周 丹，王天鴻，鄭少文，邢國明

（山西農業(yè)大學園藝學院，山西太谷030801）

普通菜豆（Phaseolus vulgaris L.）（簡稱菜豆），又名四季豆、蕓豆等。菜豆不僅可作為糧食（粒用菜豆品種），又可作為蔬菜（食莢菜豆品種），個別品種還有藥用價值，因此，菜豆是人類最有價值的食物資源之一[1]。菜豆的籽粒含有豐富的蛋白質、膳食纖維、碳水化合物以及多種人體必需的維生素和礦物質（銅、鈣、鐵、鎂、錳和鋅），是許多國家和地區(qū)人口的主要植物蛋白來源[2]。我國是菜豆重要的生產國和消費國，菜豆在農產品出口中占有重要地位[3]，其主要分布于云南、貴州、陜西、山西、湖北、黑龍江和內蒙古等省區(qū)，且山西省菜豆資源較為豐富，是我國菜豆主產區(qū)之一[4]。

近年來，隨著人們對菜豆營養(yǎng)價值的認識以及市場需求的擴大，菜豆生產受到廣泛重視。然而，養(yǎng)分供應不均衡已成為當前限制菜豆優(yōu)質高效生產的障礙因子。長期不合理施肥導致菜地土壤質地劣化、養(yǎng)分虧缺或不平衡，從而影響了菜豆正常生長發(fā)育、產量形成和品質提高。有機肥施用具有可為作物生長提供均衡營養(yǎng)、改良土壤結構、提高作物產量和品質等優(yōu)點，對實現(xiàn)農業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。發(fā)展綠色無公害蔬菜生產是當前山西省乃至全國農業(yè)生產的迫切需求，肥料的合理使用尤其是有機肥、復合肥、磷肥配合施用是其關鍵技術之一[5]。

本研究通過分析有機肥、復合肥、磷肥不同施肥量組合對菜豆生長和產量的影響，以探索適宜當?shù)夭硕股a的最優(yōu)肥料配比，為山西當?shù)夭硕巩a業(yè)發(fā)展提供一定的理論依據。

1 材料和方法

1.1 試驗地概況

試驗于2018 年5—10 月在山西省農業(yè)科學院旱作節(jié)水農業(yè)試驗示范基地開展。試驗地位于山西省陽曲縣凌井店鄉(xiāng)河村（東經112°67′，北緯38°07′），海拔1 248.5 m，屬北半球中緯度暖溫帶大陸性氣候。年均氣溫8 ℃，極端最高氣溫38.2 ℃，極端最低氣溫-25.7 ℃，年均降雨量441.2 mm，年無霜期164 d。試驗田土壤為壤土，肥力中等，適宜于菜豆生長[6]。土壤基本理化性狀為：pH 值8.73，有機質含量11.88 g/kg、全氮含量0.940 g/kg、全磷含量0.705 g/kg、全鉀含量24.19 g/kg、有效磷含量8.80 mg/kg、速效鉀含量116.43 mg/kg。

1.2 試驗材料

供試菜豆品種為超早一尺秀，購買于山西太原農作物市場。

供試肥料為菜農樂牌生物有機肥（純雞糞生物發(fā)酵，N＋P2O5＋K2O≥5%、有機質≥45%），由鄭州帝益肥業(yè)生態(tài)保護工程股份有限公司生產；美新豐牌復合肥（18-18-18，N＋P2O5＋K2O≥54%），由美盛化肥（秦皇島）有限公司生產；磷肥（過磷酸鈣，有效P2O5≥12%），由銅陵市銅官山化工有限公司生產。

1.3 試驗設計

試驗采用直播、平畦地膜覆蓋栽培模式，小區(qū)設2 條種植帶，雙行南北向栽植，設3 次重復。菜豆栽培穴距40 cm，行距50 cm，操作行80 cm，搭架方式為人字架。在整地過程中將各處理有機肥、復合肥和磷肥作為基肥一次性基施。

表1 試驗處理的肥料用量 kg/hm2

試驗共設6 個處理，如表1 所示。試驗過程中其他田間管理措施采用當?shù)夭硕垢弋a生產習慣。

1.4 測定指標及方法

1.4.1 形態(tài)指標的測定 植株莖的直徑用精度為0.1 mm 的數(shù)字游標卡尺（桂林廣陸數(shù)字測控有限公司，型號為SF 2000）進行測量；株高用精度為1 mm的刻度尺測量；葉面積測定采用Li-3000C 便攜式葉面積儀（北京雅欣理儀科技有限公司，型號為YX-1241-16-225）進行測定。

