ARC微生物菌劑對(duì)中豆41農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量的影響

肖之源 瞿建武 孫琳 張偉 汪澄 陳志敏

摘要：為探究ARC菌劑對(duì)大豆農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量的影響，通過(guò)田間試驗(yàn)，分別對(duì)株高、底莢高度、主莖節(jié)數(shù)、有效分枝、單株有效莢數(shù)、單株粒數(shù)、百粒重7個(gè)農(nóng)藝性狀及其變異系數(shù)和相關(guān)性進(jìn)行分析。結(jié)果表明，與對(duì)照組相比，ARC處理后，中豆41有效分枝增多51.75%，單株有效莢數(shù)增多27.20%、單株粒數(shù)增長(zhǎng)13.52%、百粒重增加6.09%，小區(qū)產(chǎn)量提升20.43%；7個(gè)農(nóng)藝性狀變異系數(shù)在2.13%～35.85%之間；株高與主莖節(jié)數(shù)呈顯著正相關(guān)，有效分枝與單株有效莢數(shù)、單株粒數(shù)呈極顯著正相關(guān)，單株有效莢數(shù)與單株粒數(shù)呈極顯著正相關(guān)，單株粒數(shù)與百粒重呈顯著負(fù)相關(guān)。微生物菌劑ARC可顯著增大中豆41百粒重，從而促進(jìn)產(chǎn)量的提升，值得大面積示范推廣。

關(guān)鍵詞：大豆；ARC菌劑；農(nóng)藝性狀；產(chǎn)量

中圖分類(lèi)號(hào)：S565.1?文獻(xiàn)識(shí)別碼：A?文獻(xiàn)編號(hào)：1005-6114（2024）03-024-04

大豆是重要的糧食和經(jīng)濟(jì)作物，是優(yōu)質(zhì)的油料和蛋白來(lái)源，也是飼料和工業(yè)等重要原料［1］。我國(guó)是大豆需求大國(guó)，受制于產(chǎn)能制約，嚴(yán)重依賴(lài)進(jìn)口滿足需求。以2021年為例，國(guó)內(nèi)大豆總產(chǎn)量1 640 萬(wàn)t，大豆消費(fèi)量1.1 億t，產(chǎn)需缺口近9 500萬(wàn)t，對(duì)外依存度高達(dá)85%，是糧食作物中進(jìn)口量占比最高的［2］。為緩解國(guó)內(nèi)大豆自給自足供需關(guān)系，降低對(duì)外進(jìn)口依存度，國(guó)家層面提出一系列應(yīng)對(duì)措施，其中2019年中央“一號(hào)文件”提出“實(shí)施大豆振興計(jì)劃，多途徑擴(kuò)大種植面積”［3］，2022年中央“一號(hào)文件”提出“要大力實(shí)施大豆和油料產(chǎn)能提升工程，千方百計(jì)擴(kuò)種大豆，提高大豆產(chǎn)量，降低大豆的對(duì)外依存度，保障國(guó)家糧食安全”［4］，2023年，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部召開(kāi)全國(guó)大豆大面積單產(chǎn)提升工作推進(jìn)會(huì)，啟動(dòng)實(shí)施大豆大面積單產(chǎn)提升行動(dòng)［5］。因此，提升大豆產(chǎn)能和自給率迫在眉睫。

中豆41是中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院油料作物研究所育成的國(guó)審大豆品種（審定編號(hào)：國(guó)審豆2013014）［6］，具有豐產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)、品質(zhì)優(yōu)、抗性強(qiáng)、適應(yīng)性廣、單株生產(chǎn)潛力高等特點(diǎn)，2016年起作為長(zhǎng)江流域夏大豆早中熟組區(qū)域試驗(yàn)的對(duì)照品種［7］。中豆41在湖北中部、安徽南部、江西北部、陜西南部均可種植，是普通型早中熟夏大豆品種，長(zhǎng)江流域夏播生育期平均104 d。中豆41株型收斂，株高65.1 cm，有限結(jié)莢習(xí)性，百粒重23.2 g，粗蛋白含量42.41%，粗脂肪含量21.24%，中抗花葉病毒病。

供試生物菌劑ARC-BBBE是中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院油料作物研究所分離我國(guó)花生莢果和根際的4種外生和內(nèi)生菌株解淀粉酶芽孢桿菌（B. amyloliquefaciens）、側(cè)孢短芽孢桿菌（B. laterosporu）、膠質(zhì)芽孢桿菌（B. mucilaginosus）和路德維希腸桿菌（E. ludwiggi）研制而成［8］，具有可誘發(fā)大豆結(jié)瘤及固氮效應(yīng)，顯著提升大豆根長(zhǎng)、根重、鮮重、葉綠素等生物學(xué)指標(biāo)，對(duì)推動(dòng)大豆產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量綠色發(fā)展具有重要意義，在大豆等豆科作物生產(chǎn)中應(yīng)用前景廣闊。

