（植物营养学专业论文）紫云英养分积累规律和还田腐解特性及其效应研究.pdf

本研究受公益性行业 农业 科研专项经费项 目 2 0 0 8 0 3 0 2 9 资助 t h i sr e s e a r c hp r o j e c tw a ss u p p o r t e db y t h en a t i o n a lp u b l i cb e n e f i t a g r i c u l t u r a l r e s e a r c hf o u n d a t i o no fc h i n a 2 0 0 8 0 3 0 2 9 华中农业大学学位论文独创性声明及使用授权书 学位论文 是否保密 乃 如需保密 解密时间 独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研 究成果 尽我所知 除了文中特别加以标注和致谢的地方外 论文中不包含其他 人已经发表或撰写过的研究成果 也不包含为获得华中农业大学或其他教育机构 的学位或证书而使用过的材料 指导教师对此进行了审定 与我一同工作的同志 对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明 并表示了谢意 研究生签名 j 功 时间 t t o 年莎月 日 学位论文使用授权书 本人完全了解华中农业大学关于保存 使用学位论文的规定 即学生必须按 照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本 学校有权保存提交论文的印刷版 和电子版 并提供目录检索和阅览服务 可以采用影印 缩印或扫描等复制手段 保存 汇编学位论文 本人同意华中农业大学可以用不同方式在不同媒体上发表 传播学位论文的全部或部分内容 并授权中国科学技术信息研究所和北京万方数 据股份有限公司将本人学位论文收录到 中国学位论文全文数据库 并进行信 息服务 包括但不限于汇编 复制 发行 信息网络传播等 同时本人保留在 其他媒体发表论文的权力 注 保密学位论文 即涉及技术秘密 商业秘密或申请专利等潜在需要提交保 密的论文 在解密后适用于本授权书 学雠文储张扣耐孙签等 勿缘 签名e t 期 沙 d 年6 月夕e t签名e t 期 仞叨 年参月7 日 紫云英养分积累规律和还山腐解特性及其效应研究 目录 摘要 i a b s t r a c t i i i 1 绪论 1 1 1 绿肥概况 1 1 2 绿肥在我国传统农业生产中的作用 2 1 2 1 对土壤养分库的调节 2 1 2 2 用作饲料 2 1 2 3 发展农副业 3 1 3 在现代农业中发展绿肥生产的重要意义 3 1 3 1 合理利用空闲季节和空闲土地 3 1 3 2 改善生态环境 3 1 3 3 能够节省肥料 并提高作物产量 4 1 4 稻田绿肥紫云英的还田配套技术 4 1 4 1 品种选择 4 1 4 2 种植方式 5 1 4 3 肥水管理 5 1 4 4 合理施用 6 2 研究背景 目的 内容 技术路线 7 2 1 研究背景 7 2 2 研究目标 7 2 3 研究内容 7 2 4 技术路线 8 3 不同品种紫云英的生长及养分积累规律研究 9 3 1 前言 9 3 2 材料与方法 9 3 2 1 供试品种 9 3 2 2 试验地点 9 3 2 3 试验管理 9 3 2 4 测定项目及方法 1 0 3 2 5 数据处理 1 0 3 3 结果与分析 1 0 3 3 1 不同紫云英品种的生育期情况 l o 3 3 2 紫云英的株高生长动态 1 1 3 3 3 紫云英地上部干物质积累变化动态 1 1 华中农业大学2 0 1 0 届硕士学位论文 3 3 4 紫云英地上部养分含量变化动态 1 2 3 2 5 紫云英地上部养分积累变化 1 4 3 2 6 紫云英的种籽产量 1 6 3 3 结论与讨论 1 7 4 紫云英的养分释放特性研究 1 9 4 1 前言 19 4 2 材料与方法 1 9 4 2 1 供试材料 1 9 4 2 2 试验方法 19 4 2 3 取样 测试分析方法 2 0 4 2 4 数据统计方法 2 0 4 3 结果与分析 2 1 4 3 1 不同处理下紫云英的分解速率与养分释放特点 2 1 4 3 2 不同用量处理对土壤表层溶液理化性质的影响 2 4 4 3 3 不同用量处理对培养土壤理化性质的影响 2 8 4 4 结论与讨论 3 1 5 紫云英替代部分化肥还田对水稻产量及土壤肥力的影响 3 3 5 1 前言 3 3 5 2 材料与方法 3 3 5 2 1 试验材料 3 3 5 2 2 试验设计 3 4 5 2 3 试验过程 3 5 5 2 4 样品采集 3 5 5 2 5 分析方法 3 5 5 2 6 数据处理 3 6 5 3 结果与分析 3 6 5 3 1 紫云英还田后对田面表层溶液养分含量的影响 3 6 5 3 2 紫云英还田对水稻产量 养分吸收及经济效益的影响 3 6 5 3 3 紫云英还田对土壤理化性质的影响 4 2 5 4 小结与讨论 4 4 6 等氮磷钾养分下紫云英与化肥配施对水稻产量及土壤肥力的影响 4 6 6 1 材料与方法 4 6 6 1 1 试验材料 4 6 6 1 2 试验设计 4 6 6 1 3 试验过程 4 7 紫云英养分积累规律和还l 王i 腐解特性及其效应研究 6 1 