問題與目標
大豆可以與土壤中大豆根瘤菌 (Bradyrhizobium japonicum) 共生,並進行生物固氮作用 (biological N2 fixation, BNF) 。大豆與根瘤菌共生會受環境中的溫度、水分、通氣、pH值、鹽份、土壤氮含量影響,以及大豆根瘤菌菌株的種類、接種源 (inoculants) 和受接種的大豆品種等影響。
此外,在歐洲土壤中無原生的大豆根瘤菌,因此大豆於播種前需事先接種菌株,然而,適合生物固氮作用之土壤溫度為25-30℃,而中歐地區的土壤溫度一般介於8-15℃,且大豆栽培技術與適應冷涼氣溫的早熟大豆品種才剛開始發展,因此美國商業化的菌株接種源不適用該地區。
採取的改善作為
選3個耐低溫且早熟的大豆品種(Merlin, Bohemians, Protina),分別接種4種大豆根瘤菌接種源 (Radicin No. 7, NPPL-Hi Stick, Force 48, Biodoz Rhizofilm) ,並測試其對大豆產量、蛋白質含量與生物固氮作用的影響。
成效
在德國Grebenstein (DFH)和Saxony-Anhalt (QLB)2個地方進行根瘤菌接種源測試。結果發現,大豆品種與根瘤菌接種源皆會影響根瘤數、大豆產量、千粒重、蛋白質含量與產量(表1)。相較於無接種的大豆,經接種的產量在DFH和QLB地區分別增加57% (2455 kg/ha)和16% (1634 kg/ha)。在DFH,與無接種的大豆相比,經接種會增加約20%的千粒重,其中Protina品種經接種Biodoz Rhizofilm會增加71%的子粒產量(表2)。而在QLB地區,Bohemians品種經接種會有最高的千粒重(表3)。
此外,大豆品種與接種源皆會影響氮素固定(fixed nitrogen, Nfix)與捕獲空氣氮素比例 (nitrogen derived from air in the harvested seeds, Ndfa)(表4),在DFH地區,以Protina品種有較好的Nfix;QLB地區則是以Merlin有較好的Nfix,且3個品種經接種Biodoz Rhizofilm有最高的Ndfa(高於56%)。綜合上述,選出有效的市售接種源對新興大豆栽培區很重要,以Biodoz Rhizofilm接種源可以獲得最高的產量。
表1 大豆品種與大豆根瘤菌接種源於ANOVA下對根瘤數、大豆產量、千粒重、蛋白質含量與產量之顯著差異分析(來源:參考文獻)
表2 大豆品種與大豆根瘤菌接種源於DFH地區之結果(來源:參考文獻)
表3 大豆品種與大豆根瘤菌接種源於QLB地區之結果(來源:參考文獻)
表4 大豆品種與大豆根瘤菌接種源於DFH與QLB地區之固氮效果(來源:參考文獻)
名詞解釋
氣候變遷風險評估: 使用有效的評估工具來了解氣候變遷對各個領域的中長期衝擊,並提出相對應的調適策略與行動,以減低氣候變遷帶來的風險。
案例類型:
結構和物理性選項- 工程技術或是現有構造物的強化、綜合技術研發
社會性選項- 社區災害知識的學習與交流、警戒資訊的研發與運用
制度性選項- 經濟、政策與法律層面的制度建立
參考文獻
Zimmer, S., Messmer, M., Haase, T., Piepho, H.P., Mindermann, A., Schulz, H., Habekuß, A., Ordon, F., Wilbois, K.P., & Heß, J. (2016). Effects of soybean variety and Bradyrhizobium strains on yield, protein content and biological nitrogen fixation under cool growing conditions in Germany. European Journal of Agronomy, 72, 38–46.