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      種植及翻壓綠肥的生態(tài)學效應

      2017-11-14 10:38:43李建輝劉麗麗張文標石子建
      現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技 2017年19期
      關鍵詞:微生物綠肥土壤

      李建輝++劉麗麗++張文標++石子建

      摘要 種植及翻壓綠肥是一項減量施用化肥和保護農(nóng)田生態(tài)環(huán)境的有效措施。通過綜述種植及翻壓綠肥對于作物產(chǎn)量、土壤理化性質(zhì)和養(yǎng)分以及土壤微生物等方面產(chǎn)生的生態(tài)學效應,分析了當前綠肥生產(chǎn)中存在的主要問題,并提出了今后應當重點研究的方向。

      關鍵詞 綠肥;生態(tài)學效應;作物產(chǎn)量;土壤;微生物

      中圖分類號 S55;S142 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739(2017)19-0176-01

      綠肥在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中具有重要作用,可以提高土壤肥力、改善土壤理化性質(zhì)、增加土壤微生物數(shù)量和多樣性,從而提高農(nóng)作物的產(chǎn)量[1-2]。然而近年來,隨著我國農(nóng)業(yè)種植結構的調(diào)整和化肥施用量的增加,加上農(nóng)村勞動力的減少和農(nóng)民用地、養(yǎng)地意識的弱化,綠肥種植面積呈逐漸下降的趨勢[3]。2015年,農(nóng)業(yè)部提出了至2020年實現(xiàn)“一控、兩減、三基本”的目標,也制定了《到2020年化肥使用量零增長行動方案》。而種植和利用綠肥恰好是一項減量施用化肥和保護農(nóng)田生態(tài)環(huán)境的有效措施。為此,本文基于國內(nèi)外研究現(xiàn)狀,綜述了種植及翻壓綠肥產(chǎn)生的多方面的生態(tài)學效應,分析與總結綠肥對土壤性質(zhì)、土壤養(yǎng)分、土壤微生物的影響,以及對于提升農(nóng)作物產(chǎn)量的作用,以期為進一步發(fā)展綠肥生產(chǎn)和實現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供借鑒與參考。

      1 種植及翻壓綠肥對作物產(chǎn)量的影響

      近年來,國內(nèi)外學者在種植及翻壓綠肥對作物產(chǎn)量的影響方面進行了大量的研究。高菊生等[4]采用定位試驗研究了長期雙季稻綠肥輪作體系下水稻產(chǎn)量的變化趨勢,結果表明,與冬閑對照相比,雙季稻與綠肥輪作顯著提高了水稻產(chǎn)量,其中紫云英、油菜和黑麥草處理的水稻年平均產(chǎn)量較冬閑對照分別提高27.2%、20.5%、18.1%。李繼明等[5]通過26年長期定位試驗得出,綠肥配合化肥施用,長期效果較好,可以達到提高養(yǎng)分利用效率、減少化肥用量、增加和穩(wěn)定水稻產(chǎn)量的目的。其中,26年水稻平均產(chǎn)量以紫云英+豬糞處理最高,比對照增產(chǎn)64.47%。楊濱娟等[6]以冬閑連作為對照,通過連續(xù)8年的定位試驗研究了冬種綠肥翻壓還田的效果,結果表明,不同品種的綠肥對水稻產(chǎn)量提升的效果存在差異,紫云英、油菜、黑麥草處理分別增產(chǎn)水稻0.48%、7.31%、5.76%。郭云周等[7]研究表明,種植并翻壓綠肥光葉紫花苕鮮草,可減少化肥用量,有效提高烤煙產(chǎn)量和產(chǎn)值,提高上中等烤煙產(chǎn)量。綜合以上的研究成果,種植及翻壓綠肥有利于提高作物產(chǎn)量,綠肥與無機肥配施效果優(yōu)于單施化肥,并可顯著提高作物的產(chǎn)量和品質(zhì)。