4 样品采集 4 7 6 1 5 分析方法 4 7 6 1 6 数据处理 4 7 6 2 结果与分析 4 7 6 2 1 等氮磷钾养分下紫云英与化肥配施对早稻生长发育的影响 4 7 6 2 2 等氮磷钾养分下紫云英与化肥配施对早稻产量构成及产量的影响 4 8 6 2 3 等氮磷钾养分下紫云英与化肥配施对早稻养分吸收的影响 5 0 6 2 3 等氮磷钾养分下紫云英与化肥配施对早稻氮 磷 钾表观利用率的影 向 5 l 6 2 4 等氮磷钾养分下紫云英与化肥配施对早稻经济效益的影响 5 2 6 2 5 不同处理对后季晚稻产量的影响 5 2 6 2 6 早稻收获后的土壤养分状况 5 3 6 3 小结与讨论 5 4 7 总结 5 5 参考文献 5 8 至 谢 6 6 附录 6 7 紫云英养分积累规律和还山腐解特性及其效应研究 摘要 紫云英是我国南方稻区的重要绿肥作物 本研究采用模拟试验与田间试验相 结合的方法 研究了紫云英的养分积累规律 还田腐解特性以及还田利用后对水 稻产量 经济效益及土壤肥力的影响 以期为当前种植制度下恢复和推广紫云英 的生产及利用提供依据 获得以下主要结果 1 随着生育期的进程 紫云英地上部的氮含量总体呈现降低趋势 至种籽 成熟期略有回升 地上部的磷含量呈现先降后升的变化趋势 以种籽成熟期的含 量最高 地上部钾含量总体上呈现缓慢下降趋势 地上部碳含量时有波动 但变 化相对较小 随着生长发育的推进 紫云英地上部干物质积累量和养分吸收量均 呈现为前期增长缓慢 中间迅速增加 后期略有减少的趋势 花期 播种后 1 3 5 1 7 0d 是紫云英干物质积累最快的时期 干物质积累量占总积累量的 5 5 8 0 o 8 3 7 养分吸收强度也最大 该时期氮养分吸收量占总量的 3 0 6 0 o 一5 4 7 磷养分吸收量占总量的4 0 6 0 o 6 9 6 钾养分吸收量占总量的 5 3 6 0 o 8 2 8 碳积累量占总量的5 5 8 0 o 8 3 9 为保证紫云英最大的有机体及 养分还田量 合理翻压期应选择为紫云英的盛花期 2 6 个紫云英品种的生育期调查结果显示 在试验条件下 早熟品种信阳种 安徽大叶青种的生育期明显靠前 而中熟品种弋江种 浙紫5 号种和晚熟品种宁 波大桥种 余江大叶种生育期相差不大 从干物质积累及养分积累情况上来看 弋江种和浙紫5 号种更适合作为湖北地区的稻田绿肥品种 3 采用模拟培养方法 研究了紫云英的腐解特征以及对淹水培养土壤表层 溶液和土壤理化性质的影响 结果表明 紫云英在翻埋前3 2d 分解较快 在3 2d 以后物质分解几乎停滞 养分释放速度表现为 钾 磷 氮 碳 在水浸泡中紫云 英的物质释放更多 养分释放更快 不同用量水平对紫云英的腐解和养分释放影 响不大 试验条件下 施入紫云英后 土壤表层溶液的p h 在培养前期 约两周 左右 先降后升 变幅较大 表层溶液中的电导率值 全氮 铵态氮 全磷和全 钾浓度都是约在培养后3 2d 左右时达到最大 整个培养时期土壤的肥力变化动 态结果表明 紫云英翻埋后 土壤p h 不断提高 9 6d 的培养结束后土壤由原来 的弱酸性 为6 0 8 上升到中性 7 o o 左右 土壤铵态氮 速效钾 全氮和有 机质含量均得到了显著性提高 尤其是在培养3 2d 以前的增幅较大 对土壤硝 态氮及速效磷含量影响不大 4 在湖北孝昌 黄陂研究了紫云英还田后对水稻生长 产量 养分吸收 经济效益及土壤肥力的影响 结果表明 在常规化肥用量减少4 0 的情况下 孝 昌和黄陂两试验点翻压紫云英1 50 0 0 4 50 0 0k g h m 2 均能获得与常规化肥持平或 更高的早稻产量 各处理间比较 孝昌和黄陂两试验点均以3 00 0 0k g h m 2 翻压 量时效果最好 两地早稻产量分别较常规化肥处理提高了8 5 和1 5 4 孝昌 华中农业大学2 0 1 0 届硕上学位论文 和黄陂两地的等氮磷钾养分试验结果表明 在等氮磷钾养分的情况下 施用紫云 英后的早稻产量与单施化肥相比均没有显著性的差异 以上试验结果表明 在水 稻生产中 施用紫云英具有替代化肥养分 起到减少化肥投入 提高产量和经济 效益的作用 试验条件下 翻压紫云英1 50 0 0 4 50 0 0k 酣1 m 2 一般可替代 2 0 乡红6 0 化肥量 关键词 紫云英 养分积累 腐解规律 养分替代 水稻产量 经济效益 土壤 肥力 i i 紫云英养分积累规律和还田腐解特性及其效应研究 a b s t r a c t a s t r a g a l u ss i n i c u sl i so n eo ft h em a i ng r e e nm a n u r e si np a d d yf i e l do fs o u t h e r n c h i n a t h en u t r i e n ta c c u m u l a t i o na n dn u t r i e n td e c o m p o s i t i o nc h a r a c t e ro fa s t r a g a l u s s i n i c u sl a n de f f e c to fi t sa p p l y i n gi np a d d ys o i lw a si n v e s t i g a t e di nt h i ss t