種植方式和密度對旱地糧用豇豆生長及產量的影響

張冬梅，劉恩科，張 偉，姜春霞，王曉娟，劉化濤，閆六英

(山西省農業科學院 旱地農業研究中心，太原 030031)

豇豆為豆科豇豆屬(Vigna)豇豆種，又名角豆、飯豆,為1 a生纏繞草本植物,分長蔓型和短蔓型。長蔓型豇豆取其豆莢做蔬菜食用,又稱長豇豆；短蔓型豇豆取其籽實做小雜糧使用，又稱糧用豇豆[1]。豇豆籽粒營養豐富，含有蛋白質18%～30%、脂肪1%～2%、淀粉40%～60%，富含人和動物不可缺少的8種氨基酸，特別是賴氨酸、色氨酸和谷氨酸含量高。含豐富的礦物質，如鈣、磷、鐵等，維生素A、B1、B2含量也較高，有健胃益氣、和五臟、調顏養身、生精補腎、止渴止吐、解毒等功效，在調節飲食結構、豐富人們的膳食生活中發揮重要作用[2]。隨著《農業部關于“鐮刀彎”地區玉米結構調整的指導意見》的出臺和《山西雜糧產業振興計劃》的實施，糧用豇豆作為一種適應性廣、抗逆性、固氮養地能力高的雜糧，是調整種植結構和飲食結構，發展優質、高效、可持續農業不可替代的作物[3]。而有關豇豆的研究更多地集中在菜用豇豆(長豇豆)[4-13]方面，糧用豇豆的研究僅集中在簡單品比、粗加工等方面[3,14-15]，有關栽培技術的研究鮮有報道。本研究在有“小雜糧王國”之稱的山西[16-17]，以糧用豇豆——‘中豇1號’為研究對象，考察不同種植方式和種植密度對糧用豇豆生長及產量的影響，最終形成旱地糧用豇豆標準化栽培技術規程，為旱地糧用豇豆高產高效提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗區概況

試驗于2015年在山西省旱作節水農業——陽曲縣河村示范基地進行，該區位于山西省中部，屬典型的半干旱區，海拔1 270 m，無霜期120 d左右，年平均降水量450 mm，年均蒸發量1 995 mm，年平均氣溫6～7 ℃，晝夜溫差大，≥10 ℃的活動積溫2 600 ℃·d。干旱缺水和低溫冷涼是該區農業生產的主要限制因子。土壤為黃土質淡褐土，基礎肥力見表1，屬于中等肥力。2015年屬降水偏豐年份，5-9月豇豆生育期內降水比多年平均增加57.8 mm(表2)。

1.2 試驗材料

供試作物為‘中豇1號’豇豆，是中國農業科學院作物品種資源研究所用尼日利亞引進的豇豆品種選育而成的矮生早熟抗病品種。

表1 2015年試驗基礎肥力Table 1 Basic fertility of experiment in 2015

表2 多年平均 (1960-2005年)和2015年降水 Table 2 Precipitation distribution of many years(1960-2005)and 2015 mm

1.3 試驗方法

采用裂區設計，主區為種植方式處理，設覆膜種植和露地種植(對照)2 個水平，播種行距都為50 cm，覆膜種植為膜側播種，地膜寬度為80 cm；裂區為密度處理，設7.5萬株/hm2、11.25萬株/hm2和15萬株/hm23個水平，6 個處理，3 次重復，共18 個小區。小區面積8 m×8 m=64 m2。基肥在春季整地前一次性施入，施肥量為尿素163.5 kg/hm2、過磷酸鈣625.5 kg/hm2、硫酸鉀90 kg/hm2。前茬作物為玉米。試驗于5月14日人工穴播，生育期無補充灌溉，按常規措施進行田間中耕管理，收獲時分次采摘干豆莢，收獲籽粒，8月26日開始采摘干豆角，9月23日進行最后一次采摘。

