高寒地區(qū)蕓豆氮肥與密度優(yōu)化組合模式研究

楊廣東，胡尊艷，王　強(qiáng)， 孟憲欣，陳林祺

(1.黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院克山分院， 黑龍江 克山 161606； 2.黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院育種所， 黑龍江 哈爾濱 150086)

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高寒地區(qū)蕓豆氮肥與密度優(yōu)化組合模式研究

楊廣東1，胡尊艷1，王強(qiáng)2， 孟憲欣2，陳林祺1

(1.黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院克山分院， 黑龍江 克山 161606； 2.黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院育種所， 黑龍江 哈爾濱 150086)

以黑龍江省北部主栽蕓豆品種英國(guó)紅為試驗(yàn)材料，分析了氮肥和密度對(duì)生育期、形態(tài)特征、產(chǎn)量、產(chǎn)量構(gòu)成因素、商品與營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)等方面的影響。結(jié)果表明：N肥會(huì)顯著增加各個(gè)生育時(shí)期和生育期的天數(shù)，低密度時(shí)差異不顯著，超過20萬(wàn)株·hm-2差異顯著。單株莢數(shù)、單莢粒數(shù)和百粒重隨著密度的增加而降低，各氮肥處理間差異不顯著；蕓豆的商品率隨著密度的增大而降低；N肥45 kg·hm-2和密度10萬(wàn)株·hm-2的組合脂肪含量最大為1.51%，各處理間差異顯著；蛋白質(zhì)最大值出現(xiàn)在N肥60 kg·hm-2和10萬(wàn)株·hm-2的密度與氮肥組合上，最大值為14.55%，與N肥45 kg·hm-2和10萬(wàn)株·hm-2組合差異不顯著，與其它組合間差異顯著；N30 kg·hm-2和20萬(wàn)株·hm-2組合產(chǎn)量最高，為3 418.56 kg·hm-2，與N肥45 kg·hm-2和15萬(wàn)株·hm-2組合產(chǎn)量(3 417.46 kg·hm-2)相當(dāng)，與其他組合間差異顯著。綜合種植的經(jīng)濟(jì)效益和品質(zhì)分析，最為理想栽培模式為N肥45 kg·hm-2和15萬(wàn)株·hm-2組合。

蕓豆；高寒地區(qū)；氮肥；種植密度；產(chǎn)量；品質(zhì)

蕓豆?fàn)I養(yǎng)豐富，蛋白質(zhì)含量高，是我國(guó)主要出口的食用豆類之一[1]。黑龍江省年出口蕓豆30萬(wàn)t，占全國(guó)蕓豆出口總數(shù)的1/2左右，是我國(guó)最重要的蕓豆生產(chǎn)省份之一[2]。出口價(jià)格主要受產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，而產(chǎn)量和品質(zhì)形成受氮肥和密度的影響較大，氮肥對(duì)紅蕓豆生育日數(shù)、單株莢數(shù)、單株粒重、百粒重和小區(qū)產(chǎn)量有極顯著影響(P<0.01)[3]，種植密度和施肥對(duì)蕓豆產(chǎn)量影響顯著，呈現(xiàn)“低—高—低”的變化趨勢(shì)，在不同地區(qū)，因品種、土壤、氣候等原因，種植密度、施肥的最佳取值范圍和蕓豆產(chǎn)量存在較大差異[4]。宋謹(jǐn)同[5-6]研究認(rèn)為蕓豆籽粒粗蛋白的含量隨著施氮量的增加而增加，超過到一定量后，粗蛋白含量不再增加，楊亮[7]研究認(rèn)為蕓豆籽粒隨著施氮量的增加，粗蛋白、直連淀粉、支鏈淀粉和總淀粉的含量均增加，但是當(dāng)?shù)视昧窟_(dá)到一定量時(shí)，再增施氮肥反而造成蕓豆粗蛋白和淀粉含量的降低。高運(yùn)青[8]認(rèn)為氮磷鉀施用量對(duì)產(chǎn)量的影響程度不同，對(duì)產(chǎn)量影響的順序?yàn)椋菏┑?施鉀量>施磷量，但在二者互作方面有關(guān)的研究報(bào)道較少。本試驗(yàn)以黑龍江省北部主栽的中粒蕓豆品種為材料，分析了氮肥和種植密度對(duì)蕓豆大田產(chǎn)量、產(chǎn)量構(gòu)成因素、商品與營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)等方面的影響，為高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的種植蕓豆奠定基礎(chǔ)。

