長江下游農區不同豆科綠肥作物生育進程·形態及產量性狀比較

陳 震，還 靜，管永祥，吳桂成，吳正貴，劉 芳，孫政國*

(1.江蘇省農業技術推廣總站，江蘇南京 210036；2.南京農業大學草業學院，江蘇南京 210095；3.昆山市農業技術推廣中心，江蘇昆山 215006；4.蘇州市農業技術推廣中心，江蘇蘇州 215300)

隨著農業的快速發展，化學肥料和農藥的過量施用，導致土壤板結、水體污染、農業生產力下降等一系列農業生產生態問題[1-2]。傳統以追求產量和經濟效益的生產方式過度消耗地力，不利于農業可持續發展。近年來，國家大力推行耕地輪作休耕制度試點，在試點區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，實行用地與養地相結合，滿足多元化消費需求和草食畜牧業發展需要。當前，在稻區冬閑田上種植豆科綠肥作物，是稻區常見的輪作培肥模式[3]。

豆科綠肥作為一種高效的有機肥料，具有較強的固氮效應，可以大幅度地提高土壤有機質含量和氮肥供應水平[4-5]。種植豆科綠肥作物可以改善土壤各種理化性質和土壤耕性，培肥地力，同時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用，不僅為提高農作物產量、保護生態環境、發展畜牧業奠定了良好的基礎，也部分程度上替代了速效化學肥料，又降低了一定的施肥成本，提高了經濟效益，符合現代農業綠色高質高效的發展方向[7]。這對保障國家糧食安全、保護資源環境、促進優質農產品生產、增加農民收入、實現農業可持續發展具有深遠意義。

目前，長江下游農區在綠肥作物品種與配套栽培技術研發推廣方面，仍存在適合配套綠肥草種不明確、種質資源混雜退化、相關試驗研究空白等問題。筆者通過對不同豆科綠肥作物進行栽培試驗，觀察與比較不同綠肥作物的生育進程、形態及相關產量性狀，以期篩選出該區域適應性較強的高產高效綠肥作物品種，旨在為大面積推廣種植提供參考。

1 材料與方法

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

1.2試驗設計通過露天盆栽模式，于2016年10月15日在南京農業大學牌樓試驗基地(南京市光華路139號)進行。該地區屬于北亞熱帶季風氣候區，四季分明，全年平均氣溫15.4 ℃，年均相對濕度76%，年均降水量1 106 mm，全年無霜期200～300 d。

播種后7 d內每天足量澆水，以利出苗。全苗后，根據土壤水分狀況，及時補水。土壤組成由黏土、基質、細沙按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。每個品種設置10個重復，其中5盆用于全生育期綜合觀測評價，5盆用于分枝期與盛花期等關鍵生育時期取樣分析，供試盆栽共80盆。

表1 供試綠肥作物品種

1.3測定項目與方法

1.3.1生育進程中主要物候期界定。出苗期：播種后植株地上部分長出第一片真葉、地下部分生出側根的時期，一般認為盆栽內50%植株達到出苗期標準的日期為出苗期。分枝期：豆科植物由營養生長向生殖生長轉變遞進的關鍵時期，一般將50%植株開始產生分枝的時期作為分枝期?，F蕾期：豆科植株上葉腋開始出現花蕾的時期，一般認為盆栽內50%植株莖株現蕾的日期為現蕾期[8]。初花期：植株花朵上翼瓣和旗瓣開始張開的時期，一般認為盆栽內25%莖株開花的日期為初花期[8]。盛花期：盆栽內75%莖株開花的日期為盛花期[9]。成熟期：植株莢果開始脫去綠色變色，手壓莢果具有裂莢聲的時期，一般認為盆栽內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歷的總天數。各個生育時期的植株百分比由每個盆栽內選取10株植株統計而來[11-12]。

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

1.3.3產量相關指標。鮮重(鮮草產量)：植株自然狀態下的重量，一般在植株盛花期時鮮活的植株刈割后立即測量的重量。干重(干物質產量)：指植株細胞除去自由水后的重量，烘干保持恒重后測定的重量。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后進行稱重[14]。

1.4數據處理試驗數據采用 Excel 2003進行數據統計與分析。

2 結果與分析

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左右開始進入分枝期，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，為241 d。

