不同栽培密度和氮肥施用量对菜豆生长及产量的影响

向悦丹，董佳文，罗安红，刘 芳，符 琼

（湖南应用技术学院 湖南常德 415000）

菜豆（Phaseolus vulgarisL.）也叫芸豆，俗称二季豆、四季豆，是我国重要的蔬菜种类，也是我国重要的出口农产品。菜豆的营养价值很高，含有多种氨基酸、维生素、矿物质和丰富的膳食纤维及抗性淀粉等营养成分[1-2]，低脂低热量，符合人们对健康的追求。食用菜豆能有效提高抗氧化能力且能减少脂肪的积累[3]。此外，菜豆还具有药用价值和非常广泛的用途。现有文献中，关于菜豆的研究较多，在不同栽培方法的研究上，包括钢架大棚栽培[4]、地膜覆盖齿形栽培[5]、间作[6]、轮作[7]、基质栽培[8]等；在不同肥料的施用方式上，包括平衡施肥[9]、氮磷钾配施[10]、单施化肥和有机肥无机肥配施[11]等。现有文献中有关产量的研究多集中在大豆[12]、玉米[13]、小麦[14]、水稻[15]等大田作物上，关于菜豆产量方面的研究相对较少。所以笔者研究了不同的栽培密度和氮肥施用量对菜豆生长及产量的影响，筛选出适合菜豆生产的最适栽培密度和最适氮肥施用量，以期为菜豆生产的优质高产提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料

供试品种为红花白荚菜豆，由人工单株选育而成。

供试肥料为昆仑牌尿素，总氮含量（w）≥46.00%，购自盛达农资。

1.2 试验设计

试验于2021 年9 月在湖南省常德市湖南应用技术学院的园艺试验实习基地内的温室大棚进行，该地区年平均降水量1 382.40 mm，平均气温17.30 ℃，属于亚热带湿润季风气候。

试验采用裂区设计，共有3 种栽培密度：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）。副区为不同氮肥施用量：N1（施用尿素135 g）、N2（施用尿素180 g）、N3（施用尿素225 g），外加对照N0（施用尿素0 g），试验设3 次重复（表1）。

表1 试验设计Table 1 Experimental design

试验地一共设有12 个小区，每个小区长2.5 m，宽1.2 m，面积3 m2，试验地面积一共36 m2。

1.3 指标测量

分别在分枝期（Q1）、开花期（Q2）、结荚期（Q3）、成熟期（Q4）4 个时期，在每个小区随机抽取10 株定点测量菜豆的株高、叶长、叶宽、茎粗。

在菜豆成熟期（Q4），在每个小区选取10 株进行产量的测定，同时记录每个小区抽取10 株的结荚数，并且随机抽取每株5 个果实测量单果质量。

在开花期使用SPAD 叶绿素含量测定仪测量植物的叶绿素相对含量（绿色程度）。

1.4 数据处理

采用Excel 2010 进行数据处理和绘图，采用SPSS 16.0 进行统计分析，各指标差异显著性分析采用Duncan 法，差异显著水平为0.05（p＜0.05）。

2 结果与分析

2.1 不同栽培密度和氮肥施用量对菜豆农艺性状的影响

2.1.1 不同栽培密度和氮肥施用量对菜豆株高的影响 由图1 可知，在不同栽培密度和氮肥施用量下，菜豆的株高随着生育期的不断推进呈逐渐上升的趋势。随着氮肥施用量的增加，不同栽培密度下的菜豆株高呈先增高后降低的变化趋势，在N2 处理达到最大值。

图1 不同栽培密度和氮肥施用量对菜豆株高的影响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，在分枝期对照N0 处理下的菜豆株高最低，分别为61.90、72.70、54.80 cm；在成熟期，N2 处理下的菜豆株高最高，其值分别为288.20、326.20、272.50 cm。

在不同栽培密度下，随着氮肥施用量的不断增加，从分枝期到成熟期，除了M2 栽培密度下的结荚期外，其他菜豆株高表现为N2＞N3＞N1＞N0，其中成熟期的N2 与N0 相比，在M1、M2、M3 下分别显著提高了25.91%、31.59%、33.51%；在氮肥施用量不断增加的情况下，M3 处理下的菜豆群体的株高表现最差，M2 处理下的菜豆群体的株高表现最优。

