我國綠肥作物研究歷史及現(xiàn)狀

我國綠肥作物研究歷史及現(xiàn)狀

綠色肥料是生態(tài)農(nóng)業(yè)的重要組成部分，是中國傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的精髓。綠肥作物栽培利用歷史悠久,曾對我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)起到舉足輕重的作用。早在北魏末年賈思勰在《齊民要術(shù)》中就系統(tǒng)總結(jié)了綠肥栽培利用經(jīng)驗(yàn),研究了綠肥在輪作中的地位,確定了綠肥輪作制。20世紀(jì)70年代前,綠肥對我國糧食穩(wěn)定和發(fā)展做出了重大貢獻(xiàn),即使在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的今天,綠肥的效果依然十分顯著。1綠色肥料的研究1.1培肥地力,綠肥重在規(guī)定的來源1950年我國僅有半數(shù)省(市、自治區(qū))種植綠肥,面積約173.33萬hm2,20世紀(jì)70年代,綠肥種植遍及全國各地,面積近1333.33萬hm2。作為重要的有機(jī)肥源,綠肥在培肥地力,增加糧、棉、油等作物產(chǎn)量,促進(jìn)農(nóng)牧業(yè)結(jié)合等方面起到了重大作用。20世紀(jì)60~70年代河北省農(nóng)林科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源環(huán)境研究所承擔(dān)了河北省級(jí)和院級(jí)等各級(jí)綠肥研究項(xiàng)目8項(xiàng),內(nèi)容涉及黑龍港流域綠肥栽培利用技術(shù)研究、綠肥繁種及栽培技術(shù)研究、綠肥新品種選育及肥效研究、豆科作物根瘤菌固氮效能的研究、稻田綠肥培肥研究、糧肥間作技術(shù)、山地果園綠肥牧草種植技術(shù)研究等,先后獲得河北省科學(xué)大會(huì)成果獎(jiǎng)以及河北省科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)和四等獎(jiǎng)共6項(xiàng),到90年代綠肥研究幾近停滯。1.2后茬作物利用種植綠肥能夠提高土壤有機(jī)質(zhì)含量,抑制土壤鹽分積累,改善土壤水分物理性質(zhì)。豆科綠肥通過根瘤菌固定空氣中的氮素,提高土壤肥力;在其生長過程中,強(qiáng)大的根系分泌有機(jī)酸,使難溶性養(yǎng)分轉(zhuǎn)化為有效養(yǎng)分,供后茬作物利用。非豆科綠肥雖不具備生物固氮能力,但能通過強(qiáng)大的根系吸收土壤深層和水中的氮素,并集于體內(nèi),通過利用富集于耕作層,以利于保蓄氮素和后茬作物對氮的吸收利用,避免氮素流失而污染環(huán)境。2缺乏優(yōu)良品種,缺少專業(yè)人才目前,綠肥作物種植利用處于自生自滅狀態(tài),品種資源丟失和種植技術(shù)陳舊,體系集成不足,綠肥科研基本中斷,人才隊(duì)伍流失。既缺乏優(yōu)良品種,又缺乏適應(yīng)于當(dāng)前生產(chǎn)條件的栽培管理與利用技術(shù)。隨著全球經(jīng)濟(jì)形勢的變化,能源價(jià)格不斷上漲,環(huán)境保護(hù)要求逐步提高,糧食和飼料供應(yīng)緊缺,恢復(fù)綠肥研究與發(fā)展綠肥生產(chǎn)已迫在眉睫。2.1農(nóng)業(yè)土壤保護(hù)制度現(xiàn)狀及問題統(tǒng)計(jì)資料顯示,全國綠肥種植面積從1976年的1200萬hm2降至1995年的400萬hm2,有關(guān)專家估計(jì)目前在333.3萬hm2以下。