吳 曼，孟翠萍，梁海燕，楊麗玉，吳 琪，慈敦偉，鄭永美，李新國(guó)

（1青島科技大學(xué)化工學(xué)院/清潔化工過(guò)程山東省高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東青島 266042；2青島科技大學(xué)圖書館信息中心，山東青島 266042；3山東省花生研究所/國(guó)家花生工程技術(shù)研究中心，山東青島 266100；4山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院生物技術(shù)研究中心，濟(jì)南 250100）

0 引言

在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展中，根瘤菌是一類普遍存在于土壤中的革蘭氏陰性桿菌[1-2]，可與豆科植物形成共生固氮體系，在提高農(nóng)作物產(chǎn)量的同時(shí)，不會(huì)對(duì)周圍生態(tài)環(huán)境帶來(lái)污染，該共生體系的固氮作用一直是眾多科研人員研究的熱點(diǎn)[3-4]。在生物固氮體系中，根瘤菌與豆科植物的共生體系占有重要位置，約占生物固氮總量的65%以上[5]。豆科作物與根瘤菌進(jìn)行共生固氮作用所產(chǎn)生的氮素，一方面可以滿足自身對(duì)氮素的需求，另一方面還可將多余的氮素提供給與其間作或者輪作的作物，深入研究根瘤菌固氮體系對(duì)中國(guó)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義[6-9]。

探究根瘤菌固氮研究現(xiàn)狀，分析存在問(wèn)題及提出未來(lái)發(fā)展方向，可為豆科作物高效綠色優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)及產(chǎn)業(yè)提質(zhì)增效發(fā)展提供重要依據(jù)。筆者利用文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)方法[10-14]，基于Web of Science核心合集和CNKI期刊數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)國(guó)內(nèi)外根瘤菌固氮研究的文獻(xiàn)數(shù)量、國(guó)家、出版刊物及研究?jī)?nèi)容等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，并采用CiteSpace V可視化軟件進(jìn)行研究熱點(diǎn)預(yù)測(cè)和分析，客觀呈現(xiàn)根瘤菌固氮的研究現(xiàn)狀，以期為相關(guān)研究人員及時(shí)掌握根瘤菌固氮的研究態(tài)勢(shì)提供數(shù)據(jù)參考。

1 數(shù)據(jù)來(lái)源與統(tǒng)計(jì)方法

1.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

以Web of Science數(shù)據(jù)庫(kù)核心合集和中國(guó)知網(wǎng)(CNKI)的學(xué)術(shù)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù)為文獻(xiàn)數(shù)據(jù)源，英文檢索式為“主題=(Rhizobia)AND主題=(Nodule nitrogen fixation)”，文獻(xiàn)類型為Article and Review；中文檢索式為“主題=（根瘤菌）并含主題=（根瘤固氮）”；選取1980—2020年根瘤菌研究的中英文文獻(xiàn)作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，將 1980—2020年分為1980—1989、1990—1999、2000—2009、2010—2020年4個(gè)時(shí)間段進(jìn)行檢索，檢索日期為2020年9月10日。經(jīng)過(guò)篩選，刪除與主題詞無(wú)關(guān)的文獻(xiàn)，最終得到英文文獻(xiàn)3530篇和中文文獻(xiàn)3848篇，以此作為分析樣本進(jìn)行文獻(xiàn)統(tǒng)計(jì)和數(shù)據(jù)挖掘。

1.2 統(tǒng)計(jì)方法

利用引文網(wǎng)絡(luò)分析工具CiteSpace V進(jìn)行文獻(xiàn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)挖掘和可視化分析[15]，繪制根瘤菌研究的知識(shí)圖譜，通過(guò)關(guān)鍵詞、主題詞等功能選擇分析國(guó)內(nèi)外根瘤菌研究的熱點(diǎn)和前沿。在進(jìn)行關(guān)鍵詞共現(xiàn)分析之前，對(duì)關(guān)鍵詞進(jìn)行聚類，使用LLR算法提取研究前沿術(shù)語(yǔ)，再對(duì)聚類詞進(jìn)行Timeline分析。時(shí)間段為1980—2020年，時(shí)間切割設(shè)為1年，術(shù)語(yǔ)來(lái)源選取標(biāo)題、摘要、關(guān)鍵字，節(jié)點(diǎn)類型為關(guān)鍵詞，閾值設(shè)置為top=50[16]。

