根瘤菌接种方式对复播大豆生长及结瘤的影响

徐 玥，李 玲，胥雅馨，黄兴军，吴全忠，陈国栋，翟云龙

(塔里木大学农学院，新疆阿拉尔 843300)

0 引 言

【研究意义】大豆籽粒蛋白质含量高达40%[1]。大豆能与根瘤菌共生固氮，满足自身生物固氮条件，且有较高的固氮效率[2]。根瘤菌-豆科植物共生体系在生物固氮中具有较强的固氮能力，该体系固定的氮素约占生物固氮总量的60%以上[3,4]，豆科作物所需氮素营养的50%～90%是由根瘤菌所提供[5]。阿根廷大豆根瘤菌剂的接种面积在90%以上[6,7]。巴西根瘤菌剂的使用率达到100%，年产量能占到全球的28%以上[8]。我国大豆根瘤菌的接种面积尚不高[3,9]。通过接种优良根瘤菌使其充分发挥固氮能力，能够为大豆生长提供更多氮素营养，减少化学氮肥施用，提高大豆产量与品质，实现节本增效。根瘤菌与宿主形成根瘤是两者相互作用的一系列复杂过程，由根瘤菌与宿主植物的遗传因素及生态因素两方面决定。接种根瘤菌的方式影响根瘤菌在土壤中的定植、侵染及结瘤效率，一直是根瘤菌应用过程中的关键环节[10]。【前人研究进展】采用不同根瘤菌菌剂类型以不同的方式对大豆接种，对大豆地上植株干重、全氮量和产量均产生显著的影响[11-13]。目前，生产应用中根瘤菌接种方式以菌肥接种、土壤喷施、直接拌种和幼苗接种等[14]为主。以草炭为载体拌种能有效提高植株生物量积累[15]；喷施接种能够显著提高根瘤数和根瘤干重[16]；液体菌剂直接拌种，可显著提高固氮酶活性、植株结瘤数和产量[17]。在不同的地区和生产模式下选择不同的接种方式才能获得稳定效果[18]。【本研究切入点】新疆南疆地区、伊犁河谷和中天山地区湿度、热量资源明显增加[19-20]，无霜期呈延长趋势，麦后复种大豆呈扩大趋势[21]，在新疆南疆地区关于复播大豆研究较少，多集中于伊犁河谷地区，新疆复播大豆研究多集中于伊犁河谷地区。【拟解决的关键问题】在新疆南疆传统麦后复播大豆区，以新大豆8号为研究对象，分析不同根瘤菌接种方式对复播大豆生长及结瘤的影响，为新疆南疆复播大豆生产中根瘤菌剂的应用提供理论依据和技术支撑。

1 材料与方法

1.1 材 料

试验于2019年6～10月在新疆阿拉尔市塔里木大学农学试验站(40°32'20″N，81°17'57″E)进行，试验区位于塔里木盆地北缘，属暖温带大陆性干旱荒漠区，海拔1 015 m，无霜期220 d。试验地前茬作物为冬小麦。土壤质地为壤土，土壤有机质含量为7.42 g/kg、速效磷17.3 mg/kg、速效钾108 mg/kg、碱解氮29.6 mg/kg、pH 7.8。

供试品种为新大豆8号。供试根瘤菌：NW5-3、SN7-2、SMH12，分离自阿拉尔垦区盐碱地土著根瘤菌，由华中农业大学农业微生物学国家重点实验室提供。

1.2 方 法

1.2.1 试验设计

大豆种植采用两因素随机区组试验，因素1为接种方式，因素2为接种根瘤菌。小区长6.7 m，宽5 m。试验共12个处理：3个菌株×4种接种方式(含对照)，3次重复。试验采用3种接种方式分别为种肥、滴施、拌种。菌肥：根瘤菌由草炭吸附，制成固体颗粒(种肥)，人工点种前作种肥施于种子下方，当天施肥当天播种，对照为施入等量草炭。滴施：于大豆一节期(V1)，将根瘤菌剂加水搅拌均匀，随水滴施入大豆根系处，对照为滴施等量清水。拌种：根瘤菌由草炭吸附，加水搅拌均匀，加入粘附剂，制成拌种剂，对供试材料拌种，对照为清水拌种，拌种后平摊于阴凉通风处至干燥，当天播种完毕。大豆种植采用40 cm等行距条播，留苗2.5×105株/hm2。于2019年6月20日人工点播，10月5日收获。

