周 丹，王天鸿，郑少文，邢国明

（山西农业大学园艺学院，山西太谷030801）

普通菜豆（Phaseolus vulgaris L.）（简称菜豆），又名四季豆、芸豆等。菜豆不仅可作为粮食（粒用菜豆品种），又可作为蔬菜（食荚菜豆品种），个别品种还有药用价值，因此，菜豆是人类最有价值的食物资源之一[1]。菜豆的籽粒含有丰富的蛋白质、膳食纤维、碳水化合物以及多种人体必需的维生素和矿物质（铜、钙、铁、镁、锰和锌），是许多国家和地区人口的主要植物蛋白来源[2]。我国是菜豆重要的生产国和消费国，菜豆在农产品出口中占有重要地位[3]，其主要分布于云南、贵州、陕西、山西、湖北、黑龙江和内蒙古等省区，且山西省菜豆资源较为丰富，是我国菜豆主产区之一[4]。

近年来，随着人们对菜豆营养价值的认识以及市场需求的扩大，菜豆生产受到广泛重视。然而，养分供应不均衡已成为当前限制菜豆优质高效生产的障碍因子。长期不合理施肥导致菜地土壤质地劣化、养分亏缺或不平衡，从而影响了菜豆正常生长发育、产量形成和品质提高。有机肥施用具有可为作物生长提供均衡营养、改良土壤结构、提高作物产量和品质等优点，对实现农业可持续发展具有重要意义。发展绿色无公害蔬菜生产是当前山西省乃至全国农业生产的迫切需求，肥料的合理使用尤其是有机肥、复合肥、磷肥配合施用是其关键技术之一[5]。

本研究通过分析有机肥、复合肥、磷肥不同施肥量组合对菜豆生长和产量的影响，以探索适宜当地菜豆生产的最优肥料配比，为山西当地菜豆产业发展提供一定的理论依据。

1 材料和方法

1.1 试验地概况

试验于2018 年5—10 月在山西省农业科学院旱作节水农业试验示范基地开展。试验地位于山西省阳曲县凌井店乡河村（东经112°67′，北纬38°07′），海拔1 248.5 m，属北半球中纬度暖温带大陆性气候。年均气温8 ℃，极端最高气温38.2 ℃，极端最低气温-25.7 ℃，年均降雨量441.2 mm，年无霜期164 d。试验田土壤为壤土，肥力中等，适宜于菜豆生长[6]。土壤基本理化性状为：pH 值8.73，有机质含量11.88 g/kg、全氮含量0.940 g/kg、全磷含量0.705 g/kg、全钾含量24.19 g/kg、有效磷含量8.80 mg/kg、速效钾含量116.43 mg/kg。

1.2 试验材料

供试菜豆品种为超早一尺秀，购买于山西太原农作物市场。

供试肥料为菜农乐牌生物有机肥（纯鸡粪生物发酵，N＋P2O5＋K2O≥5%、有机质≥45%），由郑州帝益肥业生态保护工程股份有限公司生产；美新丰牌复合肥（18-18-18，N＋P2O5＋K2O≥54%），由美盛化肥（秦皇岛）有限公司生产；磷肥（过磷酸钙，有效P2O5≥12%），由铜陵市铜官山化工有限公司生产。

1.3 试验设计

试验采用直播、平畦地膜覆盖栽培模式，小区设2 条种植带，双行南北向栽植，设3 次重复。菜豆栽培穴距40 cm，行距50 cm，操作行80 cm，搭架方式为人字架。在整地过程中将各处理有机肥、复合肥和磷肥作为基肥一次性基施。

表1 试验处理的肥料用量 kg/hm2

试验共设6 个处理，如表1 所示。试验过程中其他田间管理措施采用当地菜豆高产生产习惯。

1.4 测定指标及方法

1.4.1 形态指标的测定 植株茎的直径用精度为0.1 mm 的数字游标卡尺（桂林广陆数字测控有限公司，型号为SF 2000）进行测量；株高用精度为1 mm的刻度尺测量；叶面积测定采用Li-3000C 便携式叶面积仪（北京雅欣理仪科技有限公司，型号为YX-1241-16-225）进行测定。

