种植方式和密度对旱地粮用豇豆生长及产量的影响

张冬梅，刘恩科，张 伟，姜春霞，王晓娟，刘化涛，闫六英

(山西省农业科学院 旱地农业研究中心，太原 030031)

豇豆为豆科豇豆属(Vigna)豇豆种，又名角豆、饭豆,为1 a生缠绕草本植物,分长蔓型和短蔓型。长蔓型豇豆取其豆荚做蔬菜食用,又称长豇豆；短蔓型豇豆取其籽实做小杂粮使用，又称粮用豇豆[1]。豇豆籽粒营养丰富，含有蛋白质18%～30%、脂肪1%～2%、淀粉40%～60%，富含人和动物不可缺少的8种氨基酸，特别是赖氨酸、色氨酸和谷氨酸含量高。含丰富的矿物质，如钙、磷、铁等，维生素A、B1、B2含量也较高，有健胃益气、和五脏、调颜养身、生精补肾、止渴止吐、解毒等功效，在调节饮食结构、丰富人们的膳食生活中发挥重要作用[2]。随着《农业部关于“镰刀弯”地区玉米结构调整的指导意见》的出台和《山西杂粮产业振兴计划》的实施，粮用豇豆作为一种适应性广、抗逆性、固氮养地能力高的杂粮，是调整种植结构和饮食结构，发展优质、高效、可持续农业不可替代的作物[3]。而有关豇豆的研究更多地集中在菜用豇豆(长豇豆)[4-13]方面，粮用豇豆的研究仅集中在简单品比、粗加工等方面[3,14-15]，有关栽培技术的研究鲜有报道。本研究在有“小杂粮王国”之称的山西[16-17]，以粮用豇豆——‘中豇1号’为研究对象，考察不同种植方式和种植密度对粮用豇豆生长及产量的影响，最终形成旱地粮用豇豆标准化栽培技术规程，为旱地粮用豇豆高产高效提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

试验于2015年在山西省旱作节水农业——阳曲县河村示范基地进行，该区位于山西省中部，属典型的半干旱区，海拔1 270 m，无霜期120 d左右，年平均降水量450 mm，年均蒸发量1 995 mm，年平均气温6～7 ℃，昼夜温差大，≥10 ℃的活动积温2 600 ℃·d。干旱缺水和低温冷凉是该区农业生产的主要限制因子。土壤为黄土质淡褐土，基础肥力见表1，属于中等肥力。2015年属降水偏丰年份，5-9月豇豆生育期内降水比多年平均增加57.8 mm(表2)。

1.2 试验材料

供试作物为‘中豇1号’豇豆，是中国农业科学院作物品种资源研究所用尼日利亚引进的豇豆品种选育而成的矮生早熟抗病品种。

表1 2015年试验基础肥力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 试验方法

采用裂区设计，主区为种植方式处理，设覆膜种植和露地种植(对照)2 个水平，播种行距都为50 cm，覆膜种植为膜侧播种，地膜宽度为80 cm；裂区为密度处理，设7.5万株/hm2、11.25万株/hm2和15万株/hm23个水平，6 个处理，3 次重复，共18 个小区。小区面积8 m×8 m=64 m2。基肥在春季整地前一次性施入，施肥量为尿素163.5 kg/hm2、过磷酸钙625.5 kg/hm2、硫酸钾90 kg/hm2。前茬作物为玉米。试验于5月14日人工穴播，生育期无补充灌溉，按常规措施进行田间中耕管理，收获时分次采摘干豆荚，收获籽粒，8月26日开始采摘干豆角，9月23日进行最后一次采摘。

