牛粪联合钼与细菌接种增强鹰嘴豆生长和养分吸收

《International Journal of Agronomy》：Cattle Manure Combined With Molybdenum and Bacterial Inoculation Enhances Chickpea Growth and Nutrient Uptake

　　

鹰嘴豆（Cicer arietinum L.）因耐旱和高蛋白含量，正成为巴西Cerrado地区有前景的作物。其还可通过生物固氮（biological nitrogen fixation, BNF）减少氮肥投入。然而，热带土壤中钼有效性低及养分管理不充分可能限制作物表现。本研究评估了有机施肥和钼施肥，结合接种Bradyrhizobium japonicum和Azospirillum brasilense，对鹰嘴豆生长和养分吸收的影响。试验在温室中进行，采用随机完全区组设计（randomized complete block design, RCBD），2 × 2 × 4因子方案，4次重复（64个实验单元）。在出苗后89天，评估生长参数、干物质、养分累积和土壤化学属性。牛粪改善了土壤化学性质，提高了磷（P）、钾（K）、钙（Ca）、盐基总量（sum of bases, SB）、阳离子交换容量（cation exchange capacity, CEC）和土壤有机碳（soil organic carbon, SOC）。牛粪与B. japonicum结合获得最大根长（45.25 cm），而牛粪与B. japonicum和A. brasilense共接种结合获得根中最高磷累积（2.44 mg plant^?1）。总体而言，有机施肥是这些条件下驱动鹰嘴豆植株生长和矿质营养的主导因素。

研究背景与目的：鹰嘴豆在巴西Cerrado灌溉系统中产量可超过2700 kg ha^?1，高于2023年全球平均1171.7 kg ha^?1，并可通过生物固氮（BNF）减少氮肥投入、改善土壤肥力。热带高度风化土壤中钼（Mo）有效性低，可能通过影响根瘤中固氮酶和植株硝酸还原酶而限制作物；同时，植物促生细菌（plant growth–promoting bacteria, PGPB）与有机、钼施肥配合的鹰嘴豆营养需求仍存在知识缺口。研究人员假设接种PGPB联合有机和钼施肥可提高土壤肥力并促进鹰嘴豆生长，目的是评估细菌接种联合有机和钼施肥对土壤化学属性、鹰嘴豆生长、生物量生产和养分累积的影响。

主要关键技术方法（不超过250字）：试验于2022年5—9月在巴西Universidade Federal de Minas Gerais（ICA/UFMG）温室进行；供试土壤为Montes Claros地区Oxisol，装入5 L盆；种子为cv. BRS Cristalino。采用随机完全区组设计（RCBD），2 × 2 × 4因子、4次重复、64个实验单元；因子为牛粪有机施肥（20 g dm^?3，约40 t ha^?1）、叶面钼施肥（Na₂MoO₄·2H₂O，15 DAE，约60 g ha^?1 Mo）和四种接种管理（不接种、B. japonicum种子接种、A. brasilense叶面接种、共接种）。出苗后89天（DAE）评估生长、干物质、养分累积和土壤化学属性；采用方差分析（analysis of variance, ANOVA），并以Scott–Knott或Tukey检验比较均值（p < 0.05）。

