根瘤菌及不同接種方式對花生生長發(fā)育及產(chǎn)量的影響

章孜亮，楊慶鋒，杜迎輝，高 俊，蘇海榆

(領(lǐng)先生物農(nóng)業(yè)股份有限公司/河北省農(nóng)業(yè)生物技術(shù)工程技術(shù)研究中心，河北 秦皇島 066004)

花生(ArachishypogaeaL.)是世界上重要的油料作物和優(yōu)質(zhì)的植物蛋白源之一，屬于豆科作物類。根瘤菌—豆科植物共生體系的固氮能力在生物固氮中最強(qiáng)，該體系固定的氮素約占生物固氮總量的60%以上[1-2]。根瘤菌與豆科植物共生固氮不僅對豆科植物有利，而且對下茬非豆科作物也有直接或間接的益處。花生作為根瘤菌固氮作物，其生長發(fā)育所需最適氮素的60%～65%是由根瘤菌固氮提供的[3]。

根瘤菌接種劑的應(yīng)用在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中已有近五十多年的歷史，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮了至關(guān)重要的作用[4-5]。在豆科作物播種前接種根瘤菌，可有效提高豆科作物的結(jié)瘤固氮能力，改善作物的氮素營養(yǎng)、提高產(chǎn)量和品質(zhì)[6-9]。目前根瘤菌劑(液體)接種方式多以人工接種方式為主，但此方式存在諸多不足：一是接種工序比較繁瑣，增加勞動(dòng)力；二是接種時(shí)容易破壞種皮，影響種子發(fā)芽；三是接種時(shí)若花生種子已包有殺菌劑，該殺菌劑容易降低根瘤菌活性。機(jī)械接種省工、節(jié)本、增收，同時(shí)由于采用機(jī)械將根瘤菌噴施在種植溝內(nèi)，可避免根瘤菌與殺菌劑接觸的可能，因此采用機(jī)械化接種勢在必行。

本研究通過對機(jī)械接種與人工接種進(jìn)行比較，就根瘤菌不同接種方式對花生性狀、產(chǎn)量及經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行分析，探明機(jī)械化接種替代人工接種的可行性，為花生根瘤菌機(jī)械接種提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2017年5-10月在河北省秦皇島市昌黎縣靖安鎮(zhèn)花生合作社進(jìn)行，年平均氣溫11℃，年降水量712 mm，日照時(shí)數(shù)2809.3 h，無霜期193 d。試驗(yàn)地土壤質(zhì)地為砂壤土，其耕層土壤主要理化性質(zhì)見表1。

表1 供試土壤基礎(chǔ)理化性質(zhì)

1.2 試驗(yàn)材料

供試花生品種為當(dāng)?shù)刂髟云贩N豫花23號(hào)，生育期133 d左右。供試肥料：復(fù)合肥18-15-21(N+P2O5+K2O≥54%)。供試根瘤菌：液體花生根瘤菌，有效活菌數(shù)≥2×109/mL，由領(lǐng)先生物農(nóng)業(yè)股份有限公司生產(chǎn)。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與方法

試驗(yàn)設(shè)3個(gè)處理，T1：底肥(底肥18-15-21，900 kg/hm2)+不接種根瘤菌(CK)；T2：底肥(復(fù)合肥18-15-21，900 kg/hm2)+ 人工接種根瘤菌(2250 mL/hm2)；T3：底肥(復(fù)合肥18-15-21，900kg/hm2)+ 機(jī)械接種根瘤菌(2250mL/hm2)。每處理面積為1000m2(100m×10m)，不設(shè)重復(fù)，采取地膜、“大壟雙行”機(jī)械播種。壟高12cm，壟距90cm，穴距17.5cm，1壟雙行，1穴2粒。人工接種根瘤菌： 150mL/袋 拌18～20kg花生種子，將菌劑直接噴灑在表面混拌均勻，確保每粒種子表面都粘上足的菌劑，陰干后播種。機(jī)械接種根瘤菌：采用領(lǐng)先生物股份有限公司專利技術(shù)(專利號(hào)：CN201420829761)，將配比好的根瘤菌液體倒入藥箱內(nèi)，通過隔膜泵增壓傳送到噴嘴處，播種機(jī)作業(yè)的同時(shí)，噴嘴將適量的根瘤菌液體噴射到種子上，達(dá)到實(shí)施接種的目的，完成接種。

