论文摘要
花生是南方红壤区主要经济作物之一。近年来由于化肥的大量投入，致使该区花生根系结瘤量大幅度减少甚至出现零结瘤现象，生物固氮能力急剧降低。而化肥的过量使用不仅导致了肥料利用率的下降，同时还带来了农业面源污染等一系列的后续环境问题。因此，研究怎样通过恢复花生自身的固氮能力以减少化肥氮的投入也就成为该区亟待解决的问题。本研究选择了红壤区典型种植模式（夏花生-冬蔬菜、夏花生-冬休闲）下的两种不同土壤N素背景值（高、中）花生地为供试土壤，通过两年的田间试验研究了不同施氮水平下花生根系结瘤能力、根系固氮能力、根系形态学特征、植株各部干物质累积量、叶片SPAD值以及氮素吸收利用规律。同时，为了达到通过平衡施肥，恢复土壤生态功能的目的，本试验还研究了施用根瘤菌肥料和硼、钼两种微量元素肥料对花生根系结瘤、根瘤发育、根系形态学特征以及植株干物质累积量的影响。试验结果表明：1)花生生物固氮功能受外源无机氮投入量的影响。当土壤N素背景值较高时，花生根系固氮酶活性与施氮量呈极显著（p=0.005）的负相关关系(R2=0.88**)，花生单株根系结瘤数和单株根瘤干物质重也随着氮肥施用量的增加而显著下降。土壤N素背景值为中等时，施入少量氮肥对生物固氮表现为促进作用；当施氮量大于一定数值后就表现为强烈的抑制作用。2)花生根系形态学特征对外源无机氮的输入反应敏感。当土壤N素背景值较高时，输入无机态氮后根系向短粗方向发展。单株花生根系总长度、总表面积、总分叉数及总根尖条数均随氮肥施用量的增加而减小，根平均直径呈增大趋势。当土壤N素背景值为中等时，适量施氮可促进根系发育，主要表现为根系总长度、总表面积、总体积及总分叉数以及总根尖条数的增加。继续提高施氮量时，以上指标均表现出一定程度的减小。3)土壤N素背景值较高时，施用氮肥对花生荚果产量、茎秆产量以及植株总生物量的影响均不显著（p=0.091）。而土壤N素背景值为中等时，少量施氮可提高花生荚果产量和植株各部干物质累积量；提高氮肥用量后，荚果产量及植株各部干物质累积量均呈现下降趋势。花生叶片SPAD值变化与荚果产量变化趋势一致。4)花生氮素利用规律在两种土壤N素背景值下表现趋势一致。均表现为：随着外源无机氮输入量的增加，氮素回收率（RE）与氮素农学利用率（AE）显著降低，而收获指数（HI）及氮素内部分配效率（IE）未得到相应提高。5)N15示踪试验结果中，中等土壤N素背景值条件下，花生植株对肥料N的摄取百分数在23.99％～38.37％之间，其数值随施氮量的提高而降低；花生生物固氮量在52.58 kg·hm-2～30.64 kg·hm-2之间，其值随施氮量的提高先缓慢增加后迅速下降；花生植株对土壤中N的摄取量在46.37kg·hm-2左右，提高施氮量其值变化不大。6)施用根瘤菌肥料对单株花生结瘤量、根瘤干物质重、根系固氮酶活性、根系形态特征以及花生荚果产量、生物量的影响均达不到显著水平。7)微量肥料硼、钼配施可促进根瘤的发生和发育，表现为根系结瘤量和根瘤干物质重的明显增加，同时荚果产量及主要经济性状指标也有积极响应。而硼、钼单独施用时，其效果与对照间差异不显著。