從長遠(yuǎn)看,造成這一狀況的原因,既有農(nóng)村經(jīng)營制度改革不完善所帶來的農(nóng)戶生產(chǎn)行為短期化,掠奪地力,忽視對農(nóng)業(yè)土壤的保護(hù),又有由計(jì)劃經(jīng)濟(jì)向市場經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)換以及市場經(jīng)濟(jì)條件下對農(nóng)用耕地保護(hù)以及管理上的缺失;從近期看,綠肥生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益低,綜合利用價(jià)值沒有得到充分發(fā)揮,農(nóng)戶種植的積極性不高。2.2化肥施用現(xiàn)狀背景及對農(nóng)民化肥發(fā)展的建議目前我國化肥使用不當(dāng),對土壤質(zhì)地和有益微生物產(chǎn)生了不同程度的為害。2005年我國化肥消費(fèi)量達(dá)到4766萬t(折純),居世界第1位,其中,氮肥和磷肥用量分別達(dá)到2637萬t和1446萬t,分別占世界消費(fèi)總量的30%和39%。河北省農(nóng)業(yè)比較發(fā)達(dá),總耕地面積約649.37×104hm2,但人多地少的矛盾日益突出,復(fù)種指數(shù)高,耕地負(fù)載大。為了作物不斷高產(chǎn),農(nóng)民盲目大量施用化肥,肥料利用率低,氮肥僅30%~40%、磷肥12%~20%、鉀肥30%~40%,而發(fā)達(dá)國家肥料利用率在50%以上。目前農(nóng)民在化肥施用過程中只注意到化肥增產(chǎn)顯著,而不懂得肥料的報(bào)酬遞減率,盲目加大施肥量,造成化肥利用率低、浪費(fèi)嚴(yán)重,同時(shí)還造成土壤和地下水嚴(yán)重污染。有關(guān)專家倡導(dǎo)當(dāng)前種植業(yè)中的常規(guī)二元化(大多限于糧油和經(jīng)濟(jì)作物)應(yīng)改為多元化,增加綠肥、牧草及園藝作物等。發(fā)展綠肥生產(chǎn)是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的重要環(huán)節(jié),既為農(nóng)業(yè)生態(tài)、循環(huán)農(nóng)業(yè)(合理輪作制)、有機(jī)農(nóng)業(yè)及其可持續(xù)發(fā)展建立物質(zhì)基礎(chǔ),又是節(jié)能降耗的重大舉措。3綠色肥料的特性和作用3.1有利條件的土壤綠肥過染綠肥是1種養(yǎng)分完全的生物肥源,其共同特性為:(1)為農(nóng)作物提供養(yǎng)分,以占干物重的比例計(jì),氮為2%~4%、磷為0.2%~0.6%、鉀為1%~4%,豆科綠肥作物能夠把不能直接利用的氮?dú)夤潭ㄞD(zhuǎn)化為可被作物吸收利用的氮素養(yǎng)分;(2)綠肥的有機(jī)碳含量占干物重的40%左右,施入土壤后可以增加土壤的有機(jī)質(zhì)含量,改善土壤物理性狀,提高土壤保水、保肥和供肥能力;(3)減少養(yǎng)分損失,保護(hù)生態(tài)環(huán)境;(4)改善農(nóng)作物茬口,減輕病蟲害;(5)提供優(yōu)質(zhì)飼草,發(fā)展畜牧業(yè)。此外,一些綠肥還是工業(yè)、醫(yī)藥和食品的重要原料。3.2綠色肥料的作用3.2.1綠肥種植和利用的意義改善耕地質(zhì)量和農(nóng)田環(huán)境是1項(xiàng)艱巨而重要的任務(wù)。實(shí)踐證明,僅靠化肥不能實(shí)現(xiàn)耕地質(zhì)量和農(nóng)田環(huán)境的持續(xù)改善。我國家畜養(yǎng)殖過程中普遍在飼料中添加大量重金屬和抗生素,導(dǎo)致糞便中重金屬和抗生素含量超標(biāo),因此,傳統(tǒng)有機(jī)肥已經(jīng)不是潔凈的肥料,很難在改善耕地質(zhì)量和農(nóng)田環(huán)境以及保障糧食安全、農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展中擔(dān)當(dāng)重任。