1　材料與方法

1.1試驗(yàn)材料

品種為‘英國(guó)紅’，粒色紫紅，腎形，矮生直立，在黑龍江、內(nèi)蒙古、河北、山西、陜西等省區(qū)廣泛種植。

1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2012—2014年在黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院克山分院試驗(yàn)田進(jìn)行。土壤基礎(chǔ)肥力為:堿解氮128.7 mg·kg-1、有效磷51.7 mg·kg-1、速效鉀166.0 mg·kg-1、全氮0.1613 g·kg-1、全磷0.1516 g·kg-1、有機(jī)質(zhì)3.54 g·kg-1、pH6.2。設(shè)15、30、45 、60 kg·hm-24個(gè)施氮水平，分別標(biāo)記為N15、N30、N45、N60，以含氮量46.67%的尿素折算到相關(guān)氮素水平。設(shè)5個(gè)密度處理，即10、15、20、25、30萬(wàn)株·hm-2，通過調(diào)整穴距和每穴留苗株數(shù)來實(shí)現(xiàn)計(jì)劃密度。磷、鉀用量相同，每公頃施過磷酸鈣100 kg、硫酸鉀50 kg。隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，5行區(qū)，行長(zhǎng)5 m，行距65 cm，小區(qū)面積16.25 m2，3次重復(fù)，肥料播前一次性施入，其他管理同一般生產(chǎn)田。

1.3測(cè)定項(xiàng)目及方法

物候期及基本農(nóng)藝性狀：出苗期、分枝期、開花期、結(jié)莢期、成熟期、節(jié)數(shù)、莢長(zhǎng)、莖粗、單株分枝數(shù)等，生育日數(shù)是指從出苗期到成熟期的天數(shù)。

產(chǎn)量性狀：成熟期對(duì)每個(gè)小區(qū)進(jìn)行稱重測(cè)產(chǎn)。每小區(qū)各取10株，測(cè)定單株莢數(shù)、單莢粒數(shù)、單株粒重、百粒重。

營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)測(cè)定：粗蛋白含量采用半微量凱式定氮法，粗脂肪含量采用殘余法[4]。

商品品質(zhì)的測(cè)定：商品率(%)=有商品價(jià)值的籽粒重/總商品價(jià)值的籽粒重×100%。均勻度測(cè)定方法:用籽粒重的極差來表示籽粒均勻度。選取最大籽粒和最小籽粒各20粒，分別稱重，重復(fù)5次。極差=最大籽粒重-最小籽粒重。

1.4數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

所得數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2003進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，利用DPSv7.05軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)方差分析。

2　結(jié)果與分析

2.1氮肥與密度互作對(duì)蕓豆生育期和生育日數(shù)影響

由表1可知，氮肥、密度互作對(duì)蕓豆生育期產(chǎn)生影響。各個(gè)處理間出苗期一致，從分枝期開始，隨著密度、氮肥的增加，分枝期、開花期、結(jié)莢期和成熟期相應(yīng)推遲，大約延遲在4 d左右。密度與氮肥存在著相互拮抗的作用，在10～15萬(wàn)株·hm-2密度的情況下，N肥對(duì)蕓豆的生育期影響不大，相差1～2 d左右。但達(dá)到20萬(wàn)株·hm-2密度后，N肥會(huì)延遲生育日數(shù)2～4 d。