2 文獻(xiàn)分析

2.1 根瘤菌固氮研究的進(jìn)程分析

如圖1所示，1980—2020年近40年根瘤菌研究的中文期刊論文共發(fā)表3848篇，發(fā)文量隨時(shí)間變化較小，整體呈波浪上升趨勢(shì)，在2009—2014年間發(fā)文量較多。而WOS核心合集數(shù)據(jù)庫(kù)顯示，根瘤菌的英文文獻(xiàn)共3530篇，在1990年之前根瘤菌方面的研究文獻(xiàn)發(fā)表數(shù)量較少，從1990年開(kāi)始發(fā)文量增多，并在1990—2010年呈穩(wěn)定趨勢(shì)，而從2010年之后發(fā)文數(shù)量又開(kāi)始增多，2010—2020年發(fā)文量占40年間總發(fā)文量的42.38%。

圖1 1980—2020年國(guó)內(nèi)外根瘤菌固氮研究論文數(shù)量動(dòng)態(tài)

2.2 根瘤菌固氮研究的發(fā)文機(jī)構(gòu)分析

CNKI數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)果顯示，近40年國(guó)內(nèi)發(fā)表20篇及以上根瘤菌研究文獻(xiàn)的科研單位有28個(gè)，包括18所高校和10所科研院所。發(fā)文量最多的科研機(jī)構(gòu)為中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院土壤肥料研究所，發(fā)文138篇；發(fā)文量最多的高校為華中農(nóng)業(yè)大學(xué)，發(fā)文133篇。這些研究機(jī)構(gòu)主要集中在國(guó)內(nèi)農(nóng)業(yè)及學(xué)術(shù)力量雄厚的省份，如北京、江蘇、黑龍江、沈陽(yáng)等。基于專業(yè)優(yōu)勢(shì)，農(nóng)業(yè)、農(nóng)林類研究機(jī)構(gòu)及高校是根瘤菌研究的活躍機(jī)構(gòu)，屬于國(guó)內(nèi)該領(lǐng)域發(fā)文的領(lǐng)軍團(tuán)體。將1980—2020年劃分為4個(gè)10年期，發(fā)文量排名前10位的中國(guó)機(jī)構(gòu)如表1所示?？梢钥闯鲈?980—1989年間根瘤菌研究的科研機(jī)構(gòu)主要以科研院所為主，發(fā)文量排名前10位的研究機(jī)構(gòu)僅有3所為高校。但到2000—2009、2010—2020年間，發(fā)文量排名前10位的研究機(jī)構(gòu)僅有1所和2所來(lái)自科研院所。

表1 CNKI數(shù)據(jù)庫(kù)中根瘤菌研究發(fā)文量前10位的中國(guó)科研機(jī)構(gòu)隨時(shí)間分布

WOS數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)果顯示，國(guó)內(nèi)外共有1228個(gè)機(jī)構(gòu)發(fā)表了根瘤菌方面的研究文獻(xiàn)，分布較為廣泛。美國(guó)、法國(guó)和英國(guó)是在該研究領(lǐng)域發(fā)文量和被引頻次最多的3個(gè)國(guó)家。如表2所示，發(fā)文量超過(guò)50篇的機(jī)構(gòu)有20個(gè)，其中發(fā)文量前20位的機(jī)構(gòu)中，有9所來(lái)自法國(guó)、5所為美國(guó)科研機(jī)構(gòu)，來(lái)自中國(guó)的科研機(jī)構(gòu)僅有1所。

表2 WOS數(shù)據(jù)庫(kù)中根瘤菌研究發(fā)文量前20位的科研機(jī)構(gòu)

