氮和根瘤菌交互作用對大豆生長、結(jié)瘤及產(chǎn)量的影響*

程 鵬，王金生，劉麗君，年 海，林蔚剛，王紅蕾，吳俊江**

（1.黑龍江省農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣站，哈爾濱 150036；2.黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院大豆研究所，哈爾濱 150086；3.華南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，廣州 510642；4.黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院信息中心，哈爾濱 150086）

氮素是植物體內(nèi)蛋白質(zhì)、核酸、葉綠素和一些激素等的重要組成部分，是限制植物生長和產(chǎn)量形成的重要因素[1]。氮素對大豆的生長及產(chǎn)量和品質(zhì)形成起重要作用[2]。大豆根瘤菌具有較強(qiáng)的固氮能力，能與大豆共生形成根瘤來固定空氣中的氮氣，供給植物氮素營養(yǎng)，提高大豆產(chǎn)量和品質(zhì)。其固氮量占總氮吸收量的50%～60%。但是，僅靠根瘤固氮遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足大豆對氮素的需要，必須施用氮肥[2]。

前人對氮肥施用及接種根瘤菌對大豆產(chǎn)量和品質(zhì)影響的研究較多[3-14]，但對氮肥和根瘤菌交互作用對大豆結(jié)瘤、大豆生長及產(chǎn)量的影響研究較少，本研究通過研究氮和根瘤菌交互作用對大豆根瘤生長的影響，旨在為大豆根瘤生長過程研究提供理論依據(jù)。探討根瘤菌和氮肥對大豆產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，以期為科學(xué)合理地利用根瘤菌提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試品種：當(dāng)?shù)刂魍破贩N黑農(nóng)53。

供試菌劑：大豆根瘤菌菌劑由華南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院大豆課題組提供，是選用高活性的大豆根瘤菌菌株，根據(jù)大豆的生理生長特點，采用獨特的配方，經(jīng)先進(jìn)的發(fā)酵工藝加工而成。本品為粉劑，主要技術(shù)指標(biāo)：每克含有效菌數(shù)>2億個；雜菌率低于20%；含水量<35%；pH 5.5～7.5。

1.2 試驗設(shè)計

試驗因素為施氮和接種根瘤菌，設(shè)置4個處理：不施氮肥不接菌處理（CK）、不施氮肥接種處理（處理1）、施氮肥不接種處理（處理2）、施氮肥接種處理（處理3），其他肥料正常使用。采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計，每處理3次重復(fù)，小區(qū)面積15m2。

1.3 拌種與播種

將少量的水緩緩導(dǎo)入裝著大豆根瘤菌菌劑的容器內(nèi)，一邊加液一邊攪拌，直到菌劑變?yōu)楹隣睿ù蟾偶铀?0～30mL）。然后將其與種子拌勻，盡量使每粒種子表面都沾上菌劑，稍微陰干后播種，同時均勻施于穴中或溝中，行距0.65m，株距0.05m。試驗于2012年5月10日統(tǒng)一播種，按照高產(chǎn)栽培技術(shù)進(jìn)行管理。10月5日收獲。

1.4 測定指標(biāo)及方法

由于前期研究證明大豆根瘤菌結(jié)瘤數(shù)量最高時期為大豆結(jié)莢期，在不失規(guī)律的前提下，減少采樣次數(shù)，在減少工作量的前提下，同樣可以有效的總結(jié)出大豆的結(jié)瘤規(guī)律。因此，分別于大豆生長的苗期、結(jié)莢初期進(jìn)行采樣。每個小區(qū)隨機(jī)選3個點，每點選5株挖出50 cm深的根系沖洗干凈，調(diào)查根瘤菌數(shù)量。植株上只要有一個可見的根瘤，即視為結(jié)瘤。植株分為地上、根和根瘤三部分，分別測定鮮重、干重。成熟期對大豆的產(chǎn)量構(gòu)成因子（株高、底莢高、主莖節(jié)數(shù)、單株有效莢數(shù)、單株粒數(shù)、單株粒重）進(jìn)行測定。

1.5 數(shù)據(jù)處理及分析

采用Excel和SPSS軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理和分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 施用氮肥和接種根瘤菌對大豆苗期生長的影響

