不同栽培密度和氮肥施用量對菜豆生長及產量的影響

向悅丹，董佳文，羅安紅，劉 芳，符 瓊

（湖南應用技術學院 湖南常德 415000）

菜豆（Phaseolus vulgarisL.）也叫蕓豆，俗稱二季豆、四季豆，是我國重要的蔬菜種類，也是我國重要的出口農產品。菜豆的營養價值很高，含有多種氨基酸、維生素、礦物質和豐富的膳食纖維及抗性淀粉等營養成分[1-2]，低脂低熱量，符合人們對健康的追求。食用菜豆能有效提高抗氧化能力且能減少脂肪的積累[3]。此外，菜豆還具有藥用價值和非常廣泛的用途。現有文獻中，關于菜豆的研究較多，在不同栽培方法的研究上，包括鋼架大棚栽培[4]、地膜覆蓋齒形栽培[5]、間作[6]、輪作[7]、基質栽培[8]等；在不同肥料的施用方式上，包括平衡施肥[9]、氮磷鉀配施[10]、單施化肥和有機肥無機肥配施[11]等。現有文獻中有關產量的研究多集中在大豆[12]、玉米[13]、小麥[14]、水稻[15]等大田作物上，關于菜豆產量方面的研究相對較少。所以筆者研究了不同的栽培密度和氮肥施用量對菜豆生長及產量的影響，篩選出適合菜豆生產的最適栽培密度和最適氮肥施用量，以期為菜豆生產的優質高產提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

供試品種為紅花白莢菜豆，由人工單株選育而成。

供試肥料為昆侖牌尿素，總氮含量（w）≥46.00%，購自盛達農資。

1.2 試驗設計

試驗于2021 年9 月在湖南省常德市湖南應用技術學院的園藝試驗實習基地內的溫室大棚進行，該地區年平均降水量1 382.40 mm，平均氣溫17.30 ℃，屬于亞熱帶濕潤季風氣候。

試驗采用裂區設計，共有3 種栽培密度：M1（行距60 cm、株距20 cm）、M2（行距60 cm、株距25 cm）、M3（行距60 cm、株距30 cm）。副區為不同氮肥施用量：N1（施用尿素135 g）、N2（施用尿素180 g）、N3（施用尿素225 g），外加對照N0（施用尿素0 g），試驗設3 次重復（表1）。

表1 試驗設計Table 1 Experimental design

試驗地一共設有12 個小區，每個小區長2.5 m，寬1.2 m，面積3 m2，試驗地面積一共36 m2。

1.3 指標測量

分別在分枝期（Q1）、開花期（Q2）、結莢期（Q3）、成熟期（Q4）4 個時期，在每個小區隨機抽取10 株定點測量菜豆的株高、葉長、葉寬、莖粗。

在菜豆成熟期（Q4），在每個小區選取10 株進行產量的測定，同時記錄每個小區抽取10 株的結莢數，并且隨機抽取每株5 個果實測量單果質量。

在開花期使用SPAD 葉綠素含量測定儀測量植物的葉綠素相對含量（綠色程度）。

1.4 數據處理

采用Excel 2010 進行數據處理和繪圖，采用SPSS 16.0 進行統計分析，各指標差異顯著性分析采用Duncan 法，差異顯著水平為0.05（p＜0.05）。

2 結果與分析

2.1 不同栽培密度和氮肥施用量對菜豆農藝性狀的影響

2.1.1 不同栽培密度和氮肥施用量對菜豆株高的影響 由圖1 可知，在不同栽培密度和氮肥施用量下，菜豆的株高隨著生育期的不斷推進呈逐漸上升的趨勢。隨著氮肥施用量的增加，不同栽培密度下的菜豆株高呈先增高后降低的變化趨勢，在N2 處理達到最大值。

圖1 不同栽培密度和氮肥施用量對菜豆株高的影響Fig.1 Effect of different planting density and nitrogen application rate on plant height of kidney bean.

不同栽培密度M1、M2、M3 下，在分枝期對照N0 處理下的菜豆株高最低，分別為61.90、72.70、54.80 cm；在成熟期，N2 處理下的菜豆株高最高，其值分別為288.20、326.20、272.50 cm。

在不同栽培密度下，隨著氮肥施用量的不斷增加，從分枝期到成熟期，除了M2 栽培密度下的結莢期外，其他菜豆株高表現為N2＞N3＞N1＞N0，其中成熟期的N2 與N0 相比，在M1、M2、M3 下分別顯著提高了25.91%、31.59%、33.51%；在氮肥施用量不斷增加的情況下，M3 處理下的菜豆群體的株高表現最差，M2 處理下的菜豆群體的株高表現最優。