續(xù)表2

2.3 根瘤菌固氮研究的文獻(xiàn)來(lái)源

對(duì)根瘤菌固氮研究領(lǐng)域發(fā)文量和被引頻次的期刊分析，可以幫助研究學(xué)者快速把握該領(lǐng)域研究的核心期刊，以作為科研成果查找、收集及論文投稿期刊選擇的重要參考。在WOS數(shù)據(jù)庫(kù)中，根瘤菌固氮方面的研究文獻(xiàn)共發(fā)表在517個(gè)國(guó)際期刊上，發(fā)文數(shù)量前10位的期刊如表3所示。載文量多于1篇的期刊有90種，累計(jì)載文量2179篇，占總文獻(xiàn)的61.7%。發(fā)文量前20位的期刊中，來(lái)自美國(guó)的有8種、荷蘭有4種、德國(guó)和英國(guó)各有3種。發(fā)文量前3位的期刊分別為《Plant and Soil》（179 篇）、《Molecular Plant-Microbe Interactions》（166篇）和《Journal of Bacteriology》（93篇），這些也是該領(lǐng)域被引頻次最高的前3位期刊，其中，《Molecular Plant-Microbe Interactions》發(fā)文的被引頻次最高為5800次。這些在根瘤菌固氮方面的高發(fā)文量期刊亦為該研究領(lǐng)域的潛在投稿期刊，同時(shí)這些也是根瘤菌固氮方面影響力相對(duì)較大的期刊。另外，《Nature》雖然發(fā)文量只有4篇，但其被引頻次為935次，這一方面與其發(fā)文時(shí)間較早有關(guān)，另一方面也與期刊的高影響力有關(guān)。

表3 WOS數(shù)據(jù)庫(kù)中根瘤菌研究發(fā)文量前10位的期刊

CNKI數(shù)據(jù)庫(kù)中在根瘤菌研究方面發(fā)文量最多的前3位期刊分別為《中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)》（68篇）、《華中農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)》（63篇）和《草業(yè)科學(xué)》（36篇），如表4所示。發(fā)文量超過(guò)10篇的期刊有13種。對(duì)比研究這些期刊可知，對(duì)根瘤菌方面的研究文獻(xiàn)主要發(fā)表在農(nóng)業(yè)類的專業(yè)學(xué)術(shù)期刊中。就論文被引頻次來(lái)看，被引頻次最高為288次，為陳文新等[14]2004年的一篇研究成果《根瘤菌-豆科植物共生多樣性與地理環(huán)境的關(guān)系》。

表4 WOS數(shù)據(jù)庫(kù)中根瘤菌研究發(fā)文量前10位的期刊

2.4 國(guó)內(nèi)外根瘤菌固氮研究熱點(diǎn)

2.4.1 國(guó)內(nèi)根瘤菌固氮研究熱點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)圖譜特征 近40年國(guó)內(nèi)發(fā)表根瘤菌固氮研究相關(guān)的文獻(xiàn)共檢索到3848 篇 ，1980—1989、1990—1999、2000—2009、2010—2020年4個(gè)10年期發(fā)文量分別占總發(fā)文量的22.7%、21.2%、24.8%和31.2%，顯示出近40年國(guó)內(nèi)研究學(xué)者對(duì)該研究領(lǐng)域的持續(xù)關(guān)注。關(guān)鍵詞是論文研究的核心詞匯和主題概念，利用CiteSpace軟件生成的知識(shí)圖譜可以較好地反映關(guān)鍵詞在文獻(xiàn)中出現(xiàn)的頻次和關(guān)鍵詞間的關(guān)聯(lián)，在一定程度上體現(xiàn)根瘤菌固氮研究的主要重點(diǎn)和熱點(diǎn)領(lǐng)域。分不同時(shí)間段，對(duì)過(guò)去40年間國(guó)內(nèi)根瘤菌固氮方面的研究文獻(xiàn)進(jìn)行關(guān)鍵詞共現(xiàn)和聚類分析，獲得高頻關(guān)鍵詞如表5所示。一般認(rèn)為，關(guān)鍵詞出現(xiàn)頻次高、中心性強(qiáng)的為研究熱點(diǎn)[16]。根瘤菌作為本研究的主題詞，具有最高的關(guān)鍵詞出現(xiàn)頻次，1980—2020年間排名前10位的關(guān)鍵詞分別為大豆、共生固氮、紫花苜蓿、產(chǎn)量、生物固氮、大豆根瘤菌、固氮能力、固氮酶、花生等，這些也是國(guó)內(nèi)根瘤菌固氮方面的關(guān)注熱點(diǎn)和主要內(nèi)容。這些研究熱點(diǎn)形成了以#0大豆、#1大豆根瘤菌、#2固氮酶、#3沙打旺、#4鼓粒期等為標(biāo)簽，相互作用，緊密關(guān)聯(lián)的聚類，這些聚類標(biāo)識(shí)了該研究領(lǐng)域的知識(shí)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。在1980—2020年的近40年間出現(xiàn)頻次排名前20位的關(guān)鍵詞中除“花生”初現(xiàn)年為1991年，“豆科植物”初現(xiàn)年為1994年外，其他關(guān)鍵詞的初現(xiàn)年均為1980—1990年，表明對(duì)根瘤菌固氮的研究?jī)?nèi)容和研究熱點(diǎn)還是較為固定，主要集中在大豆、花生、苜蓿等根瘤菌固氮植物的基因遺傳、生理期、高產(chǎn)栽培等的固氮機(jī)理、固氮能力提升及栽培技術(shù)等方面。