在植株伸蔓期、开花期随机选取植株从上往下数第3～5 节位成熟叶片，采用丙酮研磨法[7]测定叶绿素（Chl）含量。

其中，Ca为叶绿素a 含量（mg/g）；Cb为叶绿素b含量（mg/g）；CT为叶绿素总含量（mg/g）；A663和A645分别表示波长为663、645 nm 下的吸光度值。

1.4.2 光合指标的测定 采用LCPro-SD 便携式智能光合仪（易科泰生态技术有限公司），于晴天9：00—11：00 测定净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）等参数[8]。测定时采用红蓝光源，温度为（30±2）℃，光量子通量密度（PFD）设定为1 400 μmol/（m2·s），相对湿度为25%～30%，叶室CO2浓度为（380±10）μmol/mol。

1.4.3 产量的测定 将各个菜豆植株结荚期的豆荚分批用电子秤称质量，累加后算出小区总产量，再核算出公顷产量。

1.5 数据分析

试验数据采用Excel 2010 进行处理，用SPSS 25.0 软件分析处理间的差异显著性。

2 结果与分析

2.1 有机肥和化肥配施对菜豆株高的影响

由图1 可知，菜豆伸蔓期的株高明显比开花期的低，而在不同生育时期各处理间株高都有显著差异。伸蔓期T6 处理的株高显著高于其他处理，株高为89.33 cm，比T1 处理高38%；T3 处理株高次之，为74.17 cm，T1 处理株高最低，为55.33 cm。开花期T6 处理的株高达到最高，为303.50 cm，，显著高于其他4 个处理（除T3 处理外），T3 处理株高次之，为295.33 cm，T1 处理株高最低，为240.50 cm。在2 个时期中，T1、T4 处理的株高都相对较低，T3、T6 处理的株高相对较高，说明有机肥和复合肥配施使菜豆的株高显著增加，且施用多量有机肥处理的株高会比施用少量有机肥的株高高。

2.2 有机肥和化肥配施对菜豆植株茎粗的影响

从图2 可以看出，开花期菜豆的茎粗比伸蔓期菜豆的茎粗略粗。伸蔓期T4 处理茎粗达到最高，为4.46 mm，T2 处理茎粗最小，为4.10 mm。开花期中T3 处理的茎粗最粗，为6.12 mm，T4 处理的茎粗最小，为5.56 mm。每个时期处理间均无显著性差异，说明在菜豆伸蔓期和开花期中不同化肥组合对茎粗的影响较小。

2.3 有机肥和化肥配施对菜豆叶面积的影响

植物叶片是进行光合作用和蒸腾作用等代谢活动的重要器官，其面积的大小在一定范围内与植物的生长密切相关，叶面积的大小既可以体现植物光合物质的积累，又可以体现植物的生长，所以，叶面积是一个非常重要的指标。

由图3 可知，菜豆伸蔓期的叶面积显著低于开花期的叶面积，在这2 个时期中，6 个处理间均有显著差异，在伸蔓期，T6 处理的叶面积达到最大，为251.71 cm2，T5 处理的叶面积次之，为245.06 cm2，这2 个处理的叶面积均显著高于其他4 个处理；T1处理的叶面积最小，为151.88 cm2。在开花期，T6 处理的叶面积最大，为418.44 cm2，T3 处理的叶面积次之，为412.40 cm2，而T4 处理的叶面积最小，为340.04 cm2。这说明有机肥用量不会影响叶片的生长。施用较多的复合肥和磷肥，会使叶面积增大。

2.4 有机肥和化肥配施对菜豆光合参数的影响

光合参数可以反映植物进行光合作用的强度。净光合速率是指植物光合作用积累的有机物。由图4 可知，在伸蔓期，T3 处理的净光合速率最高，为19.66 μmol/（m2·s），T1 处理的净光合速率最低，为17.46 μmol/（m2·s），6 个处理间的净光合速率没有显著性差异。在开花期，T2 处理的净光合速率最高，达22.28 μmol/（m2·s），T6 处理的净光合速率次之，为21.83 μmol/（m2·s），T5 处理的净光合速率最低，为17.90 μmol/（m2·s），显著低于T2、T6 处理的净光合速率。由于这6 个处理的净光合速率变化没有呈现出趋势变化，所以，暂时不能分析出引起这种变化的原因。