2.2氮肥與密度互作對(duì)蕓豆產(chǎn)量及構(gòu)成因素的影響

2.2.1氮肥與密度互作對(duì)蕓豆產(chǎn)量的影響如圖1所示，N30和20萬(wàn)株·hm-2組合處理下英國(guó)紅產(chǎn)量最高，為3 418.56 kg·hm-2；其次為N45和15萬(wàn)株·hm-2組合，產(chǎn)量為3 417.46 kg·hm-2，兩個(gè)組合間差異不顯著，與其它組合差異顯著。不同處理間的趨勢(shì)均呈單峰曲線變化。在N15和N30水平下，種植密度20萬(wàn)株·hm-2時(shí)英國(guó)紅的平均產(chǎn)量最高，為3 357.7 kg·hm-2，其次為15萬(wàn)株·hm-2的種植密度。在N45和N60處理下，種植密度15萬(wàn)株·hm-2時(shí)英國(guó)紅的平均產(chǎn)量最高，為3 316.41 kg·hm-2，其次為20萬(wàn)株·hm-2的種植密度。因此可以看出N肥、密度對(duì)產(chǎn)量的影響存在著拮抗作用，但無(wú)論氮肥如何變化，產(chǎn)量的最高值一直在15和20萬(wàn)株·hm-2之間變動(dòng)，因此可以斷定，在二者對(duì)產(chǎn)量的影響中，種植密度占據(jù)主導(dǎo)作用。從產(chǎn)量和成本分析，應(yīng)以15～20萬(wàn)株·hm-2的栽培密度為主，N肥水平保持在N30～N45水平為最佳組合處理。

圖1氮肥和密度對(duì)產(chǎn)量的影響

Fig.1Effects of nitrogen and planting density on yield

2.2.2氮肥密度互作對(duì)蕓豆產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響由表2可知，單株莢數(shù)、單莢粒數(shù)和百粒重隨著密度的增加而降低。從方差分析來看，單株莢數(shù)和單莢粒數(shù)在N15～N45水平下，各個(gè)密度間的處理其差異均達(dá)極顯著水平(P<0.01)，在N60水平下，10～15萬(wàn)株·hm-2與20～30萬(wàn)株·hm-2之間的差異達(dá)到極顯著水平，而20～30萬(wàn)株·hm-2之間的差異不顯著。而從百粒重的方差分析來看，N15和N60的水平下各個(gè)密度處理間的百粒重差異極顯著，N30～N45水平處理下，密度處理10～15萬(wàn)株·hm-2之間的差異不顯著，與其他處理間的差異呈極顯著水平。

表1　氮肥和密度對(duì)蕓豆生育期和生育時(shí)期的影響

2.2.3氮肥與密度互作對(duì)英國(guó)紅形態(tài)特征的影響由圖2可以看出，隨著密度的增加，莢長(zhǎng)、單株分枝數(shù)、莖粗和節(jié)數(shù)逐漸下降，不同施氮水平下，莢長(zhǎng)差異不顯著；單株分枝數(shù)和節(jié)數(shù)，低于20萬(wàn)株·hm-2密度，各氮肥處理間差異不顯著，高于此密度后，N45 kg·hm-2和60 kg·hm-2的單株分枝數(shù)和節(jié)數(shù)明顯降低；莖粗，在低密度下隨著施氮量的增加而增加，種植密度超過20萬(wàn)株·hm-2后，莖粗則呈下降趨勢(shì)。

2.3氮肥和密度對(duì)蕓豆品質(zhì)的影響

2.3.1氮肥和密度對(duì)蕓豆商品品質(zhì)的影響由圖3可以看出，蕓豆的商品率隨著密度的增大而降低，籽粒均勻度隨著種植密度的增大而增大，各密度處理間其差異達(dá)到極顯著水平(P<0.01)。以10萬(wàn)株·hm-2的商品率最高，為86.46%，比最低的35萬(wàn)株·hm-2高出19.41個(gè)百分點(diǎn)。在氮肥處理過程中，以N 60 kg·hm-2的商品率最低。處理間差異顯著。粒重極差各個(gè)組合間差異顯著。

2.3.2氮肥和種植密度對(duì)蕓豆的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的影響

由表3可以看出，脂肪最大值出現(xiàn)在N45和密度10萬(wàn)株·hm-2的組合上，其最大值為1.51%，最小值出現(xiàn)在N60和30萬(wàn)株·hm-2的組合上，其最小值為1.19%，各個(gè)處理間差異顯著。從蛋白質(zhì)的品質(zhì)分析可以看出，其最大值出現(xiàn)在N60和10萬(wàn)株·hm-2的密度上，最大值為14.55%，最小值出現(xiàn)在N60和30萬(wàn)株·hm-2的組合上，為7.82%，各個(gè)處理間差異顯著。綜合各個(gè)分析來看，要想獲得較好品質(zhì)的蕓豆，氮肥施用應(yīng)該保持在N45水平上，密度保持在15～20萬(wàn)株·hm-2之間。