表5 國(guó)內(nèi)根瘤菌固氮研究不同年限前10位高頻關(guān)鍵詞

將1980—2020年劃分為4個(gè)10年期，CNKI數(shù)據(jù)庫(kù)中根瘤菌固氮國(guó)內(nèi)文獻(xiàn)關(guān)鍵詞聚類圖如圖2所示。1980—2020年間4個(gè)10年期所發(fā)表文獻(xiàn)中出現(xiàn)頻次排名前10位的關(guān)鍵詞較為穩(wěn)定，主要為根瘤菌、固氮酶、共生固氮、固氮活性、大豆根瘤菌、生物固氮、固氮作用、增產(chǎn)作用、根瘤菌劑、根瘤菌接種等。1980—1989年文獻(xiàn)中的關(guān)鍵詞形成了以#0固氮作用、#1共生固氮、#2根瘤菌劑、#3增產(chǎn)效果、#4快生型大豆根瘤菌、#5作物吸收、#6土壤養(yǎng)分、#7有效分枝、#9穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)、#10根瘤內(nèi)生菌等為標(biāo)簽，相互作用、緊密關(guān)聯(lián)的10個(gè)大聚類。1990—1999年根瘤菌固氮研究文獻(xiàn)中的關(guān)鍵詞形成了以#0高產(chǎn)栽培技術(shù)、#1結(jié)瘤基因、#2固氮量、#3花生、#4大豆根瘤菌、#5固氮酶活性、#7生態(tài)學(xué)研究、#8數(shù)值分類等為標(biāo)簽，相互作用、緊密關(guān)聯(lián)的8個(gè)聚類。2000—2009年的文獻(xiàn)關(guān)鍵詞形成了以#0 DNA-DNA雜交、#1結(jié)瘤、#2合理密植、#3固氮菌劑、#4AM真菌、#5篩選、#6數(shù)值分類、#7根瘤、#8 RAPD、#9脈沖場(chǎng)電泳、#12紅壤性水稻土、#13篩選等為標(biāo)簽，相互作用、緊密關(guān)聯(lián)的聚類。2010—2020年則形成了以#0結(jié)莢期、#1紫花苜蓿、#2遺傳多樣性、#3共生固氮、#4大豆、#5蠶豆、#6小g蛋白、#7化肥用量、#8高通量測(cè)序、#9固氮、#10多樣性、#11酸性土壤等為標(biāo)簽，相互作用、緊密關(guān)聯(lián)的12個(gè)聚類。

圖2 1980—2020年4個(gè)10年期CNKI數(shù)據(jù)庫(kù)中根瘤菌固氮國(guó)際文獻(xiàn)關(guān)鍵詞聚類圖

在2000—2009年，隨著基因工程及DNA重組技術(shù)的發(fā)展，對(duì)極端環(huán)境下根瘤菌工程菌株的研發(fā)應(yīng)用、基因微觀水平的機(jī)理探討受到學(xué)者的廣泛關(guān)注，以“DNA-DNA雜交”為標(biāo)簽，防沙治沙、生物型種衣劑、共生固氮體系、耐堿、固氮活性、胞外多糖(EPS)、16S rDNA序列、菌劑等的關(guān)鍵詞聚類成為最大的聚類群。在近40年根瘤菌固氮研究文獻(xiàn)中關(guān)鍵詞出現(xiàn)頻次中，初現(xiàn)年在2010—2019年間且排名前10位的關(guān)鍵詞分別為需肥特點(diǎn)、大豆苗期、技術(shù)、無(wú)公害、土壤微生物、大豆食心蟲(chóng)、氮肥、大豆種植、栽培、田間管理。隨著人們對(duì)食品安全的重視，對(duì)無(wú)公害綠色食品的研究熱度進(jìn)一步提升。