u d yu s i n g t h es i m u l a t i o ne x p e r i m e n ta n df i e l de x p e r i m e n t f o rt h ep u r p o s eo fp r o v i d i n gs o m e t h e o r yb a s i sf o rt h e r e s t o r a t i o na n dp o p u l a r i z a t i o no ft h ea s t r a g a l u ss i n i c u sl a p p l y i n gi np a d d ys o i lu n d e rt h ec u r r e n tc r o p p i n gs y s t e m n em a i nr e s u l t sw e r e s h o w e da sf o l l o w s 1 af i e l de x p e r i m e n tw a sc o n d u c t e dt os t u d yt h ed r ym a t t e ra c c u m u l a t i o na n d n u t r i e n ta b s o r p t i o nw i t h6v a r i e t i e so fa s t r a g a l u ss i n i c u sl 1 1 1 er e s u l t ss h o w e dt h a t t h enc o n t e n t si nt h ea e r i a lp a r to fa s t r a g a l u ss i n i c u sl k e p to nd e c r e a s i n gb e f o r e s e e dm a t u r ep e r i o da st h eg r o w t hp e r i o dg o e so n a n ds h o w e dar i s et r e n di nt h es e e d m a t u r ep e r i o dt i m e t h epc o n t e n t si nt h ea e r i a lp a r ti n c r e a s e df i r s ta n dd e c r e a s e d a f t e r w a r d s w i t ht h eh i g h e s ti nt h em a t u r ep e r i o d b u tt h ek c o n t e n ts l o w l yd e c l i n e di n t h ew h o l eg r o w t hp e r i o d w h i l et h ecc o n t e n tc h a n g e dal i t t l e t h ed y n a m i c ss t u d yo f d r ym a t t e ra c c u m u l a t i o na n dn u t r i e n ta b s o r p t i o ns h o w e dt h a tt h ef l o w e r i n gp e r i o d 1 3 5 1 7 0d a y sa f t e rs e e d l i n g w a st h em o s tr a p i da c c u m u l a t i o np e r i o d h a dt h e a c c u m u l a t i o no f5 5 8 一8 3 7 o f t h et o t a ld r ym a t e r i a l t h ea m o u n t so f n p 2 0 5 k 2 0 a n dcn u t r i e n ta c c u m u l a t i o nw e r ea l s ot h em o s td u r i n gt h i sp e r i o d i nw h i c hn p 2 0 5 k 2 0a n dca c c u m u l a t i o nw e r e3 0 6 5 4 7 4 0 6 0 0 6 9 6 5 3 6 8 2 8 a n d 5 5 8 0 0 8 3 9 o ft h ew h o l er e s p e c t i v e l y i ns u m m a r y t h eb e s tr e t u m i n gt i m eo f a s t r a g a l u ss i n i c u sl t ot h ef i e l dw a st h eb l o o m i n gp e r i o d w h e nt h ea m o u n to f o r g a n i s m sa n dn u t r i e n ta b s o r p t i o nw e r et h em o s t 2 1 1 1 eg r o w t hp e r i o d so fs i xv a r i e t i e sa s t r a g a l u ss i n i c u sl w e r es