在植株伸蔓期、開花期隨機選取植株從上往下數(shù)第3～5 節(jié)位成熟葉片，采用丙酮研磨法[7]測定葉綠素（Chl）含量。

其中，Ca為葉綠素a 含量（mg/g）；Cb為葉綠素b含量（mg/g）；CT為葉綠素總含量（mg/g）；A663和A645分別表示波長為663、645 nm 下的吸光度值。

1.4.2 光合指標的測定 采用LCPro-SD 便攜式智能光合儀（易科泰生態(tài)技術有限公司），于晴天9：00—11：00 測定凈光合速率（Pn）、氣孔導度（Gs）等參數(shù)[8]。測定時采用紅藍光源，溫度為（30±2）℃，光量子通量密度（PFD）設定為1 400 μmol/（m2·s），相對濕度為25%～30%，葉室CO2濃度為（380±10）μmol/mol。

1.4.3 產量的測定 將各個菜豆植株結莢期的豆莢分批用電子秤稱質量，累加后算出小區(qū)總產量，再核算出公頃產量。

1.5 數(shù)據分析

試驗數(shù)據采用Excel 2010 進行處理，用SPSS 25.0 軟件分析處理間的差異顯著性。

2 結果與分析

2.1 有機肥和化肥配施對菜豆株高的影響

由圖1 可知，菜豆伸蔓期的株高明顯比開花期的低，而在不同生育時期各處理間株高都有顯著差異。伸蔓期T6 處理的株高顯著高于其他處理，株高為89.33 cm，比T1 處理高38%；T3 處理株高次之，為74.17 cm，T1 處理株高最低，為55.33 cm。開花期T6 處理的株高達到最高，為303.50 cm，，顯著高于其他4 個處理（除T3 處理外），T3 處理株高次之，為295.33 cm，T1 處理株高最低，為240.50 cm。在2 個時期中，T1、T4 處理的株高都相對較低，T3、T6 處理的株高相對較高，說明有機肥和復合肥配施使菜豆的株高顯著增加，且施用多量有機肥處理的株高會比施用少量有機肥的株高高。

2.2 有機肥和化肥配施對菜豆植株莖粗的影響

從圖2 可以看出，開花期菜豆的莖粗比伸蔓期菜豆的莖粗略粗。伸蔓期T4 處理莖粗達到最高，為4.46 mm，T2 處理莖粗最小，為4.10 mm。開花期中T3 處理的莖粗最粗，為6.12 mm，T4 處理的莖粗最小，為5.56 mm。每個時期處理間均無顯著性差異，說明在菜豆伸蔓期和開花期中不同化肥組合對莖粗的影響較小。

2.3 有機肥和化肥配施對菜豆葉面積的影響

植物葉片是進行光合作用和蒸騰作用等代謝活動的重要器官，其面積的大小在一定范圍內與植物的生長密切相關，葉面積的大小既可以體現(xiàn)植物光合物質的積累，又可以體現(xiàn)植物的生長，所以，葉面積是一個非常重要的指標。

由圖3 可知，菜豆伸蔓期的葉面積顯著低于開花期的葉面積，在這2 個時期中，6 個處理間均有顯著差異，在伸蔓期，T6 處理的葉面積達到最大，為251.71 cm2，T5 處理的葉面積次之，為245.06 cm2，這2 個處理的葉面積均顯著高于其他4 個處理；T1處理的葉面積最小，為151.88 cm2。在開花期，T6 處理的葉面積最大，為418.44 cm2，T3 處理的葉面積次之，為412.40 cm2，而T4 處理的葉面積最小，為340.04 cm2。這說明有機肥用量不會影響葉片的生長。施用較多的復合肥和磷肥，會使葉面積增大。