2.4.2 國(guó)際根瘤菌固氮研究熱點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)圖譜特征 近40年國(guó)際發(fā)表根瘤菌固氮研究相關(guān)的文獻(xiàn)共檢索到3530 篇 ，1980—1989、1990—1999、2000—2009、2010—2020年4個(gè)10年期發(fā)文量分別占總發(fā)文量的0.57%、28.8%、28.3%和42.4%，顯示出近40年全球研究學(xué)者對(duì)該研究領(lǐng)域關(guān)注程度的持續(xù)升溫。由于1980—1989年論文數(shù)量較少，分不同時(shí)間段對(duì)1990—2020年間國(guó)際根瘤菌固氮方面的研究文獻(xiàn)進(jìn)行關(guān)鍵詞共現(xiàn)和聚類分析，獲得高頻關(guān)鍵詞如表6所示。“Nitrogen Fixation”作為本研究的主題詞，具有最高的關(guān)鍵詞出現(xiàn)頻次，1990—2020年間排名前10位的關(guān)鍵詞分別為nitrogen fixation、nodulation、rhizobium、root nodule、legume、symbiosis、rhizobia、nodule、strain、Bradyrhizobium japonicum等，這些也是國(guó)際根瘤菌固氮方面的關(guān)注熱點(diǎn)和主要內(nèi)容。這些研究熱點(diǎn)形成了以 #0 crop rotation、#1Escherichia coli、#2Lotus japonicus、#3 mlsa、#4 nodule、#5 alphaproteobacteria、#6 soil microorganism、#7 insect tolerance等為標(biāo)簽，相互作用，緊密關(guān)聯(lián)的聚類，這些聚類標(biāo)識(shí)了該研究領(lǐng)域的知識(shí)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。在1990—2020的近30年間出現(xiàn)頻次排名前20位的關(guān)鍵詞初現(xiàn)年均為1990—1989年，表明國(guó)內(nèi)外對(duì)根瘤菌固氮的研究?jī)?nèi)容和研究熱點(diǎn)還是較為固定，主要集中在大豆、花生、苜蓿等根瘤菌固氮植物的基因遺傳、生理期、高產(chǎn)栽培等的固氮機(jī)理、固氮能力提升及栽培技術(shù)等方面。

表6 國(guó)際根瘤菌固氮研究不同年限前10位高頻關(guān)鍵詞

根據(jù)圖3的聚類視圖，在1990—1999年發(fā)表根瘤菌固氮研究文獻(xiàn)中出現(xiàn)頻次排名前10位的關(guān)鍵詞分別 為 nitrogen fixation、nodulation、rhizobium、root nodule、symbiosis、legume、nodule、Bradyrhizobium japonicum、growth、strain，這些關(guān)鍵詞形成了以#0 inoculation、#1 form ineffective nodule、#2 frankia、#3 pea、#4 nitrate reductase、#5 stem nodule、#6 root-nodule bacteria等為標(biāo)簽，相互作用、緊密關(guān)聯(lián)的7個(gè)聚類，顯示對(duì)根瘤菌基因及遺傳表達(dá)的探究成為研究熱點(diǎn)。在2000—2009年發(fā)表根瘤菌固氮研究文獻(xiàn)中出現(xiàn)頻次排名前10位的關(guān)鍵詞分別為nitrogen fixation、nodulation、rhizobium、symbiosis、legume、root nodule、rhizobia、strain、nodule、Bradyrhizobium japonicum，這些關(guān)鍵詞形成了以#0Escherichia coli、#1 pisum sativum、#2 population、#3 senescence、#4 frankia、#5 calcium、#6 alphaproteobacteria、#7 N contents等為標(biāo)簽，相互作用、緊密關(guān)聯(lián)的8個(gè)聚類。在2010—2020年發(fā)表根瘤菌固氮研究文獻(xiàn)中出現(xiàn)頻次排名前10位的關(guān)鍵詞分別 為 nitrogen fixation、nodulation、rhizobia、legume、root nodule、symbiosis、rhizobium、medicago truncatula、nodule、biological nitrogen fixation，這些關(guān)鍵詞形成了以 #0Lotus japonicus、#1 plant growth promotion、#2 bradyrhizobium、#3 soybean、#4 partner choice、#5 rootnodule bacteria等為標(biāo)簽，相互作用、緊密關(guān)聯(lián)的6個(gè)聚類。在近30年根瘤菌固氮研究文獻(xiàn)中關(guān)鍵詞出現(xiàn)頻次中，初現(xiàn)年在2000—2009年間且排名前10位的關(guān)鍵詞分別為L(zhǎng)otus japonicus、stress、arabidopsis、saltstress、nitric oxide、genome、Phaseolus vulgarisL.、mutualism、rhizosphere，顯示作物與豆科植物聯(lián)合耕作，及對(duì)根基微環(huán)境的研究熱度進(jìn)一步提升。初現(xiàn)年在2010—2020年間且排名前10位的關(guān)鍵詞分別為root-nodule bacteria、alphaproteobacteria、multilocus sequence analysis、drought、Burkholderia phymatum、region、annotation、co-inoculation、symbiotic efficiency，顯示對(duì)干旱等極端環(huán)境下根瘤菌的基因及宏觀研究熱度進(jìn)一步提升。