h o w e da s f o l l o w s t h eg r o w t hp e r i o d so fx i n y a n ga s t r a g a l u ss i n i c u sl a n da n h u id a y e q i n g a s t r a g a l u ss i n i c u sl w e r eo b v i o u s l ye a r l i e rt h a nt h er e s tf o u rv a r i e t i e s w h i l et h el a t e r f o u rv a r i e t i e sh a dn ob i gd i f f e r e n t j u d g i n gf r o mt h ed r ym a t t e ra c c u m u l a t i o na n d n u t r i e n ta b s o r p t i o nc o n d i t i o n so fs i xv a r i e t i e s v a r i e t i e so fy i j i a n ga s t r a g a l u ss i n i c u s l a n dz h e z in o 5a s 护a g a l u ss i n i c u sl w e r et h eb e t t e rv a r i e t i e sa p p l i e di np a d d ys o i l o fh u b e ip r o v i n c e 3 t h e o b j e c t i v e o ft h es i m u l a t i o n e x p e r i m e n t w a st od e t e r m i n et h e d e c o m p o s i t i o nc h a r a c t e ro fa s t r a g a l u ss i n i c u sl a n di t se f f e c to np r o p e r t i e so fs o i l s u r f a c es o l u t i o na n ds o i lf e r t i l i t y 1 1 1 er e s u l t ss h o w e dt h a tt h ed e c o m p o s i t i o no f a s t r a g a l u ss i n i c u sl i nt h ef i r s t3 2d a y sw a sm u c hf a s t e ra n dt h e na l m o s ts t a g n a t e d t h er a t eo fn u t r i e n tr e l e a s i n gw a sc h a r a c t e r i z e da sk p n c a n dt h ea m o u n to f 1 1 1 华中农业大学2 0 1 0 届硕十学位论文 n u t r i t i o nr e l e a s e dw a sm u c hh i g h e rw h e na s t r a g a l u ss i n i c u sl w a si nt h ew a t e r t h e r e s u l t sa l s os h o w e dt h a ta p p l i c a t i o n so fd i f f e r e n ta m o u n t so f a s t r a g a l u ss i n i c u sl h a d n oo b v i o u se f f e c to nt h ed e c o m p o s i t i o nr a t ea n dn u t r i e n tr e l e a s er a t eo fa s t r a g a l u s s i n i c u sl 1 1 1 ed y n a m i cc h a n g eo fe c p h a n dc o n c e n t r a t i o no ft n n 1 4 4 n n 0 3 n t pa n dt ki nt h es u r f a c es o l u t i o nw e r em e a s u r e dd u r i n gt h e9 6de x p e r i m e n t t h e r e s u l ts h o w e dp hc h a n g e dg r e a t l ya tt h ef i r s t2w e e k s t h ea p p l i c a t i o no fa s t r a g a l u s s i n i c u sl t os o i li n c r e a s e de c c o n c e n t r a t i o no ft n n h 4 一n t p t ko b v i o u s l y a n d r e a c h e dt h em a x i m u mi na b o u t3 2d a y sa f t e rc u