長(zhǎng)江下游農(nóng)區(qū)不同豆科綠肥作物生育進(jìn)程·形態(tài)及產(chǎn)量性狀比較

陳 震，還 靜，管永祥，吳桂成，吳正貴，劉 芳，孫政國(guó)*

(1.江蘇省農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣總站，江蘇南京 210036；2.南京農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)學(xué)院，江蘇南京 210095；3.昆山市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，江蘇昆山 215006；4.蘇州市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，江蘇蘇州 215300)

隨著農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展，化學(xué)肥料和農(nóng)藥的過(guò)量施用，導(dǎo)致土壤板結(jié)、水體污染、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力下降等一系列農(nóng)業(yè)生產(chǎn)生態(tài)問(wèn)題[1-2]。傳統(tǒng)以追求產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益的生產(chǎn)方式過(guò)度消耗地力，不利于農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。近年來(lái)，國(guó)家大力推行耕地輪作休耕制度試點(diǎn)，在試點(diǎn)區(qū)域推廣禾本科糧食作物與豆類作物、綠肥飼草作物等輪作模式，實(shí)行用地與養(yǎng)地相結(jié)合，滿足多元化消費(fèi)需求和草食畜牧業(yè)發(fā)展需要。當(dāng)前，在稻區(qū)冬閑田上種植豆科綠肥作物，是稻區(qū)常見(jiàn)的輪作培肥模式[3]。

豆科綠肥作為一種高效的有機(jī)肥料，具有較強(qiáng)的固氮效應(yīng)，可以大幅度地提高土壤有機(jī)質(zhì)含量和氮肥供應(yīng)水平[4-5]。種植豆科綠肥作物可以改善土壤各種理化性質(zhì)和土壤耕性，培肥地力，同時(shí)也可增加冬閑田地面覆蓋度，且抑制雜草滋生[6]。綠肥作物的推廣與應(yīng)用，不僅為提高農(nóng)作物產(chǎn)量、保護(hù)生態(tài)環(huán)境、發(fā)展畜牧業(yè)奠定了良好的基礎(chǔ)，也部分程度上替代了速效化學(xué)肥料，又降低了一定的施肥成本，提高了經(jīng)濟(jì)效益，符合現(xiàn)代農(nóng)業(yè)綠色高質(zhì)高效的發(fā)展方向[7]。這對(duì)保障國(guó)家糧食安全、保護(hù)資源環(huán)境、促進(jìn)優(yōu)質(zhì)農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)、增加農(nóng)民收入、實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有深遠(yuǎn)意義。

目前，長(zhǎng)江下游農(nóng)區(qū)在綠肥作物品種與配套栽培技術(shù)研發(fā)推廣方面，仍存在適合配套綠肥草種不明確、種質(zhì)資源混雜退化、相關(guān)試驗(yàn)研究空白等問(wèn)題。筆者通過(guò)對(duì)不同豆科綠肥作物進(jìn)行栽培試驗(yàn)，觀察與比較不同綠肥作物的生育進(jìn)程、形態(tài)及相關(guān)產(chǎn)量性狀，以期篩選出該區(qū)域適應(yīng)性較強(qiáng)的高產(chǎn)高效綠肥作物品種，旨在為大面積推廣種植提供參考。

1 材料與方法

1.1試驗(yàn)材料供試品種共有8個(gè)，包括苜蓿屬2個(gè)(紫花苜蓿、金花菜)、黃芪屬1個(gè)(紫云英)、野豌豆屬2個(gè)(光葉紫花苕子、毛苕子)、三葉草屬3個(gè)(紅三葉、白三葉、絳三葉)。具體品種見(jiàn)表1。

1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)通過(guò)露天盆栽模式，于2016年10月15日在南京農(nóng)業(yè)大學(xué)牌樓試驗(yàn)基地(南京市光華路139號(hào))進(jìn)行。該地區(qū)屬于北亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，四季分明，全年平均氣溫15.4 ℃，年均相對(duì)濕度76%，年均降水量1 106 mm，全年無(wú)霜期200～300 d。

