吳 樹(shù)，徐 玥，胥雅馨，黃興軍，吳全忠，陳國(guó)棟，翟云龍

(1.塔里木大學(xué)農(nóng)學(xué)院，新疆阿拉爾 843300；2.北大荒集團(tuán)黑龍江泰來(lái)農(nóng)場(chǎng)有限公司，黑龍江齊齊哈爾 162414)

0 引 言

【研究意義】大豆屬于群體產(chǎn)量作物[1]，是我國(guó)重要的油料作物和高蛋白、高脂肪糧飼兼用作物，具有與根瘤菌共生固氮的能力[2,3]。大豆與根瘤菌建立的共生關(guān)系，是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中大豆生長(zhǎng)所需氮素營(yíng)養(yǎng)的有效補(bǔ)充[4]。大豆生長(zhǎng)所需氮素營(yíng)養(yǎng)58.7%來(lái)自根瘤固氮，39.8%來(lái)自于土壤氮[5]。在大豆-根瘤共生體系中大豆根瘤菌通過(guò)與大豆植株的相互識(shí)別，并形成根瘤，侵染其根部，可從大豆植株吸收養(yǎng)分供自身生長(zhǎng)，并以此作為功能結(jié)構(gòu)為大豆提供氮素營(yíng)養(yǎng)，在培肥地力的同時(shí)也能提高大豆產(chǎn)量進(jìn)而降低大豆生產(chǎn)成本[6-9]。改善了大豆的營(yíng)養(yǎng)平衡[10]。目前，對(duì)豆科植物的共生固氮利用空間還很大[11]。增加大豆共生固氮在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用具有重要意義。在根瘤菌的應(yīng)用過(guò)程中接種方式是非常重要的環(huán)節(jié)，種植豆科植物必須接種與之相匹配的根瘤菌，在不同地區(qū)和生產(chǎn)模式下選擇不同的接種方式才能獲得相對(duì)穩(wěn)定的效果[12,13]。常用接種方式有3種(拌種、種肥、滴施)，每種接種方式對(duì)根瘤菌接種效果影響不同，篩選出高效菌株及最佳接種方式對(duì)大豆生產(chǎn)至關(guān)重要[14]?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】不同地區(qū)和生產(chǎn)模式下選擇合適的接種方式才能獲得穩(wěn)定效果[15]。不同接種方式對(duì)根瘤菌占瘤率和接種效果均有較大影響[16]。接種方式一直是根瘤菌應(yīng)用過(guò)程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，不同接種方式對(duì)根瘤菌接種效果影響不同[17]。以拌種的方式接種NM353的間作蠶豆地上部氮素積累量最高，蠶豆結(jié)瘤數(shù)、瘤重、固氮比例和固氮量均高于試驗(yàn)中其他3種方式接種的根瘤菌[18,19]。施用固氮菌肥可明顯促進(jìn)黃芪株高、根長(zhǎng)、地上地下干物質(zhì)的生長(zhǎng)[20]。滴施接種根瘤菌可提高根瘤菌的定殖、結(jié)瘤和固氮能力[21]。篩選出具有競(jìng)爭(zhēng)能力強(qiáng)及固氮能力好的優(yōu)良根瘤菌和與之匹配的大豆品種，對(duì)于發(fā)揮生物固氮作用十分重要[22]?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】我國(guó)各地的土壤條件和大豆品種千差萬(wàn)別，制約根瘤菌應(yīng)用于大豆產(chǎn)量提高的障礙性因子是根瘤菌與大豆品種匹配性問(wèn)題[23]。目前新疆復(fù)播大豆的研究多集中在北疆伊犁河谷地區(qū)，對(duì)南疆研究較少。需研究根瘤菌接種方式對(duì)復(fù)播大豆生長(zhǎng)發(fā)育的影響。篩選出適宜新疆南疆復(fù)播大豆生長(zhǎng)及產(chǎn)量最佳的接種方式及根瘤菌。【擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題】研究不同接種方式對(duì)大豆農(nóng)藝性狀、光合特性及產(chǎn)量的影響，篩選出最適宜大豆品種綏農(nóng)35的接種方式，為新疆南疆復(fù)播大豆生產(chǎn)實(shí)踐中根瘤菌劑的應(yīng)用提供菌株材料和接種方案。