本研究以ARC促進(jìn)大豆結(jié)瘤［9］及大豆根瘤固氮特性［10］為契合點(diǎn)，結(jié)合2023年《湖北省大豆單產(chǎn)提升三年工作方案》和《湖北省2023年化肥減量化工作方案》要求，引進(jìn)中豆41示范種植，創(chuàng)新種植方式，采用ARC微生物菌劑強(qiáng)化生物固氮技術(shù)，探究ARC生物菌劑對(duì)大豆的農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量影響，探索中豆41與ARC生物菌劑耦合配套集成種植技術(shù)，促進(jìn)大豆產(chǎn)量和品質(zhì)雙提升。為大豆提高單產(chǎn)提供新的工作思路和舉措，為大豆種植示范推廣新技術(shù)奠定基礎(chǔ)。

1?材料與方法

1.1?試驗(yàn)地點(diǎn)及試驗(yàn)材料

試驗(yàn)由羅田縣駱駝坳鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心主持實(shí)施，選址在湖北省黃岡市羅田縣駱駝坳鎮(zhèn)（E 115.4047°，N 30.6772°），海拔70.1 m。試驗(yàn)地前作為油菜，沙壤土，地勢(shì)平坦，三溝相通，排灌方便。于6月16日播種，9月28日收獲。

供試大豆品種中豆41由中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院油料作物研究所選育、河南省許科種業(yè)有限公司繁育；ARC生物菌劑由中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院油料作物研究所研發(fā)、河北阿可生物科技有限公司生產(chǎn)。

1.2?試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本試驗(yàn)設(shè)置不進(jìn)行ARC處理組（對(duì)照組，簡(jiǎn)稱(chēng)41）和ARC處理組（簡(jiǎn)稱(chēng)41-A），每處理3次重復(fù)，共6個(gè)小區(qū)，每小區(qū)面積60 m2，隨機(jī)排列。

1.3?田間管理

6月16日，采用人工整地，施底肥三元復(fù)合肥（17-17-17）20 kg/667m2。試驗(yàn)劃小區(qū)，大小為20 m×3 m。單個(gè)小區(qū)按照行距31.3 cm，株距10.5 cm，采用人工穴播中豆41藥劑拌種種子，平均播種量4.5 kg/667m2，密度為1.83萬(wàn)株/667m2。苗期追施尿素5 kg/667m2。開(kāi)花期、結(jié)莢期結(jié)合飛防噴施磷酸二氫鉀和鉬肥2次。大豆4片復(fù)葉期除草1次。開(kāi)花期和結(jié)莢期人工防治病蟲(chóng)害各1次。同時(shí)注意初花期和結(jié)莢初期控旺。本試驗(yàn)地土壤濕潤(rùn)，濕度充足，適量溝灌，“水不上廂面，夜灌日排”。9月28日大豆葉片基本脫落，豆莢變黑，及時(shí)收割。

1.4?樣品采集與分析

在大豆成熟期，每個(gè)小區(qū)采集連續(xù)10株生長(zhǎng)勢(shì)一致、豆莢飽滿、具有代表性的植株，測(cè)量株高、底莢高度、主莖節(jié)數(shù)、有效分枝、單株有效莢數(shù)、單株粒數(shù)、百粒重等7個(gè)農(nóng)藝性狀。同時(shí)進(jìn)行小區(qū)產(chǎn)量測(cè)定。

1.5?數(shù)據(jù)處理

采用Excel和SPSS 22.0處理和分析數(shù)據(jù)。

2?結(jié)果與分析

2.1?ARC對(duì)中豆41農(nóng)藝性狀的影響

通過(guò)對(duì)表1中數(shù)據(jù)分析，與對(duì)照（41）相比，經(jīng)ARC處理后（41-A），中豆41農(nóng)藝性狀變化明顯，產(chǎn)量顯著提升。有效分枝增多一倍以上，有效莢數(shù)提升27.20%，單株粒數(shù)增長(zhǎng)13.52%，百粒重增重6.09%，小區(qū)產(chǎn)量提升20.43%，說(shuō)明ARC是通過(guò)促進(jìn)增多分枝、莢數(shù)、粒數(shù)和增大百粒重的途徑來(lái)提升中豆41產(chǎn)量，表明ARC具有正向調(diào)節(jié)提升中豆41產(chǎn)能；同時(shí)，底莢高度、主莖節(jié)數(shù)無(wú)差異，表明ARC對(duì)底莢高度和主莖節(jié)數(shù)無(wú)影響；但株高顯著降低，下降12.58%，表明ARC對(duì)株高有一定的矮化作用。2.2?ARC處理后中豆41農(nóng)藝性狀的穩(wěn)定性