1.4 田間管理

試驗(yàn)于2017年5月7日播種，9月20日收獲，田間管理措施與一般大田等同，生育期不追肥。

1.5 測定指標(biāo)及方法

土壤理化性狀測定：播種前按照“S”形采樣方法采集0～20 cm 土壤混合樣品，帶回實(shí)驗(yàn)室。在常溫避光條件下風(fēng)干，去除雜物，用四分法留取土樣并研磨，分別過1 mm 篩用于測定土壤pH、速效氮磷鉀含量，過0.25 mm篩用于測定土壤有機(jī)質(zhì)、全氮含量。測定方法參《土壤農(nóng)化分析測定》[10]。

于花生盛花期隨機(jī)采取各處理10穴，3次重復(fù)，測定株高、根瘤數(shù)(即有效根瘤數(shù)，指著生在主根和側(cè)根上，個(gè)體飽滿，內(nèi)含物為紅色或粉紅色的根瘤總數(shù))、根瘤鮮質(zhì)量、果針數(shù)(將直徑大于0.3 cm的果針數(shù)作為有效果針數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì))、植株鮮質(zhì)量。

收獲期每處理隨機(jī)取10穴，3次重復(fù)，測定總分枝數(shù)、結(jié)果枝數(shù)、單株果數(shù)、百果質(zhì)量、百仁質(zhì)量、出仁率。每處理隨機(jī)取5 m2樣方，3次重復(fù)，用于產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)。花生經(jīng)濟(jì)效益計(jì)算：產(chǎn)值(元/hm2)=產(chǎn)量(kg/hm2)×當(dāng)年花生收購價(jià)格(元/kg)；成本(元/hm2)=肥料成本+種子成本+根瘤菌成本+用工成本；純收入(元/hm2)=產(chǎn)值-成本；產(chǎn)投比=純收入/成本，式中：花生收購價(jià)格8元/kg；肥料180 元/50kg；種子16 元/kg；根瘤菌10元/150mL；用工成本：人工接種： 1500元/hm2，機(jī)械接種：750元/hm2。

1.6 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2010軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，采用SAS 9.0數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進(jìn)行方差分析及差異顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對盛花期花生生長發(fā)育性狀的影響

表2可見，接種根瘤菌對花生植株鮮質(zhì)量、果針數(shù)、根瘤數(shù)、根瘤鮮質(zhì)量的增加均顯著高于對照。其中，采用人工接種根瘤菌(T2)較對照(T1)分別增加90.8%、15.9%、30.4%、125.0%；采用機(jī)械接種根瘤菌(T3)較對照(T1)分別增加36.3%、13.5%、24.2%、75.0%。說明根瘤菌對花生生長有明顯促進(jìn)作用。人工接種根瘤菌(T2)各項(xiàng)生長指標(biāo)較機(jī)械接種根瘤菌(T3)均有增加，但二者差異不顯著。

表2 不同處理對花生生長性狀的影響

注：不同小寫字母表示同一指標(biāo)不同處理間差異達(dá)顯著水平(p<0.05)。下同。

Note: Different lowercase letters indicate significant differences (p<0.05) between different treatments of the same index. The same below.