气孔导度是指气孔张开的程度，影响光合作用、呼吸作用及蒸腾作用。由图5 可知，在每个时期6 个处理间菜豆的气孔导度都有显著性差异。在伸蔓期，T1 处理的气孔导度最大，为0.63 μmol/（m2·s），T3、T6 处理的气孔导度次之，均为0.61 μmol/（m2·s），T4 处理的气孔导度最小，为0.43 μmol/（m2·s），显著低于T1、T3、T6 处理的气孔导度。在开花期，T2 处理的气孔导度最高，为0.76 μmol/（m2·s），T6 处理的气孔导度次之，为0.75 μmol/（m2·s），T4 处理的气孔导度最小，为0.59 μmol/（m2·s），显著低于T2 处理的气孔导度。

2.5 有机肥和化肥配施对菜豆叶片叶绿素含量的影响

叶绿素是植物进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。叶绿素含量的高低可反映产生生物量的多少。从表2 可以看出，T6 处理的叶绿素a、叶绿素b 及总叶绿素含量都最高，且T6 处理的叶绿素a 含量显著高于T4、T5 处理，T3处理的叶绿素含量次之。6 个处理的叶绿素b 含量之间没有显著性差异。T6 处理的总叶绿素含量显著高于T4、T5 处理。而6 个处理的叶绿素a/b 之间没有显著性差异，但比值相对最高的是T3 处理，相对最低的是T4 处理。

表2 伸蔓期各处理叶绿素参数比较

从表3 可以看出，除6 个处理的叶绿素a/b 之间没有显著性差异外，其他几个参数处理之间都有显著性差异。T6 处理的叶绿素a、叶绿素b 以及总叶绿素含量都最高，且显著高于T1、T4、T5 处理，叶绿素a 含量比T1 处理高20.35%，叶绿素b 含量比T1 处理高21.71%，总叶绿素含量比T1 处理高20.69%。T2、T3 处理的叶绿素参数值处于中间，而这2 个处理都是施用7 500 kg/hm2有机肥。由此可见，施用量较多的有机肥配合施用大量复合肥和磷肥会使菜豆的叶绿素含量增加，而在施用较少量有机肥条件下，配合施用适当的复合肥和磷肥，可以使叶绿素含量达到相对较高的值，说明这种施肥方法比较可靠。

表3 开花期各处理叶绿素参数比较

2.6 有机肥和化肥配施对菜豆产量的影响

从图6 可以看出，施用少量有机肥的3 个处理和施用多量有机肥的3 个处理的产量变化趋势一致，T1、T2、T3 处理的产量呈逐渐上升的趋势；T4、T5、T6 处理的产量也呈逐渐上升的趋势。T6 处理和T3 处理的产量分别为35 971、34 946 kg/hm2，显著高于其他处理的产量，T6 处理的产量比T4 处理高出24.35%；T2 和T5 处理的产量也相对较高，分别为31 937、31 744 kg/hm2；除T4 处理外，T1 处理的产量也相对较低。由此可见，施用多量的有机肥会使菜豆的产量有所增高，但对产量的影响较小；有机肥和复合肥、磷肥配施会使产量升高，大量使用复合肥和磷肥，会使产量显著上升。

2.7 有机肥和化肥配施对菜豆生长指标和产量间的相关性分析

利用SPSS 25.0 软件对菜豆不同处理的不同生育时期的生长指标及产量进行相关性分析。从表4可以看出，菜豆伸蔓期的株高与叶面积呈显著正相关，与产量呈极显著正相关，叶面积与产量呈显著正相关；而伸蔓期的茎粗与气孔导度、叶绿素a、叶绿素b 呈负相关，净光合速率与气孔导度、叶绿素 b 呈负相关。

