绿肥在农业上应用综述

蒋冬艳

(广西壮族自治区土壤肥料工作站,南宁 530007)

绿肥是最清洁的有机肥之一,是重要的有机肥源。我国绿肥种植历史悠久,是传统农业的精华。新中国成立后党和政府非常重视绿肥的科学研究和生产推广,几十年来绿肥在全国各地被广泛应用,为我国耕地保护、粮食稳定发展和促进农牧业结合等方面做出了重要贡献。

绿肥,一般是指通过将其植株翻压腐解的方式或者通过轮作、间作、套种等种植方式,能促进农作物生长发育和改善土壤理化性状的植物。绿肥可以改良土壤、促进农作物生长发育、提升作物品质,还可作观赏、饲用等多方面的作用。

1 绿肥种植对土壤的改良作用

绿肥生长过程中,通过根系伸长能疏松土壤,增加土壤持水性,还能起到固氮、活化难溶性磷的作用。而绿肥翻压还田后在土壤微生物的作用下腐解,会释放根茎叶中的养分到土壤中,起到培肥地力的作用。

1.1 提高土壤有效化学成分含量

绿肥翻压还田腐解后,可将绿肥生长发育过程中吸收的氮磷钾等物质通过腐解释放到土壤中,为土壤增加氮磷钾元素和有机物含量,这些物质可以将土壤中相关的化学物质改善成为更易为作物所吸收和利用的种类和存在形式。刘义平[1]的研究表明,通过套种经济绿肥,可使茶园土壤中有机质含量平均提高2.68g/kg,土壤中有效氮磷钾元素含量均有不同程度的提高。钱晓刚[2]的研究表明,绿肥在生长过程中能对土壤难溶性磷进行活化,还能在腐解过程中释放腐殖酸活化土壤中难溶性磷。徐志平[3]的研究表明,种植绿肥大豆每公顷土地可固定氮元素70kg,种植紫云英每公顷土地可固定氮元素80kg,种植苜蓿每公顷土地可固定氮元素112kg,种植三叶草每公顷土地可固定氮元素80kg。李廷轩的研究表明,绿肥籽粒苋根周围土壤速效钾含量是非根周围的1.7倍,缓效钾含量提高55.92%。敖文等[4]的研究表明,种植绿肥翻压还田后,还能明显提高土壤的CEC值和缓冲性能。

1.2 改善土壤物理性质

绿肥根系可疏松土壤,增加土壤通透性,增加土壤中的持水性颗粒。宋莉等[5]的研究表明,绿肥作物在生长过程中,通过根系伸长达到疏松土壤的效果,而当豆科绿肥枯萎后,植株作为有机物被腐解,达到降低容重、增加孔隙度的效果。

敖文等[5]的研究表明,绿肥种植前的土壤平均容重为1.41g/cm3,绿肥翻压还田后土壤平均容重降低了0.16g/cm3。朱波等[6]研究证明,施入绿肥可提高土壤中粒径大于1mm的水稳性团粒体含量。

李富翠等[7-9]的研究表明,通过生长,绿肥植株能较好地覆盖周围地面,可起到减少水土流失和水分散失的效果。

1.3 增加土壤生物群落多样性

绿肥翻压还田腐解后,可在一定程度上改善土壤中微生物的生存状态,从而提高了作物根周围微生物的数量和活性。刘国顺等[10]的研究表明,绿肥翻压腐解后,土壤中3大类群微生物数量有效增加,使得土壤中的微生态环境得到修复和改善。李文广等[11]的研究表明,于夏闲季在黄土高原小麦种植区种植油菜作为绿肥翻压还田,能有效改善该区土壤生物群落结构,增加其多样性以及碳氮代谢能力。

2 绿肥翻压还田对作物生长的作用

绿肥翻压还田腐解后,为作物生长发育提供了有效的物质资源和适宜的生长环境,可以起到提高作物产量、提升品质的作用。

2.1 提高作物产量

绿肥对作物增产的作用,主要是通过使作物植株高度、叶片面积、结穗数量以及粒重等作物农艺性状的增加来实现。

王连延等[12]研究发现,在水稻收获前20d(立秋前)田间套播玉米,玉米间套播绿肥,比同类型单季稻增产532.4kg/667m2,增产96.8%。朱军等[13]研究表明,在小麦扬花期套种绿肥,与对照相比,小麦植株的叶绿素含量增加8%～27%,单株叶面积增加7%～13%,千粒重增加5%～17%,产量增加12%～24%。欧阳萍等[14]研究发现,把花生、大豆和绿豆三种豆科绿肥翻压还田后对促进甘蔗生长、提高产量效应明显。任石所等[15]研究表明,玉米地里翻压紫花苕子后可减少化肥施用量20%,并对玉米的生物性状有改善效果。

2.2 提升农产品品质

绿肥翻压还田能够改善作物生长发育状态,这对作物产品糖分、淀粉等影响作物品质的化学成分含量均有提高作用,从而达到提升农作物产品品质的效果。

盛良学等[16]研究表明,连续三年在种植幼龄柑橘果园内间作不同的绿肥可起到增产提质的效果,柑橘平均增产34.8%,其果内所含总酸量比对照下降,总糖量、还原糖、可溶性固形物、Vc含量以及糖/酸等影响果实品质的指标均有所改善。邓丰产等[17]通过渭北苹果园6年生草试验发现,果园长期种植三叶草能明显改善果实品质,与清耕相比其可溶性固形物增加11.3%,果实硬度提高9.2%。赵秋等[18]研究发现,桃园套种绿肥作物后,能明显增加果实Vc及可溶性糖含量,且能一定程度的降低果实酸度。何春梅等[19]研究发现,在旱地葡萄园土壤中翻压紫云英绿肥,可以提高葡萄可溶性固形物和Vc含量,降低可滴定酸含量。Stoltz等[20-21]研究发现,将玉米与蚕豆间作时玉米果实中糖分和粗蛋白含量最高,而将牧草与蚕豆间作时牧草植株中所含粗蛋白高于其单作时。

