氮和根瘤菌交互作用对大豆生长、结瘤及产量的影响*

2013-07-04王金生刘丽君林蔚刚王红蕾吴俊江

大豆科技 2013年1期

程鹏，王金生，刘丽君，年海，林蔚刚，王红蕾，吴俊江**

（1.黑龙江省农业技术推广站，哈尔滨 150036；2.黑龙江省农业科学院大豆研究所，哈尔滨 150086；3.华南农业大学农学院，广州 510642；4.黑龙江省农业科学院信息中心，哈尔滨 150086）

氮素是植物体内蛋白质、核酸、叶绿素和一些激素等的重要组成部分，是限制植物生长和产量形成的重要因素[1]。氮素对大豆的生长及产量和品质形成起重要作用[2]。大豆根瘤菌具有较强的固氮能力，能与大豆共生形成根瘤来固定空气中的氮气，供给植物氮素营养，提高大豆产量和品质。其固氮量占总氮吸收量的50%～60%。但是，仅靠根瘤固氮远远不能满足大豆对氮素的需要，必须施用氮肥[2]。

前人对氮肥施用及接种根瘤菌对大豆产量和品质影响的研究较多[3-14]，但对氮肥和根瘤菌交互作用对大豆结瘤、大豆生长及产量的影响研究较少，本研究通过研究氮和根瘤菌交互作用对大豆根瘤生长的影响，旨在为大豆根瘤生长过程研究提供理论依据。探讨根瘤菌和氮肥对大豆产量和品质的影响，以期为科学合理地利用根瘤菌提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试品种：当地主推品种黑农53。

供试菌剂：大豆根瘤菌菌剂由华南农业大学农学院大豆课题组提供，是选用高活性的大豆根瘤菌菌株，根据大豆的生理生长特点，采用独特的配方，经先进的发酵工艺加工而成。本品为粉剂，主要技术指标：每克含有效菌数>2亿个；杂菌率低于20%；含水量<35%；pH 5.5～7.5。

1.2 试验设计

试验因素为施氮和接种根瘤菌，设置4个处理：不施氮肥不接菌处理（CK）、不施氮肥接种处理（处理1）、施氮肥不接种处理（处理2）、施氮肥接种处理（处理3），其他肥料正常使用。采用随机区组设计，每处理3次重复，小区面积15m2。

1.3 拌种与播种

将少量的水缓缓导入装着大豆根瘤菌菌剂的容器内，一边加液一边搅拌，直到菌剂变为糊状（大概加水10～30mL）。然后将其与种子拌匀，尽量使每粒种子表面都沾上菌剂，稍微阴干后播种，同时均匀施于穴中或沟中，行距0.65m，株距0.05m。试验于2012年5月10日统一播种，按照高产栽培技术进行管理。10月5日收获。

1.4 测定指标及方法

由于前期研究证明大豆根瘤菌结瘤数量最高时期为大豆结荚期，在不失规律的前提下，减少采样次数，在减少工作量的前提下，同样可以有效的总结出大豆的结瘤规律。因此，分别于大豆生长的苗期、结荚初期进行采样。每个小区随机选3个点，每点选5株挖出50 cm深的根系冲洗干净，调查根瘤菌数量。植株上只要有一个可见的根瘤，即视为结瘤。植株分为地上、根和根瘤三部分，分别测定鲜重、干重。成熟期对大豆的产量构成因子（株高、底荚高、主茎节数、单株有效荚数、单株粒数、单株粒重）进行测定。

1.5 数据处理及分析

采用Excel和SPSS软件进行数据的处理和分析。

2 结果与分析

2.1 施用氮肥和接种根瘤菌对大豆苗期生长的影响

2.1.1 施用氮肥和接种根瘤菌对大豆生物量的影响通过对苗期各处理生物量的测定对比发现：无论施氮还是接种根瘤菌，各处理均未对大豆的生物量（地上部和地下部）产生明显的影响，造成这种现象的原因可能由于苗期植株对氮素的需求较低，土壤中少量的有效氮素就足以满足其生长的需要，接种的根瘤菌及施入的氮素还没有发挥关键作用（见表1）。