2.1.1 施用氮肥和接種根瘤菌對大豆生物量的影響 通過對苗期各處理生物量的測定對比發(fā)現(xiàn)：無論施氮還是接種根瘤菌，各處理均未對大豆的生物量（地上部和地下部）產(chǎn)生明顯的影響，造成這種現(xiàn)象的原因可能由于苗期植株對氮素的需求較低，土壤中少量的有效氮素就足以滿足其生長的需要，接種的根瘤菌及施入的氮素還沒有發(fā)揮關(guān)鍵作用（見表1）。

表1 施用氮肥和接種根瘤菌對苗期大豆生物量積累及根瘤生長的影響

2.1.2 施用氮肥和接種根瘤菌對大豆根瘤生長的影響 由表1可知，接種根瘤菌和施入氮肥對大豆的結(jié)瘤數(shù)量產(chǎn)生了一定的影響。在不施入氮肥的條件下，接種根瘤菌植株的產(chǎn)瘤數(shù)量較未接種根瘤菌植株的產(chǎn)瘤數(shù)量多，但差異均不明顯，施入氮肥的條件下同樣如此；在接種根瘤菌條件下，施入氮肥植株的產(chǎn)瘤數(shù)量較未施入氮肥植株的產(chǎn)瘤數(shù)量少，且差異顯著，而不接種根瘤菌的條件下同樣如此。同時，不施氮接種根瘤菌處理植株的產(chǎn)瘤數(shù)量顯著高于施氮不接種根瘤菌處理。說明接入的根瘤菌能有效的增加大豆植株的結(jié)瘤數(shù)量。而施入大量的氮肥則產(chǎn)生抑制作用。這可能是植株對生態(tài)環(huán)境的適應(yīng)性變化，即氮肥的施入滿足了植株生長的需要，植株無須產(chǎn)生大量的根瘤菌固氮來促進(jìn)生長。

無論施氮肥還是接種根瘤菌均未對根瘤干、鮮重產(chǎn)生明顯影響，各處理之間差異均不顯著。結(jié)合根瘤數(shù)量變化明顯的結(jié)果可以得出：隨著根瘤數(shù)量的增加，根瘤鮮重、根瘤干重均有所增加，但處理之間差異并不明顯，說明在根瘤鮮重、根瘤干重變化不大的前提下，隨著根瘤數(shù)量的增加，根瘤體積變小。

2.2 施用氮肥和接種根瘤菌對大豆R3期生長的影響

2.2.1 施用氮肥和接種根瘤菌對R3期大豆生物量的影響 由表2可以看出大豆R3期生物量（地上部和地下部）無論接種根瘤菌與否施氮處理均高于不施氮處理，其中施氮處理地上部分的生物量均顯著高于不施氮處理，而地下部分的生物量則差異并不顯著，說明氮肥的施入對大豆生物量的影響特別是地上部分生物量的影響較根瘤菌的接入作用大；同時，在施氮處理和不施氮處理的條件下，無論地上部分還是地下部分接入根瘤菌的處理均比未接入根瘤菌的處理生物量積累大，但差異均不明顯。說明根瘤菌的接入對大豆R3期生物量的積累產(chǎn)生一定的促進(jìn)作用，但可能由于根瘤菌接入的濃度較小或者根瘤菌載體以及接種方法不恰當(dāng)，從而造成促進(jìn)效果不明顯，這有待于今后做進(jìn)一步的研究（見表2）。

表2 施用氮肥和接種根瘤菌對大豆R3期生物量積累及根瘤生長的影響

2.2.2 施用氮肥和接種根瘤菌對R3期大豆根瘤生長的影響 通過對R3期大豆根瘤生長指標(biāo)的對比分析可以看出：無論施入氮肥與否，接入根瘤菌處理的根瘤數(shù)量均高于未接入根瘤菌的處理，其中，不施氮接入根瘤菌處理的根瘤數(shù)量顯著高于其他處理，說明外植根瘤菌能夠促進(jìn)大豆根系的結(jié)瘤。在施入氮肥的條件下，接入根瘤菌處理的根瘤數(shù)高于未接入根瘤菌的處理，但兩者差異并不顯著，結(jié)合大豆苗期氮肥有抑制結(jié)瘤的現(xiàn)象，說明在大豆生長的后期，隨著氮素的消耗，接入的根瘤菌開始促進(jìn)大豆根系結(jié)瘤，從而增強(qiáng)根系根瘤的固氮能力，增加其固氮量，滿足植株生長所需的大部分氮素。

