黃貴斌，關(guān)耀兵，牛永岐，周麗蕾，趙永峰

(寧夏農(nóng)林科學(xué)院固原分院，寧夏固原 756000)

0 引 言

【研究意義】鷹嘴豆(CicerarietinumL)營(yíng)養(yǎng)豐富[1-2]。鷹嘴豆多種植在氣候干燥、土壤貧瘠的地區(qū)，其具有根系發(fā)達(dá)、根瘤多而大，固氮能力較強(qiáng)的特點(diǎn)[3]。根瘤固氮是自然界中最為高效的固氮體系，豆科植物接種根瘤菌可以顯著提高產(chǎn)量與品質(zhì)、減少氮肥用量的同時(shí)提高氮肥利用效率[4-5]，而根瘤菌的結(jié)瘤固氮能力受氮肥用量影響明顯，研究減施氮肥條件下接種根瘤菌對(duì)鷹嘴豆生產(chǎn)的影響，對(duì)鷹嘴豆高效種植有重要意義?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】氮肥合理施用，能夠增產(chǎn)增效[6]，過(guò)多施用氮肥會(huì)降低鷹嘴豆產(chǎn)量[7]。氮素對(duì)植物籽粒建成有重要作用[8-9]，同時(shí)根瘤菌的結(jié)瘤固氮能力也明顯受氮肥用量的影響，已對(duì)苜蓿[10]、大豆[11]、豌豆[12]等豆科作物在接種根瘤菌下的適宜施氮量進(jìn)行了研究，1/2氮+接種根瘤菌處理提高了大豆產(chǎn)量[13]。鷹嘴豆接種根瘤菌后，有效氮吸收和產(chǎn)量都明顯提高[14-15]?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】國(guó)內(nèi)外在大豆等其他作物上對(duì)接種根瘤菌下的適宜施氮量的研究較多，在鷹嘴豆上鮮有報(bào)道。需通過(guò)根瘤菌拌種的方式降低鷹嘴豆生產(chǎn)過(guò)程中的氮肥施用量，找到合適的施氮水平及對(duì)應(yīng)菌種?！緮M解決的關(guān)鍵問(wèn)題】以木鷹1號(hào)為材料，設(shè)7個(gè)處理，測(cè)定各處理相關(guān)指標(biāo)，研究接種根瘤菌對(duì)鷹嘴豆產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響，選擇適合鷹嘴豆及當(dāng)?shù)貧夂虻木N，為鷹嘴豆實(shí)現(xiàn)綠色高效生產(chǎn)和根瘤菌接種提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材 料

試驗(yàn)于2019年在寧夏農(nóng)林科學(xué)院頭營(yíng)基地(N 36°16′，E 106°44′)進(jìn)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(shí)數(shù)2 200～3 000 h，生育期日照1 030～1 120 h。試驗(yàn)地3年平均有機(jī)質(zhì)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值8.5。以木鷹1號(hào)為供試材料，根瘤菌劑A和B均由鄭州輕工業(yè)大學(xué)提供。供試肥料：氮肥為尿素(含氮量46%)，磷肥為過(guò)磷酸鈣(P205含量16%)，鉀肥為硫酸鉀(K2O含量52%)。

1.2 方 法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

設(shè)7個(gè)處理，以當(dāng)?shù)厥┓实乃綖閷?duì)照(CK1)，施肥量為純氮肥103.50 kg/hm2，純P2O5105 kg/hm2，純K2O 75 kg/hm2，其他各處理在施磷、鉀肥不變的基礎(chǔ)上施用1/2氮肥或者不施用氮肥，并與不同根瘤菌菌種相配合使用。根瘤菌按一定比例與鷹嘴豆種子進(jìn)行攪拌，保證拌種均勻，之后于室內(nèi)風(fēng)干后播種，肥料全部基施。采取隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，小區(qū)面積10 m2(長(zhǎng)4 m×寬2.5 m)，行距30 cm，每行28穴，人工用手提式穴播器點(diǎn)播,每穴2粒，出苗后達(dá)2 片復(fù)葉時(shí)定苗,每小區(qū)留苗密度250株，播種深度4～5 cm，各處理重復(fù)3次。表1

表1 不同根瘤菌和施氮量處理Table 1 Experimental treatment of different rhizobia and nitrogen application rates

1.2.2 測(cè)定指標(biāo)