表2　氮肥和密度對(duì)蕓豆產(chǎn)量和產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

注：表中不同的大(小)寫字母表示1%(5%)水平的差異顯著性，下同。

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

圖2　N肥與密度互作對(duì)蕓豆產(chǎn)量形成要素的影響

圖3　氮肥與密度互作對(duì)商品品質(zhì)的影響

3　討　論

劉建國(guó)[9]研究表明在適宜的密度下，通過擴(kuò)大行距，減小株距，有利于優(yōu)化群體結(jié)構(gòu)，從而獲得最佳產(chǎn)量。祝寶林[10]認(rèn)為，適宜黑龍江地區(qū)種植的11個(gè)蕓豆優(yōu)良品種的種植密度應(yīng)保持在在21～23萬(wàn)株·hm-2，于曉秋[11]認(rèn)為紫花蕓豆種植密度在12～15萬(wàn)株·hm-2、播期5月15～22日之間。從本項(xiàng)研究分析，10～15萬(wàn)株·hm-2密度下，N肥對(duì)蕓豆的生育期影響不大，相差1～2 d左右。但達(dá)到20萬(wàn)株·hm-2密度后，N肥會(huì)顯著增加各個(gè)生育時(shí)期和生育期的天數(shù)，除出苗期外，其他生育時(shí)期都相應(yīng)推遲，大約推遲2～4 d。

豆類根瘤由于早期處于構(gòu)建階段，向自身提供氮素能力有限，只能依靠田間施用氮肥來滿足生長(zhǎng)發(fā)育[12]，劉文鈺等[13]報(bào)道了大豆籽粒產(chǎn)量隨著施氮量的增加呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢(shì)；而增大種植密度提高群體產(chǎn)量的同時(shí)，降低了單株莢數(shù)、單株粒數(shù)和單株粒重[4]。楊廣東等[14]的研究表明，種植密度與蕓豆產(chǎn)量呈拋物線關(guān)系，獲得較高產(chǎn)量適宜種植密度應(yīng)保持在15萬(wàn)～20萬(wàn)株·hm-2，15萬(wàn)株·hm-2時(shí)可獲高產(chǎn)2 875.67 kg·hm-2。隨著氮肥施用量的增加，蕓豆產(chǎn)量呈上升趨勢(shì)。從本試驗(yàn)中可以看出蕓豆的商品率隨著密度的增大而降低，各個(gè)不同的密度處理間差異達(dá)到極顯著水平。在氮肥處理中，以N60 kg·hm-2商品率最低。脂肪最大值出現(xiàn)在N45和密度10萬(wàn)株·hm-2的組合上，其最大值為1.51%，與其它組合間差異顯著；蛋白質(zhì)最大值出現(xiàn)在N60和10萬(wàn)株·hm-2的密度上，最大值為14.55%，與N60和10萬(wàn)株·hm-2(蛋白質(zhì)含量為14.52%)組合差異不顯著，與其它組合間差異顯著。N30和20萬(wàn)株·hm-2組合產(chǎn)量最高為3 418.56 kg·hm-2，與N45和15萬(wàn)株·hm-2(產(chǎn)量為3 417.46 kg·hm-2)組合差異不顯著，與其他組合差異顯著，從產(chǎn)量上分析，在蕓豆栽培過程中，應(yīng)以15～20萬(wàn)株·hm-2的栽培密度為主，N肥水平保持在N30-N45水平為最佳組合處理。

從以上分析可以看出，N30和20萬(wàn)株·hm-2產(chǎn)量最高，其次為N45和15萬(wàn)株·hm-2組合，但兩個(gè)組合之間的產(chǎn)量差異很小(僅相差1.1 kg·hm-2)，而N45的處理下有利于蛋白質(zhì)和脂肪的積累，綜合種植的經(jīng)濟(jì)效益和品質(zhì)分析，N45和15萬(wàn)株·hm-2的組合最優(yōu)，既能獲得較高的產(chǎn)量，又能獲得較好的商品品質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)。

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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

黑龍江省農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新工程(2012ZD012)；齊齊哈爾市農(nóng)業(yè)高效栽培攻關(guān)項(xiàng)目(NYGG-201314)作者簡(jiǎn)介：楊廣東(1979—)，男，黑龍江省肇源縣人，碩士，副研究員，主要從事雜糧育種與栽培技術(shù)研究。 E-mail: ygdhouzhe2000@163.com。

S506.2

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