1.2.2 测定指标

1.2.2.1 大豆结瘤

成熟期调查大豆的结瘤情况，每个处理随机选取6株具有代表性的植株，采用传统挖掘法将大豆根部完整取出，从大豆子叶节处剪断，把根部放入尼龙网袋中浸泡30 min，再用清水缓慢冲洗，洗净后把水控干，吸去水分，将每株根部所有根瘤取下，记录根瘤数目，将其单株所有根瘤在电子天平上称重，记录下根瘤鲜重后，将根瘤放入盛有一定量水的量筒内，利用排水法测量其体积；将称完鲜重的根瘤在105℃下杀青30 min，80℃烘干至恒重，测量根瘤干重。

1.2.2.2 大豆农艺性状及产量

成熟期实收计产，每个处理随机选取长势均匀一致的10株具有代表性的植株进行室内考种，测定大豆的株高、茎粗、主茎总节数、主茎结荚数、单株粒数等，大豆籽粒在65℃烘箱下烘干至恒重，测定单株粒重、百粒重。

1.3 数据处理

应用Microsoft Excel 2010进行数据整理，DPS 7.05对数据进行显著性差异分析，显著性水平为α=0.05。

2 结果与分析

2.1 根瘤菌接种方式对复播大豆结瘤的影响

研究表明，接种根瘤菌均能增加复播大豆单株结瘤个数、单株根瘤鲜重、单株根瘤体积以及单株根瘤干重，不同根瘤菌、不同接种方式间存在一定的差异。

种肥接种方式下，大豆所结根瘤数、根瘤鲜重、根瘤体积以及根瘤干重等指标均显著高于对照，且均以根瘤菌SN7-2增加效果最好，分别高出对照3.6、0.98、9.79和8.13倍。3种根瘤菌剂接种后，结瘤效果表现为SN7-2>SMH12>NW5-3，根瘤菌做种肥处理条件下，根瘤菌SN7-2接种复播大豆能够有效促进根系结瘤，提高根瘤共生固氮效率。

滴施接种方式下，大豆所结根瘤数、根瘤鲜重、根瘤体积以及根瘤干重等指标均显著高于清水滴施，且均以根瘤菌SMH12增加效果最突出，单株瘤数高达43.79个/株，根瘤鲜重、根瘤体积及根瘤干重分别高出清水对照11.36、12.46和13.33倍。根瘤菌NW5-3与SN7-2处理各项指标间均表现出极显著差异水平，且以根瘤菌SN7-2结瘤效果较好。适宜随水滴施方式接种的根瘤菌最优排序为SMH12>SN7-2>NW5-3。

拌种方式下，接种根瘤菌SN7-2植株根瘤数最多，达到58.83个/株，与清水拌种处理差异达极显著水平，与根瘤菌NW5-3、SMH12拌种差异达显著水平。根瘤菌NW5-3、SN7-2、SMH12拌种与清水对照差异均达极显著水平，且根瘤菌SN7-2鲜重最高，达到2.61 g/株。根瘤菌NW5-3拌种大豆根瘤体积最大，根瘤菌NW5-3、SN7-2、SMH12拌种根瘤体积与清水对照差异均达极显著水平。单就根瘤干重分析，根瘤菌NW5-3、SN7-2、SMH12拌种与清水对照差异均达极显著水平，且根瘤菌NW5-3、SN7-2拌种大豆根瘤干重最大，均为0.63 g/株，根瘤菌SMH12拌种大豆根瘤干重为0.54 g/株，极显著高于清水对照。拌种处理条件下，SN7-2匹配效果最好。

无论是根瘤菌接种方式的不同还是根瘤菌菌株类别的差异，与对照相比，均能促进复播大豆根系结瘤；根瘤菌SN7-2促进结瘤效果最好，根瘤数、根瘤体积、根瘤鲜重、干重均最高，其次是SMH12，NW5-3效果略差；拌种效果最好，其次是种肥，滴施效果略差。表1

表1 根瘤菌接种方式下复播大豆结瘤变化Table 1 Effect of different inoculation methods on nodulation of resown soybean

2.2 接种方式对大豆植株性状的影响

研究表明，不同根瘤菌、不同接种方式对株高、茎粗、主茎节数、单株荚数均有一定影响。

大豆植株株高、茎粗、主茎节数与对照相比均未达显著差异，根瘤菌SN7-2、NW5-3与CK相比，均能够促使大豆株高增加、主茎节数减少，根瘤菌SN7-2、SMH12使茎粗增加，SMH12根瘤菌处理主茎节数有所增加。SN7-2、SMH12根瘤菌做种肥大豆单株结荚数极显著高于NW5-3处理和CK，较CK分别增加21.87%，26.75%。由此可见，在菌肥接种方式下，接种根瘤菌SN7-2、SMH12均对植株性状有促进作用。