研究结果：3.1 土壤化学属性：通过因子试验和交互分析，有机施肥与细菌接种对土壤P含量和潜在酸度（H + Al）存在显著交互；牛粪总体提高土壤P（部分接种组合）、K、Ca、盐基总量（SB）、有效阳离子交换容量（effective cation exchange capacity, t）和土壤有机碳（SOC），SB和SOC分别增加24%和45%；pH、Mg和总阳离子交换容量（total cation exchange capacity, T）未受有机施肥影响。牛粪条件下接种B. japonicum较未接种降低土壤P，原文提出可能与植株需磷增加或微生物暂时固定有关，但未直接测定；牛粪+Bradyrhizobium提高H + Al，原文仅作为有机质分解和酸化物质释放的可能解释。钼施肥和细菌接种单独均未显著影响土壤化学属性，说明土壤肥力改善主要归因于牛粪。3.2 鹰嘴豆生长与养分吸收：通过生长、干物质和养分累积测定，根长受处理组合显著影响，范围为27.67—45.25 cm，最高为牛粪+B. japonicum（45.25 cm）；无有机肥时，单独钼及钼与B. japonicum和A. brasilense组合使根长分别达40 cm和39 cm。牛粪与共接种组合获得最高根中磷累积（2.44 mg plant^?1），无肥无接种仅0.70 mg plant^?1；牛粪+A. brasilense根中Mg累积为2.55 mg plant^?1，与非接种相似且高于其他接种。牛粪单独提高地上部长度57.4%（36.02 vs 22.88 cm）、茎直径32%（4.96 vs 3.75 cm）、每株荚数（3.59 vs 0.36）、地上部干物质（3.63 vs 1.69 g plant^?1）、根干物质（2.08 vs 0.76 g plant^?1）和总干物质（5.71 vs 2.45 g plant^?1，增加133%）；牛粪提高根中N累积（12.60 vs 5.19 mg plant^?1）、根中P累积（3.96 vs 1.28 mg plant^?1）、地上部和根中K累积（142.86 vs 38.12 mg plant^?1；75.39 vs 24.42 mg plant^?1），地上部Mg累积无显著差异。钼单独施用对生长、生物量和养分累积无显著影响。接种单独对多数生长和养分累积性状无显著影响；对照地上部长度最高（33.03 cm），Brady + Azos和Brady较低；Brady的每株荚数最低（1.19），Brady和Azos的地上部干物质较低；地上部N累积以Brady最高（27.73 mg），对照次之（26.69 mg），高于Brady + Azos（24.17 mg）和Azos（20.31 mg）；其他养分未受接种影响。总体上，有机施肥是主导因素，接种效应依组合和指标而异，钼在本实验条件下无显著响应。

讨论总结与结论翻译：讨论指出，牛粪通过逐步释放养分和增加有机质改善土壤肥力，与已有关于有机施肥提高土壤化学、物理和生物学性质的研究一致。钼单独无响应可能因石灰后pH和土壤肥力条件使钼有效性足以满足需求，且叶面钼主要作用于植物生理过程而非土壤肥力；但本研究未测定土壤和植株钼浓度，不能断定钼不必要。接种单独无一致响应可能与土壤养分供应、菌株定殖、结瘤和BNF未直接评估有关；牛粪与接种的组合效应不能直接称为协同，因为相关机制未直接测定。高变异可能与有机质分解动态和土壤异质性有关。温室盆栽和单季试验限制结果直接外推。研究结论翻译：牛粪有机施肥促进鹰嘴豆发育和养分累积，其响应取决于细菌接种处理。牛粪与B. japonicum接种组合获得最大根长（45.25 cm）；牛粪与B. japonicum和A. brasilense共接种组合获得最高根中磷累积（2.44 mg plant^?1），而无牛粪和细菌接种处理为0.70 mg plant^?1。有机施肥使每株平均荚数由0.36增至3.59，增加约900%；并提高土壤K、Ca和有机碳含量，改善土壤肥力并促进植株养分吸收。细菌接种单独未持续改善鹰嘴豆表现，尽管某些生长和养分累积变量在接种处理间存在显著差异。钼单独施用未显著影响所评估变量；对施钼缺乏响应提示在本实验条件下该微量营养元素的有效性可能已足以满足作物需求，但由于未测定土壤和植物组织中的钼浓度，该假设无法确认。结果解释应考虑温室盆栽和单季试验的固有局限，不能直接外推至田间；未来研究应在田间验证这些发现，量化土壤和植物中钼有效性，并评估其与BNF的关系，以更全面理解鹰嘴豆对有机施肥、钼施用和细菌接种的响应机制。