減施氮肥條件下接種根瘤菌對鷹嘴豆農藝性狀和產量的影響

黃貴斌 牛永岐 周麗蕾 關耀兵 趙永峰

（寧夏農林科學院固原分院 固原 756000）

豆科植物可通過與土壤微生物的共生關系固定大氣中的分子態(tài)氮，轉化成可由植物吸收利用的氨態(tài)氮[1]，而在生物固氮體系中，根瘤菌—豆科植物共生固氮體系的固氮效率最高[2]。而鷹嘴豆—根瘤菌共生體系則是具有強大生物固氮能力的代表之一[3]。

前人在減施氮肥條件下接種根瘤菌對作物生長和產量的影響研究頗多，但在鷹嘴豆中研究較少。接種根瘤菌并與不同氮肥用量配合使用以研究大豆植株性狀和產量，結果發(fā)現(xiàn)，在使用根瘤菌進行包衣情況下減少氮肥用量，可提高大豆種植效益和產量[4]。紫花苜蓿在接種根瘤菌后可增加根瘤數(shù)、提高產量，并可應用于較大面積的推廣示范[5]。黑大豆在減施1/2氮肥并接種根瘤菌的處理下效果最好，且經濟效益可觀，適用于實際生產應用[6]。

本研究通過接種根瘤菌促進植株自身共生固氮效應，在提高鷹嘴豆產量的同時減少化學氮肥的施用量，以確定最佳的減施氮肥水平，在提升鷹嘴豆籽粒品質的同時為綠色農業(yè)、生態(tài)農業(yè)和農業(yè)節(jié)肥增效、可持續(xù)發(fā)展提供理論依據(jù)和研究基礎。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

以木鷹1號為供試材料，由寧夏農林科學院固原分院提供；根瘤菌劑R由鄭州輕工業(yè)大學提供。供試肥料：氮肥為尿素（含氮量46%），磷肥為過磷酸鈣（P2O5含量16%），鉀肥為硫酸鉀（K2O含量52%）。

1.2 試驗地概況

試驗于2020年在寧夏農林科學院頭營基地（北緯36°16′、東經106°44′）進行，該地區(qū)海拔1 550 m，年均降雨量420 mm，≥10℃積溫2 691.9℃，年日照時數(shù)2 200～3 000 h，生育期日照1 030～1 120 h。試驗地3年平均有機質12.35 g/kg、堿解氮66.0 mg/kg、有效磷17.92 mg/kg、速效鉀203.67 mg/kg、pH 8.5。

1.3 試驗設計

試驗設4個處理，以當?shù)厥┓仕剑ň唧w施肥量為氮肥103.50 kg/hm2、過磷酸鈣105 kg/hm2、硫酸鉀75 kg/hm2）不接種根瘤菌為對照；其他各處理在施磷、鉀肥不變的基礎上不施用氮肥、施用1/2氮肥和施用3/4氮肥，并接種根瘤菌R相配合使用。每千克鷹嘴豆種子拌根瘤菌菌種30 mL后攪拌均勻，之后于室內陰干后播種，肥料全部基施。試驗采取隨機區(qū)組設計，各處理重復3次，共12個小區(qū)，小區(qū)面積15 m2（長6.0 m×寬2.5 m），行距30 cm，株距10 cm，每小區(qū)21行，每行26穴，用手提式穴播器人工點播，播種深度4～5 cm，每穴2粒，出苗后達2片復葉時定苗，每穴留1株,每小區(qū)留苗546株。田間管理各小區(qū)要求一致，施肥、播種、中耕、除草等措施均在一天內完成。具體試驗處理方案見表1。

表1 各試驗處理具體方案

1.4 測定指標

（1）根瘤鮮重的測定：于開花期、結莢初期和結莢盛期于每小區(qū)隨機取樣2株對樣株根部的根瘤測定鮮重。

（2）主要農藝性狀的測定：鷹嘴豆成熟收獲前2 d，每小區(qū)隨機選取10株作為樣株進行株高、主莖分枝數(shù)、主莖節(jié)數(shù)、莢長和莢寬的測定。

（3）產量及產量相關性狀的的測定：鷹嘴豆完全成熟后各小區(qū)隨機拔取10株作為樣株測定單株莢數(shù)、單株粒數(shù)、單株粒重和百粒重等指標；各小區(qū)隨機劃出4 m2取其中全部植株脫粒曬干后測定產量，并折合成畝產量。