2.4 有機肥和化肥配施對菜豆光合參數(shù)的影響

光合參數(shù)可以反映植物進行光合作用的強度。凈光合速率是指植物光合作用積累的有機物。由圖4 可知，在伸蔓期，T3 處理的凈光合速率最高，為19.66 μmol/（m2·s），T1 處理的凈光合速率最低，為17.46 μmol/（m2·s），6 個處理間的凈光合速率沒有顯著性差異。在開花期，T2 處理的凈光合速率最高，達22.28 μmol/（m2·s），T6 處理的凈光合速率次之，為21.83 μmol/（m2·s），T5 處理的凈光合速率最低，為17.90 μmol/（m2·s），顯著低于T2、T6 處理的凈光合速率。由于這6 個處理的凈光合速率變化沒有呈現(xiàn)出趨勢變化，所以，暫時不能分析出引起這種變化的原因。

氣孔導度是指氣孔張開的程度，影響光合作用、呼吸作用及蒸騰作用。由圖5 可知，在每個時期6 個處理間菜豆的氣孔導度都有顯著性差異。在伸蔓期，T1 處理的氣孔導度最大，為0.63 μmol/（m2·s），T3、T6 處理的氣孔導度次之，均為0.61 μmol/（m2·s），T4 處理的氣孔導度最小，為0.43 μmol/（m2·s），顯著低于T1、T3、T6 處理的氣孔導度。在開花期，T2 處理的氣孔導度最高，為0.76 μmol/（m2·s），T6 處理的氣孔導度次之，為0.75 μmol/（m2·s），T4 處理的氣孔導度最小，為0.59 μmol/（m2·s），顯著低于T2 處理的氣孔導度。

2.5 有機肥和化肥配施對菜豆葉片葉綠素含量的影響

葉綠素是植物進行光合作用的主要色素，在光合作用的光吸收中起核心作用。葉綠素含量的高低可反映產生生物量的多少。從表2 可以看出，T6 處理的葉綠素a、葉綠素b 及總葉綠素含量都最高，且T6 處理的葉綠素a 含量顯著高于T4、T5 處理，T3處理的葉綠素含量次之。6 個處理的葉綠素b 含量之間沒有顯著性差異。T6 處理的總葉綠素含量顯著高于T4、T5 處理。而6 個處理的葉綠素a/b 之間沒有顯著性差異，但比值相對最高的是T3 處理，相對最低的是T4 處理。

表2 伸蔓期各處理葉綠素參數(shù)比較

從表3 可以看出，除6 個處理的葉綠素a/b 之間沒有顯著性差異外，其他幾個參數(shù)處理之間都有顯著性差異。T6 處理的葉綠素a、葉綠素b 以及總葉綠素含量都最高，且顯著高于T1、T4、T5 處理，葉綠素a 含量比T1 處理高20.35%，葉綠素b 含量比T1 處理高21.71%，總葉綠素含量比T1 處理高20.69%。T2、T3 處理的葉綠素參數(shù)值處于中間，而這2 個處理都是施用7 500 kg/hm2有機肥。由此可見，施用量較多的有機肥配合施用大量復合肥和磷肥會使菜豆的葉綠素含量增加，而在施用較少量有機肥條件下，配合施用適當?shù)膹秃戏屎土追?，可以使葉綠素含量達到相對較高的值，說明這種施肥方法比較可靠。

表3 開花期各處理葉綠素參數(shù)比較

2.6 有機肥和化肥配施對菜豆產量的影響

從圖6 可以看出，施用少量有機肥的3 個處理和施用多量有機肥的3 個處理的產量變化趨勢一致，T1、T2、T3 處理的產量呈逐漸上升的趨勢；T4、T5、T6 處理的產量也呈逐漸上升的趨勢。T6 處理和T3 處理的產量分別為35 971、34 946 kg/hm2，顯著高于其他處理的產量，T6 處理的產量比T4 處理高出24.35%；T2 和T5 處理的產量也相對較高，分別為31 937、31 744 kg/hm2；除T4 處理外，T1 處理的產量也相對較低。由此可見，施用多量的有機肥會使菜豆的產量有所增高，但對產量的影響較?。挥袡C肥和復合肥、磷肥配施會使產量升高，大量使用復合肥和磷肥，會使產量顯著上升。

2.7 有機肥和化肥配施對菜豆生長指標和產量間的相關性分析

利用SPSS 25.0 軟件對菜豆不同處理的不同生育時期的生長指標及產量進行相關性分析。從表4可以看出，菜豆伸蔓期的株高與葉面積呈顯著正相關，與產量呈極顯著正相關，葉面積與產量呈顯著正相關；而伸蔓期的莖粗與氣孔導度、葉綠素a、葉綠素b 呈負相關，凈光合速率與氣孔導度、葉綠素 b 呈負相關。