變異系數(shù)越小，說(shuō)明農(nóng)藝性狀變化也越小，遺傳更穩(wěn)定。從表2可知，ARC處理的中豆41農(nóng)藝性狀變異系數(shù)在2.13%～35.85%之間，整體變化幅度較對(duì)照的3.71%～57.59%小，表明ARC對(duì)中豆41各農(nóng)藝性狀變異程度有促穩(wěn)作用。但從單個(gè)數(shù)據(jù)變化來(lái)說(shuō)，株高、單株有效莢數(shù)、單株粒數(shù)分別高于對(duì)照3.20、2.33、0.92個(gè)百分點(diǎn)，表明ARC處理可能會(huì)增大中豆41株高、單株有效莢數(shù)、單株粒數(shù)的變異程度。

2.3?ARC對(duì)中豆41農(nóng)藝性狀影響的相關(guān)性

對(duì)7個(gè)主要農(nóng)藝性狀進(jìn)行相關(guān)性分析（表3）可知，與對(duì)照相比，ARC處理后的中豆41單株有效莢數(shù)與有效粒數(shù)、有效分枝與單株有效莢數(shù)均呈極顯著正相關(guān)，且分別較對(duì)照0.866、0.508相關(guān)性更強(qiáng)；但在株高與主莖節(jié)數(shù)的相關(guān)性中，較對(duì)照0.545稍弱。同時(shí)，ARC處理還表現(xiàn)出單株粒數(shù)與百粒重顯著負(fù)相關(guān)的現(xiàn)象，而對(duì)照表現(xiàn)出底莢高度與百粒重呈顯著負(fù)相關(guān)，對(duì)照還表現(xiàn)出主莖節(jié)數(shù)與有效分枝、單株粒數(shù)顯著正相關(guān)，與單株有效莢數(shù)極顯著正相關(guān)；有效分枝與單株粒數(shù)極顯著正相關(guān)情況。

3?討論

本試驗(yàn)以中豆41為研究對(duì)象，利用ARC促進(jìn)豆科植物生長(zhǎng)的特性，通過(guò)田間試驗(yàn)和數(shù)據(jù)分析，從農(nóng)藝性狀考種、變異系數(shù)及相關(guān)性3方面，表明了ARC通過(guò)增大中豆41百粒重促進(jìn)了大豆產(chǎn)量增長(zhǎng)，實(shí)現(xiàn)中豆41產(chǎn)能提升，值得大面積示范推廣。

本試驗(yàn)從示范種植大田層面初探ARC調(diào)節(jié)中豆41農(nóng)藝性狀，至于ARC促進(jìn)大豆農(nóng)藝性狀變化的分子機(jī)理研究，可結(jié)合細(xì)胞生物學(xué)、分子生物學(xué)、生物化學(xué)等多層面地進(jìn)行更深入的分析。

參考文獻(xiàn)

［1］

高梁紅.中國(guó)大豆產(chǎn)業(yè)全球發(fā)展戰(zhàn)略研究［D］.北京：對(duì)外經(jīng)濟(jì)貿(mào)易大學(xué)，2012.

［2］?劉慧，喬金亮，吳浩.大豆問(wèn)題調(diào)查［N］.經(jīng)濟(jì)日?qǐng)?bào)，2022-08-11（1）.

［3］?中華人民共和國(guó)中央人民政府網(wǎng).中共中央國(guó)務(wù)院關(guān)于堅(jiān)持農(nóng)業(yè)農(nóng)村優(yōu)先發(fā)展做好“三農(nóng)”工作的若干意見(jiàn)［EB/OL］.（2019-02-19）［2020-03-20］.

［4］?中華人民共和國(guó)中央人民政府網(wǎng).中共中央國(guó)務(wù)院關(guān)于做好2022年全面推進(jìn)鄉(xiāng)村振興重點(diǎn)工作的意見(jiàn)［EB/OL］.（2022-02-26）［2022-09-20］.

［5］?農(nóng)業(yè)農(nóng)村部部署大豆大面積單產(chǎn)提升工作［J］.中國(guó)農(nóng)技推廣，2023，39（5）：99.

［6］?中豆41［J］.中國(guó)農(nóng)業(yè)信息，2014（24）：121.

［7］?楊配配，易志杰，袁松麗，等.大豆骨干親本中豆41主要農(nóng)藝性狀的配合力分析［J/OL］.中國(guó)油料作物學(xué)報(bào)：1-10［2024-01-15］.

［8］?李培武，岳曉鳳，張奇，等.一種促進(jìn)豆科作物增加根瘤數(shù)量與根瘤固氮酶活性的微生物菌劑及其應(yīng)用.CN 202111344653.8.

［9］?周揚(yáng)，岳曉鳳，唐曉倩，等.黃曲霉毒素阻控與花生超級(jí)結(jié)瘤耦合效應(yīng)研究初報(bào)［J］.中國(guó)油料作物學(xué)報(bào)，2021，43（6）：947-960.

［10］?沈世華，荊玉祥.中國(guó)生物固氮研究現(xiàn)狀和展望［J］.科學(xué)通報(bào)，2003（6）：535-540.