮肥处理PN1的穗数、穗粒数、千粒重均高于80%氮肥与微生物菌剂配施处理PN3，全量氮肥处理PN1产量比80%氮肥与微生物菌剂配施处理PN3增加10.16%，可能是与减少氮肥施入量及配施微生物菌剂互作有关［21］。关于微生物菌剂提高肥料利用率的土壤微生物机理需要进一步研究，同时在微生物菌剂配施氮肥模式下氮肥减量增效潜力有待进一步挖掘。
4 结 论
全量氮肥与微生物菌剂配施处理PN2产量最高，显著高于其他处理，分别较PN0、PN1、PN3和PN4处理增加了41.63%、9.53%、20.65%和22.70%。全量氮肥与微生物菌剂配施处理小麦光合特性和产量综合表现最佳。
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Effect of microbial agents combined with nitrogen fertilizer on
the photosynthetic characteristics and yield of winter wheat
CHEN Chuanxin， ZHANG Yongqiang， NIE Shihui， XU Qijiang， LEI Junjie
（Research Institute of Food Crops， Xinjiang Academy of Agricultural Sciences/Key Laboratory of Desert-Oasis Crop Physiology Ecology and Cultivation， Ministry of Agriculture and Rural Affairs，Urumqi 830091，China）
Abstract：【Objective】 This research aims to understand the effects of microbial agents combined with nitrogen fertilizer on the photosynthetic characteristics and yield of wheat.
【Methods】" Field experiments were conducted on the treatment of microbial agents combined with nitrogen fertilizer.A comparative study was conducted on the chlorophyll SPAD value， leaf area index， photosynthetic fluorescence index， and yield of wheat under different treatments.
【Results】" The photosynthetic characteristics of wheat leaves varied among different treatments.There was no significant difference in chlorophyll SPAD value， initial fluorescence intensity， and maximum photochemical efficiency among the treatments.The chlorophyll SPAD value of PN2 was the highest in the combination treatment of full nitrogen fertilizer and microbial agent， and the chlorophyll SPAD value during the flowering and filling stages increased by 0.68 and 0.70， respectively， compared to the full nitrogen fertilizer treatment without microbial agent.The leaf area index of PN2 treated with a combination of full nitrogen fertilizer and microbial agents was the highest， significantly higher than that of PN0 treated without nitrogen fertilizer.The leaf area index during the flowering and filling stages increased by 38.59% and 37.70%， respectively， compared to PN0.The net photosynthetic rate of PN2 treated with a combination of full nitrogen fertilizer and microbial agents was higher than that of PN1， PN3， and PN4 treatments， and significantly higher than that of PN0 treatment.The combination of full nitrogen fertilizer and microbial agents resulted in the highest PN2， significantly higher than other treatments， with an increase of 41.63%， 9.53%， 20.65%， and 22.70% compared to PN0， PN1， PN3， and PN4 treatments， respectively.
【Conclusion】 The combination of full nitrogen fertilizer and microbial agents showed the best comprehensive performance in wheat photosynthetic characteristics and yield.
Key words：microbial agents; nitrogen fertilizer; wheat; photosynthetic characteristics; yield
Fund projects：Key Research and Development Projects of Xinjiang Uygur Autonomous Region （2021B02002， 2021B02002-1，2022B02015-1） ; Urumqi Comprehensive Experimental Station of National Wheat Industry Technology System （CARS-3）
Correspondence author： LEI Junjie （1973-）， male， from Gulang，Gansu，researcher，Ph.D.，masters supervisor，research direction： crop yield cultivation， （E-mail） leijunjie@sohu.com
