油菜作稻田绿肥在上海郊区的推广应用价值分析

2018-01-17牛付安周继华储黄伟曹黎明罗忠永上海市农业科学院作物育种栽培研究所上海市奉贤区201403

上海农业科技 2018年3期

牛付安程灿周继华储黄伟曹黎明罗忠永（上海市农业科学院作物育种栽培研究所，上海市奉贤区 201403；

薛锦香* （上海市崇明区农业良种繁育推广中心 202150）

水稻是我国主要的粮食作物，其产量的高低直接影响到我国的粮食安全和社会稳定。水稻杂种优势利用是增加稻谷产量的重要途径之一，我国杂交籼稻的推广应用已经取得了巨大的成就，但目前我国杂交粳稻的种植面积仅占粳稻种植总面积的3%左右，尚有很大的发展空间[1]。上海市一直重视杂交粳稻产业的发展，杂交粳稻的种植比例远高于全国平均水平。鉴于此，研究杂交粳稻后茬作物的种植模式，对于上海市杂交粳稻产业的发展具有重要意义。

种植绿肥即是杂交粳稻后茬作物的种植模式之一，绿肥是将绿色植物体作为有机肥料，其还田腐解后能有效改良土壤理化性状，提高土壤肥力[2-6]，从而提高后茬作物（如水稻）的产量[7-8]。此外，绿肥还可通过杀死土壤中的有害细菌、虫卵等，降低后茬作物的病虫害发生水平，减少农药用量[9-10]。因此，发展水稻-绿肥-水稻的种植模式，不仅可增加后茬水稻产量，还可降低农业面源污染，不失为发展上海现代生态农业的重要技术手段。我国传统绿肥主要是固氮的豆科作物，南方稻田以种植紫云英为主，近年来十字花科油菜作为一种新型绿肥受到了大众的关注。为促进油菜作稻田绿肥的推广应用，笔者综述了油菜作稻田绿肥对土壤的培肥作用以及对后茬水稻产量的影响，并对上海郊区油菜作稻田绿肥的可行性进行了探讨，以期为上海郊区推广应用油菜作稻田绿肥提供理论参考。

1 油菜作稻田绿肥对土壤的培肥作用及对后茬水稻产量的影响

1.1 对土壤的培肥作用

油菜作稻田绿肥，能明显改良土壤物理性状，为间接培肥地力打下基础。例如，油菜作绿肥可增加土壤总孔隙度和含水量，减少土壤容重，增加土壤通透性，同时还可加速土壤脱盐，起到治碱的作用[11-12]。王丹英等[13]研究发现，油菜作为稻田绿肥，能增加稻田土壤的总孔隙度，减少土壤容重；奚柏龙等[14]对不同油菜绿肥翻压量下土壤物理性状的测定，结果表明，土壤容重随油菜绿肥翻压量的增加而明显降低，毛管孔隙度、非毛管孔隙度、含水量则随油菜绿肥翻压量的增加而升高。

油菜作稻田绿肥，对土壤化学性质具有重要影响，可减少土壤养分流失，增加土壤有机质含量，提高土壤中有效养分含量，尤其能提高土壤中有效磷和有效钾含量，达到培肥地力的效果。研究发现，油菜盛花期还田能提高土壤有机质、全氮和全磷含量，从而培肥地力[11]；杨滨娟等[15]研究了冬种油菜作绿肥收获后翻压还田对土壤肥力的影响，发现冬种油菜还田处理的土壤有机质、碱解氮、有效磷、速效钾含量等都高于冬闲田对照。同时，油菜作稻田绿肥，可减少已分解土壤肥分的流失，且油菜根系的分泌物有增强土壤生化活性的作用，可溶解和利用土壤中难溶性磷，提高土壤的含磷量和有效磷水平[16-17]；对土壤中钾素影响的研究也表明，油菜的富钾能力突出，对土壤中的有效钾有较强的富集作用[18]。

油菜作稻田绿肥，不仅会影响土壤的生物活性，还可增加土壤细菌的多样性，能大幅度提高土壤中细菌、真菌、放线菌三大类微生物的总量，促进土壤微生物的呼吸作用，提高土壤中酶的数量和活性，进而提高土壤肥力。杨曾平[19]和高嵩涓等[20]研究发现，长期冬种油菜作绿肥翻压处理的土壤中微生物种群数量、微生物生物量碳和氮、微生物商、土壤呼吸、脲酶和脱氢酶活性都有所提高；岳永华等[21]研究了复种饲料油菜对土壤酶活性的影响，发现复种油菜能显著提高土壤中过氧化氢酶、酸性磷酸酶、纤维素酶和脲酶的活性。此外，油菜作稻田绿肥，对土壤中的细菌、虫卵等也有重要影响，这是因为油菜是芸薹属植物，含有丰富的硫甙，能对土壤消毒，有效杀死有害细菌、虫卵等[9-10]，从而减轻后茬稻的病虫害危害程度。