表4 菜豆伸蔓期各指標與產量間的相關性分析

從表5 可以看出，菜豆開花期的株高與葉綠素b 呈顯著正相關，與產量呈極顯著正相關；葉面積與莖粗呈顯著正相關，與產量呈極顯著正相關；葉綠素a 與葉綠素b 呈極顯著正相關，與產量呈顯著正相關；葉綠素b 與產量呈顯著正相關。

表5 菜豆開花期各指標與產量間的相關性分析

3 結論與討論

不同肥料組合對菜豆的生長勢、光合指標及產量等均有影響。在菜豆伸蔓期和開花期，植株大多數(shù)的形態(tài)指標和葉綠素以及產量的變化呈現(xiàn)一定的規(guī)律，施用少量有機肥的3 個處理（T1、T2、T3），隨著復合肥和磷肥施用量的增多，各指標的數(shù)值也逐漸增大，施用多量有機肥的3 個處理（T4、T5、T6）也具有同樣的變化。但在伸蔓期和開花期的凈光合速率和氣孔導度上，沒有表現(xiàn)出一致的變化。而在這些指標上T6 處理最好，說明施用多量有機肥（15 000 kg/hm2）會使菜豆的形態(tài)指標、光合參數(shù)、生理指標以及產量有顯著增加。

分析發(fā)現(xiàn)，施用少量有機肥（7 500 kg/hm2）的T2、T3 處理的一些指標相比T6 處理表現(xiàn)略差，但有些指標和T6 處理之間沒有顯著性差異，初步說明，施用有機肥量的多少對菜豆的生長影響較??；T1、T4 處理的大多數(shù)指標無顯著性差異，這2 個處理除有機肥施肥量不同外，其他施肥量均一致，這更加說明施用多量和少量有機肥對菜豆的產量影響較小。通過各方面綜合考量，得出菜豆的最適施用有機肥量是7 500 kg/hm2，這與張顯東等[9]的研究結果基本一致。有機肥可以降低土壤容重，從而提高土壤田間持水量[10]，提高土壤養(yǎng)分，減少有害微生物和病蟲害的發(fā)生；可以分解有害化學物質，凈化土壤；還可以改善土壤結構，從而提高作物的產量和品質，提高經濟效益，對實現(xiàn)農業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要的意義[11]。

本研究的6 個處理中，除有機肥的施肥量不同外，復合肥和磷肥的施用量也不同。研究表明，在菜豆伸蔓期和開花期，施用少量有機肥的3 個處理中，T3 處理的形態(tài)指標以及部分生理指標整體比T2處理表現(xiàn)好，T3 處理的產量也較T2 處理高9.41%，這是由于T3 處理的復合肥施用量比T2 處理多450 kg/hm2，磷肥的施用量比T2 處理多75 kg/hm2。在施用多量有機肥的3 處理處理中，T5 處理比T4處理多施了225 kg/hm2的復合肥，但T5 處理的產量比T4 處理高9.74%。說明，施用復合肥和磷肥可以提高產量，這與前人研究一致[12-14]。

有機肥與無機肥在施用中存在交互作用，在施用肥料的時候把磷肥加入有機肥中，可以發(fā)揮最大的肥效。研究表明，有機無機肥配施可以顯著提高土壤全氮含量[15]。呂真真等[16]研究表明，有機肥和無機肥配施可以提高土壤質量。劉拴成[17]研究表明，有機肥和無機肥配施可以增加馬鈴薯的各性狀指標及產量。王保平等[18]研究表明，不同配比基質也可以提高甜瓜的產量。除此之外，有機肥與無機肥配施還可以提高作物品質[19]。因此，在菜豆旱作中要保證菜豆的產量和品質，可以施用適量的有機肥再配合施用復合肥和磷肥，也可以提示菜農和研究者們，種植菜豆可以用增施復合肥和磷肥的比例來減輕其他化肥的使用量。由于本試驗沒有完全得出在種植菜豆中施用有機肥和復合肥、磷肥的最佳施用量，但可以參考T2 和T3 處理肥料的施用量繼續(xù)深入研究，為山西旱作菜豆的研究提供依據。由于影響露地旱作菜豆產量的因素有很多，如菜豆品種、土壤肥力狀況、降雨量、前茬作物、栽培管理方法等，但具體對菜豆有怎樣的影響暫不清楚，還需進一步研究。