1.5 數(shù)據(jù)處理

試驗數(shù)據(jù)用Excel 2010整理并制圖，用SPSS22.0進行方差分析，采用Duncan新復極差法測驗進行多重比較。

2 結果與分析

2.1 各處理間不同生育期根瘤鮮重的比較

由表2可知，各處理根瘤鮮重均在開花期少量產生并在結莢初期達到最高，之后逐漸下降，并在成熟期根瘤全部干枯失去活性，CK未接種根瘤菌，全生育期未產生根瘤。開花期各處理根瘤鮮重以N1R的最高，為0.25 g，N2R根瘤鮮重最低，為0.02 g，N0R根瘤鮮重為0.10 g，各處理間差異不顯著。結莢初期和結莢盛期處理N0R根瘤鮮重均最高，分別為1.51 g和0.85 g，結莢初期和結莢盛期N2R根瘤鮮重均最低，分別為0.71 g和0.31 g，結莢初期和結莢盛期N1R根瘤鮮重分別為1.14 g和0.62 g；結莢初期各處理間差異不顯著，結莢盛期處理N0R的根瘤鮮重顯著高于處理N2R，處理N1R和N2R之間差異不顯著。

表2 各處理間不同生育期根瘤鮮重的比較（單位:g）

2.2 各處理間主要農藝性狀的比較

由表3可知，處理N2R株高最高，為68.6 cm，處理N0R的株高（66.6 cm）高于CK（64.7 cm），N1R株高最低，為64.7 cm，各處理間差異不顯著。N2R和CK主莖分枝數(shù)最高，為1.8個，處理N1R的主莖分枝數(shù)最低，為1.6個，各處理間差異不顯著。處理N2R主莖節(jié)數(shù)最高，為26.5節(jié)，其次為CK和處理N0R，分別為25.1節(jié)和25.0節(jié)，處理N1R主莖節(jié)數(shù)最低，為23.9節(jié)，且顯著低于N2R，其他各處理間差異不顯著。處理N0R、N1R和N2R莢長均為2.5 cm，CK莢長最低，為2.4 cm，各處理間差異不顯著。處理N0R和N2R莢寬均為1.3 cm，N1R和CK均為1.2 cm，各處理間差異不顯著。

表3 各處理間主要農藝性狀的比較

2.3 各處理間產量及產量相關性狀的比較

由表4可知，處理N2R單株莢數(shù)最高，為85.1個，處理N2R（85.1個）和N1R（82.5個）的單株莢數(shù)高于CK（80.4個），N0R單株莢數(shù)最低，為80.0個，且低于CK，各處理間差異不顯著。N2R單株粒數(shù)最高，為83.5粒，處理N1R（80.0粒）的單株粒數(shù)高于N0R（77.8粒），對照的單株粒數(shù)最低，為76.6粒，各處理間差異不顯著。N1R單株粒重最高，為39.9 g，N0R的單株粒重最低，為36.5 g，CK（37.0 g）單株粒重高于處理N0R（36.5 g），各處理間差異不顯著。CK的百粒重最高，為47.4 g，處理N0R的百粒重最低，為42.7 g，處理N2R（44.0 g）的百粒重高于N1R（43.1 g）,各處理間差異不顯著。處理N2R畝產最高，為186.96 kg，其次為N1R和CK，分別為172.45 kg和170.22 kg，處理N0R的畝產量最低，為168.30 kg，各處理間差異不顯著。

表4 參試品種（系）產量及產量相關性狀的比較

3 結論與討論

根瘤鮮重結果表明，氮肥的施用抑制了鷹嘴豆根系根瘤的形成，氮肥施用量越高根瘤越少。處理N2R的株高、主莖分枝數(shù)、主莖節(jié)數(shù)、莢長、莢寬、單株莢數(shù)、單株粒數(shù)和產量均高于對照及其他2個處理；處理N1R的單株粒重最高；CK的百粒重最高。N2R（氮肥使用量為當?shù)厥┯昧?/4，接種R菌種）產量最高，畝產為186.96 kg，較對照增產9.83%；N1R（氮肥使用量為當?shù)厥┯昧?/2，接種R菌種）產量較高，畝產為172.45 kg，較對照增產1.31%；CK(當?shù)厥┓仕?，不接種根瘤菌)畝產為170.22 kg；N0R（不施用氮肥，接種R菌種）產量最低，畝產為168.30 kg，較對照減產1.13%；4個處理間均未呈現(xiàn)顯著性差異。

根據(jù)上述研究結果，氮肥的施用量越少，植株根瘤越多，但根瘤固氮作用與氮肥施用相比效用較低，氮肥在鷹嘴豆農藝性狀、產量及產量相關性狀上仍占主要影響因素，因此根瘤的增加雖可以提高鷹嘴豆的產量但還需結合部分氮肥的施用以達到減肥增效的目的。初步推薦氮肥使用量為正常施用量的3/4再接種根瘤菌的施用效果最佳，在鷹嘴豆不減產的情況下可實現(xiàn)降低生產成本和減少化肥使用量的目的，對實際生產具有推廣示范意義。