播種后7 d內(nèi)每天足量澆水，以利出苗。全苗后，根據(jù)土壤水分狀況，及時(shí)補(bǔ)水。土壤組成由黏土、基質(zhì)、細(xì)沙按4∶1∶1的比例混合，每盆約重2.5 kg。全氮含量1.17 g/kg，全磷含量0.59 mg/kg，全鉀含量39.21 mg/kg，堿解氮含量89.15 mg/kg、速效磷含量20.18 mg/kg，速效鉀含量157.19 mg/kg，pH 5.85。每個(gè)品種設(shè)置10個(gè)重復(fù)，其中5盆用于全生育期綜合觀測(cè)評(píng)價(jià)，5盆用于分枝期與盛花期等關(guān)鍵生育時(shí)期取樣分析，供試盆栽共80盆。

表1 供試綠肥作物品種

1.3測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.3.1生育進(jìn)程中主要物候期界定。出苗期：播種后植株地上部分長(zhǎng)出第一片真葉、地下部分生出側(cè)根的時(shí)期，一般認(rèn)為盆栽內(nèi)50%植株達(dá)到出苗期標(biāo)準(zhǔn)的日期為出苗期。分枝期：豆科植物由營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)向生殖生長(zhǎng)轉(zhuǎn)變遞進(jìn)的關(guān)鍵時(shí)期，一般將50%植株開(kāi)始產(chǎn)生分枝的時(shí)期作為分枝期。現(xiàn)蕾期：豆科植株上葉腋開(kāi)始出現(xiàn)花蕾的時(shí)期，一般認(rèn)為盆栽內(nèi)50%植株莖株現(xiàn)蕾的日期為現(xiàn)蕾期[8]。初花期：植株花朵上翼瓣和旗瓣開(kāi)始張開(kāi)的時(shí)期，一般認(rèn)為盆栽內(nèi)25%莖株開(kāi)花的日期為初花期[8]。盛花期：盆栽內(nèi)75%莖株開(kāi)花的日期為盛花期[9]。成熟期：植株莢果開(kāi)始脫去綠色變色，手壓莢果具有裂莢聲的時(shí)期，一般認(rèn)為盆栽內(nèi)75%莢果脫色的日期為成熟期[10]。生育期：種子播種后出苗至成熟期所經(jīng)歷的總天數(shù)。各個(gè)生育時(shí)期的植株百分比由每個(gè)盆栽內(nèi)選取10株植株統(tǒng)計(jì)而來(lái)[11-12]。

1.3.2形態(tài)指標(biāo)。株高：用規(guī)格0.1 cm的直尺，植株分枝期與盛花期選擇每盆10株測(cè)量植株從地面至植株最高點(diǎn)的距離，取平均值。莖粗：每盆選擇10株，用游標(biāo)卡尺在主莖根頸上部(一般2～4 cm)莖稈的最粗處測(cè)定莖稈直徑，然后取平均值。根冠比：反映植株地下部分與地上部分生長(zhǎng)的相關(guān)性，分別在植株分枝期與盛花期，采用干重法測(cè)定，選擇每盆10株測(cè)量并計(jì)算植株地下部分與地上部分干鮮重比值[13]。

1.3.3產(chǎn)量相關(guān)指標(biāo)。鮮重(鮮草產(chǎn)量)：植株自然狀態(tài)下的重量，一般在植株盛花期時(shí)鮮活的植株刈割后立即測(cè)量的重量。干重(干物質(zhì)產(chǎn)量)：指植株細(xì)胞除去自由水后的重量，烘干保持恒重后測(cè)定的重量。一般根需要洗凈，然后用吸水紙吸干，放置于65 ℃烘箱中烘48 h后進(jìn)行稱重[14]。

1.4數(shù)據(jù)處理試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用 Excel 2003進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析。

2 結(jié)果與分析

2.1不同豆科綠肥作物物候期由表2可知，8種綠肥作物均能夠在播種后5～8 d順利出苗，30 d左右開(kāi)始進(jìn)入分枝期，其中以三葉草屬豆科綠肥作物出苗最快，野豌豆屬其次，苜蓿屬由于受冬前低溫及自身秋眠特性的影響，出苗最慢。8種綠肥作物生育期為180～241 d，紫云英全生育期最短，為180 d；紫花苜蓿生育期最長(zhǎng)，為241 d。

