根瘤菌和豆类作物 [复制链接]

第5版()
专栏：

根瘤菌和豆类作物
胡济生　谢寿长
我国的农民有这样的经验：在瘠薄地种豆能够正常生长并且比种其他作物少上粪。这个秘密在哪里呢？如果我们把豆苗连根拔起，洗掉根上的泥土，就可见到根上附生着大大小小的疙瘩，挤破就见一包子红水，有腥臭气味，沾一点在玻璃片上用放大一千多倍的显微镜检查，就会看见无数小短杆的生物在蠕动着，这主要就是根瘤菌。豆类作物的根系上有了这种根瘤菌和根瘤，就能够从空气里吸收最重要的氮素养料。
人畜动物离不开氮素构成的蛋白质的滋养，农作物离不开氮素养料而正常生长和发育。这个宝贵的养料在空气里含有很多。空气的成分大约百分之八十是氮气，估算一亩地的上空至少有五千吨氮气。这种物质在气体状态下性质非常稳定，很不容易和其他物质化合成为动植物能够吸收的宝贵养料，也就是说自发的“空中固氮”是很少的或者数量是极微的，除非经过严格控制的高温、高压等等条件，强制它和其他物质化合成为新物质，如同工业上生产合成氨等等氮肥那样。但是在大田中，豆类作物却有这个本领，在一般温度，一般气压条件下吸收空气中的氮素变成自己的养料，一亩豆地每年（生长季节）进行的“空中固氮”，至少可以得到十来斤氮素，大约相当于五十斤硫酸铵或一二百斤饼肥中所含的氮素。可以说，田里的每一株豆类植株都是一个天然合成氮肥厂，而且成品不用包装运输，就直接被豆株吸收同化。根据最近资料，全世界每年由农作物取走的氮总量约计一亿吨，而从化学肥料补偿的氮素不过一千二百万吨，其余全靠以种植豆类作物为主的生物空中固氮来维持平衡。
豆类作物的空中固氮，没有根瘤菌在根瘤里的帮助是不行的，而根瘤菌离开了豆类作物也不能固定空中氮素。根瘤菌一旦和豆类作物结合之后，就有这么大的本领。根瘤菌是生活在土壤中的细菌，它的躯体微小，形似短棒，一千个根瘤细菌头尾排串起来也不过芝麻粒大。当它遇到豆类作物的幼根，就沾附在幼根上，并且进行繁殖活动。幼根受到刺激，便产生一些化学物质，使自己的根毛弯曲。沾附着的根瘤菌就从弯曲部分趁虚而入，大量繁殖，迂回深入接触到根系和地上茎叶相通联的输送营养物质的组织中心。这些根瘤菌好像是不受欢迎的客人，豆类作物的根细胞组织不允许它们自由泛滥，就在这些根瘤细菌的周围加速分裂繁殖，把这些细菌包围压缩在局部，于是形成了臃肿的根瘤。根瘤细菌停止繁殖和根瘤细胞停止分裂，意味着“细菌的入侵”和“寄主的抵抗”达到平衡，二者便进入了互相依存、互相促进的共同生活的阶段。豆类作物是寄主，它不断以光合作用的产物——碳水化合物供给根瘤中的根瘤菌，供其正常生命活动的呼吸消耗。这些根瘤菌又帮助根瘤细胞从空气中吸取必要的氮素养料，通过各种活性酶在常温常压下进行“空中固氮”，使豆类作物得到必需的氮素养料，制造更多的碳水化合物。如此反复进行，到豆类作物开花盛期达到高峰。此后由于豆类作物趋于成熟衰老，需要的氮素逐渐减少，光合作用制造碳水化合物的效率相应减弱，因而根瘤的“空中固氮”作用也随之下降。豆类作物结荚成熟，根瘤破裂，根瘤菌便又回到土壤中过其他微生物一样的生活，等下次遇到豆类幼根时再侵入。
根瘤菌的种类很多，有的种类只能在几种豆类上生根瘤，例如豌豆、蚕豆、苕子（一种冬季豆科绿肥作物）的根瘤菌，只能在这三种豆类作物的根上生根瘤，大豆的根瘤菌只能在大豆的根上生根瘤。它们各有自己的界限和范围，不能逾越，我们称这些界限为“接种族”。我们栽培的几十种豆类作物可以分作七个接种族。在同一个接种族里还有“有效菌”型和“无效菌”型的区别。例如从豌豆根瘤里找出的豌豆根瘤菌并不一定能够帮助所有这些族内（蚕豆，豌豆，苕子）的豆类作物得到最大量的空中氮素。