氮肥對蠶豆結(jié)瘤和植株生長的影響

秀洪學　陳建斌　湯東生　何霞紅　周志剛　李春葦

摘要：在溫室條件下，利用盆栽試驗分析不同氮肥施用水平、不同種植模式下的蠶豆結(jié)瘤和植株生長情況。結(jié)果表明，氮肥對蠶豆的結(jié)瘤抑制作用強烈，但種內(nèi)競爭和間作會緩解或增強氮肥對蠶豆的結(jié)瘤抑制作用，氮肥對作物生長的促進作用不受蠶豆結(jié)瘤水平的影響。

關(guān)鍵詞：氮肥；結(jié)瘤；植物生長；蠶豆

中圖分類號： S643.601文獻標志碼： A文章編號：1002-1302（2014）01-0082-02

收稿日期：2013-04-27

基金項目：國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃（編號：2011CB100400）。

作者簡介：秀洪學（1986—），男，云南易門人，碩士研究生，主要從事植物生態(tài)學研究。

通信作者：湯東生，博士，副教授，從事植物生態(tài)學研究。E-mail：eastuptang@126.com。物種在自然界中以種群存在，不同的種群按一定比例聚集在一起，構(gòu)成了豐富多樣的植物群落。由于自然、氣候或人為等因素的持續(xù)作用，地球上形成了類型多樣的生態(tài)環(huán)境。由于環(huán)境因子的差異，相同的2個種群生活在一起，由于雙方對環(huán)境條件利用能力的差異，2個物種會形成不同的關(guān)系，產(chǎn)生直接的競爭作用、互惠互利作用、偏利作用或偏害作用等[1]。在農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中，農(nóng)民從提高肥[2]、水[3]、光能利用率[4]，提高土壤利用而增加產(chǎn)量[5]的目的，甚至用于控制農(nóng)田有害生物[6]，常將不同的作物種植在一起，從而產(chǎn)生多種多樣的農(nóng)田群落結(jié)構(gòu)。由于豆類作物的生長適應(yīng)能力強，并具有結(jié)瘤固氮能力而不需或僅需少量氮肥，是生產(chǎn)上用于間作最普遍的作物。蠶豆是我國第二大類豆科作物，西南地區(qū)的農(nóng)民自古均有將蠶豆與其他作物間種或套種的習俗。從提高豆科作物固氮能力、現(xiàn)行生產(chǎn)中的搭配模式是否有利于蠶豆發(fā)揮結(jié)瘤固氮作用的角度考慮，為排除田間因素的復雜性，本研究利用盆栽試驗，通過對比分析小麥、油菜與蠶豆搭配后，蠶豆結(jié)瘤的差異以及間作對作物生長的影響，為進一步開展間作對蠶豆結(jié)瘤的生態(tài)學研究提供技術(shù)依據(jù)。

1材料與方法

1.1試驗設(shè)計

試驗于2010年10月在云南農(nóng)業(yè)大學生物多樣性應(yīng)用技術(shù)國家工程中心樓頂溫室內(nèi)進行。試驗用土為云南農(nóng)業(yè)大學后山荒地的紅土，自然風干，過直徑為1 cm的鐵網(wǎng)篩。土壤充分混勻，測定土壤有機質(zhì)含量為25.01 g/kg，pH值為5.95，堿解氮含量為124.7 mg/kg，速效磷含量為57.6 mg/kg，速效鉀含量為 117.5 mg/kg。

試驗設(shè)6個氮濃度，即0、50、100、200、300、400、500 mg/kg，同時每個處理加入磷肥（P2O5）100 mg/kg。氮肥用尿素、磷肥用過磷酸鈣，磷氮肥均以底肥一次性拌入土壤中。試驗用盆直徑為20 cm，高20 cm的PVC塑料盆，每盆栽用土約3 kg。將催過芽的蠶豆、小麥和油菜按規(guī)格播入盆中，即每盆播1株蠶豆、2株蠶豆、1株蠶豆與1株小麥、1株蠶豆與1株油菜，共4種種植模式，每種植模式重復4次。

1.2測定項目與方法

在蠶豆花花期結(jié)束開始取樣，用刀將地上部與地下部分開，然后將每盆的所有植株連土倒出，分離出根瘤，再將根系按株分離，用自來水沖洗干凈，用吸水紙吸干，測定根瘤鮮重及株高；將地上部在70 ℃下烘72 h，稱重。

1.3數(shù)據(jù)分析與處理

用Microsoft Excel 2007軟件進行數(shù)據(jù)處理和繪圖。

2結(jié)果與分析

2.1不同種植方式對蠶豆結(jié)瘤的影響

在不同種植模式下，隨著土壤氮肥肥力的增加，蠶豆結(jié)瘤均表現(xiàn)出逐漸下降的趨勢（圖1）。不同種植模式下的蠶豆結(jié)瘤水平有差異，在不施氮的情況下，油菜間作蠶豆的結(jié)瘤能力最高，小麥間作的蠶豆結(jié)瘤能力最差。隨著氮肥使用水平的增加，單栽蠶豆結(jié)瘤水平迅速下降，而油菜間作的蠶豆和雙栽蠶豆的結(jié)瘤下降的速度較慢。當?shù)适褂眠_到 200 mg/kg 后，所有處理的蠶豆結(jié)瘤均下降到較低水平，各處理間的差異不大。當?shù)适褂昧康陀?00 mg/kg時，與油菜間栽的蠶豆結(jié)瘤水平一直最高，而與小麥單栽的蠶豆結(jié)瘤一直最低。