2.2 不同處理對收獲期花生產(chǎn)量性狀的影響

表3可見，接種根瘤菌能明顯促進(jìn)花生生長發(fā)育，與對照(T1)相比，接種根瘤菌顯著增加了花生總分枝數(shù)、結(jié)果枝數(shù)、單株果數(shù)。對花生產(chǎn)量及構(gòu)成要素的影響表現(xiàn)為接種根瘤菌能顯著提高花生產(chǎn)量，人工接種根瘤菌(T2)和機(jī)械接種根瘤菌(T3)使花生產(chǎn)量分別增加23.5%和21.4%。花生百果質(zhì)量、百仁質(zhì)量、出仁率處理間差異不顯著。接種根瘤菌對花生產(chǎn)量的提高可歸因于對花生總分枝數(shù)、結(jié)果枝樹及單株果數(shù)的增加。人工接種根瘤菌(T2)花生產(chǎn)量較機(jī)械接種根瘤菌略有增加，但處理間差異未達(dá)到顯著性。

表3 不同處理對花生產(chǎn)量性狀的影響

2.3 不同處理對花生經(jīng)濟(jì)效益的影響

由表4可見，接種花生根瘤菌能明顯增加花生收益，與對照(T1)相比，人工接種根瘤菌(T2)和機(jī)械接種根瘤菌(T3)處理純收入分別增加7285元/hm2和7302元/hm2，產(chǎn)投比分別增加15.0%、25.3%，說明接種根瘤菌能提高產(chǎn)量，增加收入，提高花生種植的經(jīng)濟(jì)效益。與人工接種根瘤菌(T2)相比，機(jī)械接種根瘤菌(T3)產(chǎn)投比增加8.9%，說明機(jī)械接種能明顯降低成本，提高效率，增加收入。

表4 不同處理對花生經(jīng)濟(jì)效益的影響

3 討論與結(jié)論

根瘤菌與豆科植物結(jié)瘤形成的共生體是自然界中最為高效的固氮體系，接種根瘤菌是提高豆科植物產(chǎn)量與品質(zhì)、提高肥料利用效率的關(guān)鍵措施[11-12]。應(yīng)用根瘤菌能促進(jìn)豆科作物結(jié)瘤，增加產(chǎn)量[13-16]。根瘤菌接種方式一直是根瘤菌應(yīng)用過程中的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。前人關(guān)于根瘤菌接種方式討論較多，唐穎等[17]的研究顯示，采用根瘤菌液體菌劑拌種與顆粒菌肥作種肥施用導(dǎo)致大豆結(jié)瘤部位不同，施用顆粒菌肥在大豆生長后期根瘤數(shù)量及干質(zhì)量均表現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢，大豆產(chǎn)量高于液體菌劑拌種處理。張紅俠等[18]研究了噴施、拌種和種下接種三種接種根瘤菌方式對大豆生長及產(chǎn)量的影響，結(jié)果表明，噴施接種根瘤菌在大豆植株干質(zhì)量、植株全氮量、結(jié)瘤率和產(chǎn)量等方面均顯著高于拌種和種下接種方式。馬霞等[19]采用根瘤菌菌液對秋播苜蓿拌種和苜蓿春季返青開溝追施2種方法接種，試驗(yàn)結(jié)果表明，2種接種方式均有利于增加根瘤質(zhì)量，增強(qiáng)生物固氮性能，提高固氮量，顯著提高苜蓿種子產(chǎn)量。

本試驗(yàn)采用人工拌種和機(jī)械噴施根瘤菌液對花生進(jìn)行接種，結(jié)果表明，兩種方式均能顯著增加結(jié)瘤數(shù)，促進(jìn)植株生長，提高產(chǎn)量，增加經(jīng)濟(jì)效益。此外，本試驗(yàn)中機(jī)械接種根瘤菌與人工接種根瘤菌相比，花生農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量略低，究其原因可能是機(jī)械接種根瘤菌對花生根部的侵染效率低于人工拌種，沒有完全發(fā)揮其功效，需要進(jìn)一步進(jìn)行試驗(yàn)研究改進(jìn)，但對花生種植的經(jīng)濟(jì)效益表現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢，更適合種肥同播的種植模式，減少人工成本，且更有助于增加種植效益，符合農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的要求[20]，值得進(jìn)一步研究應(yīng)用。