表2 不同豆科綠肥作物生育進程

屬內進行比較，苜蓿屬中紫花苜蓿生育期天數多于金花菜，營養生長期相對較長，開花相對較晚，花期持續時間也相對較短。野豌豆屬中毛苕子出苗速度及開花時間、全生育期天數均略低于光葉紫花苕子。三葉草屬中，與紅三葉相比，白三葉與絳三葉開花時間較早，生育天數較短。黃芪屬中紫云英的特性是春季早發性好，現蕾開花期較早，3月下旬已經進入花期，但花期持續時間較短。

2.2不同豆科綠肥作物的形態指標由表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速度明顯加快，株高 、莖粗、根冠比等指標增幅較其他幾種綠肥作物相對較大。

表3 不同豆科綠肥作物的形態指標

2.3不同豆科綠肥作物的產量指標由表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。干重的趨勢與鮮重的趨勢基本一致。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量指標

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程協同關系長江下游一年二熟制農區，綠肥作物生育進程與群體大小、質量應有一定的協同與相關關系。該研究參試品種均為豆科綠肥作物，其共同特點是冬前生長慢，苗期至分枝期進程相對較長，這導致冬前與禾本科等雜草競爭中處于劣勢，冬前相對較小的生長群體無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種綠肥作物中產草量最大，其原因可能與其早發優勢明顯、冬前群體相對大、開春后生長迅速有一定的關系。此外，光葉紫花苕子的鮮草產量高于毛苕子的鮮草產量，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[15-16]。8種綠肥作物總體表現為入冬前有一定的生長量，冬前長勢狀況保障了越冬的穩定性與安全性，返青后，生長速度加快，盛花期鮮草產量以及成熟期籽實產量較高，可基本完成全部生育進程，說明冬前生長量是生育進程中的重要指標[17]。

3.2不同生態因子對豆科綠肥作物生長發育的影響綠肥作物生長與光照、溫度、水分等生態因子的關系緊密。該研究8種豆科綠肥作物均為短日照作物，對光周期變化反映較為敏感。開春后，綠肥作物進入快速生長期，不同的長短日照交替模式與適宜的水熱條件導致綠肥作物開花、花期持續時間以及綠肥作物的產量、品質存在一定的差異。

在適宜的日照長度、溫度與水分條件下，綠肥作物可春季開花，獲得較高的產量和品質。三葉草屬豆科綠肥作物均受溫度影響較為嚴重，入冬前，其苗期生長緩慢，返青后，隨著溫度的升高，迅速生長[18]，但白三葉、紅三葉與絳三葉受溫度的影響程度并不一致。白三葉全年生長比較平衡，白三葉產草量無論是鮮重還是干重均比紅三葉、絳三葉低，產草量較低。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，生長較為平緩有關。黃芪屬與苜蓿屬綠肥作物可能由于受外界環境條件水分與溫度的影響較大，對其較為敏感。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，早發性好，現蕾及開花時間較早；苜蓿屬綠肥作物紫花苜蓿則從分枝期到盛花期，株高、莖粗增長明顯，生長迅速。因此在栽培管理中對黃芪屬與苜蓿屬綠肥作物應注重水分供應，以提高其光合能力，增加生物量[19]。

該研究參與盆栽試驗的豆科綠肥作物品種僅是根據生產常用而選用的，尚未能夠將綠肥作物的區劃、品種特性與當地的土壤、氣候等環境條件進行聯系分析。康俊梅等[20]研究表明，相同品種苜蓿在不同地區種植，其干草產量差異顯著。由于對不同環境條件的反映不同，作物的生長速度與產量具有差異[21]。蘇永中等[22]研究表明，不同土壤條件下節水灌溉，棉花產量與生物量差異顯著。這要求結合環境條件，擴大范圍篩選綠肥品種，尤其是在產草量、早發性能以及抗逆性等指標上表現良好的野豌豆屬和三葉草屬內，加大屬內篩選力度并進一步挖掘內在生物學機理。

4 結論

(1)生育進程上，8種綠肥作物的生物期為180～241 d，最長的是紫花苜蓿，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。結合長江下游農區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，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，但紫花苜蓿、金花菜、紅三葉等不能完成其全部生育進程，也就是進入成熟期。

(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。屬內進行比較，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量最高；苜蓿屬中紫花苜蓿鮮草產量高于金花菜。

(3)綜合生物量指標與生育進程各項指標，長江下游農區綠肥作物品種配置應重點選擇野豌豆屬，搭配選擇苜蓿屬、三葉草屬。