2.2不同種植方式對蠶豆生長的影響

隨著肥力水平的提高，不同處理蠶豆的株高均呈現(xiàn)先逐漸增加隨后降低的趨勢（圖2）。單栽蠶豆在施用300 mg/kg氮肥時最高，為50.77 cm。當?shù)适┯昧啃∮?200 mg/kg 時，雙栽蠶豆植株高于單栽蠶豆；當?shù)适┯昧砍^ 300 mg/kg 時，再增加肥力就低于單栽蠶豆，雙栽蠶豆株高在氮肥施用量為400 mg/kg時達到48.5 cm。同樣肥力水平下，間作小麥和間栽油菜的處理株高略低于雙栽蠶豆，最高值均在當?shù)蕽舛?300 mg/kg 時，最大值分別為48.93、4700 cm。

不同處理蠶豆的結(jié)瘤數(shù)隨肥力增加而減少，但蠶豆地上部干重均持續(xù)緩慢增長。在不施氮的情況下，與油菜間作的蠶豆地上部干重最高，與小麥間作蠶豆地上部干重最低。隨著肥力水平的增加，間栽蠶豆干重均低于單栽和雙栽蠶豆（圖3）。表明在現(xiàn)有土壤條件下，間栽不利于蠶豆的生長。

2.3蠶豆對間栽作物生長的影響

間栽作物的株高對氮肥的反應(yīng)與蠶豆相似，施肥后株高迅速增加，然后隨著肥力的增加株高穩(wěn)定在一定的水平（圖4）。當?shù)适褂昧砍^200 mg/kg后，隨著氮肥用量增加蠶豆株高開始降低。氮肥用量增加對油菜的影響比小麥要小。

氮肥對不同間栽作物地上部生物量的影響差異較大（圖5）。當?shù)适┯昧繛?0 mg/kg時，地上部干重迅速增加到最高；再增加肥力，地上部干重緩慢下降。氮肥增加對油菜的地上部干重沒有抑制作用，不同肥力水平對植株地上部干重的效果差異不明顯。

3結(jié)論

豆科植物結(jié)瘤形成是一個復雜的過程，受到多種環(huán)境因素的影響。在本研究中，即使氮肥施用量只有50 mg/kg，仍然對結(jié)瘤起限制作用，這與本試驗中選用的土壤過于貧瘠有關(guān)。當每盆蠶豆由1株增加到2株時，蠶豆平均結(jié)瘤量提高了，表明適當?shù)男Q豆間距或者適當?shù)母偁帍姸葧龠M結(jié)瘤形成。而與油菜間栽后，蠶豆的結(jié)瘤水平比每盆2株蠶豆的平均結(jié)瘤量更高，表明在本試驗的土壤條件下，油菜能促進蠶豆結(jié)瘤；但小麥相反。本研究是在溫室內(nèi)條件下的盆栽試驗，光照和通風條件較差，所用土壤過于貧瘠、蠶豆長勢較差。但本試驗結(jié)果表明，蠶豆與不同作物間栽，影響蠶豆結(jié)瘤，蠶豆的種植密度也會影響蠶豆的結(jié)瘤率。

本研究中蠶豆的結(jié)瘤與地上部干重隨氮肥水平提高的趨勢正好相反。氮肥增加，蠶豆結(jié)瘤量迅速減少，蠶豆生長卻緩慢增加。表明在本試驗的栽培條件下，結(jié)瘤并不會影響氮肥對蠶豆生物產(chǎn)量的促進作用。

參考文獻：

[1]Silvertown J，Charlesworth D. Introduction to plant population biology[M]. 4th ed. Malden，MA，USA：Blackwell Science Ltd，2001.

[2]Morris R A，Garrity D P. Resource capture and utilization intercropping；non-nitrogen nutrients[J]. Field Crop Research，1993，34（3/4）：319-334.

[3]Morris R A，Garrity D P. Resource capture and utilization in intercropping：water[J]. Field Crop Research，1993，34（3/4）：303-317.

[4]Keating B A. Resource capture and use in intercropping：solar radiation[J]. Field Crop Research，1993，34（3/4）：273-301.

[5]Fukai S，Trenbath B R. Processes determining intercrop productivity and yields of component crops[J]. Field Crop Research，1993，34（3/4）：247-271.

[6]Trenbath B R. intercropping for the management of pests and diseases[J]. Field Crop Research，1993，34（3/4）：381-405.朱波，馬君紅，王龍，等. 不同移栽期對四川省會理縣煙葉化學成分和香氣成分的影響[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)科學，2014，42（1）：84-86.