2.1.2 不同栽培密度和氮肥施用量對菜豆葉長的影響 由圖2 可知，在不同栽培密度和氮肥施用量下，菜豆的葉長隨著生育期的不斷推進呈逐漸上升的趨勢。排除對照組N0 處理，隨著氮肥施用量的增加，不同栽培密度下的菜豆葉長都在不斷地縮短。其中，在N1 處理達到最大值，N0 處理達到最小值。

圖2 不同栽培密度和氮肥施用量對菜豆葉長的影響Fig.2 Effect of different planting density and nitrogen application rate on leave length of kidney bean

不同栽培密度下，在分枝期對照N0 處理下的菜豆葉長最短，分別為9.13、9.59、8.12 cm；在成熟期，N1 處理下的菜豆葉長最長，分別為14.41、14.13、14.08 cm。

在不同栽培密度下，隨著氮肥施用量的不斷增加，從分枝期到成熟期，菜豆的葉長表現為N1＞N2＞N3＞N0，其中成熟期的N1 與N0 相比，在M1、M2、M3 處理下分別顯著提高17.63%、21.06%、17.24%。

2.1.3 不同栽培密度和氮肥施用量對菜豆葉寬的影響 由圖3 可知，在不同栽培密度和氮肥施用量下，菜豆的葉寬隨著生育期的不斷推進呈逐漸上升的趨勢。排除對照組N0 處理，隨著氮肥施用量的增加，不同栽培密度下的菜豆葉寬都在不斷地縮短。其中，在N1 處理達到最大值，N0 處理達到最小值。

圖3 不同栽培密度和氮肥施用量對菜豆葉寬的影響Fig.3 Effect of different planting density and nitrogen application rate on leave width of kidney bean

不同栽培密度下，在分枝期對照N0 處理下的菜豆葉寬最小，分別為4.21、4.13、3.81 cm；在成熟期，N1 處理下的菜豆葉寬最大，其值分別為10.94、11.70、10.85 cm。

在不同栽培密度下，隨著氮肥施用量的不斷增加，從分枝期到成熟期，菜豆的葉寬表現為N1＞N2＞N3＞N0，其中成熟期的N1 與N0 相比，在M1、M2、M3 處理下分別顯著提高17.63%、14.37%、24.28%。

2.1.4 不同栽培密度和氮肥施用量對菜豆莖粗的影響 由圖4 可知，在不同栽培密度和氮肥施用量下，菜豆的莖粗隨著生育期的不斷推進呈逐漸上升的趨勢。排除對照組N0 處理，隨著氮肥施用量的增加，不同栽培密度下的菜豆莖粗都在不斷地減小。其中，在N1 處理達到最大值，N0 處理達到最小值。

圖4 不同栽培密度和氮肥施用量對菜豆莖粗的影響Fig.4 Effect of different planting density and nitrogen application rate on stem diameter of kidney bean

不同栽培密度下，在分枝期對照N0 處理下的菜豆莖粗最小，分別為2.56、2.77、2.59 mm；在成熟期，N1 處理下的菜豆莖粗最大，分別為4.44、4.56、3.99 mm。

在不同栽培密度下，隨著氮肥施用量的不斷增加，從分枝期到成熟期，菜豆莖粗均表現為N1＞N2＞N3＞N0，其中成熟期的N1 與N0 相比，在M1、M2、M3 處理下分別顯著提高17.15%、18.75%、12.39%。

2.2 不同栽培密度和氮肥施用量對菜豆產量的影響

2.2.1 不同栽培密度和氮肥施用量對菜豆單果質量的影響 由圖5 可知，排除對照組N0 處理，隨著氮肥施用量的增加，在不同栽培密度下，菜豆的單果質量均在不斷地減小，其中，在N1 處理達到最大值，N0 處理達到最小值。

圖5 不同栽培密度和氮肥施用量對菜豆單果質量的影響Fig.5 Effect of different planting density and nitrogen application rate on single fruit weight of kidney bean

在不同栽培密度下，對照N0 菜豆的單果質量最小，分別為10.29、6.61、9.85 g。在不同栽培密度下，隨著氮肥施用量的不斷增加，菜豆單果質量表現為N1＞N2＞N3＞N0，其中N1 與N0 相比，在M1、M2、M3 處理下分別提高29.54%、77.31%、23.15%；M1 處理下的菜豆群體的單果質量表現最優。