1.4 調查項目與測定方法

1.4.1 降雨量 氣象站自動記錄生育期內每次降水量，同時查閱該區多年平均降水量。

1.4.2 豇豆生長發育指標 調查記錄各處理豇豆出苗率，豇豆出苗、抽蔓、開花結莢、采收期及豇豆抽蔓期的高、復葉數和分支數，開花結莢期的株高、莖粗和分支數。

1.4.3 產量性狀 收獲前小區調查實際株數、每小區單打單收實際測產。每個處理隨機選取30 株測定種株莢數、莢粒數及千粒質量。

1.5 統計方法

數據用DPS 7.05統計分析。數據為“平均值±標準差”。

2 結果與分析

2.1 不同處理對豇豆生育期及出苗的影響

由表3可知，地膜覆蓋的增溫保墑效應明顯提高豇豆的出苗率，加快豇豆的生育進程。覆膜種植可使豇豆提前1 d出苗，且平均出苗率(94.3%)極顯著高于露地種植(83.8%)。覆膜種植較露地種植分枝抽蔓期平均提前2 d，開花結莢期平均提前3 d。露地種植時，隨著密度增加，出苗率降低，當密度從7.5萬株/hm2增至11.3萬株/hm2時，出苗率顯著降低(P<0.05)；覆膜種植密度從11.3萬株/hm2增至15萬株/hm2時豇豆出苗率顯著降低(P<0.01)，因此在進行豇豆寬行距高密度人工穴播時，要注重播種質量，保證較高的出苗率，為豇豆獲得高產提供足夠的苗數。

2.2 不同處理對不同生育時期糧用豇豆生長的影響

由表4可以看出，覆膜種植幼苗期和分枝抽蔓期的株高、復葉數、分枝數和開花結莢期的株高、莖粗、分枝數都大于露地種植，且除幼苗期的分支數和開花結莢期的株高，覆膜種植都顯著大于露地種植。在分枝抽蔓期，株高和復葉數極顯著大于露地種植(P<0.01)，分支數顯著大于露地種植(P<0.05)。說明分枝抽蔓期是豇豆非常重要的生育階段，此時，營養生長與生殖生長并進，是花芽分化的重要時期。覆膜種植可使豇豆生長保持較高的地溫、適宜的土壤含水量和良好的光照，促進植株節間和主蔓伸長，根系迅速發展，根群基本形成，并著生大量根瘤，為最后高產奠定良好的基礎。不論是覆膜種植還是露地種植，隨著密度增加，不同生育時期株高、復葉數、分枝數和莖粗之間均無顯著差異，但不同生育時期的分枝數(幼苗期露地種植除外)、分枝抽蔓期的復葉數、開花結莢期的莖粗都隨密度增加呈明顯降低趨勢，表明豇豆密植后土壤養分、水分和光能的利用都受到一定限制。

表3 不同處理下糧用豇豆的生育期與出苗率Table 3 Growth period and emergence rate in grain cowpea under different treatments

表4 不同處理下不同時期糧用豇豆的生長性狀Table 4 Growth of grain cowpea at different growth stages under different treatments

2.3 不同處理對豇豆產量及構成因子的影響

從表5可以看出，覆膜處理豇豆的實收產量和理論產量都極顯著大于露地處理(P<0.01)，實收產量增加27.4%，理論產量增加20.5%。產量增加的原因主要是覆膜處理的公頃株數和平均千粒質量都顯著大于露地處理，表明地膜覆蓋增溫保墑的效應在保證較高出苗率的同時，在開花結莢期可促進籽粒灌漿。隨著密度增加，覆膜處理和露地處理豇豆的產量變化不同。露地處理中，當密度從7.5萬株/hm2增至11.3萬株/hm2時，實收產量和理論產量都顯著降低(P<0.01)，但當密度從11.3萬株/hm2增至15萬株/hm2時，產量沒有顯著變化。覆膜處理中，當密度從7.5萬株/hm2增至11.3萬株/hm2時，豇豆實收產量和理論產量都顯著增加，但當密度從11.3萬株/hm2增至15萬株/hm2時，實收產量和理論產量都顯著降低。表明露地種植時，密度以7.5萬株/hm2為宜，而覆膜種植時，密度以11.3萬株/hm2為宜。隨著密度增加，株莢數顯著降低(P<0.01)，而平均莢粒數和平均千粒質量間沒有顯著變化。

表5 不同處理下糧用豇豆的產量及構成因子Table 5 Yield and components factors of grain cowpea under different treatments