1 材料與方法

1.1 材 料

試驗(yàn)于2020年6～10月在新疆阿拉爾市塔里木大學(xué)農(nóng)學(xué)試驗(yàn)站進(jìn)行，復(fù)播大豆前茬作物為冬小麥(9月～翌年6月)，試驗(yàn)地E 80°30′～81°58′，N 40°22′～40°57′，屬暖溫帶極端大陸性干旱荒漠氣候，日平均氣溫≥10℃，無(wú)霜期為220 d，年均日照256.3～2 991.8 h，太陽(yáng)輻射年均133.7～146.3 kcal/cm2，地表水分蒸發(fā)強(qiáng)烈，年平均降水量為50 mm左右，降水稀少。

供試大豆品種為綏農(nóng)35，生育期118.6 d左右，屬高油大豆品種，無(wú)限結(jié)莢習(xí)性，籽粒橢圓形，屬大粒種，種皮黃色，種臍淺黃色，無(wú)光澤。

供試根瘤菌為SMH12、T6、SN7-2，由華中農(nóng)業(yè)大學(xué)提供，分離自阿拉爾墾區(qū)鹽堿地土著根瘤菌，濃度為2.0×108活菌/mL。

1.2 方 法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用裂區(qū)試驗(yàn)設(shè)計(jì)，主區(qū)為接種方式：拌種、種肥、滴施；副區(qū)為接種根瘤菌：不接種根瘤菌(CK)、接種根瘤菌SMH12、T6和SN7-2。每試驗(yàn)小區(qū)根瘤菌劑用量2 mL。3次重復(fù)，小區(qū)面積4.5 m×2 m，總面積9 m2。種植模式采用40 cm等行距條播，密度2.5×105株/hm2。拌種：將根瘤菌液加水與種子充分混和攪拌，對(duì)照為等量清水拌種，攪拌均勻后平攤于陰涼通風(fēng)處至干燥，當(dāng)天播種完畢。種肥：根瘤菌液由草炭吸附，制成固體顆粒，人工點(diǎn)種前作種肥施于種子下方，當(dāng)天施肥當(dāng)天播種，對(duì)照為施入等量草炭。滴施：于大豆一節(jié)期(V1)，將根瘤菌液加水?dāng)嚢杈鶆颍S水滴施入大豆根系處，對(duì)照為滴施等量清水。試驗(yàn)于2020年6月24日人工點(diǎn)播，2020年10月8日收獲。

1.2.2 測(cè)定指標(biāo)

1.2.2.1 農(nóng)藝性狀

在每個(gè)小區(qū)選取長(zhǎng)勢(shì)均勻，連續(xù)取5株具有代表性的植株，于大豆完熟期(R8)考種，記錄株高、莖粗、主莖節(jié)數(shù)。

1.2.2.2 葉面積指數(shù)與光合勢(shì)

于大豆四節(jié)期(V4)、盛花期(R2)、盛莢期(R4)、鼓粒期(R6)、完熟期(R8)時(shí)用Li-6400光合儀于晴天12:00～14:00測(cè)定倒三葉中間小葉的胞間CO2濃度(Ci)、氣孔導(dǎo)度(Gs)、凈光合速率(Pn)、蒸騰速率(Tr)。在各處理小區(qū)選取4株植株，采用ImageJ軟件測(cè)算葉面積，并計(jì)算出葉面積指數(shù)(LAI)及光合勢(shì)(LAD)。

1.2.2.3 大豆產(chǎn)量及構(gòu)成

于大豆完熟期(R8)每個(gè)小區(qū)取中間2行1 m行長(zhǎng)實(shí)收計(jì)產(chǎn)，取其中長(zhǎng)勢(shì)均勻一致的大豆10株進(jìn)行室內(nèi)考種，考種指標(biāo)為單株粒重、單株莢數(shù)、單株粒數(shù)和百粒重。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用MicrosoftExcel2016數(shù)據(jù)分析軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，用DPS7.05對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行顯著性差異分析，顯著性水平為α=0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同接種方式對(duì)復(fù)播大豆農(nóng)藝性狀的影響