2.1.2 不同栽培密度和氮肥施用量对菜豆叶长的影响 由图2 可知，在不同栽培密度和氮肥施用量下，菜豆的叶长随着生育期的不断推进呈逐渐上升的趋势。排除对照组N0 处理，随着氮肥施用量的增加，不同栽培密度下的菜豆叶长都在不断地缩短。其中，在N1 处理达到最大值，N0 处理达到最小值。

图2 不同栽培密度和氮肥施用量对菜豆叶长的影响Fig.2 Effect of different planting density and nitrogen application rate on leave length of kidney bean

不同栽培密度下，在分枝期对照N0 处理下的菜豆叶长最短，分别为9.13、9.59、8.12 cm；在成熟期，N1 处理下的菜豆叶长最长，分别为14.41、14.13、14.08 cm。

在不同栽培密度下，随着氮肥施用量的不断增加，从分枝期到成熟期，菜豆的叶长表现为N1＞N2＞N3＞N0，其中成熟期的N1 与N0 相比，在M1、M2、M3 处理下分别显著提高17.63%、21.06%、17.24%。

2.1.3 不同栽培密度和氮肥施用量对菜豆叶宽的影响 由图3 可知，在不同栽培密度和氮肥施用量下，菜豆的叶宽随着生育期的不断推进呈逐渐上升的趋势。排除对照组N0 处理，随着氮肥施用量的增加，不同栽培密度下的菜豆叶宽都在不断地缩短。其中，在N1 处理达到最大值，N0 处理达到最小值。

图3 不同栽培密度和氮肥施用量对菜豆叶宽的影响Fig.3 Effect of different planting density and nitrogen application rate on leave width of kidney bean

不同栽培密度下，在分枝期对照N0 处理下的菜豆叶宽最小，分别为4.21、4.13、3.81 cm；在成熟期，N1 处理下的菜豆叶宽最大，其值分别为10.94、11.70、10.85 cm。

在不同栽培密度下，随着氮肥施用量的不断增加，从分枝期到成熟期，菜豆的叶宽表现为N1＞N2＞N3＞N0，其中成熟期的N1 与N0 相比，在M1、M2、M3 处理下分别显著提高17.63%、14.37%、24.28%。

2.1.4 不同栽培密度和氮肥施用量对菜豆茎粗的影响 由图4 可知，在不同栽培密度和氮肥施用量下，菜豆的茎粗随着生育期的不断推进呈逐渐上升的趋势。排除对照组N0 处理，随着氮肥施用量的增加，不同栽培密度下的菜豆茎粗都在不断地减小。其中，在N1 处理达到最大值，N0 处理达到最小值。

图4 不同栽培密度和氮肥施用量对菜豆茎粗的影响Fig.4 Effect of different planting density and nitrogen application rate on stem diameter of kidney bean

不同栽培密度下，在分枝期对照N0 处理下的菜豆茎粗最小，分别为2.56、2.77、2.59 mm；在成熟期，N1 处理下的菜豆茎粗最大，分别为4.44、4.56、3.99 mm。

在不同栽培密度下，随着氮肥施用量的不断增加，从分枝期到成熟期，菜豆茎粗均表现为N1＞N2＞N3＞N0，其中成熟期的N1 与N0 相比，在M1、M2、M3 处理下分别显著提高17.15%、18.75%、12.39%。

2.2 不同栽培密度和氮肥施用量对菜豆产量的影响

2.2.1 不同栽培密度和氮肥施用量对菜豆单果质量的影响 由图5 可知，排除对照组N0 处理，随着氮肥施用量的增加，在不同栽培密度下，菜豆的单果质量均在不断地减小，其中，在N1 处理达到最大值，N0 处理达到最小值。

图5 不同栽培密度和氮肥施用量对菜豆单果质量的影响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，对照N0 菜豆的单果质量最小，分别为10.29、6.61、9.85 g。在不同栽培密度下，随着氮肥施用量的不断增加，菜豆单果质量表现为N1＞N2＞N3＞N0，其中N1 与N0 相比，在M1、M2、M3 处理下分别提高29.54%、77.31%、23.15%；M1 处理下的菜豆群体的单果质量表现最优。