在接入根瘤菌的條件下，不施氮處理的根瘤數(shù)顯著高于施氮處理，但根瘤鮮重和根瘤干重卻顯著小于施氮處理，說明氮肥的施入增加了根瘤鮮重和根瘤干重，但大豆根部結(jié)瘤數(shù)量的減少造成了單個根瘤體積增大。

在不接入根瘤菌的條件下，不施氮處理根瘤數(shù)略有增加，根瘤鮮重和根瘤干重增加顯著。在不施入氮肥的條件下，接入根瘤菌處理的根瘤數(shù)增加，根瘤鮮重和根瘤干重減少，單個根瘤體積變??；而施入氮肥的條件下，接入根瘤菌處理的根瘤數(shù)增加，相應(yīng)的根瘤鮮重和根瘤干重也有所增加（見表2）。

2.3 施用氮肥和接種根瘤菌對大豆成熟期產(chǎn)量構(gòu)成因子的影響

由表3可以看出：無論施氮與否，接入根瘤菌處理的產(chǎn)量構(gòu)成因子均高于未接入根瘤菌的處理。其中，不施氮條件下，接入根瘤菌大豆的主莖節(jié)數(shù)和單株粒重均顯著高于未接入根瘤菌的大豆，而其他產(chǎn)量構(gòu)成因子之間差異并不顯著；在施氮條件下，接入根瘤菌大豆的株高、主莖節(jié)數(shù)和單株粒重均顯著高于未接入根瘤菌的大豆，其他產(chǎn)量構(gòu)成因子之間差異不顯著。

無論接入根瘤菌與否，施氮處理的產(chǎn)量構(gòu)成因子均高于未施氮處理。其中，在未接入根瘤菌的條件下，施氮處理的單株有效莢數(shù)顯著高于未施氮處理，其他產(chǎn)量構(gòu)成因子之間差異并不顯著；在接入根瘤菌的條件下，施氮處理的主莖節(jié)數(shù)、單株有效莢數(shù)顯著高于未施氮的處理，其他產(chǎn)量構(gòu)成因子之間差異并不顯著。

表3 施用氮肥和接種根瘤菌對大豆成熟期產(chǎn)量構(gòu)成因子的影響

施入氮肥并接入根瘤菌處理的各產(chǎn)量構(gòu)成因子均高于其他處理，且顯著高于不施氮不接菌處理，結(jié)合以上的結(jié)果分析說明，氮肥的施入以及根瘤菌的接入促使了成熟期大豆產(chǎn)量構(gòu)成因子的提高，進(jìn)而影響大豆的產(chǎn)量。

無論施氮與否，接入根瘤菌處理的單株粒重顯著高于未接入根瘤菌的處理。同時，不施氮接菌處理的單株粒重顯著高于施氮不接菌處理，但其他各產(chǎn)量構(gòu)成因子之間差異并不顯著，說明接種根瘤菌與施入氮肥相比，更能提高大豆的產(chǎn)量，是各產(chǎn)量構(gòu)成因子綜合作用的結(jié)果。

3 結(jié)論

（1）大豆生長的苗期無論施氮還是接種根瘤菌，均未對大豆的生物量（地上部和地下部）及根瘤干、鮮重產(chǎn)生明顯的影響；接入的根瘤菌能有效的增加大豆植株的結(jié)瘤數(shù)量，而施入大量的氮肥則產(chǎn)生抑制作用。

（2）大豆生長的R3期氮肥的施入對大豆生物量的影響，特別是地上部分生物量的影響，較根瘤菌的接入作用大，根瘤菌的接入對大豆R3期生物量的積累產(chǎn)生一定的促進(jìn)作用。隨著氮素的消耗，接入的根瘤菌開始促進(jìn)大豆根系結(jié)瘤。在接入根瘤菌的條件下，施入氮肥單個根瘤體積增大；不施入氮肥，單個根瘤體積變小。

（3）氮肥施入及根瘤菌接入促使成熟期大豆產(chǎn)量構(gòu)成因子的提高，進(jìn)而影響大豆產(chǎn)量。接種根瘤菌與施入氮肥相比，更能提高大豆的產(chǎn)量，但是各產(chǎn)量構(gòu)成因子綜合作用的結(jié)果。

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