研究表明，不同接種方式接種根瘤菌除種肥方式接種T6根瘤菌外其余各處理均對(duì)大豆平均株高、莖粗、主莖節(jié)數(shù)生長(zhǎng)均具有促進(jìn)作用。根瘤菌T6處理對(duì)大豆株高促進(jìn)效果最佳，達(dá)到51.37 cm，根瘤菌SN7-2處理對(duì)大豆莖粗與主莖節(jié)數(shù)促進(jìn)效果最佳，分別達(dá)到0.56 cm和13.4節(jié)；根瘤菌SMH12處理大豆對(duì)大豆株高促進(jìn)效果最好，達(dá)到48.70 cm，根瘤菌SN7-2處理對(duì)大豆莖粗與主莖節(jié)數(shù)促進(jìn)效果最好，分別達(dá)到0.60 cm和11.4節(jié)，CK處理株高與主莖節(jié)數(shù)最低，根瘤菌T6處理莖粗最低，但與CK處理呈不顯著差異；根瘤菌T6處理株高、莖粗、主莖節(jié)數(shù)均為最佳，分別達(dá)到了54.20 cm、0.66 cm、14.4節(jié)，滴施T6根瘤菌處理對(duì)促進(jìn)大豆生長(zhǎng)較好，有利于大豆植株形態(tài)的建成。根瘤菌SMH12處理主莖節(jié)數(shù)最少，達(dá)到11.6節(jié)，與CK處理相比未達(dá)到顯著差異水平。

3種接種方式中拌種方式對(duì)大豆平均主莖節(jié)數(shù)生長(zhǎng)促進(jìn)效果最佳，對(duì)平均莖粗生長(zhǎng)促進(jìn)效果最低；種肥方式對(duì)大豆平均株高、主莖節(jié)數(shù)促進(jìn)效果最低；滴施方式對(duì)大豆平均株高、莖粗促進(jìn)效果最佳。3種根瘤菌處理中根瘤菌T6處理對(duì)大豆平均株高、主莖節(jié)數(shù)生長(zhǎng)效果最佳；根瘤菌SN7-2對(duì)大豆平均莖粗生長(zhǎng)效果最佳。

拌種/滴施T6處理組合分別對(duì)大豆平均主莖節(jié)數(shù)及株高效果最好，滴施SN7-2處理組合對(duì)大豆平均莖粗促進(jìn)效果最好。表1

表1 不同接種方式下復(fù)播大豆的株高、莖粗及主莖節(jié)數(shù)變化Table 1 Effects of different inoculation methods on plant height, stem thickness and main stem node number of multiple seeding soybean

2.2 不同接種方式對(duì)葉面積指數(shù)的影響

研究表明，各處理大豆LAI由V4期開(kāi)始快速上升至鼓粒期達(dá)到峰值，在R8期由于大豆葉片脫落LAI為0，大豆LAI各處理均高于CK處理，接種方式和根瘤菌均對(duì)大豆光合作用具有促進(jìn)的作用，有利于大豆植株形態(tài)的建成。

大豆LAI在各個(gè)生育進(jìn)程的表現(xiàn)為SN7-2>T6>SMH12>CK，3種菌劑處理在R2期時(shí)差異明顯，在V4期時(shí)SMH12、T6、CK三種處理差異不大，但SN7-2處理大豆LAI明顯高于三者，SN7-2對(duì)提高大豆光合利用效率具有促進(jìn)作用，CK處理大豆在V4期時(shí)LAI較低，而其它3種菌劑處理大豆V4期LAI處于同一水平均顯著高于CK處理，大豆在R2期與R6期時(shí)LAI差異顯著，其表現(xiàn)由高到低依次為SN7-2>SMH12>T6>CK，在V4期與R4期CK和T6處理大豆LAI近乎相同，但在R2期和R6期具有顯著差異，SN7-2>SMH12>T6>CK；3種菌劑處理大豆LAI在各生育期均顯著高于CK處理，在R2期3種菌劑處理大豆LAI基本處于同一水平，但大豆LAI均顯著高于CK處理，在R6期大豆LAI表現(xiàn)為T(mén)6>SN7-2>SMH12>CK，與CK處理相比高出43.98%、40.22%、18.79%。