1.4 调查项目与测定方法

1.4.1 降雨量 气象站自动记录生育期内每次降水量，同时查阅该区多年平均降水量。

1.4.2 豇豆生长发育指标 调查记录各处理豇豆出苗率，豇豆出苗、抽蔓、开花结荚、采收期及豇豆抽蔓期的高、复叶数和分支数，开花结荚期的株高、茎粗和分支数。

1.4.3 产量性状 收获前小区调查实际株数、每小区单打单收实际测产。每个处理随机选取30 株测定种株荚数、荚粒数及千粒质量。

1.5 统计方法

数据用DPS 7.05统计分析。数据为“平均值±标准差”。

2 结果与分析

2.1 不同处理对豇豆生育期及出苗的影响

由表3可知，地膜覆盖的增温保墒效应明显提高豇豆的出苗率，加快豇豆的生育进程。覆膜种植可使豇豆提前1 d出苗，且平均出苗率(94.3%)极显著高于露地种植(83.8%)。覆膜种植较露地种植分枝抽蔓期平均提前2 d，开花结荚期平均提前3 d。露地种植时，随着密度增加，出苗率降低，当密度从7.5万株/hm2增至11.3万株/hm2时，出苗率显著降低(P<0.05)；覆膜种植密度从11.3万株/hm2增至15万株/hm2时豇豆出苗率显著降低(P<0.01)，因此在进行豇豆宽行距高密度人工穴播时，要注重播种质量，保证较高的出苗率，为豇豆获得高产提供足够的苗数。

2.2 不同处理对不同生育时期粮用豇豆生长的影响

由表4可以看出，覆膜种植幼苗期和分枝抽蔓期的株高、复叶数、分枝数和开花结荚期的株高、茎粗、分枝数都大于露地种植，且除幼苗期的分支数和开花结荚期的株高，覆膜种植都显著大于露地种植。在分枝抽蔓期，株高和复叶数极显著大于露地种植(P<0.01)，分支数显著大于露地种植(P<0.05)。说明分枝抽蔓期是豇豆非常重要的生育阶段，此时，营养生长与生殖生长并进，是花芽分化的重要时期。覆膜种植可使豇豆生长保持较高的地温、适宜的土壤含水量和良好的光照，促进植株节间和主蔓伸长，根系迅速发展，根群基本形成，并着生大量根瘤，为最后高产奠定良好的基础。不论是覆膜种植还是露地种植，随着密度增加，不同生育时期株高、复叶数、分枝数和茎粗之间均无显著差异，但不同生育时期的分枝数(幼苗期露地种植除外)、分枝抽蔓期的复叶数、开花结荚期的茎粗都随密度增加呈明显降低趋势，表明豇豆密植后土壤养分、水分和光能的利用都受到一定限制。

表3 不同处理下粮用豇豆的生育期与出苗率Table 3 Growth period and emergence rate in grain cowpea under different treatments

表4 不同处理下不同时期粮用豇豆的生长性状Table 4 Growth of grain cowpea at different growth stages under different treatments

2.3 不同处理对豇豆产量及构成因子的影响

从表5可以看出，覆膜处理豇豆的实收产量和理论产量都极显著大于露地处理(P<0.01)，实收产量增加27.4%，理论产量增加20.5%。产量增加的原因主要是覆膜处理的公顷株数和平均千粒质量都显著大于露地处理，表明地膜覆盖增温保墒的效应在保证较高出苗率的同时，在开花结荚期可促进籽粒灌浆。随着密度增加，覆膜处理和露地处理豇豆的产量变化不同。露地处理中，当密度从7.5万株/hm2增至11.3万株/hm2时，实收产量和理论产量都显著降低(P<0.01)，但当密度从11.3万株/hm2增至15万株/hm2时，产量没有显著变化。覆膜处理中，当密度从7.5万株/hm2增至11.3万株/hm2时，豇豆实收产量和理论产量都显著增加，但当密度从11.3万株/hm2增至15万株/hm2时，实收产量和理论产量都显著降低。表明露地种植时，密度以7.5万株/hm2为宜，而覆膜种植时，密度以11.3万株/hm2为宜。随着密度增加，株荚数显著降低(P<0.01)，而平均荚粒数和平均千粒质量间没有显著变化。

表5 不同处理下粮用豇豆的产量及构成因子Table 5 Yield and components factors of grain cowpea under different treatments

