冬小麦-绿豆轮作下密度对绿豆产量及土壤理化性质的影响

摘要 为研究不同冬小麦—绿豆一年两熟种植制度下密度对绿豆农艺性状、产量以及小麦播前土壤理化性质的影响，于2018和2019年2个年度，以安绿07-2为试验材料，采用单因素随机区组试验设计，设置4个种植密度8万、12 万、16 万和20 万株/ hm2，研究密度对绿豆农艺性状、产量及构成因素、土壤含水量、土壤速效养分的影响。结果表明，随种植密度增加，绿豆的株高和主茎节数均呈增加趋势，而主茎分枝数、千粒重则逐渐降低。当绿豆种植密度为12万和16万株/hm2时，绿豆的产量均处于较高水平，而在20万株/hm2时出现下降趋势。绿豆茎秆和籽粒对氮、钾元素的吸收累积高于磷。此外，随着绿豆种植密度的增加，小麦播前土壤含水量逐渐降低。综合绿豆产量和冬小麦播前土壤理化性质，在晋南绿豆—冬小麦一年两熟区适宜的绿豆种植密度为12万～16万株/hm2，可以起到绿豆经济效益与土壤肥力综合提升的效果。

关键词 绿豆；种植密度；产量；土壤理化性质

中图分类号 S522 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2023）17-0034-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2023.17.008

Effects of Planting Density on the Yield of Mung Bean and Soil Physicochemical Properties in Winter Wheat-Mung Bean Rotation System

ZHENG Hai-ze，QU Yun-qin，ZHANG Hong-fang

（Institute of Wheat Research，Shanxi Agricultural University，Linfen，Shanxi 041000）

Abstract In order to research the effect of different planting density on phenotypic traits，grain yield and soil physicochemical properties of mung bean，in 2018 and 2019，the field experiments were conducted by using Anlv 07-2 with four planting densities，including 8×104，12×104 ，16×104 and 20×104 plants/hm2.Phenotypic traits，grain yield and yield components of mung bean，and soil moisture，available nutrients were measured in this study.The results showed that with the increase of planting density，the plant height and stem node number increased，while the number of branches on main stem and 1 000-seed weight decreased.The yields of mung bean were higher under D2 （12×104 plants/hm2） and D3 （16×104 plants/hm2）treatments compared with  others treatments.However，there was a downward trend under D4 （20×104 plants/hm2） treatment.The stem and grain of mung bean had higher uptake of nitrogen and potassium compared with phosphorus.In addition，with the increase of planting density of mung bean，soil moisture content decreased before wheat sowing.Taking the soil physicochemical properties before wheat sowing and grain yield of mung bean into consideration，the planting density of 12×104 and 16×104 plants/hm2 can be optimal to improve economic performance and soil fertility in mung bean and winter wheat double cropping  in the south of Shanxi Province.

Key words Mung bean;Planting density;Yield;Soil physicochemical properties

绿豆在全国各地广泛种植，主要产区集中在黄河、淮河流域及东北地区［1］。栽培密度、生态环境、土壤特性等通过影响株高、群体叶面积指数、光合特性等植株生理指标的动态变化，进而影响绿豆群体干物质积累和产量［2］。其中，栽培密度是影响群体结构和产量的最主要栽培措施之一。合理密植能保证作物最大限度地利用光能、水分和养分等资源，充分发挥品种的增产潜力［3］，是协调群体和个体间生长发育的重要措施。种植密度过低时，植株的通风、透光性较好，可充分发挥个体的优良特性，但个体效应并不能补充群体优势；种植密度过高时，个体发育变弱，导致产量降低［4］。增加绿豆种植密度不仅影响其产量及效益，还增加土壤耗水量，降低冬小麦播前土壤储水量，进而影响后茬冬小麦产量［5］。

绿豆为一年生草本植物，是一种优质的粮肥兼用型作物。绿豆盛花期粉碎还田能有效提高后茬麦田土壤微生物群落结构，改善土壤理化性质［6］。收获种子后，茎秆也可翻压作绿肥。虽然绿豆结荚后作为绿肥的生物量严重降低，但随着种植密度的改变，绿豆的群体干物质量及根系分泌物等会产生变化，从而影响土壤理化性质［7］。鉴于此，笔者以不同绿豆种植密度为研究内容，分析种植密度对土壤养分收支平衡的影响，以期为绿豆产量和后茬小麦土壤养分平衡提供理论依据和技术支持。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验在山西农业大学小麦研究所韩村试验基地（36°19′N，111°49′E）进行。该区地处半干旱、半湿润季风气候区，年平均气温9.0～12.9 ℃，降水量420.1～550.6 mm，无霜期127～280 d，多年平均降水494.19 mm，土壤类型为石灰性褐土。试验前耕层（0～20 cm）土壤基础肥力分布为有机质18.3 g/kg、全氮1.1 g/kg、碱解氮56.7 mg/kg、有效磷6.445 mg/kg、速效钾98.7 mg/kg、pH 8.76。