表2 不同豆科綠肥作物生育進(jìn)程

屬內(nèi)進(jìn)行比較，苜蓿屬中紫花苜蓿生育期天數(shù)多于金花菜，營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期相對(duì)較長(zhǎng)，開(kāi)花相對(duì)較晚，花期持續(xù)時(shí)間也相對(duì)較短。野豌豆屬中毛苕子出苗速度及開(kāi)花時(shí)間、全生育期天數(shù)均略低于光葉紫花苕子。三葉草屬中，與紅三葉相比，白三葉與絳三葉開(kāi)花時(shí)間較早，生育天數(shù)較短。黃芪屬中紫云英的特性是春季早發(fā)性好，現(xiàn)蕾開(kāi)花期較早，3月下旬已經(jīng)進(jìn)入花期，但花期持續(xù)時(shí)間較短。

2.2不同豆科綠肥作物的形態(tài)指標(biāo)由表3可知，在分枝期，光葉紫花苕子株高與根冠比最高，其次是毛苕子與紫花苜蓿，最低的是白三葉；絳三葉的莖稈最粗，光葉紫花苕子次之，最低的是白三葉。在盛花期，光葉紫花苕子株高與根冠比最高，其次是毛苕子與金花菜，最低的是白三葉；絳三葉的莖稈最粗，光葉紫花苕子次之，紫云英最低。與分枝期相比，8種綠肥作物盛花期株高增幅為20%～83%，莖粗增幅為5%～33%，根冠比增幅為3%～11%。其中，光葉紫花苕子、毛苕子、金花菜、紫云英分枝期至盛花期間的生長(zhǎng)速度明顯加快，株高 、莖粗、根冠比等指標(biāo)增幅較其他幾種綠肥作物相對(duì)較大。

表3 不同豆科綠肥作物的形態(tài)指標(biāo)

2.3不同豆科綠肥作物的產(chǎn)量指標(biāo)由表4可知，鮮重最高的是光葉紫花苕子，毛苕子鮮重次之，紫云英最低。干重的趨勢(shì)與鮮重的趨勢(shì)基本一致。野豌豆屬中光葉紫花苕子的生物量(干重、鮮重)高于毛苕子，但差異不顯著。三葉草屬中，紅三葉的鮮重與干物重最高，絳三葉居中，白三葉最低。

表4不同豆科綠肥作物的產(chǎn)量指標(biāo)

Table 4 Yield-related indicators of different legume green manure cropskg/hm2

3 討論

3.1豆科綠肥作物群體大小與生育進(jìn)程協(xié)同關(guān)系長(zhǎng)江下游一年二熟制農(nóng)區(qū)，綠肥作物生育進(jìn)程與群體大小、質(zhì)量應(yīng)有一定的協(xié)同與相關(guān)關(guān)系。該研究參試品種均為豆科綠肥作物，其共同特點(diǎn)是冬前生長(zhǎng)慢，苗期至分枝期進(jìn)程相對(duì)較長(zhǎng)，這導(dǎo)致冬前與禾本科等雜草競(jìng)爭(zhēng)中處于劣勢(shì)，冬前相對(duì)較小的生長(zhǎng)群體無(wú)法保障綠肥作物的安全越冬。該研究以光葉紫花苕子為代表的野豌豆屬綠肥作物，在參試的8種綠肥作物中產(chǎn)草量最大，其原因可能與其早發(fā)優(yōu)勢(shì)明顯、冬前群體相對(duì)大、開(kāi)春后生長(zhǎng)迅速有一定的關(guān)系。此外，光葉紫花苕子的鮮草產(chǎn)量高于毛苕子的鮮草產(chǎn)量，這可能是光葉紫花苕子與毛苕子相比更耐濕、耐貧瘠的特性有關(guān)[15-16]。8種綠肥作物總體表現(xiàn)為入冬前有一定的生長(zhǎng)量，冬前長(zhǎng)勢(shì)狀況保障了越冬的穩(wěn)定性與安全性，返青后，生長(zhǎng)速度加快，盛花期鮮草產(chǎn)量以及成熟期籽實(shí)產(chǎn)量較高，可基本完成全部生育進(jìn)程，說(shuō)明冬前生長(zhǎng)量是生育進(jìn)程中的重要指標(biāo)[17]。

3.2不同生態(tài)因子對(duì)豆科綠肥作物生長(zhǎng)發(fā)育的影響綠肥作物生長(zhǎng)與光照、溫度、水分等生態(tài)因子的關(guān)系緊密。該研究8種豆科綠肥作物均為短日照作物，對(duì)光周期變化反映較為敏感。開(kāi)春后，綠肥作物進(jìn)入快速生長(zhǎng)期，不同的長(zhǎng)短日照交替模式與適宜的水熱條件導(dǎo)致綠肥作物開(kāi)花、花期持續(xù)時(shí)間以及綠肥作物的產(chǎn)量、品質(zhì)存在一定的差異。

