劉若慈，王鐵梅，蘇德榮，呂世海，葉生星，陳俊翰

(1.北京林業(yè)大學(xué)草地資源與生態(tài)研究中心，北京100083； 2.中國環(huán)境科學(xué)研究院生態(tài)環(huán)境研究所，北京 100012；3.億利資源集團(tuán)有限公司，北京100031)

根瘤菌拌種量對庫布齊沙地紫花苜蓿生長的影響

劉若慈1，王鐵梅1，蘇德榮1，呂世海2，葉生星2，陳俊翰3

(1.北京林業(yè)大學(xué)草地資源與生態(tài)研究中心，北京100083； 2.中國環(huán)境科學(xué)研究院生態(tài)環(huán)境研究所，北京 100012；3.億利資源集團(tuán)有限公司，北京100031)

在內(nèi)蒙古庫布齊沙地研究了根瘤菌拌種比例對紫花苜蓿(Medicagosativa)生長和結(jié)瘤的影響。紫花苜蓿品種為“4010”，按根瘤菌與苜蓿種子的質(zhì)量比，設(shè)0、10、20 g·kg-13種處理，測定株高、根瘤數(shù)隨時間的變化和兩茬的產(chǎn)量和營養(yǎng)含量。結(jié)果表明,根瘤菌拌種對苜蓿株高、根瘤、產(chǎn)量以及第1茬的莖葉比和營養(yǎng)含量均有顯著影響(Plt;0.05)。經(jīng)拌種處理的根瘤數(shù)比不拌種的對照組多14倍。20 g·kg-1拌種時株高和產(chǎn)量最高，株高比不拌種高6.8 cm；兩茬干草總產(chǎn)量比不拌種高1.79 t·hm-2；10 g·kg-1拌種使第1茬的莖葉比減小、粗蛋白含量增加、酸性洗滌纖維和中性洗滌纖維含量減少。產(chǎn)量和營養(yǎng)沒有同時達(dá)到最佳水平，在實(shí)際應(yīng)用中，還應(yīng)連同生產(chǎn)成本等因素綜合考慮，選擇最佳根瘤菌用量。

紫花苜蓿；根瘤菌；生長；結(jié)瘤；產(chǎn)草量；營養(yǎng)

紫花苜蓿(Medicagosativa)是優(yōu)質(zhì)的豆科牧草，具有產(chǎn)量高、品質(zhì)好、適應(yīng)面廣等特點(diǎn)。自2012年1月中央“1號文件”提出“振興奶業(yè) 苜蓿發(fā)展行動”以及后續(xù)提出“草牧業(yè)”、“糧改飼”以來，我國苜蓿規(guī)?；N植面積發(fā)展迅速，苜蓿生產(chǎn)規(guī)模和生產(chǎn)水平得到很大提升。縱觀我國苜蓿生產(chǎn)區(qū)域，主要集中在西北,華北和東北干旱、半干旱氣候區(qū)，這里不僅具有適宜苜蓿生長的生態(tài)環(huán)境，而且土地面積廣闊。但當(dāng)?shù)厮Y源短缺，而且種植苜蓿的土地大多為保水保肥性差的砂性土地[1]。砂性土壤氮、磷及有機(jī)質(zhì)等養(yǎng)分含量低[2]，不僅不能滿足苜蓿生長的需要，而且水肥保持性差，還會增加苜蓿生產(chǎn)成本。

近年來有眾多研究為提高紫花苜蓿的生長品質(zhì)提供了理論和方法，如地下滴灌和施用硅肥[3]、鐵鋅配施[4]和施用腐殖酸鈉[5]等處理均有助于提高苜蓿的生物量。接種根瘤菌也是促進(jìn)苜蓿生長的好方法。

根瘤菌是豆科植物結(jié)瘤固氮所必需的共生細(xì)菌[6]。根瘤菌通過根毛尖端進(jìn)入根內(nèi)生長繁殖，促使根細(xì)胞分裂形成根瘤，根瘤菌在根瘤內(nèi)利用光合產(chǎn)物作為養(yǎng)料的同時，還能固定空氣中的游離氮形成氮化物，從而起到固氮作用。眾多研究表明，接種根瘤菌可增加苜蓿的固氮量[7]，提高生長速度，減少莖葉比[8]，增加草產(chǎn)量[9-12]，提高粗蛋白含量[9]并減少中性洗滌纖維[13]。根瘤菌也能夠增強(qiáng)苜蓿的抗逆性，如抗干旱脅迫[14-15]、耐鹽性[16]以及抗病性[17]等。增加根瘤菌接種量，亦可進(jìn)一步促進(jìn)苜蓿結(jié)瘤固氮，增加產(chǎn)量[9]。