3 讨 论

豇豆是起源于热带气候的作物，喜温暖，耐热性强，不耐低温，10 ℃以下生长受阻，5 ℃以下植株表现受害，接近0 ℃时茎蔓枯死，而粮用豇豆一般种植在冷凉旱山区，因此，地膜覆盖的增温保墒作用使其成为粮用豇豆非常重要的一项栽培措施。本研究中，覆膜种植明显加快豇豆的生育进程，出苗期提前1 d，分枝抽蔓期平均提前2 d，开花结荚期平均提前3 d。覆膜种植出苗率较露地种植增加10.5%，在不同生育时期对豇豆株高、茎粗、分枝数和复叶数的促进作用明显大于露地种植，为最后取得高产奠定基础。覆膜种植粮用豇豆的实收产量和理论产量都显著大于露地种植(P<0.01)，且实收产量较露地种植增加27.4%，理论产量较露地种植增加20.5%。吴安民等[18]在不同自然生态区，对特选张塘豇豆生长发育及籽粒性状的研究表明，地膜覆盖比露地增产38%～123%。增产幅度的大小除与当地气候、土壤、施肥、播期和密度等生态生产因素有关外,还与豇豆品种类型有很大关系。试验年份是降水偏丰的年份，如遇干旱年份，覆膜种植对粮用豇豆生长及产量的促进作用可能会更加凸显。

豇豆合理密植是增加单位面积产量的有效途径。其作用主要在于充分发挥土、肥、水、光、气、热的效能，通过调节粮用豇豆单位面积内个体与群体之间的关系，使个体发育健壮，群体生长协调，达到高产的目的。但由于生态、生产及栽培措施的不同，获得最高产量的密度会有明显差异[4,19]。本研究中，露地种植粮用豇豆以7.5万株/hm2产量最高，随着密度增加，产量显著降低，而覆膜种植由于改善冷凉旱山区的水热条件，获得最高产量的密度明显大于露地种植，为11.3万株/hm2，且随密度增加产量的变化呈倒抛物线型。王素英等[19]普通豇豆(粮用豇豆)密度试验的研究结果也表明，随着密度的增加，产量先增加后降低，当密度为16.2万株/hm2时产量最高，为1 935 kg/hm2。试验区域旱地粮用豇豆可在覆膜种植条件下采用11.3万株/hm2的播种密度达到高产。各地应根据具体的气候、土壤、品种、种植模式、播期等来合理增加粮用豇豆播种密度，达到高产高效的目的。

在国家推进农业供给侧结构性改革的大背景下，做大做强杂粮产业将摆在非常重要的位置，粮用豇豆作为一种耐旱、耐瘠、适应性强的粮、菜、绿肥、饲料、医药兼用的杂粮作物，为产业结构调整提供一种较为理想的选择。但目前粮用豇豆多为山区丘陵地区的零星种植，尚未形成规模生产，需要从优良品种选育、高产高效栽培技术研究、综合利用加工技术提升、优势区划定、标准化生产等方面全方位着手，打造农业产业技术高地，开发特色优势资源，发展功能农业，走绿色、健康、生态、可持续的杂粮有机旱作发展之路[20-21]。

4 结 论

由于地膜覆盖粮用豇豆改变冷凉旱区的水热条件，出苗率较露地种植增加10.5%，且明显加快粮用豇豆的生育进程。覆膜种植和露地种植对豇豆生长影响的差异最大在分枝抽蔓期，株高和复叶数(P<0.01)以及分枝数(P<0.05)都显著大于露地种植，为最后取得高产奠定基础，实收产量和理论产量分别较露地种植增加27.4%和20.5%。粮用豇豆覆膜种植时，产量变化随密度增加呈倒抛物线型，获得最高产量的密度为11.3万株/hm2，而露地种植获得最高产量的密度仅为7.5万株/hm2，且随着密度增加，产量显著降低。综合不同种植方式和密度对粮用豇豆生长及产量的影响，该区域旱地粮用豇豆采用覆膜种植、播种密度11.3万株/hm2时可获得高产。

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