3 绿肥的饲用价值

绿肥作物如紫云英、苜蓿、黑麦草等是牲畜的优良饲料,其富含蛋白质、矿物质、维生素等多种营养元素,且植株生长茂盛,适口性好。绿肥作为饲用可以拿来直接喂养,也可以青贮之后再饲喂。

刘芳珍等[22]研究发现,豆科绿肥作物的干物质中含有多种氨基酸、维生素及其他矿物质,其粗蛋白含量是饲用玉米的2～3倍,一般可达15%～20%。郭太雷[23]的研究表明,通过自然干燥法和人工快速干燥法生产的光叶紫花苕青干草和青干草粉,将其经多次分析得到其成分含量为：吸附水8%～13%、粗脂肪2.6%～3%、粗蛋白质14%～20.5%、粗纤维22%～27.2%、无氮浸出物29.5%、粗灰分10.2%、磷0.37%、钙1.02%。

4 绿肥的观赏价值

随着经济的发展,农业观光旅游逐渐兴起。许多绿肥叶丰花美,有一定的观赏价值,对农业观光旅游的发展有较好的促进作用。因绿肥具有改良土壤和保持水土的作用,通过种植具有观赏效果的绿肥作物,既能美化田园环境发展生态旅游,也能保持水土、改良土壤。

油菜、红花草等绿肥作物的花期长,是打造观光景区、美丽田园、“农家乐”休闲旅游点,创建宜居、宜业、宜游乡村,推动休闲农业发展的一种重要作物。云南罗平县统筹利用了油菜的观光功能,大力发展观光农业,带动了罗平旅游业发展。江西婺源县以油菜花为媒,推进农业、生态与旅游等产业融合,把该县打造成了闻名全国的油菜花海,2018年该县油菜花海接待赏花游客逾500万人次。

5 绿肥的其他应用

绿肥还可以有油用、蜜用、菜用等作用。

5.1 蜜用

绿肥花多,花期长,且一般种植量大,非常适合蜜用。油菜花面积大,集中成片,花期长,花蜜和花粉都很丰富,是十分重要的蜜源植物。徐锦标[24]研究发现,油菜蜜是我国最大宗、稳产的蜜种,全年约占蜂蜜总产量40%以上,一般群产蜂蜜5～35kg。熊剑等[25]研究发现,苕子花在气温20℃时开始泌蜜,最佳泌蜜温度为24～28℃。光叶苕子花冠较浅,泌蜜较多,花期长达1个月,蜜质好;毛叶苕子花冠较深,泌蜜量较少。紫云英花期长,先从主茎和基部第一对大分枝的花开,以后按分枝出现的先后,依序开放,开花期一般为30～40d,是优良的蜜源植物,泌蜜丰富,品质上乘。蜜质为特浅琥珀色,味道甜美纯正,属优质蜂蜜[26]。

5.2 油用

绿肥中油菜、花生、大豆等都可以榨油,是我国主要的植物油源。刘成等[27]研究发现,油菜菜籽中含油量通常在43%左右,1t油菜籽可出油0.35～0.4t,比进口大豆出油率高75%～100%。

5.3 菜用

油菜菜薹可作蔬菜用。油菜菜薹鲜嫩爽口,富含维生素C、B和微量元素,有益人体健康,深受消费者喜爱[28]。豆科绿肥,如菜用大豆、豌豆、蚕豆等均可作为菜用。

6 绿肥的适用性

绿肥种类繁多,不同区域和不同类型的土壤均有适合种植的绿肥。绿肥按植物学特性划分一般可分为豆科、非豆科绿肥两大类。豆科绿肥是指可用作肥料的豆科植物,我国现有的豆科绿肥有70多种,传统绿肥大多为豆科绿肥,如紫云英、紫花苜蓿、苕子等。不同地理环境有不同的绿肥品种,王昊等[29]研究发现,北方适合种植耐寒耐盐碱绿肥,如毛叶苕子、紫花苜蓿、白三叶等;南方适合种植耐瘠薄绿肥,如光叶苕子、黑麦草、箭筈豌豆等。

7 绿肥作为肥用存在的问题

绿肥需要经过种植、翻压还田以及一段时间腐解矿化来还肥于地,其养分的释放需要较长时间。因此绿肥作为肥用,与化肥相比,存在体积大、肥效低、见效慢等问题,许多农业生产者为了追求短期的效益而多用化肥。目前的诸多研究表明,绿肥与化肥合理配施,能在达到较好的肥效的同时降低化肥对土壤危害。而在如何让绿肥养分高效释放方面,有待进一步研究。

8 小结

不同种类的绿肥在农业中的作用广泛,其主要作为肥用,经过翻压或沤制施入土壤。绿肥植株腐解后养分还于土壤,可提高土壤有机质含量,改善土壤理化性状,增加土壤中微生物种群数量和活性,从而起到改良土壤培肥地力的效果。土壤肥力和环境得到改善,能促进植物体吸收营养的平衡,促进植株生长发育,进而达到增产提质的作用。且绿肥种类多,适用性广,根据品种的不同,还可有观赏、饲用、油用、蜜用、菜用等多方面应用。

鉴于绿肥广泛的作用和适用性,可以持续大力推广绿肥种植。我国不同地区土壤特点有差异,需要结合各地土壤和气候特点选择合适的绿肥品种。