l t i v a t i o n t h es t u d yo ft h ed y n a m i c c h a n g eo fs o i lf e r t i l i t yd u r i n gt h ew h o l et r a i n i n gp e r i o ds h o w e dt h a tt h es o i lp hw a s r i s i n ga f t e rt h ea s t r a g a l u ss i n i c u sl w a sm i x e di n t os o i l a n dt h er a n g ew a sf r o mp h 6 0 8u pt op h7 0 0w h e nt h e9 6d a y sc u l t i v a t i o nw a so v e r t h ec o n t e n to fs o i ln h 4 n s o i la v a i l a b l ekt o t a lna n do r g a n i cm a t t e rw a ss i g n i f i c a n t l yi n c r e a s e d e s p e c i a l l yi n t h ef i r s t3 2d a y so fc u l t i v a t i o n b u tt h ea p p l i c a t i o no fa s t r a g a l u ss i n i c u sl h a dl i t t l e i n f l u e n c eo ns o i ln 0 3 na n ds o i la v a i l a b l epc o n t e n t 4 e f f e c to f a s t r a g a l u ss i n i c u sl a p p l i c a t i o no nt h eg r o w t h n u t r i e n t sa b s o r p t i o n y i e l do ff i c e e c o n o m i cb e n e f i t sa n ds o i lf e r t i l i t yw e r es t u d i e db yf i e l de x p e r i m e n t si n x i a o c h a n ga n dh u a n g p ic i t yo fh u b e ip r o v i n c e t h er e s u l t ss h o w e dt h a t o nt h e p r e m i s eo f4 0 r e d u c t i o ni nc o n v e n t i o n a lf e r t i l i z e rs i t u a t i o n a p p l i c a t i o no fm i x e d a s t r a g a l u ss i n i c u sl 150 0 0 4 50 0 0k g h m 2 a n dm i n e r a lf e r t i l i z e r sb o t hi nh u a n g p i a n dx i a o c h a n gc o u l dh a v eab e t t e ro rt h es a m ee f f e c t so nr i c ey i e l d s b o t hf i e l d e x p e r i m e n t si nh u a n g p ia n dx i a o c h a n gs h o w e dt h a tt h eb e s tq u a n t i t yo fa s t r a g a l u s s i n i c u sl w e r e3 00 0 0k g h m 2 a st h ey i e l do fe a r l yr i c ei n c r e a s e db y8 5 a n d15 4 r e s p e c t i v e l yc o m p a r e dt oc o m m o nf e r t i l i z e r s f i e l de x p e r i m e n t si nx i a o c h a n ga n d h u a n g p iw h i c hh a v et h es a m en pa n dka p p l i c a t i o ns h o w e dt h a tt h et r e a t m e n t a p p l i e do fo n l ya s t r a g a l u ss i n i c u sl a n dt h et r e a t m e n ta p p l i e do fm i x e da s t r a g a l u s s i n i c u sl 150 0 0 4 50 0 0k g h m 2 a n dm i n e r a lf e r t i l i z e r sh a dn o ts i g n i f i c a n t d i f f e r e n c e so nt h