鷹嘴豆開(kāi)花期、結(jié)莢期、鼓粒期和成熟期于各小區(qū)隨機(jī)挖取2株完整植株，每處理6株。

根瘤鮮重：于開(kāi)花期、結(jié)莢期、鼓粒期和成熟期對(duì)各處理樣株根部的根瘤進(jìn)行清理，并測(cè)定其鮮重。

葉綠素含量：于開(kāi)花期、結(jié)莢期、鼓粒期和成熟期對(duì)樣株上、中、下部位葉片分別測(cè)定葉綠素含量(SPAD-502Plus)。

干物質(zhì)：于開(kāi)花期、結(jié)莢期、鼓粒期和成熟期對(duì)樣株按莖稈、葉片和莢進(jìn)行分解(開(kāi)花期僅分解莖稈和葉片)，對(duì)樣株各部位在105℃下殺青0.5 h后，在80℃下烘干至恒重并稱(chēng)量。

產(chǎn)量及其構(gòu)成因素：鷹嘴豆完全成熟后進(jìn)行產(chǎn)量及相關(guān)指標(biāo)的測(cè)定，各小區(qū)隨機(jī)拔取10 株測(cè)量：株高、主莖分枝數(shù)、主莖節(jié)數(shù)、單株莢數(shù)、單株粒數(shù)、單株粒重和百粒重等指標(biāo)，并隨機(jī)劃取1 m2測(cè)定各小區(qū)產(chǎn)量。

1.3 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)用Excel 2010整理并制圖，用SPSS 22.0進(jìn)行方差分析，采用Duncan＇s新復(fù)極差法測(cè)驗(yàn)進(jìn)行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 減施氮肥和根瘤菌接種對(duì)根瘤鮮重的影響

研究表明，隨著生育期的推進(jìn)，接種根瘤菌后，根瘤鮮重增長(zhǎng)較快，各個(gè)時(shí)期的根瘤鮮重表現(xiàn)為C3> C4> C1> C2，而未進(jìn)行接種的處理則沒(méi)有根瘤。在開(kāi)花期，C3處理下的根瘤鮮重顯著高于其它處理；在結(jié)莢期，C3處理下的根瘤鮮重顯著高于C2處理；在鼓粒期，C3處理下的根瘤鮮重顯著高于C1、C2處理。各個(gè)時(shí)期C3處理都高于C1，C4顯著高于C2處理；接種菌種A的C1和C3都分別高于相同條件下接種菌種B的C2和C4。圖1

注：不同字母表示處理間差異達(dá)到0.05顯著水平。下同

2.2 減施氮肥和根瘤菌接種對(duì)鷹嘴豆葉綠素含量的影響

研究表明，減施氮肥條件下鷹嘴豆接種根瘤菌后在開(kāi)花期、結(jié)莢期的葉綠素含量仍低于全氮處理，但隨著生育進(jìn)程的推進(jìn)，成熟期根瘤菌+1/2氮肥處理的葉綠素含量高于其他處理。在開(kāi)花期和鼓粒期，CK1、CK2、C1、C2、CK3、C3、C4處理間葉綠素含量無(wú)顯著性差異。在結(jié)莢期，CK1、CK2、C1、C2、C3、C4處理間葉綠素含量無(wú)顯著性差異；CK1、C1、C23個(gè)處理下的葉綠素含量顯著高于CK3處理。在成熟期，C1處理下的葉綠素含量最高，其次是C2處理；CK1、CK2、C1、C2、C3、C4處理間葉綠素含量無(wú)顯著性差異，但都顯著高于CK3處理。表2

2.3 減施氮肥和根瘤菌接種對(duì)鷹嘴豆干物質(zhì)積累的影響

研究表明，莖稈部位干物質(zhì)含量隨著生育期推進(jìn)逐漸增加，成熟期含量最高，在開(kāi)花期和鼓粒期，各處理間干物質(zhì)含量沒(méi)有顯著性差異。結(jié)莢期，C1處理下的干物質(zhì)含量顯著高于CK2、C3，成熟期，CK1、CK2、C1、C2處理間無(wú)顯著性差異，C1干物質(zhì)含量最高，其次是CK1處理且C1、CK1的干物質(zhì)積累量顯著高于CK3、C3、C4處理。表3

在開(kāi)花期和鼓粒期，各處理間葉片干物質(zhì)含量無(wú)顯著性差異。結(jié)莢期，C1處理下干物質(zhì)含量增長(zhǎng)顯著。成熟期，C1處理下葉片的干物質(zhì)積累量最高，CK1、C1、C23個(gè)處理間干物質(zhì)含量無(wú)顯著性差異且均顯著高于CK3、C4處理。表4