綠肥作物的種植利用是用地與養(yǎng)地、培肥地力、改良中低產(chǎn)田、建設(shè)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田、增加作物產(chǎn)量的有效途徑。綠肥根系的穿透能力和團(tuán)聚作用,能夠使土壤疏松,保水保肥能力增強(qiáng),耕性變好,有利于改善土壤的理化性狀。綠肥鮮草有機(jī)質(zhì)含量約為21%,每施1000kg鮮草可增加土壤有機(jī)質(zhì)210kg;非豆科綠肥如藍(lán)花子,富含纖維素,有利于土壤有機(jī)質(zhì)的更新和積累。綠肥是清潔的有機(jī)肥,沒有化肥和畜禽糞便中可能存在的重金屬、抗生素、激素等殘留物,同時(shí)綠肥一般適應(yīng)性較強(qiáng),生長迅速,可以利用荒山、荒地種植,還可以利用空茬地進(jìn)行間作、套種、混種及插種,就地施用,克服了農(nóng)家有機(jī)肥體積龐大、運(yùn)輸不便的缺點(diǎn),減少運(yùn)輸費(fèi)用。綠肥是解決農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中清潔有機(jī)肥源施用不足的有效途徑。3.2.2種類多的共混綠肥,以含氮量穩(wěn)定空氣中的游離氮豆科綠肥鮮草含氮量在0.45%左右,施豆科綠肥鮮草15~30t/hm2,相當(dāng)于施入純氮67.5~130.0kg/hm2。豆科綠肥作物中總氮量的67%是由共生根瘤菌固氮作用獲得的空氣中的游離氮。種植1hm2豆科綠肥,產(chǎn)鮮草30.0~37.5t,可固定空氣中游離氮90.0~112.5kg,相當(dāng)于525~660kg碳酸氫銨的含氮量。種植3.33hm2綠肥的含氮量相當(dāng)于1000kg尿素的含氮量,節(jié)省了尿素生產(chǎn)所消耗的1.2~1.5t煤、1200kW/h電,同時(shí)減少大量二氧化碳及二氧化硫的排放。種植豆科綠肥植物能加速農(nóng)業(yè)生態(tài)中的氮素循環(huán),減少化肥生產(chǎn)量,改善生態(tài)環(huán)境。3.2.3節(jié)約化肥資源量的經(jīng)濟(jì)效益綠肥只需少量種子和肥料,就地種植,就地施用,節(jié)省人工和運(yùn)輸,比化肥成本低。1hm2豆科綠肥可以從空氣中固定氮素75~150kg,相當(dāng)于尿素225kg/hm2、鈣鎂磷肥105kg/hm2、氯化鉀150kg/hm2和有機(jī)質(zhì)2400kg/hm2。按現(xiàn)行化肥市場價(jià)格計(jì)算,即相當(dāng)于節(jié)約化肥投資1320元/hm2。綠肥壓青或漚制肥料,可使稻谷增產(chǎn)750kg/hm2左右,按稻谷價(jià)格1.4元/kg計(jì),可增收1050元/hm2,扣除綠肥成本約1800元/hm2,可實(shí)現(xiàn)節(jié)支增收570元/hm2。同時(shí)各種綠肥的幼嫩莖葉含有豐富的養(yǎng)分,一旦在土壤中腐解,能大大提高土壤中有機(jī)質(zhì)、氮、磷、鉀、鈣、鎂和各種微量元素的含量,能為農(nóng)作物生長提供各種營養(yǎng)元素,不僅降低了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本,而且有助于改善農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)。3.2.4養(yǎng)食安全肥,綠肥綜合利用綠肥是種植業(yè)與養(yǎng)殖業(yè)共同發(fā)展的紐帶。綠肥作物莖葉養(yǎng)畜、根茬還田,一舉兩得,效益成倍增長。作飼料時(shí),莖葉中30%左右的養(yǎng)分被家畜吸收轉(zhuǎn)化為肉、奶等動(dòng)物蛋白,另外70%的養(yǎng)分轉(zhuǎn)化為糞尿,為農(nóng)田