ey i e l do fe a r l yr i c e i nc o n c l u s i o n a p p l i c a t i o no fa s t r a g a l u ss i n i c u s l c o u l dp a r t l yr e p l a c e dt h eu s eo fm i n e r a lf e r t i l i z e r s t h u si n c r e a s i n gt h er i c ey i e l d s a n dt h ee c o n o m i cb e n e f i t sf r o mr i c eg r o w i n g s i ng e n e r a l 2 0 t o6 0 o fm i n e r a l f e r t i l i z e r sa p p l i c a t i o na m o u n tc o u l db eb e t t e rs u b s t i t u t e db ya p p l i c a t i o no fa s t r a g a l u s s i n i c u sl 150 0 0 4 50 0 0k g h m z k e y w o r d s a s t r a g a l u ss i n i c u sl n u t r i e n ta c c u m u l a t i o n d e c o m p o s i t i o nc h a r a c t e r n u t r i e n ts u b s t i t u t e r i c ey i e l d e c o n o m i cb e n e f i t s s o i lf e r t i l i t y i v 紫云英养分积累规律和还 l i 腐解特性及j 效心研究 1 绪论 1 1 绿肥概况 绿肥的定义比较广泛 过去常指所有能够翻耕到土里作为肥料用的绿色植 物 在现代农业中的定义为 某些作物 可以利用其生长过程中所产生的全部或 部分鲜体用于直接或间接翻压到土壤中当作肥料 或者通过与主作物的间套轮作 能够起到促进主作物生长 改良土壤性状的作用 这些作物称之为绿肥作物 其 鲜体称之为绿肥 从世界范围上来看 我国是绿肥种植历史最久 面积最大和范围最广的国 家 早在30 0 0 多年前 就有利用绿肥作为稻田肥料的文字记载 1 9 4 9 年以前 绿肥的种植和利用发展缓慢 在1 9 4 9 年建国以后 由于化肥工业相当落后 国家 和各级政府把发展绿肥生产放在了重要位置 我国的绿肥种植面积得到了极大幅 度的增加 利用绿肥作为农业生产的一项重要肥源也成为我国农业生产的一大特 色 据不完全统计 在1 9 5 0 年全国绿肥种植面积约1 7 0 万h m 2 平均5 7 6 h m 2 耕地 有1h m 2 至1 9 7 6 年全国绿肥种植面积约1 3 0 0 万h n l 2 平均8 h m 2 耕地就有lh m 2 绿 肥 焦彬等 1 9 8 6 陈礼智等 1 9 8 9 1 9 7 6 年前后为我国绿肥种植面积历史最 高时期 其中稻田绿肥紫云英的种植面积约占绿肥总面积的6 0 左右 林多胡等 2 0 0 0 上世纪8 0 年代初期 我国绿肥种植面积保持占有耕地面积的1 0 左右的 水平 但是至上世纪8 0 年代末 由于农村体制变革 化学肥料使用增加 复种 指数的提高以及种植绿肥当季无明显效益等综合因素 我国绿肥种植面积开始呈 逐年下降趋势 曹文 2 0 0 0 自1 9 9 3 年以后已无绿肥专项统计面积 据乐观估 计当前全国绿肥种植面积仅约有2 0 0 万 3 0 0 万h m 2 曹卫东 2 0 0 9 我国具有地大物广的特点 绿肥资源也十分丰富 尤其是建国以后绿肥品 种试验研究的广泛开展 进一步增加了绿肥品种及扩大其应用范围 我国的绿肥 品种资源得到了极大的丰富 我国于1 9 6 4 年成立绿肥试验网对绿肥品种资源进行 了全面系统的研究 选育出了一批适应我国不同自然条件和耕作制度下的绿肥种 类和品种 其中栽培面积较大的绿肥有7 科2 0 属3 2 种 局部地区较为普遍应用的 有6 科2 4 属2 8 种 在一定范围内可以应用的品种有5 科2 8 属3 8 种 共计9 8 种 包括 豆科绿肥7 2 种 占7 3 非豆科绿j j 巴 2 6 种 占2 7 然而随着该绿肥试验网的被 迫解散 绿肥品种的提纯和选育工作己停止了近2 0 年 当前生产上存在的绿肥品 种大多是3 0 年前甚至更久以前的品种 存在着种性混杂 退化 引种混乱 品种 适应性不强 产草量严重下降等问题 更严重的是 许多的地区优良品种早已销 声匿迹 华中农业大学2 0 1 0 届硕上学位论文 1 2 绿肥在我国传统农业生产中的作用 在传统上 我国绿肥主要利用途径分为以下几种 1 耕翻入田 是利用 绿肥的主要方式 2 将绿肥同秸秆 圈肥 杂草和其它废弃物等混合后堆 沤 制成肥料 3 作动物饲料 4 发展农副业等 1 2 1 对土壤养分库的调节 豆科绿肥能够通过根瘤菌固定空气中的氮素 增加土壤中的氮素来源 在发 明人工合成氮肥技术之前 农业生产所需要的氮素绝大部分是直接或间接来自于 生物固氮 一般认为 豆科作物中总氮量的2 3 3 4 是在共生根瘤菌的固氮作用而 