不同接種方式LAI不同，不同接種方式對(duì)促進(jìn)植株葉片利用效率不同，其中滴施處理大豆LAI最高為1.65，與CK處理大豆LAI差異顯著，說(shuō)明滴施處理對(duì)提高大豆植株葉片光合效率有重要影響。其中滴施T6處理平均LAI最大，其次為拌種(1.53)，最小的為種肥(1.47)，滴施T6處理對(duì)促進(jìn)大豆光合作用效果最好。圖1

圖1 不同接種方式下復(fù)播大豆葉面積指數(shù)變化Fig.1 The effects of different inoculation methods on leaf area index of multiple soybean

2.3 不同接種方式對(duì)葉片光合勢(shì)的影響

研究表明，大豆葉片LAD隨著生育進(jìn)程的推進(jìn)呈逐漸上升的趨勢(shì)，LAD速率從R2～R4期開(kāi)始隨后每一個(gè)生育進(jìn)程均在逐步加快，R4～R6期達(dá)到最大值，R2～R4期LAD上升速率最快。

3種菌劑處理LAD在各個(gè)生育進(jìn)程中大小始終表現(xiàn)為SN7-2>T6>SMH12>CK，大豆LAD在V4～R2期大豆各處理間均不顯著，SN7-2處理在R4～R6期達(dá)到最大值，較CK處理增加22.42%，CK處理LAD在各生育進(jìn)程均為最低值，3種菌劑處理對(duì)大豆光合作用促進(jìn)明顯，SN7-2處理對(duì)促進(jìn)大豆光合作用效果最大，有利于花后保持較高的光合能力；大豆LAD在R2～R4期及R4～R6期始終大小順序均為SN7-2>T6>SMH12>CK，但在V4～R8期LAD大小順序?yàn)镾N7-2>SMH12>T6>CK，SMH12處理在V4～R2期生育進(jìn)程中對(duì)提升大豆LAD較T6處理促進(jìn)效果好，3種菌劑處理與CK處理間均達(dá)到顯著差異；3種菌劑處理大豆LAD在各生育階段與CK處理間均表現(xiàn)出顯著差異，在R2～R4期SMN12與SN7-2處理間差異不顯著，滴施方式下2種菌劑處理在V4～R2和R2～R4期對(duì)大豆LAD影響效果相同。

不同接種方式處理大豆LAD在V4～R2生育階段均較弱，在R2～R6期大豆LAD明顯變強(qiáng)且均高于CK處理，3種菌劑均能不同程度的增加大豆LAD。做種肥SMH12處理大豆LAD最高，滴施T6處理與SN7-2處理大豆LAD最高。在不同接種方式下大豆LAD表現(xiàn)為滴施>拌種>種肥。3種菌劑處理的大豆LAD表現(xiàn)為SN7-2>T6>SMH12>CK，滴施接種SN7-2對(duì)大豆LAD生長(zhǎng)促進(jìn)效果最佳。圖2

圖2 不同生育階段大豆光合勢(shì)比較Fig.2 Comparison of soybean photosynthetic potential at different growth stages

2.4 不同接種方式對(duì)葉片光合參數(shù)的影響

研究表明，大豆Ci、Tr、Gs、Pn各處理與CK處理均呈現(xiàn)顯著差異。各根瘤菌處理大豆Tr、Gs、Pn均大于CK處理，Tr與Pn最高均為SN7-2處理，Gs最高為T(mén)6處理，Ci指標(biāo)與之相反，CK處理明顯高于3種菌劑處理；SN7-2處理大豆Tr、Gs、Pn為3種菌劑處理的最大值，3種菌劑處理其總體變化趨勢(shì)一致，SN7-2>SMH12>T6>CK，除SMH12處理與CK處理Ci無(wú)顯著差異外，其余處理間均達(dá)到極顯著差異水平，Ci以SN7-2處理最低，相比CK處理降低6.78%；T6處理Tr、Gs、Pn均為最大值，分別比CK處理提高19.62%、37.62%、9.06%，CK處理Ci為最大值，T6處理對(duì)大豆Tr、Gs、Pn的促進(jìn)比SMH12和SN7-2處理效果更加明顯。