在生產(chǎn)實(shí)踐中，常在播種前按一定比例對紫花苜蓿種子進(jìn)行根瘤菌拌種。本研究在內(nèi)蒙古庫布齊沙地進(jìn)行，選用適于我國北方生長的側(cè)根型紫花苜蓿品種‘4010’和商用“多萌”根瘤菌，研究根瘤菌不同拌種比例對沙地紫花苜蓿生長、結(jié)瘤、產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，以期為沙地苜蓿種植提供一些試驗(yàn)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)在億利資源集團(tuán)沙漠研究院精品種植園試驗(yàn)基地進(jìn)行，位于內(nèi)蒙古自治區(qū)鄂爾多斯市杭錦旗獨(dú)貴塔拉鎮(zhèn)西部(108°42′ E，40°36′ N)，在庫布齊沙地北部，距黃河7.8 km，海拔為1 053 m。氣候?qū)儆跍貛Т箨懶詺夂?，年均?.4～7.3 ℃，年均降水量186.0 mm。因臨近黃河，試驗(yàn)地地下水埋深3 m左右。試驗(yàn)進(jìn)行時間為2016年4-9月，期間的最高氣溫36.0 ℃，最低氣溫-1.0 ℃。7、8月份為雨季，期間降水量144.2 mm。試驗(yàn)地光照及通風(fēng)條件良好。

試驗(yàn)地近4年內(nèi)未種植其他作物，2012年前曾種植甘草(Glycyrrhizauralensis)。試驗(yàn)地土壤養(yǎng)分狀況：有機(jī)質(zhì)7.40 g·kg-1，總氮0.49 g·kg-1，總磷0.36 g·kg-1，總鉀17.50 g·kg-1。

1.2試驗(yàn)材料

根瘤菌選用商用“多萌”(Dormal)根瘤菌，拌種簡便，且適應(yīng)我國沙地環(huán)境條件。紫花苜蓿品種為側(cè)根型苜蓿‘4010’，秋眠級為3.6，耐寒性強(qiáng)，適宜在我國北方種植。根瘤菌及苜蓿品種均由北京克勞沃草業(yè)技術(shù)開發(fā)中心提供。

1.3試驗(yàn)設(shè)計

播種前，用“多萌”根瘤菌和‘4010’紫花苜蓿種子按重量比例拌種，本研究設(shè)0、10、20 g·kg-1共3種拌種量處理，播種量均為4.5 g·m-2，各個小區(qū)的面積均為7.5 m2，每個小區(qū)播種34 g，相應(yīng)比例的根瘤菌用量為每個小區(qū)0、0.34、0.68 g。每種處理3次重復(fù)，共計9個小區(qū)。9個小區(qū)從東至西排列，將不同比例的拌種按完全隨機(jī)設(shè)計播種于各個試驗(yàn)區(qū)中。每個小區(qū)開溝5條，每隔20 cm開溝，8 cm深，將拌種均勻的撒入溝中，將其覆蓋并踩實(shí)，保證各小區(qū)灌溉等管理一致。4月18日播種，分別在7月17日和8月17日每茬初花期時收割，共收獲兩茬。試驗(yàn)期間未進(jìn)行施肥處理。

1.4測定指標(biāo)與方法

1.4.1株高 從每個小區(qū)隨機(jī)選取10株植株，用直尺測定每株莖的最底部至最頂端葉尖或花序最頂端的高度。從5月11日起每隔約15 d測定一次。

1.4.2產(chǎn)量和營養(yǎng) 干草產(chǎn)量：在7月17日和8月17日苜蓿初花期(20%開花)，對每個小區(qū)選取3處50 cm×50 cm的樣方進(jìn)行收割，將樣品于105 ℃殺青1 h，再經(jīng)70 ℃烘干48 h，冷卻后稱量其干重。

莖葉比：將所選植株一級分枝莖葉分離，烘干冷卻后分別稱量莖和葉的干重，花序的干重歸為葉片干重。莖葉比為莖干重與葉干重的比值。

將苜蓿樣品烘干后粉碎，并通過0.5 mm孔篩后，測定其營養(yǎng)指標(biāo)。

粗蛋白(CP)用FOSS KJELTEC 2300全自動凱氏定氮儀測定。酸性洗滌纖維(ADF)和中性洗滌纖維(NDF)用ANKOM 2000i全自動纖維分析儀測定。

根據(jù)上述營養(yǎng)指標(biāo)，計算可消化的總養(yǎng)分以及相對飼喂價值，公式計算如下。

可消化的總養(yǎng)分(TDN)=82.38-(0.751 5×ADF)；

相對飼喂價值(RFV)=(120/NDF)×[88.9-(0.779×ADF)]/1.29×100%.

