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绿肥

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绿肥     green manure 
绿肥是直接翻埋或经堆沤后作 肥料施用的绿色植物体。作绿肥而栽培的植物称为绿肥作物,多为豆科植物,在轮作中占有重要地位,多数可兼作饲料。

目录

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发展简况 

利用绿色植物体作肥料始于罗马帝国时期,古埃及、古印度等是较早采用绿肥肥田的国家。至19世纪中叶在化肥大量生产和推广施用之前,绿肥、厩肥等有机肥料一直是世界各国用于补充土壤养分、培肥土壤,增加作物产量的主要手段。此后,随着化肥生产量的提高和施用的普及,绿肥种植和利用面积大幅度减少。但自20世纪70年代以来,由于能源价格上升和环境污染问题日趋严重,有机肥料尤其是豆科绿肥和生物固氮资源的利用又再度得到重视。

中国种植和利用绿肥已有3000多年的历史,早在西周和春秋战国时期(公元前1066年~前211年)已知利用锄掉的杂草肥苗,在《诗经·周颂》、《礼记·月令》及《吕氏春秋》等古书中均有明确的记载。西汉时期(公元前32年~前7年)《氾胜之书》提出了“须草生,至可耕时,有雨即种,土相亲,苗独生,草秽烂,皆成良田。”这是与现代生草轮作相类似的养草肥田的方式。西晋(265~316年)郭义恭的《广志》一书中记载:“苕草色青黄,紫华,十二月稻下种之,蔓延殷盛,可以美田。”这表明,当时的中国已开始栽培绿肥作物。到魏、晋、南北朝时期(386~534年),绿肥作物栽培与利用在农业生产中有了进一步的发展。北魏贾思勰在《齐民要术》中系统地总结了绿豆、芝麻、苕子、小豆等绿肥作物的肥田效果以及绿肥在轮作中的地位,栽培方式和利用技术等方面的经验,初步奠定了绿肥在轮作制度中的地位。到了明、清时代,绿肥利用的技术得到了广泛的传播和改进,品种不断增多。它们主要有芜菁、蚕豆、紫花苜蓿、紫云英、金花菜、油菜、麦类、肥田萝卜、泥豆、饭豆等。20世纪40年代前后又从国外引进毛叶苕子,箭筈豌豆,草木樨、紫穗槐等多种绿肥作物。50年代绿肥栽培面积已发展到130多万公顷,比较集中分布在江苏、浙江、安徽、江西、湖南、湖北、广东、四川等省。在此后20余年间,除选种,引种外,还进行了杂交育种、辐射育种,对豆科绿肥和满江红共生固氮机理和绿肥培肥改土,作物增产等方面的作用作了深入系统地科学研究,促进了生产进一步发展,到1978年绿肥栽培面积已达1200万公顷,种植区域遍及全国。自80年代以后,由于化肥产量,用量的增加,复种指数的提高以及栽培绿肥直接经济效益较低等因素的影响,其栽培面积出现了较大幅度缩减的现象。

作用 

绿肥是有机物质循环和转化的重要形式。在农业生态系统中,利用豆科绿肥又是氮素循环的重要环节。种植绿肥的作用主要在于:①增加土壤养分。一般绿肥鲜草中含有氮(N)0.3%~0.6%,磷(P2O5)0.05%~0.2%,钾(K2O)0.15%~0.7%以及微量元素等养分。豆科绿肥作物养分含量高于非豆科绿肥作物和水生绿肥。在农业生态系统中,豆科绿肥作物与根瘤菌、满江红与固氮蓝藻共生的固氮作用,对氮素平衡更具重要意义。②提高土壤有机质数量和质量。施用绿肥于土壤中,可以提高土壤有机质含量,更新土壤中腐殖质,改善其质量。据中国全国绿肥试验网联合定位试验结果,每年每公顷平均施用(翻埋)绿肥鲜草7500千克,可增加土壤有机质含量0.002%~0.04%,增长率在0.30%~3.43%。对于幼嫩的豆科绿肥作物翻压后,因其碳/氮比窄、矿化快或土壤中原来有机质含量高时,则土壤中有机质含量增加不明显,甚至出现因正激发效应而使之暂时降低的现象。随着绿肥在土壤中的转化(分解与合成),可以补充或更新土壤腐殖质,对改善土壤理化性状起着重要作用。③富集土壤养分。绿肥作物根系发达,入土深,且豆科绿肥作物以及如肥田萝卜等十字花科作物对难溶性磷酸盐等养分有较强的吸收能力,通过其吸收富集于绿肥体中,随着翻埋利用和分解,可转化成有效态养分,供其它作物吸收利用。水生绿肥还可富集分散在水中的钾等养分。④改良土壤,提高肥力。翻压绿肥作物后,在腐解过程中,不仅使复杂的有机物转化为简单的化合物而增加有效养分,还能合成腐殖质等有机胶体,与土壤中粘土矿物复合成有机无机胶体,使土体结构变好,土壤理化性状得到改善(孔隙度增加,容重降低,增强土壤保水保肥性能,提高土壤缓冲性,加速盐碱地的淋碱、脱盐,降低酸性土壤中过量活性铝和铁的危害等)。施用绿肥后,还能促进微生物的繁殖,增强土壤呼吸强度和土壤酶活性等土壤生理活性,促进物质转化,提高原有土壤养分的有效性,改善后作物生长发育的条件。此外,一些绿肥作物生长迅速,可增加地面覆盖度,减少地表水分蒸发,抑制返盐,又能起固沙作用和减少水土流失。⑤促进农牧副业的发展。豆科绿肥紫云英、金花菜、紫花苜蓿以及水生绿肥红萍等富含蛋白质、脂肪、纤维素、灰分及必要的氨基酸和各种维生素B1、维生素B2、维生素C等营养成分,为家畜、家禽的优质饲料。经畜禽食用后,转化为畜禽产品或役能外,尚有约70%的养分从粪便排出可肥田。因此绿肥作物无论直接翻耕利用或“过腹”还田后,均能促进作物增产。以前者为例,一般每公顷施7500千克绿肥或18 750千克满江红,包括后效可增产粮食25~50千克,在瘠薄土壤上的增产效果高于肥沃土壤。紫云英、紫花苜蓿、苕子、三叶草等绿肥作物又是很好的蜜源植物,流蜜期长,蜜质优良。⑥净化环境。绿肥作物在吸收营养物质的同时,也吸收有害物质,起到净化环境的作用。如在静态水中放养水葫芦5~10天,化学耗氧量降低75%,生物需氧量降低90%,铵态氮降解70%,磷降解38.6%,钾降解64.8%。放养10~15天后污水中铅去除率达10.7%,铜去除率50%,锌去除率70%。绿肥作物还具有净化空气和美化环境的作用。放养4000平方米的水葫芦,5个月内可放出氧气8.97吨,吸收二氧化碳12.29吨。