表1 施用氮肥和接种根瘤菌对苗期大豆生物量积累及根瘤生长的影响

2.1.2 施用氮肥和接种根瘤菌对大豆根瘤生长的影响由表1可知，接种根瘤菌和施入氮肥对大豆的结瘤数量产生了一定的影响。在不施入氮肥的条件下，接种根瘤菌植株的产瘤数量较未接种根瘤菌植株的产瘤数量多，但差异均不明显，施入氮肥的条件下同样如此；在接种根瘤菌条件下，施入氮肥植株的产瘤数量较未施入氮肥植株的产瘤数量少，且差异显著，而不接种根瘤菌的条件下同样如此。同时，不施氮接种根瘤菌处理植株的产瘤数量显著高于施氮不接种根瘤菌处理。说明接入的根瘤菌能有效的增加大豆植株的结瘤数量。而施入大量的氮肥则产生抑制作用。这可能是植株对生态环境的适应性变化，即氮肥的施入满足了植株生长的需要，植株无须产生大量的根瘤菌固氮来促进生长。

无论施氮肥还是接种根瘤菌均未对根瘤干、鲜重产生明显影响，各处理之间差异均不显著。结合根瘤数量变化明显的结果可以得出：随着根瘤数量的增加，根瘤鲜重、根瘤干重均有所增加，但处理之间差异并不明显，说明在根瘤鲜重、根瘤干重变化不大的前提下，随着根瘤数量的增加，根瘤体积变小。

2.2 施用氮肥和接种根瘤菌对大豆R3期生长的影响

2.2.1 施用氮肥和接种根瘤菌对R3期大豆生物量的影响由表2可以看出大豆R3期生物量（地上部和地下部）无论接种根瘤菌与否施氮处理均高于不施氮处理，其中施氮处理地上部分的生物量均显著高于不施氮处理，而地下部分的生物量则差异并不显著，说明氮肥的施入对大豆生物量的影响特别是地上部分生物量的影响较根瘤菌的接入作用大；同时，在施氮处理和不施氮处理的条件下，无论地上部分还是地下部分接入根瘤菌的处理均比未接入根瘤菌的处理生物量积累大，但差异均不明显。说明根瘤菌的接入对大豆R3期生物量的积累产生一定的促进作用，但可能由于根瘤菌接入的浓度较小或者根瘤菌载体以及接种方法不恰当，从而造成促进效果不明显，这有待于今后做进一步的研究（见表2）。

表2 施用氮肥和接种根瘤菌对大豆R3期生物量积累及根瘤生长的影响

2.2.2 施用氮肥和接种根瘤菌对R3期大豆根瘤生长的影响通过对R3期大豆根瘤生长指标的对比分析可以看出：无论施入氮肥与否，接入根瘤菌处理的根瘤数量均高于未接入根瘤菌的处理，其中，不施氮接入根瘤菌处理的根瘤数量显著高于其他处理，说明外植根瘤菌能够促进大豆根系的结瘤。在施入氮肥的条件下，接入根瘤菌处理的根瘤数高于未接入根瘤菌的处理，但两者差异并不显著，结合大豆苗期氮肥有抑制结瘤的现象，说明在大豆生长的后期，随着氮素的消耗，接入的根瘤菌开始促进大豆根系结瘤，从而增强根系根瘤的固氮能力，增加其固氮量，满足植株生长所需的大部分氮素。

在接入根瘤菌的条件下，不施氮处理的根瘤数显著高于施氮处理，但根瘤鲜重和根瘤干重却显著小于施氮处理，说明氮肥的施入增加了根瘤鲜重和根瘤干重，但大豆根部结瘤数量的减少造成了单个根瘤体积增大。

在不接入根瘤菌的条件下，不施氮处理根瘤数略有增加，根瘤鲜重和根瘤干重增加显著。在不施入氮肥的条件下，接入根瘤菌处理的根瘤数增加，根瘤鲜重和根瘤干重减少，单个根瘤体积变小；而施入氮肥的条件下，接入根瘤菌处理的根瘤数增加，相应的根瘤鲜重和根瘤干重也有所增加（见表2）。

2.3 施用氮肥和接种根瘤菌对大豆成熟期产量构成因子的影响

由表3可以看出：无论施氮与否，接入根瘤菌处理的产量构成因子均高于未接入根瘤菌的处理。其中，不施氮条件下，接入根瘤菌大豆的主茎节数和单株粒重均显著高于未接入根瘤菌的大豆，而其他产量构成因子之间差异并不显著；在施氮条件下，接入根瘤菌大豆的株高、主茎节数和单株粒重均显著高于未接入根瘤菌的大豆，其他产量构成因子之间差异不显著。

无论接入根瘤菌与否，施氮处理的产量构成因子均高于未施氮处理。其中，在未接入根瘤菌的条件下，施氮处理的单株有效荚数显著高于未施氮处理，其他产量构成因子之间差异并不显著；在接入根瘤菌的条件下，施氮处理的主茎节数、单株有效荚数显著高于未施氮的处理，其他产量构成因子之间差异并不显著。