针对着具体豆类作物来说，有效型能够帮助得到大量氮素，无效型不能帮助得到空中氮素。当然“有效型”是相对的，不过是固定空中氮量有多少的区别而已。新兴的科学技术使我们能够识别各种根瘤菌，包括不同“接种族”和“有效型”或“无效型”，并且能够用人工方法分离选育和繁殖加工，如选育繁殖优良的小麦棉花等作物良种一样。繁育根瘤菌良种很简便，要多少就有多少，还能进一步加工成为菌粉，便于贮运。在播种前每亩用半两至一两菌粉掺水拌种，就可以保证这种豆类作物的种子上沾有大量新鲜活泼的有效根瘤菌。当种子发芽幼根瘤出现时，这些根瘤菌就可以尽早尽快地帮助豆类作物得到必要的空中氮素。
人们要说：既然根瘤菌从根瘤里回到土壤以后，下次种豆仍能侵入豆的根系，那么用它拌种就没有必要了。其实不然。当根瘤菌回到土壤之后，失去了根瘤的“保护”便和其他微生物一样共同依靠有机质生活，必然受许多环境条件的影响而自生自灭，不可能保持很高的数量和生活力，侵入豆苗根系的机会和质量也就难以保证。我们调查过北京附近和山西北部几个地区五种豆类作物根系上根瘤菌的“有效性”，有效菌种只占百分之三点六，“无效菌”或不生根瘤者竟达百分之五十七点六，其余只是一般有效的。经对比分析，有效根瘤菌的植株比无效者重百分之二十八点六至百分之六十四点七，其干叶含氮量高出百分之十六点七至百分之六十四点七。由此看来，单纯依靠土壤中良莠不齐自生自灭的各种根瘤菌来帮助豆类作物从空中固氮，显然是不够的，必须引用人工拌种。
根瘤菌粉（剂）的生产成本很低，一亩地花不到几分钱。如果按每亩花生增产三十斤或豆科绿肥鲜茎叶增产五百斤计算，真可说是本小利大，简而易行了。应用这项技术的成效在国际上已经得到证实，我国建国以来也曾推行了很多年，积累了不少经验。
根瘤菌剂里面含有大量新鲜活泼的优良根瘤菌，应当贮放在阴凉场所（摄氏十五度以下），不使它过分生长繁殖，以免衰老，特别是不要干燥。根瘤菌是好气性的又是喜湿性的细菌，所以要保持菌剂的疏松湿润，万一表层生霉，只要把表层有霉部分刮去，下面部分仍可照常使用。低温贮藏时间可以长些，蚕豆、豌豆、紫云英、苕子、金花菜的根瘤菌剂比较耐久一些，花生、大豆根瘤菌剂的耐久性差一些，只要在本年内应用，一般是保证有效的。
一般要求根瘤菌剂的规格是每两至少有活菌五亿个。普通用稀释平板法不容易培养和计数，近年来改用直接接种法，把一克菌剂稀释到百万分之一或千万分之一；然后接种到指定的豆类作物，长出的幼苗仍然能够形成根瘤。菌剂的酸度应当在六点八——八之间，水分也要在百分之三十上下，达到松疏湿润，不酸臭。按照规定的用量拌种后，每粒种子至少可以沾着五千个活菌。
豆类作物种子拌根瘤菌后，切不可晒干或吹干，干了会使根瘤菌大量死亡。在不影响播种耧或播种机操作的情况下，可以尽量掺些肥土或粪肥使之潮润，这样一来根瘤菌就有了保障，不致受农药或化学肥料的危害而大量死亡。如果不能做到随拌随播，最好尽量缩短拌种后播种的时间，还要时时泼些水，用草席或麻袋盖妥，以保持湿润。如果种子须经浸种发芽后才播种，就要注意拌根瘤菌时不要伤种皮。一般大田应用666农药的数量对根瘤菌是无害的。5406抗生菌、固氮菌都对根瘤菌有益，可以掺混着用。赛力散、西力生等杀菌剂对根瘤菌有影响，如果拌种赛力散，要早一些拌，根瘤菌剂晚一些拌，使二者的时间间隔长一些，并且尽量多用土粪稀释，便不会有问题了。如果应用化学肥料作种肥，只要这项化学肥料对种子无损，便也对根瘤菌无损。
根瘤菌剂拌种用在生茬或隔茬地的效果最大，重茬也有效。根瘤菌要求土壤有足够的水分和有机质，酸性土壤还要施用足量石灰，磷肥、钾肥和柴草灰的需要量也较高。只有豆类作物本身生长良好，根瘤菌才能发挥出最大的效能。