3 討 論

豇豆是起源于熱帶氣候的作物，喜溫暖，耐熱性強，不耐低溫，10 ℃以下生長受阻，5 ℃以下植株表現受害，接近0 ℃時莖蔓枯死，而糧用豇豆一般種植在冷涼旱山區，因此，地膜覆蓋的增溫保墑作用使其成為糧用豇豆非常重要的一項栽培措施。本研究中，覆膜種植明顯加快豇豆的生育進程，出苗期提前1 d，分枝抽蔓期平均提前2 d，開花結莢期平均提前3 d。覆膜種植出苗率較露地種植增加10.5%，在不同生育時期對豇豆株高、莖粗、分枝數和復葉數的促進作用明顯大于露地種植，為最后取得高產奠定基礎。覆膜種植糧用豇豆的實收產量和理論產量都顯著大于露地種植(P<0.01)，且實收產量較露地種植增加27.4%，理論產量較露地種植增加20.5%。吳安民等[18]在不同自然生態區，對特選張塘豇豆生長發育及籽粒性狀的研究表明，地膜覆蓋比露地增產38%～123%。增產幅度的大小除與當地氣候、土壤、施肥、播期和密度等生態生產因素有關外,還與豇豆品種類型有很大關系。試驗年份是降水偏豐的年份，如遇干旱年份，覆膜種植對糧用豇豆生長及產量的促進作用可能會更加凸顯。

豇豆合理密植是增加單位面積產量的有效途徑。其作用主要在于充分發揮土、肥、水、光、氣、熱的效能，通過調節糧用豇豆單位面積內個體與群體之間的關系，使個體發育健壯，群體生長協調，達到高產的目的。但由于生態、生產及栽培措施的不同，獲得最高產量的密度會有明顯差異[4,19]。本研究中，露地種植糧用豇豆以7.5萬株/hm2產量最高，隨著密度增加，產量顯著降低，而覆膜種植由于改善冷涼旱山區的水熱條件，獲得最高產量的密度明顯大于露地種植，為11.3萬株/hm2，且隨密度增加產量的變化呈倒拋物線型。王素英等[19]普通豇豆(糧用豇豆)密度試驗的研究結果也表明，隨著密度的增加，產量先增加后降低，當密度為16.2萬株/hm2時產量最高，為1 935 kg/hm2。試驗區域旱地糧用豇豆可在覆膜種植條件下采用11.3萬株/hm2的播種密度達到高產。各地應根據具體的氣候、土壤、品種、種植模式、播期等來合理增加糧用豇豆播種密度，達到高產高效的目的。

在國家推進農業供給側結構性改革的大背景下，做大做強雜糧產業將擺在非常重要的位置，糧用豇豆作為一種耐旱、耐瘠、適應性強的糧、菜、綠肥、飼料、醫藥兼用的雜糧作物，為產業結構調整提供一種較為理想的選擇。但目前糧用豇豆多為山區丘陵地區的零星種植，尚未形成規模生產，需要從優良品種選育、高產高效栽培技術研究、綜合利用加工技術提升、優勢區劃定、標準化生產等方面全方位著手，打造農業產業技術高地，開發特色優勢資源，發展功能農業，走綠色、健康、生態、可持續的雜糧有機旱作發展之路[20-21]。

4 結 論

由于地膜覆蓋糧用豇豆改變冷涼旱區的水熱條件，出苗率較露地種植增加10.5%，且明顯加快糧用豇豆的生育進程。覆膜種植和露地種植對豇豆生長影響的差異最大在分枝抽蔓期，株高和復葉數(P<0.01)以及分枝數(P<0.05)都顯著大于露地種植，為最后取得高產奠定基礎，實收產量和理論產量分別較露地種植增加27.4%和20.5%。糧用豇豆覆膜種植時，產量變化隨密度增加呈倒拋物線型，獲得最高產量的密度為11.3萬株/hm2，而露地種植獲得最高產量的密度僅為7.5萬株/hm2，且隨著密度增加，產量顯著降低。綜合不同種植方式和密度對糧用豇豆生長及產量的影響，該區域旱地糧用豇豆采用覆膜種植、播種密度11.3萬株/hm2時可獲得高產。

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