圖3 1990—2020年3個(gè)10年期WOS數(shù)據(jù)庫(kù)中根瘤菌固氮國(guó)際文獻(xiàn)關(guān)鍵詞聚類圖

3 結(jié)論與討論

筆者以Web of Science核心合集和CNKI期刊數(shù)據(jù)庫(kù)為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來(lái)源，基于文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)及CiteSpace V分析，對(duì)根瘤菌固氮研究的年代分布、出版刊物、研究?jī)?nèi)容及熱點(diǎn)等做了全面的比較分析。研究結(jié)果顯示，1980—2020年根瘤菌固氮方面的研究較為穩(wěn)定，與此相匹配的根瘤菌固氮研究論文數(shù)量也呈波動(dòng)上升趨勢(shì)。中國(guó)發(fā)文機(jī)構(gòu)中占半數(shù)的為農(nóng)業(yè)及農(nóng)林類高校和科研單位，主要集中在中國(guó)農(nóng)業(yè)及學(xué)術(shù)力量雄厚的省份，如北京、江蘇等，而國(guó)際合作是提高科研成果產(chǎn)出水平的有效途徑。

基于WOS和CNKI數(shù)據(jù)庫(kù)所收錄研究文獻(xiàn)分析，根瘤菌固氮對(duì)減少工業(yè)氮肥的生產(chǎn)及施用，建立氮素生態(tài)平衡和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展發(fā)揮著重要作用[17]。根瘤菌固氮效率與根瘤菌菌株、豆科植物種類和土壤生境的關(guān)系已取得重要研究進(jìn)展[18-22]，提高根瘤菌固氮效率依然是當(dāng)前和今后的研究熱點(diǎn)。結(jié)合對(duì)研究文獻(xiàn)關(guān)鍵詞的分析結(jié)果，對(duì)根瘤菌固氮的研究主要有：（1）施肥對(duì)根瘤菌固氮的影響。豆科植物可與根瘤菌形成共生固氮體系，利用大氣中的氮?dú)庾鳛榈?，部分替代氮肥，生產(chǎn)中仍需要施用一定的氮肥，若氮肥施用過(guò)量，則不利于根瘤菌的侵染結(jié)瘤，降低根瘤菌固氮效率，因此適時(shí)適量施用氮肥，可較好地促進(jìn)豆科植物根瘤菌固氮潛力的發(fā)揮，提高根瘤菌固氮能力及促進(jìn)植物的生產(chǎn)[23-28]。配合施用適量的有機(jī)肥和微肥，不僅可以促進(jìn)根瘤菌的生長(zhǎng)繁殖，改變菌體形態(tài)及表面結(jié)構(gòu)，減弱宿主植物的防御反應(yīng)，促進(jìn)根瘤菌的侵染以及運(yùn)移和定殖，還可以提供根瘤菌固氮反應(yīng)過(guò)程中所需重要物質(zhì)成分，有效提高根瘤菌固氮效率[29-35]。（2）根瘤菌接種效應(yīng)。根瘤菌和宿主之間存在專一性，一種根瘤菌只能侵染一種或幾種豆科植物并生成根瘤，不能成功侵染其他豆科植物。根瘤菌種質(zhì)資源豐富，但是與指定豆科植物匹配優(yōu)良的根瘤菌較少，篩選出優(yōu)良高效根瘤菌是接種根瘤菌的重要前提工作。接種高效根瘤菌劑（株），可以顯著增加根瘤數(shù)量和質(zhì)量，提高根瘤內(nèi)豆血紅蛋白含量和固氮酶活性，增強(qiáng)根瘤菌固氮能力[36-42]。（3）豆科植物與禾本科植物間套作對(duì)根瘤固氮的影響機(jī)理。間套作系統(tǒng)內(nèi)植物通過(guò)根系分泌物質(zhì)及物理接觸對(duì)土壤生境做出化感應(yīng)答，根系形態(tài)性狀及對(duì)營(yíng)養(yǎng)元素的吸收利用發(fā)生改變。禾本科植物對(duì)氮素營(yíng)養(yǎng)的高量需求可以緩解豆科植物根瘤的“氮阻遏”作用，增強(qiáng)根瘤菌侵染結(jié)瘤能力，增加根瘤數(shù)量[43-45]。間套作中鐵高效的植物如玉米、大麥、高粱等分泌的麥根酸通過(guò)間作可以改善豆科植物（如花生和大豆）的鐵營(yíng)養(yǎng)，滿足根瘤菌固氮酶、豆血紅蛋白及鐵氧還蛋白對(duì)鐵元素的需求，增強(qiáng)根瘤菌固氮酶活性，進(jìn)而提高根瘤菌固氮能力[46-51]。