类型 

从不同角度出发可划分出不同类型。①按来源划分为野生绿肥和栽培绿肥。②按植物学科划分可分为豆科绿肥和非豆科绿肥。豆科绿肥有草本植物,也有木本植物。后者主要利用叶片和嫩枝。③按生长季节划分为冬季绿肥、夏季绿肥、春季绿肥和秋季绿肥。冬季绿肥多为秋季或初冬播种,翌年春季或夏季利用,有一半以上生长期在冬季度过,如紫云英、金花菜、苕子等。夏季绿肥多为春季或夏季播种,到初秋利用,有一半以上生长期在夏季,如柽麻、田菁、绿豆等。春季绿肥为早春播种,仲夏前利用,有一半以上生长期在春季,如麦田套种草木樨等。秋季绿肥为夏季和早春播种,冬前翻压利用,生长期主要在秋季,如秋播的柽麻、豇豆等。④按生长周期划分为一年生绿肥、越年生绿肥和多年生绿肥。如绿豆、田菁、紫云英、苕子等为一年生或越年生绿肥;紫花苜蓿、紫穗槐、胡枝子、沙打旺、葛藤和蝴蝶豆等为多年生绿肥。⑤按绿肥的施用对象又可划分为稻田绿肥,棉田绿肥,麦田绿肥,果园、茶园、桑园绿肥及热带经济林木绿肥。⑥按生长环境可区分为旱生绿肥和水生绿肥。旱生绿肥主要指种植在陆地上的绿肥。水生绿肥指生长在水中的绿肥,如红萍、水葫芦、水花生、水浮莲等。

种植方式 

绿肥作物的种植方式应根据利用目的和绿肥的生长习性,因地制宜,充分利用空间、时间和光能,尽量做到农牧结合,肥饲兼用,保证有一定的经济效益为原则。其种植方式有①单种。即在作物生长季节里,在一定的单位面积上,只种一种绿肥作物。多在地多人少、土地旱瘠、盐碱、多风沙等低产地区应用。②间作。指绿肥与粮、棉、油、果、茶、桑、林、甘蔗等作物按一定面积比例相间种植。③套种。将绿肥作物套种在主作物株、行之间,可作当季作物追肥或下季作物基肥。④插种。利用主要作物换茬的短暂间隙,种植一次短期速生绿肥作下茬作物基肥。⑤混种。多种绿肥作物(如豆科与非豆科作物)按一定比例同时混播在一块田里。混种可以发挥绿肥各自的特性,充分利用空间、光能和地力,提高绿肥和群体的抗逆能力以及单位面积绿肥的总产量。

