氮肥与根瘤菌接种对豇豆（Vigna unguiculata (L.) Walp.）生长、固氮及产量的协同增效研究

《Agrosystems, Geosciences & Environment》：Growth and yield response of cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp.] to nitrogen fertilizer and inoculant application

本文系统研究了加纳地区低氮土壤条件下，施用氮肥（0–45 kg N/ha）与两种根瘤菌接种剂（Eco-Rhiz Soya和BR 3262）对豇豆生长、固氮能力及产量的影响。结果表明，45 kg N/ha与BR 3262接种组合显著提升植株株高、分枝数、结瘤量、籽粒产量及生物固氮（BNF）效率，为热带小农户豇豆可持续生产提供了可靠的施肥-接种协同策略。

　　

2 MATERIALS AND METHODS

本研究在加纳库马西的Kwame Nkrumah科技大学试验站进行，该地区属热带稀树草原气候（Aw），土壤为砂壤土，肥力较低。试验采用4×3因子设计，包括4个氮肥水平（0、15、30、45 kg N/ha）和2种根瘤菌接种处理（Eco-Rhiz Soya含Bradyrhizobium japonicum strain WB74，BR 3262含Bradyrhizobium pachyrhizi），以不接种为对照，随机区组设计，4次重复。供试豇豆品种为Tona，播种后定期测量株高、分枝数、叶片数、结瘤数、有效根瘤比例、瘤干重、荚果数、籽粒数及最终产量。生物固氮（BNF）量采用全氮差减法计算，数据经对数转换后使用Genstat进行方差分析。

3 RESULTS

3.1 Growth parameters

氮肥与接种处理显著影响豇豆营养生长。45 kg N/ha处理在播种后25天和35天（DAP）株高最高，显著优于其他处理。接种处理（尤其是BR 3262）亦显著提高株高，但增幅低于高氮处理。分枝数在30 kg N/ha时最多，45 kg N/ha次之；接种处理分枝数显著高于对照。叶片数随氮肥增加而上升，45 kg N/ha处理显著高于无氮处理。接种对叶片数影响不显著。

3.1.4 Number of nodules and nodule dry weight

结瘤数受氮肥影响显著：20 DAP时30 kg N/ha处理结瘤最多，40 DAP时15 kg N/ha处理领先，45 kg N/ha抑制结瘤。接种处理间无显著差异，但均高于对照。瘤干重在40 DAP时以15 kg N/ha最高，45 kg N/ha最低，接种处理无显著影响。

3.1.5 Nodule effectiveness, leaf area, and leaf area index

有效根瘤比例在20 DAP和40 DAP均以30 kg N/ha最高，45 kg N/ha最低。接种处理中，Eco-Rhiz Soya在40 DAP时有效根瘤比例显著高于BR 3262。叶面积和叶面积指数（LAI）不受处理影响。

3.2 Yield and yield components

3.2.1 Number of pods per plant and number of seeds per pod

荚果数和单荚籽粒数受氮肥与接种互作影响显著。45 kg N/ha处理荚果数最多，BR 3262接种效果最佳。30 kg N/ha处理单荚籽粒数最高，Eco-Rhiz Soya接种优于BR 3262。

3.2.2 Grain yield

籽粒产量以45 kg N/ha最高（1171.09 kg/ha），显著高于其他处理。BR 3262接种产量最高，显著优于Eco-Rhiz Soya和对照。

3.3 N fixed and N derived from the atmosphere

固氮量（N fixed）和大气氮贡献率（%Ndfa）均以45 kg N/ha处理最高，分别达92.66 kg/ha和59.06%。BR 3262接种固氮量（74.27 kg/ha）和%Ndfa（56.35%）均显著高于其他接种处理。

4 DISCUSSION

4.1 Starter nitrogen (N) and inoculation on growth of cowpea

starter氮（15–45 kg N/ha）显著促进豇豆早期营养生长，因氮素增强细胞分裂与伸长，弥补土壤固有缺氮限制。接种处理通过生物固氮（BNF）补充氮源，但效果滞后于化肥氮。高氮（45 kg/ha）延迟开花，可能因C:N比改变及同化物向营养生长倾斜。

4.2 Starter N application and inoculation on nodulation and N-fixation of cowpea

适量氮（30 kg/ha）促进结瘤，高氮（45 kg/ha）抑制，因植物感知外部氮充足后下调结瘤信号。接种处理在低本土根瘤菌土壤（<10 cells/g）中有效，但菌株-宿主兼容性及土壤碳限制影响其表现。BR 3262适应性佳，固氮效率高。

4.3 Starter N and inoculation on grain yield and some yield components

氮肥与接种协同提升产量：高氮直接促进生殖生长，接种通过BNF延长氮供应窗口。BR 3262与45 kg N/ha组合最优，因菌株高效固氮与化肥氮快速释放的协同效应。结果强调热带低肥力土壤中“starter氮+适配菌株”策略的潜力。

5 CONCLUSIONS

45 kg N/ha与BR 3262接种组合显著优化豇豆生长、固氮及产量，适用于加纳小农户生产。但需进一步评估不同土壤类型下的响应及经济效益，以制定区域特异性推荐方案。