      2 種植及翻壓綠肥對土壤理化性質(zhì)和養(yǎng)分的影響

      綠肥對土壤理化性質(zhì)和養(yǎng)分的影響過程相對復雜,且不同品種的綠肥其影響程度各異。李紅燕等[8]研究表明,相比較于休閑處理,麥后播種長武懷豆并翻壓2年后,0~20 cm土壤有機質(zhì)、總氮、礦質(zhì)氮、速效磷及速效鉀含量分別提高了12.4%、22.2%、95.9%、28.6%和11.2%;翻壓油菜后,土壤中速效磷、速效鉀、有機質(zhì)等含量顯著提高。潘福霞等[9]研究了旱地翻壓箭筈豌豆、苕子和山黧豆3種綠肥對土壤肥力特性的影響,試驗結果表明,箭筈豌豆可以有效提升土壤有機碳、無機氮、速效鉀和速效磷含量,山黧豆處理的土壤pH值變化幅度最大。王 璐等[10]研究表明,紫云英和稻草還田可以降低土壤容重,改善土壤孔隙性。此外,杜 威等[11]開展田間定位試驗,分別設置了3種豆科綠肥(綠豆、大豆和長武懷豆)和4個施氮水平,連續(xù)6年種植并翻壓綠肥后,分析土壤中養(yǎng)分含量,結果表明,與對照(休閑)處理相比,長期種植并翻壓豆科綠肥能顯著提高土壤有機碳、全氮和堿解氮等養(yǎng)分指標含量,3種養(yǎng)分分別提高了4.47%~15.35%、5.21%~6.25%、11.00%~14.35%,且均以懷豆處理的提升效果最佳??傮w而言,綠肥翻壓還田有利于土壤有機質(zhì)的形成,可以增加生物固氮量,提升磷、鉀等養(yǎng)分,還可以增加地面覆被,達到水土保持效果[12]。

      3 種植及翻壓綠肥對土壤微生物的影響

      區(qū)域內(nèi)豐富的微生物種群和數(shù)量顯示著土壤生態(tài)系統(tǒng)健康、平衡,適宜作物生長[12]。楊曾平等[13]研究了雙季稻種植區(qū)長期冬種綠肥下水稻土微生物特性及酶活性與土壤質(zhì)量的關系,結果表明,與冬季休閑處理相比,長期冬種綠肥翻壓處理的微生物種群數(shù)量、微生物生物量碳、微生物生物量氮都有所提高,其中以長期冬種紫云英翻壓處理效果最為明顯,表明長期冬種綠肥翻壓能明顯地改善水稻土的微生物特性與酶活性。此外,佀國涵等[14]研究表明,種植豆科綠肥并翻壓還田可以增加土壤微生物數(shù)量,隨著翻壓綠肥年限增加,土壤微生物量碳的含量也隨之增加。翻壓綠肥30 t/hm2連續(xù)進行3年后,土壤細菌、真菌和放線菌數(shù)量以及土壤微生物碳含量提高了35.4%~49.0%,比對照提高了43.0%~63.3%。這與楊曾平等[13]的研究結果基本一致。由此可見,種植及翻壓綠肥不僅可以提高土壤肥力,而且可以作為改善土壤生態(tài)環(huán)境的一個重要措施。

      4 結語

      綠肥作為一種養(yǎng)分全面的優(yōu)質(zhì)生物肥源,不僅具有傳統(tǒng)意義上的增加作物產(chǎn)量、培肥地力的作用和效果,而且對提升土壤微生物數(shù)量和活性也發(fā)揮了很重要的作用。對于我國而言,由于在各種耕作制度下存在著大量季節(jié)性閑置耕地,并且不同區(qū)域有著多樣的氣候環(huán)境和種植制度,適宜間作、輪作、混作等多種種植方式,發(fā)展綠肥具有很大的潛力。然而,由于近年來我國種植結構的變化和農(nóng)村勞動力的減少,再加上化肥的大量使用,種植及翻壓綠肥還沒有得到應有的重視,從而導致部分地區(qū)冬季空閑面積越來越大。因此,后續(xù)有必要針對冬季綠肥推廣應用中存在的主要問題進行深入調(diào)研,以提出有針對性的發(fā)展策略。