栽培要点 

为要使绿肥作物优质高产,科学的栽培技术是绿肥作物高产的关键。①选择适宜的绿肥种类(或品种)。不同绿肥作物存在着抗寒性、抗旱性、耐湿性、耐盐性、耐酸性的差异。因此,根据气候、土壤、耕作、灌排、茬口等条件,选择适宜的种类和品种,是绿肥高产的前提,尤其在复种指数高的地区,多半采用间、套、混、插种的种植方式,必须选用速生、早发、高产的优质绿肥品种。②播种。播种前,根据绿肥作物种子大小和种皮结构等特点相应采用选种、晒种、擦种或烫种等种子处理方法。豆科绿肥作物均有相应根瘤菌与之共生,播种前还应接种相应的根瘤菌。该项措施对于新种植区尤为重要。接种方法有菌剂法和苗圃法(参见紫云英)。接菌时要避免阳光直射,忌与过磷酸钙肥料混合拌种,以防降低根瘤菌的活性。③合理施肥。豆科绿肥作物宜增施磷、钾肥作基肥,配施少量钼肥、硼肥可以增强固氮效率,有利于提高种子和鲜草产量。禾本科、十字花科绿肥作物需注意氮肥施用,冬季绿肥作物在早春返青后追施少量氮肥,可促其早发。④留种。为了获得种子优质高产,还须注意以下环节:选择地势高爽、土质疏松、肥力中等、排灌方便而不连作的田块留种;留种田播种量比鲜草田减少1/3左右,保证田间通风透光,提高结实率;增施磷钾肥,适施氮肥;及时防治病虫害;及时收获,防止种子脱落、霉变等损失。

利用途径 

直接翻压绿肥是利用绿肥的主要方式。其次是制造堆、沤肥,还可用作覆盖作物或作饲料用。

直接耕翻 

直接耕翻绿肥是为当季作物或下茬作物提供氮素等多种营养元素,又为土壤直接提供多量新鲜有机质。①腐解特征。绿肥翻压入土后经微生物的作用,经过矿质化和腐殖化过程将复杂有机物质分解为植物可吸收利用的营养物质或重新组合成腐殖质。绿肥腐解速度与绿肥的碳氮比(C/N)、组成成分以及当时的环境条件密切相关。当绿肥碳氮比较小时,腐解速度快,反之,则慢。一般豆科绿肥作物碳氮比比较小,翻压一个星期后便可提供养分。一个月就有一半以上有机物质被矿化。碳氮比较大的禾本科绿肥在腐解过程中的前一星期分解释放的氮素被微生物固定,半个月以后被固定的氮素再被矿化供后茬作物吸收利用。绿肥组成成分中难分解的木质素含量高,矿化速度慢,残留于土壤中的有机物质量多,腐殖化系数大。而绿肥组成成分中水溶性和苯溶性化合物含量高时,矿化速度快,释放养分也多。据中国科学院土壤研究所报道,分别施用紫云英和绿萍,一年后紫云英腐殖化系数为0.18,绿萍为0.43。绿肥的矿化速度随气温的升高而加快。当土壤水分为田间持水量的60%时,平均气温30℃,通气好,绿肥分解速度快,反之嫌气条件,分解速度慢。为了保持绿肥适当的分解速度,必须根据绿肥的化学组成、碳氮比及所处的环境条件加以调节。②适期耕翻。确定适耕期的原则,首先,选择绿肥鲜草产量和总养分含量为最高时翻压。其次,绿肥养分释放规律与强度与作物需肥规律相吻合。即掌握不同绿肥的腐解特点,使绿肥养分释放高峰与作物需肥期相同。为此,豆科绿肥以盛花期至结荚初期、禾本科绿肥以抽穗初期翻压为好。③土壤水热条件。土壤水分、温度是影响绿肥腐解速度的关键。在干旱地区应在雨季到来之前耕翻。天气干旱时仍须灌水,以增加土壤湿度促进分解。水田翻压绿肥,因土温低,尤其在分解初期应注意排水,提高土温,防止过多还原性物质的毒害。④耕翻深度。绿肥翻入土层要做到压严、压实,土肥紧密接触,既可促进分解,又不致使养分损失。其耕翻深度必须根据绿肥鲜嫩程度,土壤水分状况,土壤质地而定。绿肥鲜嫩,土壤水分适中,壤质土壤,翻压稍浅。反之,耕翻适当加深。旱地翻压不宜过深,否则易造成供氧不足,减慢绿肥腐解速度。

堆、沤制肥 

将绿肥与秸秆、圈肥、杂草泥肥和其它废弃物进行堆、沤制肥。在北方将紫穗槐或草木樨制作堆肥,在南方将绿肥与圈肥、稻草、河泥制作沤肥。在绿萍秋繁期间,将萍多繁,多倒,用红萍沤制萍肥库。也可将绿肥掺入沼气池中作沼气发酵原料,剩下残渣作肥料(参见堆肥、沤肥、沼气肥)。

饲料 

绿肥营养价值很高,豆科绿肥干物质中粗蛋白质含量为15%~20%,并含有各种氨基酸和各种维生素。种植肥饲兼用绿肥作物,是发展绿肥生产的重要方向。通过“过腹还田”以提高物质利用率。如黑龙江省土壤肥料研究所用草木樨喂羊,再用羊厩肥施用于玉米,比直接用草木樨肥田增产12.5%,加之多得的羊肉、羊毛,比直接还田经济效益要高得多。

覆盖作物 

热带地区水土流失较为严重。在咖啡园、油棕、橡胶、果树等经济作物园内,夏季利用绿肥覆盖可起到降温、保湿和抑制杂草生长,又有利于防止坡地水土流失。

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