3種接種方式均不同程度的提高了大豆鼓粒期的光合參數(shù)。大豆Tr、Gs、Pn均表現(xiàn)為拌種>滴施>種肥，3種接種方式中拌種處理能夠最大限度提高大豆植株光合能力，為適宜大豆接種根瘤菌的接種方式。3種菌劑處理大豆Tr、Gs、Pn均值表現(xiàn)為SN7-2>SMH12>T6>CK，Ci為CK處理最大，SN7-2處理最低，拌種SN7-2處理提高大豆植株光合參數(shù)為最佳，容易積累較多的干物質(zhì)而促進(jìn)大豆產(chǎn)量提高。表2

2.5 不同接種方式對(duì)產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

研究表明，不同接種方式接種不同根瘤菌其大豆產(chǎn)量及構(gòu)成因素影響均存在一定差異。3種接種方式產(chǎn)量均值大小依次為拌種>滴施>種肥，拌種處理單株粒重及產(chǎn)量均為最高，且顯著高于其它3種處理，拌種處理對(duì)大豆單株粒重具有較好的提高；種肥處理產(chǎn)量最低，且單株粒重、單株莢數(shù)、單株粒數(shù)均值均為最低，但百粒重為3種處理中最高；滴施處理百粒重均值最低，單株莢數(shù)與單株粒數(shù)最高，滴施處理對(duì)大豆單株莢數(shù)及單株粒數(shù)促進(jìn)效果較好。

根瘤菌SMH12采用拌種與種肥處理大豆單株粒重、單株莢數(shù)、單株粒數(shù)、百粒重與CK處理相比均達(dá)到顯著差異水平，SMH12采用滴施處理大豆單株莢數(shù)和百粒重與CK處理相比并無(wú)優(yōu)勢(shì)；根瘤菌T6拌種處理大豆百粒重與做種肥處理大豆單株粒重、百粒重與CK處理相比有所下降，其余各處理單株粒重、單株莢數(shù)、單株粒數(shù)、百粒重均高于CK處理；根瘤菌SN7-2處理單株粒重、單株莢數(shù)、單株粒數(shù)產(chǎn)量與根瘤菌SMH12、T6、CK處理相比均為最高，SN7-2處理對(duì)大豆生長(zhǎng)及產(chǎn)量提升最佳。

拌種SN7-2產(chǎn)量最高為5 946.0 kg/hm2，產(chǎn)量較高的組合為滴施T6(5 888.6 kg/hm2)、種肥SN7-2(5 461.6 kg/hm2)、種肥SMH12(5 446.6 kg/hm2)表3

表2 不同接種方式鼓粒期光合特征參數(shù)Table 2 Photosynthetic characteristic parameters of different inoculation methods atbulking stage

表3 不同處理大豆的產(chǎn)量及其構(gòu)成因素Table 3 Yield and yield components of soybean

3 討 論

大豆與根瘤菌的共生固氮效應(yīng)是根瘤菌與大豆品種的匹配性、根瘤菌的結(jié)瘤固氮能力等環(huán)境因素密切相關(guān)，是非常復(fù)雜的過(guò)程[24,25]。接種根瘤菌是提高大豆品質(zhì)與產(chǎn)量、減少化肥的施用量、提高大豆對(duì)氮肥利用率的關(guān)鍵措施[26]。使用不同接種方式接種根瘤菌對(duì)大豆生長(zhǎng)及產(chǎn)量具有不同影響，使用最佳的接種方式能讓根瘤菌更好地定殖在根系周?chē)鷱亩岣哒剂雎始爱a(chǎn)量[27-29]。