表4 菜豆伸蔓期各指标与产量间的相关性分析

从表5 可以看出，菜豆开花期的株高与叶绿素b 呈显著正相关，与产量呈极显著正相关；叶面积与茎粗呈显著正相关，与产量呈极显著正相关；叶绿素a 与叶绿素b 呈极显著正相关，与产量呈显著正相关；叶绿素b 与产量呈显著正相关。

表5 菜豆开花期各指标与产量间的相关性分析

3 结论与讨论

不同肥料组合对菜豆的生长势、光合指标及产量等均有影响。在菜豆伸蔓期和开花期，植株大多数的形态指标和叶绿素以及产量的变化呈现一定的规律，施用少量有机肥的3 个处理（T1、T2、T3），随着复合肥和磷肥施用量的增多，各指标的数值也逐渐增大，施用多量有机肥的3 个处理（T4、T5、T6）也具有同样的变化。但在伸蔓期和开花期的净光合速率和气孔导度上，没有表现出一致的变化。而在这些指标上T6 处理最好，说明施用多量有机肥（15 000 kg/hm2）会使菜豆的形态指标、光合参数、生理指标以及产量有显著增加。

分析发现，施用少量有机肥（7 500 kg/hm2）的T2、T3 处理的一些指标相比T6 处理表现略差，但有些指标和T6 处理之间没有显著性差异，初步说明，施用有机肥量的多少对菜豆的生长影响较小；T1、T4 处理的大多数指标无显著性差异，这2 个处理除有机肥施肥量不同外，其他施肥量均一致，这更加说明施用多量和少量有机肥对菜豆的产量影响较小。通过各方面综合考量，得出菜豆的最适施用有机肥量是7 500 kg/hm2，这与张显东等[9]的研究结果基本一致。有机肥可以降低土壤容重，从而提高土壤田间持水量[10]，提高土壤养分，减少有害微生物和病虫害的发生；可以分解有害化学物质，净化土壤；还可以改善土壤结构，从而提高作物的产量和品质，提高经济效益，对实现农业的可持续发展具有重要的意义[11]。

本研究的6 个处理中，除有机肥的施肥量不同外，复合肥和磷肥的施用量也不同。研究表明，在菜豆伸蔓期和开花期，施用少量有机肥的3 个处理中，T3 处理的形态指标以及部分生理指标整体比T2处理表现好，T3 处理的产量也较T2 处理高9.41%，这是由于T3 处理的复合肥施用量比T2 处理多450 kg/hm2，磷肥的施用量比T2 处理多75 kg/hm2。在施用多量有机肥的3 处理处理中，T5 处理比T4处理多施了225 kg/hm2的复合肥，但T5 处理的产量比T4 处理高9.74%。说明，施用复合肥和磷肥可以提高产量，这与前人研究一致[12-14]。

有机肥与无机肥在施用中存在交互作用，在施用肥料的时候把磷肥加入有机肥中，可以发挥最大的肥效。研究表明，有机无机肥配施可以显著提高土壤全氮含量[15]。吕真真等[16]研究表明，有机肥和无机肥配施可以提高土壤质量。刘拴成[17]研究表明，有机肥和无机肥配施可以增加马铃薯的各性状指标及产量。王保平等[18]研究表明，不同配比基质也可以提高甜瓜的产量。除此之外，有机肥与无机肥配施还可以提高作物品质[19]。因此，在菜豆旱作中要保证菜豆的产量和品质，可以施用适量的有机肥再配合施用复合肥和磷肥，也可以提示菜农和研究者们，种植菜豆可以用增施复合肥和磷肥的比例来减轻其他化肥的使用量。由于本试验没有完全得出在种植菜豆中施用有机肥和复合肥、磷肥的最佳施用量，但可以参考T2 和T3 处理肥料的施用量继续深入研究，为山西旱作菜豆的研究提供依据。由于影响露地旱作菜豆产量的因素有很多，如菜豆品种、土壤肥力状况、降雨量、前茬作物、栽培管理方法等，但具体对菜豆有怎样的影响暂不清楚，还需进一步研究。