      另一方面,從已有的研究來看,同種綠肥在不同的土壤環(huán)境中所產(chǎn)生的生態(tài)學效應并不相同,而不同的綠肥在相同的土壤環(huán)境中所產(chǎn)生的生態(tài)學效應也不盡相同。因此,在今后的研究過程中,應當重點從綠肥的營養(yǎng)成分和養(yǎng)分釋放規(guī)律、綠肥對土壤理化性質(zhì)和養(yǎng)分的影響機理、土壤微生物對種植及翻壓綠肥的響應機制等方面開展深入和系統(tǒng)的研究,篩選出可用于改良不同類型土壤的高效綠肥作物,以發(fā)揮種植及翻壓綠肥的最佳生態(tài)學效應。

      5 參考文獻

      [1] 賴杭桂,高玲,張如蓮,等.24種熱帶禾本科植物的綠肥價值分析與評價[J].熱帶作物學報,2011,32(8):1411-1417.

      [2] 楊濱娟,黃國勤.稻田冬種綠肥生態(tài)環(huán)境效應的研究進展[J].生態(tài)科學,2016,35(5):214-219.

      [3] 李忠義,唐紅琴,何鐵光,等.綠肥作物紫云英研究進展[J].熱帶農(nóng)業(yè)科學,2016,36(11):27-32.

      [4] 高菊生,曹衛(wèi)東,李冬初,等.長期雙季稻綠肥輪作對水稻產(chǎn)量及稻田土壤有機質(zhì)的影響[J].生態(tài)學報,2011,31(16):4542-4548.

      [5] 李繼明,黃慶海,袁天佑,等.長期施用綠肥對紅壤稻田水稻產(chǎn)量和土壤養(yǎng)分的影響[J].植物營養(yǎng)與肥料學報,2011,17(3):563-570.

      [6] 楊濱娟,黃國勤,王超,等.稻田冬種綠肥對水稻產(chǎn)量和土壤肥力的影響[J].中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學報,2013,21(10):1209-1216.

      [7] 郭云周,尹小懷,王勁松.翻壓等量綠肥和化肥減量對紅壤旱地烤煙產(chǎn)量產(chǎn)值的影響[J]. 云南農(nóng)業(yè)大學學報,2010,25(6):811-816.

      [8] 李紅燕,胡鐵成,曹群虎,等.旱地不同綠肥品種和種植方式提高土壤肥力的效果[J].植物營養(yǎng)與肥料學報,2016,22(5):1310-1318.

      [9] 潘福霞,魯劍巍,劉威,等.不同種類綠肥翻壓對土壤肥力的影響[J].植物營養(yǎng)與肥料學報,2011,17(6):1359-1364.

      [10] 王璐,吳建富,潘曉華,等.紫云英和稻草還田免耕拋栽對水稻產(chǎn)量和土壤肥力的影響[J].中國農(nóng)學通報,2010,26(20):299-303.

      [11] 杜威,王紫泉,和文祥,等.豆科綠肥對渭北旱塬土壤養(yǎng)分及生態(tài)化學計量學特征影響[J].土壤學報,2017,54(4):999-1008.

      [12] 劉國順,羅貞寶,王巖,等.綠肥翻壓對煙田土壤理化性狀及土壤微生物量的影響[J].水土保持學報,2006,20(1):95-98.

      [13] 楊曾平,高菊生,鄭圣先,等.長期冬種綠肥對紅壤性水稻土微生物特性及酶活性的影響[J].土壤,2011,43(4):576-583.

      [14] 倡國涵,趙書軍,王瑞,等.連年翻壓綠肥對植煙土壤物理及生物性狀的影響[J].植物營養(yǎng)與肥料學報,2014,20(4):905-912.

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