高寒地区芸豆氮肥与密度优化组合模式研究

杨广东，胡尊艳，王　强， 孟宪欣，陈林祺

(1.黑龙江省农业科学院克山分院， 黑龙江 克山 161606； 2.黑龙江省农业科学院育种所， 黑龙江 哈尔滨 150086)



高寒地区芸豆氮肥与密度优化组合模式研究

杨广东1，胡尊艳1，王强2， 孟宪欣2，陈林祺1

(1.黑龙江省农业科学院克山分院， 黑龙江 克山 161606； 2.黑龙江省农业科学院育种所， 黑龙江 哈尔滨 150086)

以黑龙江省北部主栽芸豆品种英国红为试验材料，分析了氮肥和密度对生育期、形态特征、产量、产量构成因素、商品与营养品质等方面的影响。结果表明：N肥会显著增加各个生育时期和生育期的天数，低密度时差异不显著，超过20万株·hm-2差异显著。单株荚数、单荚粒数和百粒重随着密度的增加而降低，各氮肥处理间差异不显著；芸豆的商品率随着密度的增大而降低；N肥45 kg·hm-2和密度10万株·hm-2的组合脂肪含量最大为1.51%，各处理间差异显著；蛋白质最大值出现在N肥60 kg·hm-2和10万株·hm-2的密度与氮肥组合上，最大值为14.55%，与N肥45 kg·hm-2和10万株·hm-2组合差异不显著，与其它组合间差异显著；N30 kg·hm-2和20万株·hm-2组合产量最高，为3 418.56 kg·hm-2，与N肥45 kg·hm-2和15万株·hm-2组合产量(3 417.46 kg·hm-2)相当，与其他组合间差异显著。综合种植的经济效益和品质分析，最为理想栽培模式为N肥45 kg·hm-2和15万株·hm-2组合。

芸豆；高寒地区；氮肥；种植密度；产量；品质

芸豆营养丰富，蛋白质含量高，是我国主要出口的食用豆类之一[1]。黑龙江省年出口芸豆30万t，占全国芸豆出口总数的1/2左右，是我国最重要的芸豆生产省份之一[2]。出口价格主要受产量和品质的影响，而产量和品质形成受氮肥和密度的影响较大，氮肥对红芸豆生育日数、单株荚数、单株粒重、百粒重和小区产量有极显著影响(P<0.01)[3]，种植密度和施肥对芸豆产量影响显著，呈现“低—高—低”的变化趋势，在不同地区，因品种、土壤、气候等原因，种植密度、施肥的最佳取值范围和芸豆产量存在较大差异[4]。宋谨同[5-6]研究认为芸豆籽粒粗蛋白的含量随着施氮量的增加而增加，超过到一定量后，粗蛋白含量不再增加，杨亮[7]研究认为芸豆籽粒随着施氮量的增加，粗蛋白、直连淀粉、支链淀粉和总淀粉的含量均增加，但是当氮肥用量达到一定量时，再增施氮肥反而造成芸豆粗蛋白和淀粉含量的降低。高运青[8]认为氮磷钾施用量对产量的影响程度不同，对产量影响的顺序为：施氮量>施钾量>施磷量，但在二者互作方面有关的研究报道较少。本试验以黑龙江省北部主栽的中粒芸豆品种为材料，分析了氮肥和种植密度对芸豆大田产量、产量构成因素、商品与营养品质等方面的影响，为高产、优质的种植芸豆奠定基础。

1　材料与方法

1.1试验材料

品种为‘英国红’，粒色紫红，肾形，矮生直立，在黑龙江、内蒙古、河北、山西、陕西等省区广泛种植。

1.2试验设计

试验于2012—2014年在黑龙江省农业科学院克山分院试验田进行。土壤基础肥力为:碱解氮128.7 mg·kg-1、有效磷51.7 mg·kg-1、速效钾166.0 mg·kg-1、全氮0.1613 g·kg-1、全磷0.1516 g·kg-1、有机质3.54 g·kg-1、pH6.2。设15、30、45 、60 kg·hm-24个施氮水平，分别标记为N15、N30、N45、N60，以含氮量46.67%的尿素折算到相关氮素水平。设5个密度处理，即10、15、20、25、30万株·hm-2，通过调整穴距和每穴留苗株数来实现计划密度。磷、钾用量相同，每公顷施过磷酸钙100 kg、硫酸钾50 kg。随机区组设计，5行区，行长5 m，行距65 cm，小区面积16.25 m2，3次重复，肥料播前一次性施入，其他管理同一般生产田。

1.3测定项目及方法

物候期及基本农艺性状：出苗期、分枝期、开花期、结荚期、成熟期、节数、荚长、茎粗、单株分枝数等，生育日数是指从出苗期到成熟期的天数。

产量性状：成熟期对每个小区进行称重测产。每小区各取10株，测定单株荚数、单荚粒数、单株粒重、百粒重。

营养品质测定：粗蛋白含量采用半微量凯式定氮法，粗脂肪含量采用残余法[4]。

商品品质的测定：商品率(%)=有商品价值的籽粒重/总商品价值的籽粒重×100%。均匀度测定方法:用籽粒重的极差来表示籽粒均匀度。选取最大籽粒和最小籽粒各20粒，分别称重，重复5次。极差=最大籽粒重-最小籽粒重。