在適宜的日照長(zhǎng)度、溫度與水分條件下，綠肥作物可春季開(kāi)花，獲得較高的產(chǎn)量和品質(zhì)。三葉草屬豆科綠肥作物均受溫度影響較為嚴(yán)重，入冬前，其苗期生長(zhǎng)緩慢，返青后，隨著溫度的升高，迅速生長(zhǎng)[18]，但白三葉、紅三葉與絳三葉受溫度的影響程度并不一致。白三葉全年生長(zhǎng)比較平衡，白三葉產(chǎn)草量無(wú)論是鮮重還是干重均比紅三葉、絳三葉低，產(chǎn)草量較低。這可能是與白三葉耐熱、耐寒性比紅三葉、絳三葉弱且白三葉為多年生植物，生長(zhǎng)較為平緩有關(guān)。黃芪屬與苜蓿屬綠肥作物可能由于受外界環(huán)境條件水分與溫度的影響較大，對(duì)其較為敏感。因此在春季返青后，水熱條件適宜的情況下，黃芪屬綠肥作物紫云英迅速生長(zhǎng)，早發(fā)性好，現(xiàn)蕾及開(kāi)花時(shí)間較早；苜蓿屬綠肥作物紫花苜蓿則從分枝期到盛花期，株高、莖粗增長(zhǎng)明顯，生長(zhǎng)迅速。因此在栽培管理中對(duì)黃芪屬與苜蓿屬綠肥作物應(yīng)注重水分供應(yīng)，以提高其光合能力，增加生物量[19]。

該研究參與盆栽試驗(yàn)的豆科綠肥作物品種僅是根據(jù)生產(chǎn)常用而選用的，尚未能夠?qū)⒕G肥作物的區(qū)劃、品種特性與當(dāng)?shù)氐耐寥?、氣候等環(huán)境條件進(jìn)行聯(lián)系分析。康俊梅等[20]研究表明，相同品種苜蓿在不同地區(qū)種植，其干草產(chǎn)量差異顯著。由于對(duì)不同環(huán)境條件的反映不同，作物的生長(zhǎng)速度與產(chǎn)量具有差異[21]。蘇永中等[22]研究表明，不同土壤條件下節(jié)水灌溉，棉花產(chǎn)量與生物量差異顯著。這要求結(jié)合環(huán)境條件，擴(kuò)大范圍篩選綠肥品種，尤其是在產(chǎn)草量、早發(fā)性能以及抗逆性等指標(biāo)上表現(xiàn)良好的野豌豆屬和三葉草屬內(nèi)，加大屬內(nèi)篩選力度并進(jìn)一步挖掘內(nèi)在生物學(xué)機(jī)理。

4 結(jié)論

(1)生育進(jìn)程上，8種綠肥作物的生物期為180～241 d，最長(zhǎng)的是紫花苜蓿，為241 d，最短是紫云英，為180 d。8種綠肥作物的盛花期一般在3月下旬至5月上旬，最早的是紫云英，最晚的是紫花苜蓿。結(jié)合長(zhǎng)江下游農(nóng)區(qū)水稻栽插的茬口與綠肥作物盛花期翻壓后需漚田30 d左右的特點(diǎn)，8種綠肥作物在盛花期翻壓大部分不影響下茬水稻的移栽生產(chǎn)，但紫花苜蓿、金花菜、紅三葉等不能完成其全部生育進(jìn)程，也就是進(jìn)入成熟期。

(2)生物量方面，野豌豆屬綠肥作物最高，然后依次是苜蓿屬、三葉草屬、黃芪屬。屬內(nèi)進(jìn)行比較，野豌豆屬中光葉紫花苕子生物量高于毛苕子，但種間差異不顯著；三葉草屬中紅三葉盛花期鮮草產(chǎn)量最高；苜蓿屬中紫花苜蓿鮮草產(chǎn)量高于金花菜。

(3)綜合生物量指標(biāo)與生育進(jìn)程各項(xiàng)指標(biāo)，長(zhǎng)江下游農(nóng)區(qū)綠肥作物品種配置應(yīng)重點(diǎn)選擇野豌豆屬，搭配選擇苜蓿屬、三葉草屬。