現(xiàn)階段，國(guó)內(nèi)外在根瘤菌固氮研究方面取得了一定程度的進(jìn)展，但仍需進(jìn)一步完善，可從以下方面展開(kāi)：（1）加強(qiáng)基礎(chǔ)理論研究。開(kāi)展根瘤菌與豆科植物共生固氮的信號(hào)傳遞及相互作用的分子機(jī)理研究，構(gòu)建根瘤菌基因圖譜，有針對(duì)性地進(jìn)行根瘤菌的遺傳改造，培育高效固氮的根瘤菌菌株，擴(kuò)大根瘤菌宿主范圍和提高根瘤菌固氮效率。（2）篩選和培育根瘤菌高效固氮植物品種。國(guó)內(nèi)豆科植物上千種，不同豆科植物間及同種豆科植物不同基因型間根瘤菌固氮能力存在顯著遺傳變異性，可以從現(xiàn)有的豆科植物種質(zhì)中選擇和培育根瘤菌高效固氮優(yōu)良品系。（3）加強(qiáng)根瘤菌劑的接種應(yīng)用。根瘤菌劑接種技術(shù)不穩(wěn)定和根瘤菌劑固化工序較為繁瑣，國(guó)內(nèi)豆科植物根瘤菌劑接種面積微不足道。優(yōu)化和創(chuàng)新根瘤菌劑接種技術(shù)，選用適宜的載體將根瘤菌劑接種于土壤中，不僅減少土壤生境對(duì)根瘤菌常規(guī)繁殖的影響，增加土壤中根瘤菌數(shù)量，而且可以促進(jìn)整個(gè)根系部位的根瘤菌侵染結(jié)瘤和提高根瘤菌固氮潛力。（4）優(yōu)化施肥技術(shù)，按需供肥。氮肥對(duì)根瘤菌固氮的影響首當(dāng)其沖，在根瘤形成初期，需要低水平的氮素營(yíng)養(yǎng)啟動(dòng)根瘤菌固氮，若氮水平過(guò)高，則容易抑制根瘤菌的侵染結(jié)瘤。根據(jù)豆科植物需氮特性，合理施用緩/控釋氮肥或施用追肥，既可以滿足豆科植物對(duì)氮素的需求，還能夠避免根瘤菌固氮前期因氮營(yíng)養(yǎng)水平過(guò)高對(duì)固氮作用帶來(lái)的不利影響。根據(jù)豆科植物土壤質(zhì)量，可適當(dāng)增施有機(jī)肥和補(bǔ)施微肥，有機(jī)肥可以有效提高土壤生境中根瘤菌數(shù)量，微肥鉬和鐵是根瘤菌固氮酶和類菌體中豆血紅蛋白和鐵氧還蛋白等物質(zhì)的重要成分，可以有效提高根瘤菌固氮效率，減輕和緩解豆科植物對(duì)工業(yè)氮肥的依賴，實(shí)現(xiàn)綠色生態(tài)農(nóng)業(yè)。