1.4数据统计分析

所得数据采用Microsoft Excel 2003进行数据整理，利用DPSv7.05软件进行数据方差分析。

2　结果与分析

2.1氮肥与密度互作对芸豆生育期和生育日数影响

由表1可知，氮肥、密度互作对芸豆生育期产生影响。各个处理间出苗期一致，从分枝期开始，随着密度、氮肥的增加，分枝期、开花期、结荚期和成熟期相应推迟，大约延迟在4 d左右。密度与氮肥存在着相互拮抗的作用，在10～15万株·hm-2密度的情况下，N肥对芸豆的生育期影响不大，相差1～2 d左右。但达到20万株·hm-2密度后，N肥会延迟生育日数2～4 d。

2.2氮肥与密度互作对芸豆产量及构成因素的影响

2.2.1氮肥与密度互作对芸豆产量的影响如图1所示，N30和20万株·hm-2组合处理下英国红产量最高，为3 418.56 kg·hm-2；其次为N45和15万株·hm-2组合，产量为3 417.46 kg·hm-2，两个组合间差异不显著，与其它组合差异显著。不同处理间的趋势均呈单峰曲线变化。在N15和N30水平下，种植密度20万株·hm-2时英国红的平均产量最高，为3 357.7 kg·hm-2，其次为15万株·hm-2的种植密度。在N45和N60处理下，种植密度15万株·hm-2时英国红的平均产量最高，为3 316.41 kg·hm-2，其次为20万株·hm-2的种植密度。因此可以看出N肥、密度对产量的影响存在着拮抗作用，但无论氮肥如何变化，产量的最高值一直在15和20万株·hm-2之间变动，因此可以断定，在二者对产量的影响中，种植密度占据主导作用。从产量和成本分析，应以15～20万株·hm-2的栽培密度为主，N肥水平保持在N30～N45水平为最佳组合处理。

图1氮肥和密度对产量的影响

Fig.1Effects of nitrogen and planting density on yield

2.2.2氮肥密度互作对芸豆产量构成因素的影响由表2可知，单株荚数、单荚粒数和百粒重随着密度的增加而降低。从方差分析来看，单株荚数和单荚粒数在N15～N45水平下，各个密度间的处理其差异均达极显著水平(P<0.01)，在N60水平下，10～15万株·hm-2与20～30万株·hm-2之间的差异达到极显著水平，而20～30万株·hm-2之间的差异不显著。而从百粒重的方差分析来看，N15和N60的水平下各个密度处理间的百粒重差异极显著，N30～N45水平处理下，密度处理10～15万株·hm-2之间的差异不显著，与其他处理间的差异呈极显著水平。

表1　氮肥和密度对芸豆生育期和生育时期的影响

2.2.3氮肥与密度互作对英国红形态特征的影响由图2可以看出，随着密度的增加，荚长、单株分枝数、茎粗和节数逐渐下降，不同施氮水平下，荚长差异不显著；单株分枝数和节数，低于20万株·hm-2密度，各氮肥处理间差异不显著，高于此密度后，N45 kg·hm-2和60 kg·hm-2的单株分枝数和节数明显降低；茎粗，在低密度下随着施氮量的增加而增加，种植密度超过20万株·hm-2后，茎粗则呈下降趋势。

2.3氮肥和密度对芸豆品质的影响

2.3.1氮肥和密度对芸豆商品品质的影响由图3可以看出，芸豆的商品率随着密度的增大而降低，籽粒均匀度随着种植密度的增大而增大，各密度处理间其差异达到极显著水平(P<0.01)。以10万株·hm-2的商品率最高，为86.46%，比最低的35万株·hm-2高出19.41个百分点。在氮肥处理过程中，以N 60 kg·hm-2的商品率最低。处理间差异显著。粒重极差各个组合间差异显著。

2.3.2氮肥和种植密度对芸豆的营养品质的影响

由表3可以看出，脂肪最大值出现在N45和密度10万株·hm-2的组合上，其最大值为1.51%，最小值出现在N60和30万株·hm-2的组合上，其最小值为1.19%，各个处理间差异显著。从蛋白质的品质分析可以看出，其最大值出现在N60和10万株·hm-2的密度上，最大值为14.55%，最小值出现在N60和30万株·hm-2的组合上，为7.82%，各个处理间差异显著。综合各个分析来看，要想获得较好品质的芸豆，氮肥施用应该保持在N45水平上，密度保持在15～20万株·hm-2之间。

表2　氮肥和密度对芸豆产量和产量构成因素的影响

注：表中不同的大(小)写字母表示1%(5%)水平的差异显著性，下同。

Note: Different large (small) letters indicate differences at the significant levels of 1% (5%), and hereinafter.