1.2 试验材料

供试材料为“安绿07-2”，由山西省农业科学院作物科学研究所提供，河南省安阳市农业科学院选育，于2013年通过山西省农作物品种审定委员会审定。

1.3 试验设计

试验于2018和2019年在绿豆—冬小麦一年两熟区进行，冬小麦于10月初播种，次年6月收获。冬小麦收获后抢墒播种绿豆，采用单因素随机区组试验设计，小区面积10 m2 （2 m×5 m），3次重复。绿豆播种行距50 cm，每小区4行。于绿豆1和2片复叶时分别进行间苗和定苗，设置4个密度处理：D1 （8万株/hm2）、D2 （12万株/hm2）、D3 （16万株/hm2）、D4 （20万株/hm2），于8月下旬绿豆黑荚率达90 %时进行人工收获。

1.4 测定项目与方法

1.4.1

绿豆植株农艺性状的测定。绿豆籽粒成熟时，每小区内选择连续的 10 株进行产量性状测定，分别记录株高（plant height，PH）、主茎节数（stem node number，SNN）、主茎分枝数（number of branches on main stem，BRN）、单株荚数（pods number per plant，PNP）、荚长（length of straight pod，PDL）、单荚粒数（number of seeds per pod，NSP）、千粒重（1 000 seed-weight，TSW）、地上部干物质量等，结果取平均值。小区产量实产实收。

1.4.2 茎秆木质素和纤维素含量的测定。在绿豆成熟期，每个处理选取30 cm 长度的植株样点，将地上部收割，剪取基部3个节间的茎秆，105 ℃杀青60 min后70 ℃烘干至恒重，粉碎并过筛，参照McKenzie等［8］的方法测定茎秆纤维素及木质素含量。

1.4.3 植株和籽粒养分含量的测定。将植株和籽粒分别置于烘箱105 ℃杀青，65 ℃烘干至恒重，称重。采用H2SO4-H2O2法消煮；凯氏定氮法测定氮（N）含量；紫外-可见分光光度法测定磷（P）含量；火焰光度法测定钾（K）含量。

1.4.4 土壤理化性质的测定。绿豆收获后分层采集0～20和20～40 cm土壤，测定土壤含水量。自然风干，研磨过筛2 mm，测定土壤pH、有机质（organic matter，OM）、EC值、碱解氮（alkaline hydrolysis nitrogen，AN）、速效磷（available phosphorus，AP）和速效钾（available potassium，AK）含量。测定方法参照鲍士旦［9］方法进行。

1.5 数据处理 采用  Excel 2003和SPSS软件对数据进行统计分析。

2 结果和分析

2.1 种植密度对绿豆农艺性状的影响

由表 1 可知，随着密度的增加，绿豆的株高呈逐渐增加趋势，在D4处理（密度为20 万株/hm2）时达到最大值；D3和D4处理下绿豆株高显著高于D1和D2处理，其中D1和D2处理、D3和D4处理间差异不显著。绿豆的主茎分枝数（2018年除外）和主茎节数随密度的增加基本上呈逐渐降低的趋势；D1和D2处理下主茎分枝数和主茎节数显著高于D4处理。随着绿豆密度的增加，其地上部干物质量表现为先增加后降低的变化趋势，在D3处理（密度为18万株/hm2）时达到最大值；其中D2和D3处理下绿豆的地上部干物质量显著高于D4处理，而D1和D4处理间差异不显著。此外，绿豆地上干物质量与产量呈显著正相关。

2.2 种植密度对绿豆茎秆木质素和纤维素含量的影响

由表2可知，不同种植密度下绿豆茎秆中木质素含量为8.77%～10.11%，纤维素含量为26.2%～32.5%。随着种植密度增加，绿豆茎秆中木质素含量和纤维素含量均呈下降趋势。其中D3和D4处理的木质素含量较D1和D2处理显著降低了3.58%～10.78%，而D1和D2间、D3和D4间差异不显著。绿豆茎秆中纤维素含量D4处理较D1和D2处理显著降低3.53%～12.37%，D1和D2处理间差异不显著。

2.3 种植密度对绿豆产量的影响

从表3可以看出，不同种植密度下绿豆的荚长为8.7～10.8 cm、单株荚数为24.2～29.1个、单荚粒数为9.0～10.5个、籽粒千粒重为57.6～67.8 g、籽粒产量为1 367.4～1 977.5 kg/hm2。随着种植密度的增加，绿豆的荚长呈先升高后降低的趋势，在D3处理下达到最大值；单株荚数、单荚粒数和籽粒千粒重均随着种植密度增加而呈降低趋势。D1和D2处理下单株荚数、单荚粒数分别较D3和D4分别显著提高了8.71%～17.36%、5.21%～16.67%，D1和D2处理间均差异不显著。此外，D1和D2处理下籽粒千粒重较D4处理显著提高了3.07%～6.59%。绿豆籽粒产量随着种植密度的提高表现为先增加后降低的趋势，在D3处理下达到最大值；D2和D3处理的产量较D1和D4处理显著提高了5.48%～44.62%。