孟慶英等[30]研究表明，根瘤菌的施用可增加豆科植株的株高、主莖節(jié)數(shù)、單株莢數(shù)和單株粒數(shù)，且有效增加了大豆產(chǎn)量，與CK相比增產(chǎn)19.44%，與試驗(yàn)結(jié)果相同，在試驗(yàn)中，3種根瘤菌劑均能促進(jìn)大豆各性狀生長(zhǎng)，T6根瘤菌相比于SMH12根瘤菌對(duì)大豆株高、莖粗、主莖節(jié)數(shù)、節(jié)間長(zhǎng)度和LAI生長(zhǎng)效果好。李富寬等[31]研究表明，接種根瘤菌有提高豆科植物莖粗的傾向。在試驗(yàn)中接種SN7-2根瘤菌對(duì)大豆莖粗促進(jìn)效果最佳。鄭浩宇等[32]研究表明，接種根瘤菌與適量氮肥復(fù)合使用對(duì)大豆生育前期光合指標(biāo)有所提高，不同的施氮處理對(duì)大豆的光合速率產(chǎn)生較大影響，減氮50%+接種根瘤菌能夠明顯增加大豆的光合速率。馬家斌等[33]研究表明，接種根瘤菌B.Japonicum5136后大豆葉片的Gs和Pn分別增加15.76%、26.52%，大豆光合性能和固氮能力改善效果明顯，試驗(yàn)中3種菌劑對(duì)大豆Tr、Gs、Pn均有促進(jìn)作用，其中SN7-2根瘤菌對(duì)Tr、Gs、Pn促進(jìn)效果最佳。胡倡等[34]、姬月梅等[35]、楊升輝等[36]研究表明，接種根瘤菌對(duì)大豆有一定的增產(chǎn)效果。與試驗(yàn)研究結(jié)果一致，接種根瘤菌可以增加大豆產(chǎn)量，3種菌劑中對(duì)大豆產(chǎn)量表現(xiàn)為SN7-2>SMH12>T6，拌種方式接種SN7-2處理的大豆產(chǎn)量最高，達(dá)到5 946.0 kg/hm2，滴施接種T6處理大豆產(chǎn)量次之，達(dá)到5 888.6 kg/hm2。

李濤等[17]對(duì)大豆使用不同接種方式的試驗(yàn)證明拌種處理對(duì)大豆產(chǎn)量的提高最佳。張俊等[37]研究表明，拌種方式可提高葉面積和光合速率提高器官含氮量及產(chǎn)量。試驗(yàn)中拌種方式對(duì)大豆主莖節(jié)數(shù)、單株粒重、Tr、Gs、Pn及產(chǎn)量促進(jìn)效果最佳，拌種方式有利于提高大豆光合性能，增加大豆產(chǎn)量。趙念力等[38]研究表明，種肥方式接種根瘤菌可增加大豆百粒重。試驗(yàn)結(jié)果與其試驗(yàn)結(jié)果相同，用作種肥處理可增加大豆的百粒重。熱比姑麗·熱合曼等[39]研究表明，滴施接種能夠提高根瘤菌結(jié)瘤能力，改善氮素營(yíng)養(yǎng)，增加苜蓿產(chǎn)量，提升品質(zhì)。試驗(yàn)中滴施處理對(duì)大豆莖粗、LAI生長(zhǎng)效果較好，對(duì)大豆單株莢數(shù)及單株粒數(shù)促進(jìn)效果最佳，滴施方式有利于增加大豆抗倒伏性及籽粒產(chǎn)量的形成。3種接種方式中對(duì)大豆產(chǎn)量最好的為拌種方式，滴施其次，種肥最低。不同接種方式接種根瘤菌對(duì)綏農(nóng)35具體生長(zhǎng)發(fā)育有待深入研究。

4 結(jié) 論

拌種接種SN7-2根瘤菌對(duì)大豆單株粒重、Tr、Gs、Pn促進(jìn)效果最佳；種肥接種SMH12根瘤菌對(duì)大豆百粒重促進(jìn)效果最佳；滴施方式接種T6根瘤菌對(duì)大豆株高、LAI促進(jìn)效果最佳；滴施接種SN7-2根瘤菌對(duì)大豆莖粗、LAD、單株粒數(shù)、單株莢數(shù)促進(jìn)效果最佳；拌種方式接種T6根瘤菌對(duì)大豆主莖節(jié)數(shù)促進(jìn)效果最佳；拌種SN7-2處理組合對(duì)大豆產(chǎn)量提升效果最佳，達(dá)到5 946.0 kg/hm2，產(chǎn)量提升效果較好組合為滴施-T6，達(dá)到5 888.6 kg/hm2，種肥-SN7-2為5 461.6 kg/hm2，種肥-SMH12為5 446.6 kg/hm2。