1.4.3根瘤指標(biāo) 從5月11日起，每隔約15 d，在每個小區(qū)取3處邊長20 cm、深30 cm樣方的根系，統(tǒng)計每個樣方的根瘤總數(shù)和有效根瘤數(shù)(根瘤切開呈粉色或淺粉色)。

1.5數(shù)據(jù)處理

采用IBM SPSS Statistics 22對同一測量時間不同拌種比例處理進(jìn)行單因素方差分析(ANOVA)，用Microsoft Excel 2010進(jìn)行所有試驗(yàn)數(shù)據(jù)的整理和圖表繪制。

2 結(jié)果與分析

2.1根瘤菌不同拌種比例對苜蓿生長的影響

2.1.1根瘤菌不同拌種比例對苜蓿株高的影響 紫花苜蓿株高在生長初期生長較緩慢，之后生長速度加快，株高大幅提升。從6月14日開始，根瘤菌拌種的苜蓿株高大于不拌種，20 g·kg-1拌種苜蓿的株高最大，而不拌種的株高最小。隨時間推移，20 g·kg-1拌種的株高與其他兩種處理的差距逐漸增大。在7月17日第1茬初花期時，20 g·kg-1拌種苜蓿的株高為65.8 cm，顯著高于不拌種的株高(Plt;0.05)。第2茬與第1茬的生長趨勢相似，生長速度高于第1茬，株高也略高于第1茬。0、10和20 g·kg-1拌種苜蓿的株高分別為72.4，74.2和76.4 cm。第3茬僅有一次測量，此時生長較為緩慢，根瘤菌拌種的作用尚不明顯(圖1)。

圖1 根瘤菌不同拌種比例對苜蓿株高的影響

2.1.2根瘤菌不同拌種比例對苜蓿莖葉比的影響 對于莖葉比，第1茬時拌種的莖葉比小于不拌種。10 g·kg-1拌種的莖葉比顯著低于不拌種(Plt;0.05)，比不拌種低20.3%。第2茬時，3種拌種處理下莖葉比的差異不顯著，但仍然以不拌種最高(圖2)。

圖2 根瘤菌不同拌種比例對苜蓿莖葉比的影響

2.2根瘤菌不同拌種比例對苜蓿產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

2.2.1根瘤菌不同拌種比例對苜蓿產(chǎn)量的影響 總體上兩茬干草產(chǎn)量均以20 g·kg-1拌種處理的最高。第1茬中，各個拌種處理間干草產(chǎn)量差異不顯著(Pgt;0.05)；第2茬中，20 g·kg-1拌種的干草產(chǎn)量比10 g·kg-1拌種高9.0%(Pgt;0.05)，比不拌種高35.9%(Plt;0.05)。20 g·kg-1拌種時兩茬的干草總產(chǎn)量顯著高于10 g·kg-1拌種和不拌種(Plt;0.05)，比不拌種高21.8%(圖3)。

圖3 根瘤菌不同拌種比例對苜蓿干草產(chǎn)量的影響

2.2.2根瘤菌不同拌種比例對苜蓿品質(zhì)的影響 在第1茬時，根瘤菌拌種比例為10 g·kg-1時，苜蓿的粗蛋白含量、相對飼喂價值和可消化的總養(yǎng)分顯著高于20 g·kg-1拌種和不拌種(Plt;0.05)，酸性洗滌纖維和中性洗滌纖維顯著小于20 g·kg-1拌種和不拌種(Plt;0.05)。第2茬時，10 g·kg-1拌種處理的粗蛋白高于不拌種，低于20 g·kg-1拌種，酸性洗滌纖維和中性洗滌纖維小于20 g·kg-1拌種和不拌種，相對飼喂價值和可消化的總養(yǎng)分剛好相反，但所有指標(biāo)拌種與不拌種間、不同拌種比例間均無顯著差異(Pgt;0.05)(表1)。