C1處理的莢果干物質(zhì)積累量在各個(gè)時(shí)期均為最高。成熟期，CK1、C1、C2這 3個(gè)處理下的莢干物質(zhì)含量顯著高于CK2、CK3、C3、C4處理；干物質(zhì)含量表現(xiàn)為：C1> C2> CK1> CK2> C3> C4> CK3。表5

表2 減施氮肥和根瘤菌接種下鷹嘴豆葉綠素含量變化Table 2 Effects of reduced nitrogen fertilizer and rhizobia inoculation on chlorophyll content of chickpea

表3 減施氮肥和根瘤菌接種下鷹嘴豆干物質(zhì)(莖稈)積累變化Table 3 Effects of nitrogen fertilizer reduction and rhizobia inoculation on the accumulation of dry matter (stem) of chickpea

表4 減施氮肥和根瘤菌接種下鷹嘴豆干物質(zhì)(葉片)積累變化Table 4 Effects of nitrogen fertilizer reduction and rhizobia inoculation on the accumulation of dry matter (leaves) of chickpea

表5 減施氮肥和根瘤菌接種下鷹嘴豆干物質(zhì)(莢果)積累變化Table 5 Effects of nitrogen fertilizer reduction and rhizobia inoculation on the accumulation of chickpea dry matter (pod) in vitro

2.4 減施氮肥和根瘤菌接種對(duì)鷹嘴豆產(chǎn)量及其相關(guān)指標(biāo)的影響

研究表明，根瘤菌+1/2氮肥處理對(duì)株高的影響不顯著，但不施氮+根瘤菌處理會(huì)顯著降低鷹嘴豆的株高，CK1、CK3、C1、C2處理間株高無(wú)顯著性差異，但與CK2、C3、C4處理間差異顯著。接種根瘤菌對(duì)主莖分枝、主莖節(jié)數(shù)、單株粒重?zé)o顯著影響。C1處理下的單株莢數(shù)最多，并且與CK1、C2處理無(wú)顯著性差異，但顯著高于CK2、CK3、C3、C4處理，其他處理間單株莢數(shù)無(wú)顯著性差異。C1處理下的單株粒數(shù)最多，C1處理下的單株粒數(shù)顯著高于CK1、CK2、C2、CK3、C3、C4處理，C2處理下的單株粒數(shù)與CK1、CK2、C4處理無(wú)顯著性差異，但C2處理下的單株粒數(shù)顯著高于CK3、C3處理。C1處理下的百粒重最高，顯著高于CK3處理，與其他處理間百粒重?zé)o顯著性差異。各處理下的產(chǎn)量表現(xiàn)為：C1> C2> CK1> C3> CK2> C4> CK3，C1處理下的產(chǎn)量最高，高達(dá)1 928.84 kg/hm2，CK1、C1、C2處理間產(chǎn)量無(wú)顯著性差異，但CK1、C1和C2這3個(gè)處理下的產(chǎn)量均顯著高于CK2、CK3、C3、C4處理。表6

表6 減施氮肥和根瘤菌接種下鷹嘴豆產(chǎn)量及相關(guān)指標(biāo)變化Table 6 Effects of nitrogen fertilizer reduction and rhizobia inoculation on yield and related indexes of chickpea

3 討 論

根瘤菌接種會(huì)提高花生[16]、大豆[17]、紅小豆[18]的產(chǎn)量，而且接種根瘤菌后可以在根部產(chǎn)生大量的有效根瘤菌，增加作物氮素供給，減少對(duì)化肥的依賴，提高生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)和生態(tài)效益[17]。