株高极显著降低，滴施根瘤菌NW5-3、SN7-2、SMH12大豆株高分别比CK降低14.3%、13.29%和19.23%；单株结荚数极显著增加，滴施根瘤菌NW5-3、SN7-2、SMH12分别比CK增加86.52%、56.18%和20.22%。茎粗、主茎节数与CK相比差异不显著，随水滴施根瘤菌SN7-2大豆茎粗、主茎节数均有所降低。在滴施方式下接种NW5-3根瘤菌对大豆植株性状影响效果较好。

对株高影响不同，NW5-3根瘤菌最高、SMH12根瘤菌次之，SN7-2根瘤菌略低；对茎粗影响效果不一，相较于CK，接种根瘤菌NW-3使大豆茎粗增加5.1%，而接种SN7-2、SMH12分别使茎粗减小6.77%和10.17%。根瘤菌NW5-3、SN7-2、SMH12拌种均能使大豆主茎节数、单株荚数显著增加，主茎节数增幅13.33%～16.85%，单株荚数增幅17.23%～45.12%。在拌种条件下接种NW5-3根瘤菌促进植株性状效果更为显著。

接种根瘤菌NW5-3株高最高，茎粗最大，接种根瘤菌SN7-2、SMH12相比CK株高和茎粗均有明显降低，接种根瘤菌主茎节数相比CK均有增加，增加程度表现为NW5-3>SMH12>SN7-2>CK，单株荚数相比对照有所增多，增幅效果表现为SN7-2>NW5-3>SMH12>CK。同一根瘤菌接种条件下，根瘤菌做种肥株高、茎粗、主茎节数及单株荚数等各项指标表现均低于滴施和拌种，且株高、主茎节数和单株荚数以拌种表现最佳，茎粗以滴施处理表现最好。3种接种方式接种根瘤菌均能促进单株荚数的增多，尤以拌种方式接种最优。表2

表2 根瘤菌接种方式下复播大豆植株性状变化Table 2 Effect of different inoculation methods on plant characters of resown soybean

2.3 接种方式对大豆产量及产量构成因素的影响

研究表明，不同根瘤菌、不同接种方式对复播大豆单位面积产量及单株粒数、百粒重等产量构成因素影响显著。

3种不同根瘤菌处理下复播大豆单株粒数、百粒重、产量与对照相比均显著甚至极显著增加。根瘤菌NW5-3除百粒重显著高于对照外，单株粒数和产量均极显著高于对照，分别增加4.58%、6.57%，但增幅程度远不如根瘤菌SN7-2、SMH12。使用根瘤菌SN7-2、SMH12接种后，复播大豆单株粒数、百粒重极显著增加，单株粒数分别增加37.25%、36.60%，百粒重分别增加38.32%、38.07%，最终导致增产幅度较大，分别增产62.77%和52.55%。根瘤菌SN7-2、SMH12二者差异不明显，均极显著高于NW5-3处理和对照。在种肥接种方式下，根瘤菌SN7-2、SMH12增产效果最优。

3种不同根瘤菌处理下复播大豆单株粒数、百粒重、产量对比清水对照均极显著增加。根瘤菌SN7-2处理增加幅度最大，单株粒数和产量均极显著高于其他处理，百粒重显著高于SMH12处理，极显著高于NW5-3和清水对照，单株粒数、百粒重和产量分别比清水对照增加49.73%、47.26%和71.70%。其次是SMH12处理，各项指标分别比清水对照增加16.7%、40.06%和27.30%。在滴施接种方式下，根瘤菌增产效果依次为SN7-2>SMH12>NW5-3。

3种不同根瘤菌处理下复播大豆单株粒数、百粒重、产量相比清水拌种均极显著增加。根瘤菌SN7-2、SMH12拌种复播大豆单株粒数和产量均极显著高于NW5-3处理和清水对照，SMH12、NW5-3、SN7-2拌种处理百粒重差异不明显，但与清水对照相比提高9.03%～13.95%。根瘤菌SN7-2、SMH12拌种复播大豆分别比清水对照增产66.15%、56.89%。表明在拌种条件下，接种根瘤菌SN7-2增产效果最佳，SMH12次之。