2.3根瘤菌不同拌種比例對苜蓿結(jié)瘤的影響

從5月11日到8月30日分階段觀測了苜蓿的有效根瘤數(shù)。經(jīng)過拌種的苜蓿有效根瘤數(shù)大幅增加，20和10 g·kg-1拌種的有效根瘤數(shù)增幅大于不拌種。不拌種的有效根瘤數(shù)增加較少。整個測量階段，20和10 g·kg-1拌種的累積有效根瘤數(shù)始終顯著大于不拌種(Plt;0.05)，從7月30日起，20 g·kg-1拌種的累積有效根瘤數(shù)略大于10 g·kg-1拌種(圖4)。

表1 根瘤菌不同拌種比例對苜蓿兩茬品質(zhì)的影響

注：同列同茬不同小寫字母表示不同根瘤菌拌種量之間差異顯著(Plt;0.05)。

Note: Different lowercase letters within the same column indicate significant differences among differentRhizobiumdosages in the same harvest at the 0.05 level. CP, crude protein; ADF, acid detergent fiber; NDF, neutral detergent fiber; RFV, relative feeding value; TDN, total digestible nutrient.

3 討論

本研究中，在紫花苜蓿出苗早期，經(jīng)過根瘤菌拌種的苜蓿株高與不拌種間差異不大，之后紫花苜蓿生長速度增大，拌種與不拌種的苜蓿株高也逐漸拉開差距。在初花期收割時，拌種與不拌種的株高差距最大，說明根瘤菌對苜蓿株高的作用隨苜蓿生長時間的延長逐漸增強(qiáng)，這一結(jié)果在以前的研究中也有體現(xiàn)[9]，比如在河南新鄭用“多萌”根瘤菌拌種較拌種的紫花苜蓿株高增加了21.3%，本研究中在庫布齊沙地種植的苜蓿，20 g·kg-1拌種的株高最高，比不拌種高36.7%，同時，株高隨拌種量的增加而增加，說明增大拌種量可促進(jìn)株高的增加[9]。

國內(nèi)外已有眾多文獻(xiàn)證明根瘤菌對紫花苜蓿有增產(chǎn)作用[9-11]。研究表明，在砂質(zhì)土壤、海濱鹽漬土壤、土壤肥力低且有板結(jié)問題的沙質(zhì)土中，根瘤菌拌種均能起到顯著的增產(chǎn)作用，產(chǎn)量比不拌種高60%[7]。本研究在庫布齊沙地也得出相似結(jié)論，20 g·kg-1根瘤菌拌種干草產(chǎn)量比不拌種高21.8%。

至于根瘤菌對紫花苜蓿品質(zhì)的影響，本研究中拌種比例為10 g·kg-1時第1茬紫花苜蓿粗蛋白含量達(dá)到20.55%，比不拌種僅高出11.08%。而第2茬中3個拌種水平的紫花苜蓿品質(zhì)差異不顯著。由于紫花苜蓿的粗蛋白含量與莖葉比存在顯著相關(guān)性[14]，莖中蛋白質(zhì)含量小于葉，而中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維含量大于葉，營養(yǎng)含量也受莖葉比影響[18-19]。因此，從研究結(jié)果看根瘤菌對紫花苜蓿品質(zhì)的影響并不顯著，其原因需要進(jìn)一步研究。

圖4 根瘤菌不同拌種比例對苜蓿有效根瘤數(shù)影響的累積曲線

另外，沙地上紫花苜蓿根瘤菌拌種在苗期就可顯著提高根瘤數(shù)，與陳力玉等[20]的研究結(jié)果相似。李奪和王云平[7]的研究表明，在北京地區(qū)“多萌”根瘤菌使根瘤數(shù)增加64%～196%，本研究中，經(jīng)過拌種的苜蓿根瘤總數(shù)可達(dá)不拌種的14倍。樊川等[9]研究發(fā)現(xiàn)，根瘤數(shù)隨根瘤菌用量的增加而增加，而本研究中，拌種比例20和10 g·kg-1的根瘤總數(shù)總體上差異不顯著，但始終顯著大于(Plt;0.05)不拌種的根瘤數(shù)。商用“多萌”根瘤菌通常向生產(chǎn)者推薦的拌種比例為8～12 g·kg-1[7]，但本研究表明，在庫布齊沙地，增加拌種比例至20 g·kg-1可獲得更高的株高并增加產(chǎn)量。