获得的空气中的游离氮 我国农业上曾被广泛种植的紫云英 苕子 箭舌豌豆等 豆科绿肥都具有较强的固氮能力 赖涛等 2 0 0 2 应用盆栽方法和1 5 n 示踪技术 研究表明 在红壤性水稻土中紫云英有机氮素的来源主要来自根瘤固氮 固氮量 占植株总氮量的4 2 4 0 土壤供氮和肥料供氮分别占2 9 2 6 和2 8 3 4 据方珊 清等 2 0 0 4 初步计算 在我国生产水平下豆科绿肥鲜草氮含量为0 4 5 左右 每公顷翻压1 50 0 0 3 0 0 0 0k g 的鲜草 相当于往土壤中施入了纯氮6 7 5 1 3 0k g 非豆科绿肥虽不具备生物固氮能力 但能通过强大的根系吸收土壤深层中和 水中的氮素 并集于体内 通过利用富集于耕作层中 以利保蓄氮素和后茬作物 对氮的吸收利用 绿肥翻埋后可以显著提高土壤中的氮素含量 绿肥作物虽不能增加土壤养分库中磷 钾等养分的含量 却能起到明显的富 集作用 绿肥作物的根系发达且主根入土很深 吸收利用土壤中难溶性磷的能力 很强 种植绿肥后能使土壤耕层 甚至深层中不容易为其他作物吸收利用的磷集 中起来 待绿肥翻耕腐解后 大部分重新以有效形态在耕作层中 为其他作物吸 收利用 化肥施入后主要是增加土壤无机磷含量 而绿肥等有机肥施入则以增加 有机磷为主 土壤有机质是土壤肥力的重要物质基础 土壤有机质含量的高低衡量土壤肥 力状况的一项重要指标 绿肥可以提供大量的新鲜有机物 是土壤有机质的重要 给源之一 过去一般认为 绿肥的翻压量越大 对形成有机质总量的效果也越大 1 2 2 用作饲料 绿肥是营养价值很高的饲料 尤其是种植豆科绿肥 单位面积所生产的营养 价值较高 干物质中蛋白质的含量占1 5 2 0 并含有各种必要的氨基酸以及 钙 磷 胡萝卜素和各类维生素 选择适时收割的绿肥 蛋白质含量高 纤维素 含量低 柔嫩多汁 动物食用适口性好 易消化 不仅可用于青饲 打浆饲 制 成糖化饲料或青贮 也可以调制干草 草粉 压制草砖 制成颗粒饲料 提取叶 蛋白 还可用草籽代替粮食做牲畜的精料 用来饲喂牛 马 羊 猪 兔等家畜 及家禽和鱼类 紫云英养分积累规律和还田腐解特性及其效应研究 1 2 3 发展农副业 绿肥在发展农副业上也起到了很大的作用 例如 许多绿肥作物如紫云英 苕子 紫花苜蓿 三叶草等都是很好的蜜源植物 任再金 1 9 9 7 紫穗槐 胡 枝子的枝条是编织副业的好原料 怪麻和葛藤的茎杆可用于剥麻 造纸和其它纤 维制品的原料 1 3 在现代农业中发展绿肥生产的重要意义 在现代农业生产中 我国面临的主要困难和问题有 1 低产田面积仍然较 大 产品及商品价值不高 有一些地区农业生产率仍处在较低水平 每年需要国 家和社会的投入和支援 而且见效缓慢 2 主要作物产量增产缓慢 农业后劲 不足 风险大 每年需要增加化肥 农药和其他物资的投入 而化肥的费用成本 已占农业生产成本的3 0 或以上 因此成本高 收入增长低 3 农业经营本身 引起的土壤退化和环境污染等问题日益严重 如硝酸盐 磷酸盐污染水质 造成 富营养化难于饮用 硝酸盐 残留的农药及重金属的污染 影响产品的食用质量 或商品价值 屈宝香 1 9 9 4 白木等 2 0 0 3 b e r g s t r o me ta 1 1 9 8 6 1 3 1 合理利用空闲季节和空闲土地 耕地是人类赖以生存发展的不可替代和不可再生的宝贵资源 目前我国现 有耕地面积已十分接近1 8 亿亩的红线 人均耕地面积不足世界平均水平的二分之 一 而发展绿肥生产能够使有限的土地得到充分的利用 据不完全统计 我国南 方1 3 省 市 自治区现有稻田冬闲田的面积约2 0 0 0 万h m z 刘晓冰等 2 0 0 2 王丽宏等 2 0 0 6 发展绿肥生产的潜力很大 绿肥作物不仅能填闲复种 也可以利用其它作物的行间间套种 更重要的 是 绿肥不是一般的利用土地 而是充分利用闲置土地来填闲养地 不存在与主 作物争地抢地的问题 我国南方单季稻区有6 个多月 双季稻区有5 个月左右的冬 春季空闲时间 西北一季有余 二季不足地区 秋季有3 个月左右的空闲季节 华北地区也有大量冬麦田闲置 空闲季节超过6 个月 这对于有限的耕地和气候 资源是一种极大的浪费 利用季节性闲置土地种植绿肥作物 不仅能提高土地利 用率 缓解人地矛盾 培肥耕地地力 提高土地承载能力 增加农产品产量 而 且能有效解决草食畜禽冬春青饲料的不足 同时也能提高冬季农田的生态服务价 值 1 3 2 改善生态环境 绿肥作物多是利用空闲季节和空闲土地来种植 因而可以有效减少裸露土 地面积 绿肥作物茎叶茂盛 能很好地覆盖地面 缓和暴风雨对土壤的直接侵蚀 增加天然降雨的土壤入渗率 降低地表径流 减少水 土 肥的流失 s h e p h e r d 华中农业大学2 0 1 0 届硕士学位论文 e ta l 1 9 9 9 w r l a n de ta 1 1 9 9 6 a n u g r o h oe ta 1 2 0 1 0 通过绿肥轮作倒茬等 作用 可以一定程度上减少主作物连作障碍和土传疾病发生 k e m a t h 1 9 9 6 文朝慧 1 9 9 8 减少农药用量 绿肥覆盖还能够调节作物群体的温度和平稳地温 减少土壤中过高的含水 量 促进作物根系的生长和吸收养分 可延长光合作用时间 提高光合速率 王 丽宏等 2 0 0 6 研究结果表明 