氮肥對蠶豆結瘤和植株生長的影響

秀洪學　陳建斌　湯東生　何霞紅　周志剛　李春葦

摘要：在溫室條件下，利用盆栽試驗分析不同氮肥施用水平、不同種植模式下的蠶豆結瘤和植株生長情況。結果表明，氮肥對蠶豆的結瘤抑制作用強烈，但種內競爭和間作會緩解或增強氮肥對蠶豆的結瘤抑制作用，氮肥對作物生長的促進作用不受蠶豆結瘤水平的影響。

關鍵詞：氮肥；結瘤；植物生長；蠶豆

中圖分類號： S643.601文獻標志碼： A文章編號：1002-1302（2014）01-0082-02

收稿日期：2013-04-27

基金項目：國家重點基礎研究發展計劃（編號：2011CB100400）。

作者簡介：秀洪學（1986—），男，云南易門人，碩士研究生，主要從事植物生態學研究。

通信作者：湯東生，博士，副教授，從事植物生態學研究。E-mail：eastuptang@126.com。物種在自然界中以種群存在，不同的種群按一定比例聚集在一起，構成了豐富多樣的植物群落。由于自然、氣候或人為等因素的持續作用，地球上形成了類型多樣的生態環境。由于環境因子的差異，相同的2個種群生活在一起，由于雙方對環境條件利用能力的差異，2個物種會形成不同的關系，產生直接的競爭作用、互惠互利作用、偏利作用或偏害作用等[1]。在農業生態系統中，農民從提高肥[2]、水[3]、光能利用率[4]，提高土壤利用而增加產量[5]的目的，甚至用于控制農田有害生物[6]，常將不同的作物種植在一起，從而產生多種多樣的農田群落結構。由于豆類作物的生長適應能力強，并具有結瘤固氮能力而不需或僅需少量氮肥，是生產上用于間作最普遍的作物。蠶豆是我國第二大類豆科作物，西南地區的農民自古均有將蠶豆與其他作物間種或套種的習俗。從提高豆科作物固氮能力、現行生產中的搭配模式是否有利于蠶豆發揮結瘤固氮作用的角度考慮，為排除田間因素的復雜性，本研究利用盆栽試驗，通過對比分析小麥、油菜與蠶豆搭配后，蠶豆結瘤的差異以及間作對作物生長的影響，為進一步開展間作對蠶豆結瘤的生態學研究提供技術依據。

1材料與方法

1.1試驗設計

試驗于2010年10月在云南農業大學生物多樣性應用技術國家工程中心樓頂溫室內進行。試驗用土為云南農業大學后山荒地的紅土，自然風干，過直徑為1 cm的鐵網篩。土壤充分混勻，測定土壤有機質含量為25.01 g/kg，pH值為5.95，堿解氮含量為124.7 mg/kg，速效磷含量為57.6 mg/kg，速效鉀含量為 117.5 mg/kg。

試驗設6個氮濃度，即0、50、100、200、300、400、500 mg/kg，同時每個處理加入磷肥（P2O5）100 mg/kg。氮肥用尿素、磷肥用過磷酸鈣，磷氮肥均以底肥一次性拌入土壤中。試驗用盆直徑為20 cm，高20 cm的PVC塑料盆，每盆栽用土約3 kg。將催過芽的蠶豆、小麥和油菜按規格播入盆中，即每盆播1株蠶豆、2株蠶豆、1株蠶豆與1株小麥、1株蠶豆與1株油菜，共4種種植模式，每種植模式重復4次。

1.2測定項目與方法

在蠶豆花花期結束開始取樣，用刀將地上部與地下部分開，然后將每盆的所有植株連土倒出，分離出根瘤，再將根系按株分離，用自來水沖洗干凈，用吸水紙吸干，測定根瘤鮮重及株高；將地上部在70 ℃下烘72 h，稱重。

1.3數據分析與處理

用Microsoft Excel 2007軟件進行數據處理和繪圖。

2結果與分析

2.1不同種植方式對蠶豆結瘤的影響

在不同種植模式下，隨著土壤氮肥肥力的增加，蠶豆結瘤均表現出逐漸下降的趨勢（圖1）。不同種植模式下的蠶豆結瘤水平有差異，在不施氮的情況下，油菜間作蠶豆的結瘤能力最高，小麥間作的蠶豆結瘤能力最差。隨著氮肥使用水平的增加，單栽蠶豆結瘤水平迅速下降，而油菜間作的蠶豆和雙栽蠶豆的結瘤下降的速度較慢。當氮肥使用達到 200 mg/kg 后，所有處理的蠶豆結瘤均下降到較低水平，各處理間的差異不大。當氮肥使用量低于200 mg/kg時，與油菜間栽的蠶豆結瘤水平一直最高，而與小麥單栽的蠶豆結瘤一直最低。