4 結(jié)論

1)在庫布齊沙地土壤條件下，根瘤菌拌種量20 g·kg-1時的苜蓿株高和產(chǎn)量最大。在每茬初花期時，20 g·kg-1拌種的株高比不拌種平均高出6.9 cm，比10 g·kg-1拌種平均高出6.7 cm。20 g·kg-1拌種的干草兩茬總產(chǎn)量比不拌種高出1.79 t·hm-2，比10 g·kg-1拌種平均高出1.29 t·hm-2。

2)沙地苜蓿根瘤菌拌種可顯著提高苜蓿的有效根瘤數(shù)(Plt;0.05)，10和20 g·kg-1拌種的有效根瘤數(shù)顯著大于不拌種(Plt;0.05)，試驗(yàn)中10和20 g·kg-1拌種的累積有效根瘤數(shù)達(dá)不拌種的3倍。

3)根瘤菌10 g·kg-1拌種使苜蓿第1茬營養(yǎng)水平最佳，粗蛋白含量比不拌種高11.08%，中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維含量分別比不拌種低10.61%和12.55%。

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Chen L Y,Zhang S Q,Li J F,Shi S L,Huo P H,Miao Y Y.Effect of the fluorescence marked rhizobias on alfalfa seedling growth.Grassland and Turf,2013,33(6):1-8.(in Chinese)

(責(zé)任編輯 張瑾)

EffectofRhizobiumdosageongrowthofalfalfainKubuqiSandland

Liu Ruo-ci1, Wang Tie-mei1, Su De-rong1, Lyu Shi-hai2, Ye Sheng-xing2, Chen Jun-han3

(1.Research Center for Grassland Resources and Ecology, Beijing Forestry University, Beijing 100083, China; 2.Institute of Ecology, Chinese Research Academy of Environmental Sciences, Beijing 100012, China; 3.China Elion Resources Group, Beijing 100031, China)

The effect ofRhizobiumdosage on the growth and nodule characteristics of alfalfa (Medicagosativa) was investigated in Kubuqi Sandland, Inner Mongolia. The seeds of alfalfa cultivar ‘4010’ were mixed withRhizobiumDormal at ratios of 0, 10, and 20 g·kg-1and then sown. Each treatment had three replicates. Indices of growth, nodules, yield, and nutrient contents were measured periodically. The results showed thatRhizobiumhad a significant influence on plant height, nodule formation, yield, and nutrition content at the first harvest (Plt;0.05).Rhizobiuminoculation resulted in a 14-fold increase in nodule number compared with the 0 g·kg-1treatment. The 20 g·kg-1treatment resulted in the highest values for plant height and hay yield, resulting in an increase in plant height of 6.8 cm and an increase in hay yield of 1.79 t·hm-2. The 10 g·kg-1treatment significantly decreased the stem/leaf ratio and resulted in a higher CP content and lower Acid Detergent Fiber (ADF) and Neutral washing fiber (NDF) contents at the first harvest. The maximum yield and best nutrition quality were not obtained simultaneously. In practical production, factors including cost also need to be taken into account when determining the optimalRhizobiumdosage.

alfalfa;Rhizobium; growth; nodule; yield; quality

Su De-rong E-mail:suderong@bjfu.edu.cn

Lyu Shi-hai E-mail: lvsh1963@163.com

10.11829/j.issn.1001-0629.2017-0012

劉若慈,王鐵梅,蘇德榮,呂世海,葉生星,陳俊翰.根瘤菌拌種量對庫布齊沙地紫花苜蓿生長的影響.草業(yè)科學(xué),2017,34(11)：2303-2308.

Liu R C,Wang T M,Su D R,Lyu S H,Ye S X,Chen J H.Effect ofRhizobiumdosage on growth of alfalfa in Kubuqi Sandland.Pratacultural Science，2017,34(11)：2303-2308.

S435.4

A

1001-0629(2017)11-2303-06

2017-01-16接受日期2017-07-27

“十二五”國家科技支撐計劃項目(2015BAC06B01)

劉若慈(1992-)，女，廣東廣州人，碩士，主要從事草地生態(tài)研究。E-mail:liurc811@sina.com

蘇德榮(1959-)，男，甘肅永靖人，教授，博導(dǎo)，博士，主要從事草地生態(tài)水文過程研究。E-mail:suderong@bjfu.edu

呂世海(1963-)，男，內(nèi)蒙古化德人，研究員，博導(dǎo)，博士，主要從事草地生態(tài)及生物多樣性保護(hù)研究。E-mail:lvsh1963@163.com