接种根瘤菌与清水对照相比均能促进复播大豆单株粒数、百粒重和产量增加，根瘤菌SN7-2增加幅度较大，其次是根瘤菌SMH12，根瘤菌NW5-3增加幅度较低，尤其是单株粒数和单位面积产量增效不明显。从接种方式看，根瘤菌拌种处理单株粒数、百粒重和产量增加幅度最高，其次是滴施和种肥处理，且滴施与种肥处理差异不明显。表3

表3 根瘤菌接种方式下复播大豆产量及其构成因素变化Table 3 Effect of different inoculation methods on yield and its components of resown soybean

3 讨 论

在共生固氮的匹配性研究过程中，大多数以生态适应性或抗逆性为主要目的进行筛选研究[22,23]，而往往忽略了不同菌剂与接种方式的选择对大豆生长结瘤及产量的影响。多数学者认为，同一接种方式在不同地区使用结合不同的根瘤菌剂所产生的接种效果并不相同[16,24]。为使根瘤菌与宿主植株更好的共生匹配，提高固氮效果，除了根瘤菌的选择方面，更重要的是使用适宜的接种方式。

接种根瘤菌对植株的生长有促进作用，不仅能增加植株高度，还能够显著提高植株根瘤数、鲜干重及大豆产量[25-27]。3种根瘤菌对复播大豆结瘤和生长均有促进作用，不同菌剂接种效果存在差异。根瘤菌SN7-2促进结瘤效果最好，根瘤数、根瘤体积、根瘤鲜重、根瘤干重均最高，虽然株高、茎粗略有降低，但主茎节数、单株荚数、单株粒数、百粒重和产量增加明显，根瘤菌SMH12次之，根瘤菌NW5-3效果较差。复播条件下的新大豆8号与根瘤菌SN7-2匹配性最好，其次是根瘤菌SMH12。

接种方式是根瘤菌接种过程中的重要环节，很大程度上影响植株的接种效应[28]。李涛等[24]在黄淮海地区利用3种不同方式接种根瘤菌，发现拌种是最适宜大豆根瘤菌接种的方式，能够显著提高大豆产量，Lanier等[29]研究认为菌肥接种能够有效提高作物产量，刘庆莉等[15]研究发现，根瘤菌以液体状态与植株接种具有增产的效果。在试验中，从结瘤状况分析，拌种效果最好，其次是做种肥，滴施效果略差。从植株性状、产量性状分析，拌种处理单株粒数、百粒重和产量增加幅度最高，其次是滴施和做种肥，滴施和做种肥二者差别不大。根瘤菌SN7-2拌种大豆产量高达3 575.23 kg/hm2，增产幅度高达66.15%，根瘤菌SMH12拌种大豆产量为3 376.03 kg/hm2，增产幅度高达56.89%；根瘤菌SN7-2滴施大豆产量高达3 210.03 kg/hm2，增产幅度高达71.70%，根瘤菌SMH12滴施大豆产量为2 380.03 kg/hm2，增产幅度仅为27.30%；根瘤菌SN7-2拌种、滴施接种效果均佳，根瘤菌SMH12不适合滴施接种。整体而言，在试验条件下，拌种和滴施接种根瘤菌效果较好，这与张红侠等[16]在黄土高原地区对根瘤菌接种方式研究结果一致。由常世豪等[30]研究表明，株高与有效荚数呈显著正相关。试验滴施条件下，株高极显著降低，单株结荚数极显著增加，可能由于供试品种不同以及根瘤菌受地域、土壤、气候等自然因素影响。不同根瘤菌与接种方式匹配性不同，可能与根瘤菌菌株特异性有关。试验未考虑氮肥因素，在氮肥因素参与下试验结果尚不明确；不同接菌方式与大豆根系接触的根瘤菌数量可能存在差异，随水滴施处理给水量多少可能也会影响接种效果。

4 结 论

复播条件下，不同接种方式和根瘤菌株对新大豆8号生长和结瘤存在差异。在种肥、滴施和拌种3种接种方式中，根瘤菌SN7-2拌种效果最好，其次是滴施，根瘤菌SMH12拌种百粒重最高，3种根瘤菌均以菌肥方式接种效果略差，3种接种方式均是NW5-3接种效果最差。不同根瘤菌适宜不同接种方式，根瘤菌SN7-2和SMH12分别拌种接种新大豆8号是最适宜的组合。