冬季覆盖作物在增加作物产量的同时 可以增加 稻田生态系统碳蓄积效应 1 3 3 能够节省肥料 并提高作物产量 绿肥能固氮 吸碳 节能减耗作用显著 发展1 5 0 0 万h m 2 每年的养分生 产能力相当于5 0 0 万t 尿素 4 1 0 万t 硫酸钾 还可以固定1 1 3 x 1 0 4 万t 氧化碳 同时放 1 1 9 7 x 1 0 3 万t 氧气 曹卫东 2 0 0 9 高菊生等 2 0 0 9 种植利用绿肥作物可以起到提高作物产量作用 中国农业科学院红壤实验 站进行长期定位试验表明 2 5 年5 0 季稻谷产量表明 稻 稻 紫云英农作制能够提 高水稻产量 水稻稻谷总产比稻 稻 冬闲农作制增产5 4 0 8 1 1k g h m 2 增幅2 6 4 水稻稻谷平均产量比稻 稻 冬闲农作制增产1 0 8 8 0k g h m 2 高菊生等 2 0 0 8 任 祖淦等 1 9 9 2 历时3 年的7 个定位试验的研究表明 氮肥单施尿素水稻产量逐渐 降低 而红萍或稻草与尿素配施水稻有增产趋势 在等氮条件下红萍与尿素配施 能够提高经济效益1 1 n 1 2 8 倍 稻草与尿素配施能够提高经济效益0 8 0 0 9 6 倍 此外 发展绿肥生产对缓解化肥工业造成的能源问题和环境问题有着积极的意 义 综上所述 在现代农业中 绿肥的作用主要体现在生态和环境方面 近年 来 我国面临着农作物品质 土壤质量方面的问题日益严重 农作物产量难以持 续提高 甚至出现施肥降低产量的现象 加之社会对环境安全 农产品质量安全 的需求不断提高 恢复和发展绿肥生产已经成为我国农业可持续发展的必由之 路 1 4 稻田绿肥紫云英的还田配套技术 紫云英 学名a s t r a g a l u ss i n i c u sl 是豆科黄蓍属的越年生草本植物 又叫 红花草 红花草子 花草 草子 燕子花 红花菜 荷花郎 莲花草 翘摇等 是我国稻田最主要的冬季绿肥作物 1 4 1 品种选择 种植紫云英选好品种很关键 我国的紫云英品种比较丰富 有地方品种和选 育品种两部分 前者系以产地命名 后者主要是通过系统选种 品种间杂交和辐 射育种等方法选育的 不同的地区应该根据本地区主作物的播种 收获时间并结 4 紫云英养分积累规律和还山腐解特性及其效应研究 合紫云英品种在该地区的生长适应性选择适宜的品种 紫云英的生长适应性具体 主要从生育时期 生物量大小两方面来考虑 比如福建地区多用闽紫系列 而江 西省则多用赣紫系列 1 4 2 种植方式 我国紫云英的种植方式可分为套种 间作 混播 翻耕作畦播种 自生繁殖 利用等 其中套种是我国稻田最为普遍的一种方式 紫云英在收获前套种可以克 服适期播种和前作物未能收获的矛盾 延长了紫云英的生长期 而且在前作物荫 蔽下 土壤表面湿度较高 对种籽发芽和扎根都有利 杂草也较少 因此通常都 可以提高鲜草和种籽产量 如若遇到紫云英种籽供不应求时 适宜选择与其他绿肥混播 徐云天等 1 9 9 1 研究结果表明 紫云英和黑麦草混播鲜草产量可比紫云英单作提高 4 4 1 0 o 9 8 2 折成干草产量则提高7 7 8 1 4 4 0 黑麦草抗寒力较强 越冬期 间生长健壮 可抵御冷空气侵袭 减轻紫云英冻害 能有效地抑制杂草生长蔓延 个体生长协调 能充分利用阳光及地利 林多胡等 1 9 8 6 谢仁兴等 1 9 9 0 陆 炳章等 1 9 8 2 罗义春等 1 9 8 9 潘永年 1 9 9 0 则认为黑麦草与紫云英组合 是禾本料与豆科作物的冬季肥饲结合的优化 能比较好的解决了紫云英作青饲科 利用时间短 经济效益不高 以及紫云英作肥料时碳氮比不协调而引起早稻的发 僵 它比单播黑麦草好 能比较好的解决了因种植黑麦草而使水稻田翻耕困难 黑麦草需要较多的氮肥等缺陷 合理地处理好用地与养地的矛盾 曹景勤等 1 9 9 3 研究指出 黑麦草根系发达 穿透力强 混播后的改土效果也优于紫云 英单播 1 4 3 肥水管理 紫云英性喜湿润的土壤 但忌田间渍水 因此需要作好灌排工作 在水稻收 获后应做到 主沟 厢沟 围沟 三沟配套 防旱防涝 一般厢沟4 5m 开一条 主沟1 0 2 0m 开一条 厢沟开到犁底层 主沟穿破犁底层 出口处更要深些 做 到沟沟相通 以达到排水通畅和降低地下水位的目的 许多研究表明 施肥可以显著提高紫云英的产量 江月兰等 1 9 9 5 陈丽君 等 2 0 0 6 但是一般认为 紫云英施用磷肥更为重要 紫云英中含蛋白质和磷 脂较多 合成这些高能的物质需要较多的磷素 磷也是根瘤发育的重要营养元素 和多种酶 如胱氨酶 辅酶 氨基转移酶 硝酸还原酶和亚硝酸还原酶等 的重 要成分 顾荣申2 0 世纪8 0 年代初期对我国南方各省紫云英施磷效果统计结果表 明 紫云英施用磷肥增产效果一般效果都十分显著 磷肥增产效果与土壤有效磷 含量和磷肥施用方法密切相关 顾荣申 1 9 8 6 华中农业大学2 0 1 0 届硕 l 二学位论文 詹长庚等 1 9 7 9 在浙江省1 0 个点的试验结果表明 在每公顷施硫酸钾1 5 0k g 时 钾肥对紫云英增产效果虽不及每公顷施用过磷酸钙1 5 0k g 高 但平均增产率 仍达到4 6 8 每k gk 2 0 可增产鲜草2 5 蚝 而在施用在过磷酸钙3 0 0k g h m 2 基石出 上再施用钾肥 增产率虽大大下降 但每k gk 2 0 增产的鲜草却提高到2 9 9