花生根瘤是怎样形成的? 为什么花生要高产仍需增施 大量氮肥?

(1) 根瘤形成过程 花生与其他豆科植物一样, 根上长有根 瘤。 花生的根瘤是由豇豆族根瘤菌在适宜的环境条件下, 侵入根毛 后产生的。 花生根瘤菌存在于土壤中时, 带鞭毛, 能游动, 不能固 氮。 当花生出苗后, 根瘤菌受某些根系分泌物 (如可溶性碳水化合 物、 有机酸、 吲哚乙酸、 硫胺素和生物素等物质) 的吸引, 聚集在 幼根周围。 同时根瘤菌还会分泌纤维素类物质, 进一步黏附在宿主 幼根上。 通过表皮细胞进入皮层细胞, 并在皮层细胞分裂增殖; 受 侵染的皮层细胞及其附近的细胞受刺激而发生不正常的强烈分裂, 逐渐扩大, 形成肉眼可见的圆形根瘤。 这时幼苗主茎已有4~5片 真叶, 幼根上的根瘤还处在初级阶段。 其中的根瘤菌还不固氮或固 氮力很弱, 不但不能供给花生氮素营养, 而且还要从花生植株体吸 收氮素及碳水化合物来维持生长和进行繁殖。 因此, 幼苗期根瘤菌 与花生是寄生关系。 随着植株生长, 根瘤菌的固氮能力逐渐增强, 开始为植株供氮; 开花以后, 可为花生提供越来越多的氮素营养, 根瘤菌与植株的关系变为共生关系; 盛花期和结荚初期是根瘤菌固 氮和供氮最多的时期。 花生需要的氮素, 在低肥力土壤、 不施氮肥 的情况下, 根瘤供氮率可达90%左右; 在中等肥力土壤、 旋氮量 适中的情况下, 根瘤供氮率一般为40%~60%。 生育后期, 根瘤 往往破裂, 根瘤菌重新回到土壤营腐生生活。 (2) 共生固氮过程 花生根瘤固氮是一个还原过程, 通过根瘤 菌所产生的固氮酶的催化作用, 激活氮分子与氢结合生成氮。 根瘤 菌的繁殖及其固氮活动需要花生植株供应碳水化合物作为能源。 所 132第三章 花生优质高产疑难解析 以, 光合作用与固氮作用的关系很密切。 植株生长健壮, 光合作用 强, 光合产物多, 则根瘤发育好, 固氮能力也强。 温度、 水分、 氧气、 矿物营养等外界条件与根瘤菌的固氮活动 亦有直接或间接的关系, 花生 根 瘤 菌 繁 殖 的 最 适 宜 温 度 是 18~ 30℃, 适宜的水分含量是土壤最大持水量的60%~70%, 适宜的 pH 约为5.5~7.2。 土壤中含氮化合物过多, 尤其是硝态氮过多, 对花生根瘤菌的固氮有抑制作用, 但在花生苗期适量供氮, 可促进 植株生长, 满足根瘤菌生长和繁殖的需要。 增施磷、 钼、 钙、 钾、 硼等肥料, 对促进根瘤菌繁殖及其固氮 活动有良好的效果。 但花生不宜施用氯化铁等含氯离子肥料, 因为 氯离子明显抑制根瘤菌供氮。 人工接种花生根瘤菌剂可增加土壤中的根瘤菌数, 促使根瘤早 生快 长, 增 强 固 氮 能 力。 据 试 验, 拌 根 瘤 菌 剂 较 对 照 增 产 12.83%, 而且荚果充实、 籽粒饱满。 (3) 花生要高产, 仍需增施氮肥 根瘤菌固氮可以少施甚至不 施氮肥, 降低生产成本, 还可以改良土壤, 使间种或后作增产。 但 是, 随着生产的发展, 花生大面积产量可达300~400千克, 高产 田已经突破500千克, 光靠根瘤菌固氮不能满足花生植株的需要。 据考察, 高产田因地力高、 用肥量大, 每株花生只有根瘤菌十几 个, 根瘤菌的固氮量是微不足道的, 必须依靠增施氮肥才能满足高 产的需要。 事实上, 根瘤菌虽能固氮, 固氮酶的固氮过程需要耗能, 但根 瘤的形成生长也需要耗能, 放氢同样要耗能。