2.2.2 不同栽培密度和氮肥施用量对菜豆单株结荚数的影响 在成熟期对菜豆进行测产（所有的数据均是所采集数据的平均值）。由图6 可知，在不同栽培密度和氮肥施用量下，排除对照组N0 处理，不同栽培密度下菜豆的单株结荚数随着氮肥施用量的增加而减少，其中，N1 处理达到最大值，N0 处理达到最小值。

图6 不同栽培密度和氮肥施用量对菜豆单株结荚数的影响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，对照N0 处理菜豆的单株结荚数最少，分别为6.3、6.5、2.8 个。在不同栽培密度下，随着氮肥施用量的不断增加，菜豆的单株结荚数表现为N1＞N2＞N3＞N0，其中N1 与N0 相比，在M1、M2、M3 处理下分别显著提高77.78%、63.08%、207.14%。

2.3 不同栽培密度和氮肥施用量对菜豆叶绿素相对含量的影响

由图7 可知，在不同栽培密度下，菜豆叶绿素相对含量随着氮肥施用量的增加而逐渐增加，其中N3处理叶绿素相对含量最高。

图7 不同栽培密度和氮肥施用量对菜豆叶绿素相对含量的影响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，随着氮肥施用量的不断增加，菜豆的叶绿素相对含量表现为N3＞N2＞N1＞N0，其中N1 与N0 处理相比，在M1、M2、M3 处理下分别显著提高22.64%、20.64%、17.97%；在氮肥施用量不断增加下，M3 处理下的菜豆群体的叶绿素相对含量最高，M1 处理下的菜豆叶绿素相对含量最低。

3 讨论与结论

3.1 不同栽培密度和氮肥施用量对菜豆农艺性状的影响

目前，相关研究多集中在栽培密度或者氮肥施用量对菜豆株高及茎粗的影响方面，而对于菜豆的叶长、叶宽的研究较少，笔者同时研究了不同栽培密度和氮肥施用量对菜豆茎粗、株高、叶长、叶宽的影响。蔡鑫鑫等[16]研究结果表明，栽培密度过大或过小对芸豆农艺性状都会起到减少的效果，其中，最高值都在中间的密度范围内。宋秀丽[17]研究了氮肥施用量对大豆株高的影响，结果表明，在高氮（N3）下株高达最大值，与于崧等[18]、何进尚等[19]研究结果一致。

本研究结果表明，M2N2 处理下的菜豆株高表现最优，M1N1 处理下的菜豆叶长表现最优，M2N1处理下的菜豆叶宽、茎粗表现最优，即菜豆的各农艺性状随着氮肥施用量的增加呈现先上升后下降的趋势，这一结果与蔡鑫鑫等[16]研究结果一致，但与宋秀丽[17]的研究结果有一定的差异，经分析导致研究结果不同的原因很有可能是每个研究中设置的处理梯度不一样。

3.2 不同栽培密度和氮肥施用量对菜豆单果质量以及单株荚数的影响

乔秀平[20]研究表明，芸豆产量随着氮肥施用量的增加先增加，而后又逐渐减少。Fallahi 等[21]研究表明，施用氮肥会显著提高种子的产量、单株荚数、株高和单果质量等。才艳等[22]提出了氮肥施用量在0～131.3 g·hm-2范围内，大豆的有效荚质量、株粒质量都随着施氮量的增加而增大。

本研究结果表明，M1N1 处理下的菜豆单果质量、单株结荚数表现最优，这与乔秀丽[17]、才艳等[22]、Fallahi 等[21]的研究结果相一致，也有不相同的部分，经过分析原因可能有：一、设置的密度和氮肥施用量的梯度不一样；二、在施用氮肥时造成的误差；三、在测产时粗心导致产量结果的误差。

3.3 不同栽培密度和氮肥施用量对菜豆叶绿素相对含量的影响

宋秀丽[17]研究表明，大豆的叶绿素相对含量随着氮肥施用量的增加而增加。鹿红卫等[23]研究表明，玉米的叶绿素含量随着栽培密度的增加而减少，但减幅较小。本研究结果表明，M3N3 处理下菜豆叶绿素含量表现最优，这与宋秀丽等[17]、鹿红卫等[23]研究结果相一致，但由于笔者的研究侧重于研究栽培密度和氮肥施用量对菜豆的生长和产量的影响，所以并没有对叶绿素相对含量进行细致化的研究。

综上所述，可以得出M1N1 处理下菜豆生长及产量表现最优，适合在菜豆生产中推广，提高其产量和品质。