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        長江下游農(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

        2018-11-02 06:01:00管永祥吳桂成吳正貴孫政國
        安徽農(nóng)業(yè)科學(xué) 2018年30期
        關(guān)鍵詞:光葉野豌豆苕子

        陳 震,還 靜,管永祥,吳桂成,吳正貴,劉 芳,孫政國*

        (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)方式過度消耗地力,不利于農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。近年來,國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]。這對保障國家糧食安全、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)研究空白等問題。筆者通過對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)。具體品種見表1。

        1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)通過露天盆栽模式,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)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(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評價(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:豆科植物由營養(yǎng)生長向生殖生長轉(zhuǎn)變遞進(jìn)的關(guān)鍵時(shí)期,一般將50%植株開始產(chǎn)生分枝的時(shí)期作為分枝期?,F(xiàn)蕾期:豆科植株上葉腋開始出現(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始張開的時(shí)期,一般認(rèn)為盆栽內(nèi)25%莖株開花的日期為初花期[8]。盛花期:盆栽內(nèi)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(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[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(guān)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(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,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,營養(yǎng)生長期相對較長,開花相對較晚,花期持續(xù)時(shí)間也相對較短。野豌豆屬中毛苕子出苗速度及開花時(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(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)是冬前生長慢,苗期至分枝期進(jìn)程相對較長,這導(dǎo)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(chǎn)草量最大,其原因可能與其早發(fā)優(yōu)勢明顯、冬前群體相對大、開春后生長迅速有一定的關(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量,冬前長勢狀況保障了越冬的穩(wěn)定性與安全性,返青后,生長速度加快,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,說明冬前生長量是生育進(jìn)程中的重要指標(biāo)[17]。

        3.2不同生態(tài)因子對豆科綠肥作物生長發(fā)育的影響綠肥作物生長與光照、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,對光周期變化反映較為敏感。開春后,綠肥作物進(jìn)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(dǎo)致綠肥作物開花、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。

        在適宜的日照長度、溫度與水分條件下,綠肥作物可春季開花,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(chǎn)草量無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(fā)性好,現(xiàn)蕾及開花時(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(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。由于對不同環(huán)境條件的反映不同,作物的生長速度與產(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。

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