图2　N肥与密度互作对芸豆产量形成要素的影响

图3　氮肥与密度互作对商品品质的影响

3　讨　论

刘建国[9]研究表明在适宜的密度下，通过扩大行距，减小株距，有利于优化群体结构，从而获得最佳产量。祝宝林[10]认为，适宜黑龙江地区种植的11个芸豆优良品种的种植密度应保持在在21～23万株·hm-2，于晓秋[11]认为紫花芸豆种植密度在12～15万株·hm-2、播期5月15～22日之间。从本项研究分析，10～15万株·hm-2密度下，N肥对芸豆的生育期影响不大，相差1～2 d左右。但达到20万株·hm-2密度后，N肥会显著增加各个生育时期和生育期的天数，除出苗期外，其他生育时期都相应推迟，大约推迟2～4 d。

豆类根瘤由于早期处于构建阶段，向自身提供氮素能力有限，只能依靠田间施用氮肥来满足生长发育[12]，刘文钰等[13]报道了大豆籽粒产量随着施氮量的增加呈现先增加后降低的趋势；而增大种植密度提高群体产量的同时，降低了单株荚数、单株粒数和单株粒重[4]。杨广东等[14]的研究表明，种植密度与芸豆产量呈抛物线关系，获得较高产量适宜种植密度应保持在15万～20万株·hm-2，15万株·hm-2时可获高产2 875.67 kg·hm-2。随着氮肥施用量的增加，芸豆产量呈上升趋势。从本试验中可以看出芸豆的商品率随着密度的增大而降低，各个不同的密度处理间差异达到极显著水平。在氮肥处理中，以N60 kg·hm-2商品率最低。脂肪最大值出现在N45和密度10万株·hm-2的组合上，其最大值为1.51%，与其它组合间差异显著；蛋白质最大值出现在N60和10万株·hm-2的密度上，最大值为14.55%，与N60和10万株·hm-2(蛋白质含量为14.52%)组合差异不显著，与其它组合间差异显著。N30和20万株·hm-2组合产量最高为3 418.56 kg·hm-2，与N45和15万株·hm-2(产量为3 417.46 kg·hm-2)组合差异不显著，与其他组合差异显著，从产量上分析，在芸豆栽培过程中，应以15～20万株·hm-2的栽培密度为主，N肥水平保持在N30-N45水平为最佳组合处理。

从以上分析可以看出，N30和20万株·hm-2产量最高，其次为N45和15万株·hm-2组合，但两个组合之间的产量差异很小(仅相差1.1 kg·hm-2)，而N45的处理下有利于蛋白质和脂肪的积累，综合种植的经济效益和品质分析，N45和15万株·hm-2的组合最优，既能获得较高的产量，又能获得较好的商品品质和营养品质。

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Investigation on optimal mode of nitrogen and planting density for kidney bean in frigid region

YANG Guang-dong1, HU Zun-yan1, WANG Qiang2, MENG Xian-xin2, CHEN Lin-qi1

(1.Keshan Branch of Heilongjiang Academy of Agricultural Sciences, Keshan, Heilongjiang 161606, China;2.CropBreedingResearchInstituteofHeilongjiangAcademyofAgriculturalSciences,Harbin,Heilongjiang150086,China)

To investigate the effects of nitrogen and planting density on field production, yield formation indexes, products and nutritional quality of kidney bean in north frigid region of Heilongjiang Province were studied. The result indicated that N fertilizer could significantly increase growth period and growth stage. The difference was not obvious by low density planting, while it reached significant level when the density was over 20×104plants·hm-2. Number of pods per plant, pods grain number and grain weight were reduced with the increase of the density. No significant differences were observed among different nitrogen treatments. Commodity rate of kidney bean became decreased with the increase of density. Maximal Fat value (1.51%) was reached by the combination of 45 kg·hm-2nitrogen and 10×104plants·hm-2density. No significant differences were found among the different treatments. The maximal protein content (14.55%) was obtained through the combination of 60 kg·hm-2nitrogen and 10×104plants·hm-2density. No significant differences were seen in this combination, whereas significant ones were found in other combinations. Bean yield reached the highest level of 3 418.56 kg·hm-2by 30 kg·hm-2nitrogen and 20×104plants·hm-2density, which was similar to the yield by N 45 kg·hm-2and 15×104(3 417.46 kg·hm-2) and was significantly different from other combinations. In conclusion, through the analyses of economic benefits and grain quality, the best cultivation mode is the combination of 45 kg·hm-2nitrogen and 15×104plants·hm-2plant density.

kidney bean; frigid region; nitrogen; plant density; yield; grain quality

1000-7601(2016)05-0098-05

10.7606/j.issn.1000-7601.2016.05.15

2015-07-20

黑龙江省农业科技创新工程(2012ZD012)；齐齐哈尔市农业高效栽培攻关项目(NYGG-201314)作者简介：杨广东(1979—)，男，黑龙江省肇源县人，硕士，副研究员，主要从事杂粮育种与栽培技术研究。 E-mail: ygdhouzhe2000@163.com。

S506.2

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