首页分享传统或有机耕作对菜豆的鲜豆荚产量、物理属性以及营养品质的影响

传统或有机耕作对菜豆的鲜豆荚产量、物理属性以及营养品质的影响

来源：花匠小妙招时间：2025-01-04 06:50

文章导读

无机氮是植物、土壤和肥料中未与碳结合的含氮物质的总称 (包括氨氮、硝态氮和亚硝态氮等)。无机氮的广泛使用会导致温室气体排放增加以及地表水和地下水受到不同程度的污染。为了避免使用无机氮与合成农用化学品，有机种植方法可作为一种有效的解决方案，有机种植中的氮供应主要依赖于动物粪便、堆肥、与豆类作物轮作以及间作等方法。此外，通过有机种植将可再生氮源引入农业生产系统，不仅可以减少硝酸盐对水资源的污染，同时也能够增加土壤微生物群落的多样性，从而促进和调节土壤养分有效性和提高土壤生产力。

菜豆 (Phaseolus vulgaris) 是一种富含营养、蛋白质、氨基酸及碳水化合物的豆科植物，是全球消费最多的谷物豆科植物。菜豆与土壤微生物——根瘤菌之间能够形成共生关系，并通过生物固氮 (Biological nitrogen fixation, BNF) 将大气中的氮气 (N2) 转化为生理上可用的氮素形式。土壤氮可用性是作物生产力的主要限制因素，然而由于菜豆的固氮活性较差，其生产力主要依赖于外部氮输入。与菜类对施氮肥的产量反应不同，人们对于有机氮供应对菜豆产量以及营养品质的影响还知之甚少。

基于此，希腊雅典农业大学植物科学学院的 Ioannis Karavidas 博士及其合作者在 Plants 期刊发表论文，通过对冬季非豆类作物与夏季菜豆的轮作进行田间试验，探讨了不同的有机肥的施肥策略对有机种植菜豆产量与营养品质的影响。

研究过程与方法

西兰花 (Brassica oleracea var. italic) 是一种对氮素要求较高的蔬菜，作者将其作为非豆科作物，而蚕豆 (Vicia faba) 的 BNF 能力较强，因此将其选为绿肥作物。本研究中，作者将 24 个试验样地分为 8 个区块，每个区块 3 个样地。在冬季栽培期间，作者使用了 3 种耕种方式，包括传统耕作 (Conventional, CON)、羊粪/有机耕作 (Sheep Manure, SM) 、西兰花残留物 (Plant Residues, BR) 和施用绿肥的蚕豆 (Green Manure Biomass, GM)，3 块样地采用的种植形式分别为：采用有机耕作方式种植西兰花 (SM+BR)；采用传统耕作方式种植西兰花 (CON)；采用施用绿肥 (蚕豆) 的有机种植 (SM+GM)。在随后的夏季种植期间，作者将原本种植绿肥蚕豆和有机西兰花的地块种植上有机菜豆，在种植传统西兰花的地块种植上传统菜豆 (表1)。

表1. 试验处理概述。

菜豆的产量成分和形态特征

研究结果表明，鲜豆荚的品质受到不同耕作方式的影响，且几乎所有评估的品质特征均存在显著性差异 (表2)。与冬季种植西兰花相比，种植蚕豆 (SM+GM) 在随后的菜豆有机作物中，每株绿豆荚的豆荚数量 (Pods Per Plant, NPP)、平均鲜豆重量 (Mean Fresh Pod Weight, MFW)、长度 (Length, PL)、缝合线 (Suture String, SS)、宽度 (Width, PW) 以及每荚种子数 (Seed Number Per Pod, SNP) 分别增加了 16.3%、3.2%、9.8%、5.2、3.6 和 10.8%。此外，SM+BR 耕作方式与 SM+GM 耕作方式相比，绿豆荚的干物质含量 (Dry Matter Content, DMC) 也增加了 12%。

表2. 不同耕作方式对豆荚品质的影响情况。

新鲜豆荚的营养成分

研究结果表明，SM+GM 耕作方式下的菜豆中的总氮浓度与 CON 耕作方式的豆荚中记录的相似，而 SM+BR 耕作的菜豆中的总氮含量显著降低 (图1)。此外，与 SM+BR 耕作方式和 CON 耕作方式相比，施用绿肥 (SM+GM) 耕作方式增加了有机生产菜豆中的 Ca、Mg 和 Cu 的浓度。另一方面，与 CON 耕作方式相比，有机种植也增加了菜豆中 P 和 Zn 的浓度 (图1)。

图1. 三种不同的耕作方式对菜豆中常量营养素 (mg/g) 和微量营养素 (μg/g) 浓度的影响。同一图表中每个条上方的不同字母表示具有统计学意义的差异。*、** 和 *** 分别表示 p<0.05、0.01 和 0.001 时的显著性差异。

生化化合物

本研究通过两种不同的方法研究了菜豆的抗氧化活性，即三价铁离子还原抗氧化能力和 TEAC 法 (样品混合物与 Trolox 标准品对 DPPH 自由基具有相同的清除率所对应的 Trolox 浓度值，即 Trolox 等效抗氧化能力)。研究结果表明，SM+BR 耕作方式下种植的有机菜豆的抗氧化能力要显著高于 CON 耕作方式下种植的菜豆 (表3)。

表3. 三种不同耕作方式对冻干菜豆豆荚中总抗氧化活性[铁离子还原能力 (Ferric Reducing Antioxidant Power, FRAP) 和抗氧化能力 (Trolox-Equivalent Antioxidant Capacity, TEAC)]以及总酚类物质 (Total Phenolic, TPC) 和类黄酮含量 (Flavonoid Content, TFC) 的影响。

研究总结

本研究表明，SM+GM 的耕作方式的是普通豆类有机作物的有效氮肥施用策略，且该耕作方式在不影响作物产量的情况下还能够增加其营养价值。此外，SM+BR 耕作方式下有机菜豆的果实较小，但干物质和活性化合物含量较高，这可能与土壤氮素有效性有限有关。有机作物相关的产量限制主要是由于关键生长阶段的氮素供应不足，因此作者强调确保在整个种植期间满足作物的氮素需求至关重要。除此之外，作者也强调在冬季通过动物粪便施用与豆科作物绿色施肥相结合的方式，也可以充分满足菜豆对氮素的需求从而获得与传统作物相似的产量。

原文出自 Plants 期刊

Karavidas, I.; Ntatsi, G.; Marka, S.; Ntanasi, T.; Consentino, B.B.; Sabatino, L.; Iannetta, P.P.M.; Savvas, D. Fresh Pod Yield, Physical and Nutritional Quality Attributes of Common Bean as Influenced by Conventional or Organic Farming Practices. Plants 2023, 12, 32.

Plants 期刊介绍

主编：

Dilantha Fernando, University of Manitoba, Canada

期刊内容主要涉植物科学领域的研究。目前期刊已被 SCIE、SSCI 等数据库收录。

2021 Impact Factor：4.658

2021 CiteScore：3.6

Time to First Decision：13.3 Days

Time to Publication：34 Days