接種根瘤菌會(huì)使根部根瘤鮮重增高，且高于只施肥不接種根瘤菌的處理[19]。Alam等[20]研究表明，大豆不施氮肥+接種根瘤菌(BARIR Gm901)能顯著增加大豆的根瘤數(shù)、有效莢數(shù)以及產(chǎn)量，實(shí)驗(yàn)中C3處理下的鷹嘴豆根瘤鮮重最高，其次是C4處理與前人對(duì)豆科作物的研究一致，不施用氮肥會(huì)刺激鷹嘴豆等作物根瘤的生長(zhǎng)。接種根瘤菌在生育早期對(duì)葉綠素含量的影響并不顯著，但隨著生育期的推進(jìn)，根瘤菌接種顯著增加了鷹嘴豆的葉綠素含量，且根瘤菌+1/2氮肥處理的葉綠素含量直到成熟期都顯著高于其它處理延長(zhǎng)了光合作用時(shí)間。鄭浩宇等[13]研究表明，減施1/2氮肥+接種根瘤菌的條件下，大豆可以維持比較高的葉綠素含量，Rafaela等[21]研究發(fā)現(xiàn)，接種根瘤菌對(duì)共生固氮和光合作用有促進(jìn)作用，與試驗(yàn)研究基本一致。實(shí)驗(yàn)中根瘤菌+1/2氮肥處理下的葉綠素含量高于不施氮+根瘤菌處理與 CK 處理。C1處理下的葉綠素含量最高，其次是C2處理，1/2氮肥+根瘤菌的條件下，根瘤菌A對(duì)葉綠素的影響比根瘤菌B好。葉綠素含量沒(méi)有因?yàn)闇p施1/2氮肥嚴(yán)重下降，因?yàn)榻臃N根瘤菌為鷹嘴豆提供了更多的氮源，在一定程度上提高并改善了鷹嘴豆的光合作用。

實(shí)驗(yàn)中在鷹嘴豆生育早期尤其是開(kāi)花期，只減施氮肥或只接種根瘤菌對(duì)干物質(zhì)積累量影響不大，甚至略低于對(duì)照，干物質(zhì)含量相對(duì)上升。根瘤菌+1/2氮肥處理下的干物質(zhì)含量高于CK2、CK3，C1處理的干物質(zhì)含量略高于CK1,C2處理略低于CK1，C1處理下的干物質(zhì)含量顯著高于CK3、C3、C4處理。根瘤菌+不施氮肥處理下的干物質(zhì)積累量與施全氮相比顯著降低，研究表明只有氮肥和根瘤菌配合施用才能提高干物質(zhì)的積累，與姬月梅等[22]和梁福琴等[23]氮肥與根瘤菌的結(jié)合施用有助于大豆生長(zhǎng)發(fā)育并提高產(chǎn)量的結(jié)果一致。

以豇豆[24]、紫花苜蓿[25]、大豆[26-27]為材料，證實(shí)接種根瘤菌能增加豆類(lèi)作物的產(chǎn)量。研究表明，根瘤菌+1/2氮肥處理基本上都能提高鷹嘴豆的單株莢數(shù)、單株粒數(shù)、單株粒重以及產(chǎn)量，這與前人的研究結(jié)果基本一致[15]。其中以根瘤菌A的效果最好。研究表明C3、C4、CK2、CK3處理的產(chǎn)量顯著低于CK1、C1、C2處理，產(chǎn)量表現(xiàn)為：C1> C2> CK1> C3> CK2> C4> CK3。根瘤菌+1/2氮肥會(huì)提高產(chǎn)量，單施1/2氮肥或者只接種根瘤菌效果并不好，無(wú)法提供足夠的 N 給鷹嘴豆生長(zhǎng)，必須進(jìn)行適當(dāng)結(jié)合以保證鷹嘴豆高產(chǎn)。在施1/2氮肥條件下，2種根瘤菌均能提高鷹嘴豆的產(chǎn)量及單株莢數(shù)、單株粒數(shù)、單株粒重和百粒重這些產(chǎn)量指標(biāo)，以根瘤菌A的效果最佳。與施全氮對(duì)照的產(chǎn)量相比，接種根瘤菌A+1/2氮肥處理下產(chǎn)量最高，為1 928.84 kg/hm2，可增產(chǎn)8.83%，接種根瘤菌B+1/2氮肥處理下產(chǎn)量為1 827.59 kg/hm2， 可增產(chǎn)3.11%。

4 結(jié) 論

接種根瘤菌不施氮肥條件下對(duì)鷹嘴豆葉綠素、莖稈干重、葉片干重和莢果干重起抑制作用，但在鷹嘴豆生育后期適量減施1/2氮肥量接種根瘤菌可起促進(jìn)作用，且與施全部氮肥對(duì)照相比均未呈現(xiàn)顯著差異。接種根瘤菌減施1/2氮肥量條件下，鷹嘴豆的單株莢數(shù)、單株粒數(shù)、百粒重和產(chǎn)量最高，且接種根瘤菌A的處理C1(根瘤菌A拌種+1/2氮肥)的產(chǎn)量(較施全部氮肥對(duì)照CK1提高8.83%)高于接種根瘤菌B的處理C2(根瘤菌B拌種+1/2氮肥)(較施全部氮肥對(duì)照CK1提高3.11%)。