2.2不同種植方式對蠶豆生長的影響

隨著肥力水平的提高，不同處理蠶豆的株高均呈現先逐漸增加隨后降低的趨勢（圖2）。單栽蠶豆在施用300 mg/kg氮肥時最高，為50.77 cm。當氮肥施用量小于 200 mg/kg 時，雙栽蠶豆植株高于單栽蠶豆；當氮肥施用量超過 300 mg/kg 時，再增加肥力就低于單栽蠶豆，雙栽蠶豆株高在氮肥施用量為400 mg/kg時達到48.5 cm。同樣肥力水平下，間作小麥和間栽油菜的處理株高略低于雙栽蠶豆，最高值均在當氮肥濃度 300 mg/kg 時，最大值分別為48.93、4700 cm。

不同處理蠶豆的結瘤數隨肥力增加而減少，但蠶豆地上部干重均持續緩慢增長。在不施氮的情況下，與油菜間作的蠶豆地上部干重最高，與小麥間作蠶豆地上部干重最低。隨著肥力水平的增加，間栽蠶豆干重均低于單栽和雙栽蠶豆（圖3）。表明在現有土壤條件下，間栽不利于蠶豆的生長。

2.3蠶豆對間栽作物生長的影響

間栽作物的株高對氮肥的反應與蠶豆相似，施肥后株高迅速增加，然后隨著肥力的增加株高穩定在一定的水平（圖4）。當氮肥使用量超過200 mg/kg后，隨著氮肥用量增加蠶豆株高開始降低。氮肥用量增加對油菜的影響比小麥要小。

氮肥對不同間栽作物地上部生物量的影響差異較大（圖5）。當氮肥施用量為50 mg/kg時，地上部干重迅速增加到最高；再增加肥力，地上部干重緩慢下降。氮肥增加對油菜的地上部干重沒有抑制作用，不同肥力水平對植株地上部干重的效果差異不明顯。

3結論

豆科植物結瘤形成是一個復雜的過程，受到多種環境因素的影響。在本研究中，即使氮肥施用量只有50 mg/kg，仍然對結瘤起限制作用，這與本試驗中選用的土壤過于貧瘠有關。當每盆蠶豆由1株增加到2株時，蠶豆平均結瘤量提高了，表明適當的蠶豆間距或者適當的競爭強度會促進結瘤形成。而與油菜間栽后，蠶豆的結瘤水平比每盆2株蠶豆的平均結瘤量更高，表明在本試驗的土壤條件下，油菜能促進蠶豆結瘤；但小麥相反。本研究是在溫室內條件下的盆栽試驗，光照和通風條件較差，所用土壤過于貧瘠、蠶豆長勢較差。但本試驗結果表明，蠶豆與不同作物間栽，影響蠶豆結瘤，蠶豆的種植密度也會影響蠶豆的結瘤率。

本研究中蠶豆的結瘤與地上部干重隨氮肥水平提高的趨勢正好相反。氮肥增加，蠶豆結瘤量迅速減少，蠶豆生長卻緩慢增加。表明在本試驗的栽培條件下，結瘤并不會影響氮肥對蠶豆生物產量的促進作用。

參考文獻：

[1]Silvertown J，Charlesworth D. Introduction to plant population biology[M]. 4th ed. Malden，MA，USA：Blackwell Science Ltd，2001.

[2]Morris R A，Garrity D P. Resource capture and utilization intercropping；non-nitrogen nutrients[J]. Field Crop Research，1993，34（3/4）：319-334.

[3]Morris R A，Garrity D P. Resource capture and utilization in intercropping：water[J]. Field Crop Research，1993，34（3/4）：303-317.

[4]Keating B A. Resource capture and use in intercropping：solar radiation[J]. Field Crop Research，1993，34（3/4）：273-301.

[5]Fukai S，Trenbath B R. Processes determining intercrop productivity and yields of component crops[J]. Field Crop Research，1993，34（3/4）：247-271.

[6]Trenbath B R. intercropping for the management of pests and diseases[J]. Field Crop Research，1993，34（3/4）：381-405.朱波，馬君紅，王龍，等. 不同移栽期對四川省會理縣煙葉化學成分和香氣成分的影響[J]. 江蘇農業科學，2014，42（1）：84-86.