2.2.2 不同栽培密度和氮肥施用量對菜豆單株結莢數的影響 在成熟期對菜豆進行測產（所有的數據均是所采集數據的平均值）。由圖6 可知，在不同栽培密度和氮肥施用量下，排除對照組N0 處理，不同栽培密度下菜豆的單株結莢數隨著氮肥施用量的增加而減少，其中，N1 處理達到最大值，N0 處理達到最小值。

圖6 不同栽培密度和氮肥施用量對菜豆單株結莢數的影響Fig.6 Effect of different planting density and nitrogen application rate on pod number per plant of kidney bean

在不同栽培密度下，對照N0 處理菜豆的單株結莢數最少，分別為6.3、6.5、2.8 個。在不同栽培密度下，隨著氮肥施用量的不斷增加，菜豆的單株結莢數表現為N1＞N2＞N3＞N0，其中N1 與N0 相比，在M1、M2、M3 處理下分別顯著提高77.78%、63.08%、207.14%。

2.3 不同栽培密度和氮肥施用量對菜豆葉綠素相對含量的影響

由圖7 可知，在不同栽培密度下，菜豆葉綠素相對含量隨著氮肥施用量的增加而逐漸增加，其中N3處理葉綠素相對含量最高。

圖7 不同栽培密度和氮肥施用量對菜豆葉綠素相對含量的影響Fig.7 Effect of different planting density and nitrogen application rate on chlorophyll content of kidney bean

在不同栽培密度下，隨著氮肥施用量的不斷增加，菜豆的葉綠素相對含量表現為N3＞N2＞N1＞N0，其中N1 與N0 處理相比，在M1、M2、M3 處理下分別顯著提高22.64%、20.64%、17.97%；在氮肥施用量不斷增加下，M3 處理下的菜豆群體的葉綠素相對含量最高，M1 處理下的菜豆葉綠素相對含量最低。

3 討論與結論

3.1 不同栽培密度和氮肥施用量對菜豆農藝性狀的影響

目前，相關研究多集中在栽培密度或者氮肥施用量對菜豆株高及莖粗的影響方面，而對于菜豆的葉長、葉寬的研究較少，筆者同時研究了不同栽培密度和氮肥施用量對菜豆莖粗、株高、葉長、葉寬的影響。蔡鑫鑫等[16]研究結果表明，栽培密度過大或過小對蕓豆農藝性狀都會起到減少的效果，其中，最高值都在中間的密度范圍內。宋秀麗[17]研究了氮肥施用量對大豆株高的影響，結果表明，在高氮（N3）下株高達最大值，與于崧等[18]、何進尚等[19]研究結果一致。

本研究結果表明，M2N2 處理下的菜豆株高表現最優，M1N1 處理下的菜豆葉長表現最優，M2N1處理下的菜豆葉寬、莖粗表現最優，即菜豆的各農藝性狀隨著氮肥施用量的增加呈現先上升后下降的趨勢，這一結果與蔡鑫鑫等[16]研究結果一致，但與宋秀麗[17]的研究結果有一定的差異，經分析導致研究結果不同的原因很有可能是每個研究中設置的處理梯度不一樣。

3.2 不同栽培密度和氮肥施用量對菜豆單果質量以及單株莢數的影響

喬秀平[20]研究表明，蕓豆產量隨著氮肥施用量的增加先增加，而后又逐漸減少。Fallahi 等[21]研究表明，施用氮肥會顯著提高種子的產量、單株莢數、株高和單果質量等。才艷等[22]提出了氮肥施用量在0～131.3 g·hm-2范圍內，大豆的有效莢質量、株粒質量都隨著施氮量的增加而增大。

本研究結果表明，M1N1 處理下的菜豆單果質量、單株結莢數表現最優，這與喬秀麗[17]、才艷等[22]、Fallahi 等[21]的研究結果相一致，也有不相同的部分，經過分析原因可能有：一、設置的密度和氮肥施用量的梯度不一樣；二、在施用氮肥時造成的誤差；三、在測產時粗心導致產量結果的誤差。

3.3 不同栽培密度和氮肥施用量對菜豆葉綠素相對含量的影響

宋秀麗[17]研究表明，大豆的葉綠素相對含量隨著氮肥施用量的增加而增加。鹿紅衛等[23]研究表明，玉米的葉綠素含量隨著栽培密度的增加而減少，但減幅較小。本研究結果表明，M3N3 處理下菜豆葉綠素含量表現最優，這與宋秀麗等[17]、鹿紅衛等[23]研究結果相一致，但由于筆者的研究側重于研究栽培密度和氮肥施用量對菜豆的生長和產量的影響，所以并沒有對葉綠素相對含量進行細致化的研究。

綜上所述，可以得出M1N1 處理下菜豆生長及產量表現最優，適合在菜豆生產中推廣，提高其產量和品質。