1.2 对后茬水稻产量的影响

大量研究表明，油菜作稻田绿肥，能提升土壤肥力，提高后茬水稻产量。高菊生等[22]研究表明，油菜作稻田绿肥，能促进水稻增产，早稻增产率为19.2%，晚稻增产率为24.0%；杨滨娟等[18]和朱贵平等[23]认为，合理利用冬闲田种植油菜等冬季绿肥，对稻田土壤肥力有一定提升，且能对水稻起到明显的增产作用；王丹英等[11]研究了油菜作稻田绿肥对水稻生长的影响，发现能提高水稻产量，其中在杂交稻上，表现为有效穗数增多；在光合生理指标上，表现为叶面积指数、剑叶叶长及叶宽、叶绿素含量、光合速率、干物质积累量等均显著增加。

2 油菜还田同小麦秸秆还田以及紫云英翻压还田的比较分析

小麦秸秆还田作为一种直接有效的秸秆利用方式，是解决秸秆污染环境、促进农业可持续发展的重要手段。然而小麦秸秆存在碳氮比较高的问题，通常小麦、水稻等禾谷类作物秸秆的碳氮比为65～85∶1，而油菜盛花期植株的碳氮比为20～25∶1，相比小麦秸秆更易于腐解；同时，小麦秸秆由于碳素过高，不利于发酵，且即使发酵完成，所生产的有机肥仍碳氮比过高，施于农田后，由于微生物生命活动对氮的争夺，会导致植物缺氮。如张世昌等[24]研究发现，绿肥还田和谷类作物秸秆还田都能提升土壤肥力，但绿肥还田对土壤容重及有机质、全氮、全钾、有效磷、速效钾含量等的促进效果要优于谷类作物秸秆还田。

紫云英作为主要的豆科绿肥，具有一定的固氮能力，但由于其生长量不大，其固氮效果并不理想。油菜本身虽然不具备固定空气中氮素的能力，但其根系的分泌物对土壤中的固氮微生物有刺激作用，油菜翻压后在一定程度上有利于土壤中氮素的增加[16]。同时，近年来水稻生产上化肥施用量不断增加，耕地土壤养分呈现出明显的富氮缺磷钾的状况，稻田氮素供应已不再是水稻高产的瓶颈，而油菜还田能提高土壤磷钾素利用率，水稻营养吸收更为均衡。而紫云英由于碳氮比略低（盛花期植株碳氮比为13～16∶1），腐解速度虽比油菜快，但油菜作稻田绿肥，其碳氮比更有利于促进水稻对土壤中营养元素的吸收。此外，紫云英由于繁殖率低，种子生产成本较高，且抗逆性差、适应性窄，而油菜种子的生产成本远低于紫云英，且还具有生物量大、生育期短、抗逆性强、用途广泛等优势。因此，油菜还田相比紫云英翻压还田的优势更明显。

总体来看，油菜作绿肥还田可有效改善土壤理化性质，提高土壤有效养分含量和生物活性，从而达到培肥地力的效果，进而提高后茬水稻的产量。与小麦秸秆还田相比，油菜还田的碳氮比低，营养成分更为均衡，更有利于促进水稻对土壤中营养元素的吸收；与紫云英翻压还田相比，油菜还田具有种子生产成本低、生物量大、抗逆性强、适应性广等优点。故油菜是一种较为理想的稻田绿肥。

3 上海郊区推广应用油菜作稻田绿肥的思考

长期以来，化肥、农药的滥用造成了严重的农业污染，如作为上海农业大区的崇明区，目前超过半数的污染物均来自农业面源污染，其中又以化肥、农药的残留物对土壤、水质的危害最为严重。长期以来，水稻-小麦-水稻是上海郊区主要的种植模式，在此模式下，灰飞虱寄生在小麦上，伴随小麦秸秆还田，可在后茬水稻种植季节为害，而水稻-绿肥-水稻的种植模式则无此危害。因此，发展水稻-绿肥-水稻的种植模式，不失为减轻农业面源污染、发展上海现代生态农业的重要技术手段。

上海郊区种植的绿肥以紫云英、蚕豆等豆科绿肥为主，其中紫云英种植面积最大。紫云英作为冬种绿肥全生育期达220～270 d，生育期长、播种期短。油菜是喜冷凉的作物，抗寒力较强，种子发芽的最低温度仅为4～6 ℃，与紫云英相比，油菜具有生育期短、抗逆性强等特点，如作为冬种绿肥，全生育期最短只有130 d，且播种适期长[25]。因此，可将油菜替代紫云英作稻田绿肥。

目前上海市杂交粳稻的应用水平较高，近年来培育的杂交晚粳稻“花优14”更是上海市水稻高产创建的主导品种，已成为继“寒优湘晴”之后上海市主要的优质米品牌。而发展油菜作稻田绿肥，有助于缓解杂交粳稻的茬口矛盾，利于上海郊区种植“花优14”等高产优质但生育期偏长的杂交粳稻新组合。同时，在遇到极端天气的年份，油菜作稻田绿肥更具有推广应用价值。如2015年上海遇罕见的连续阴雨天气，水稻成熟期明显推迟，给后茬作物的种植带来了困难，而油菜由于生育期短、抗寒力强，作为绿肥的种植优势自然突显了出来。而且，油菜还具有抗逆性强、较耐盐碱的特点，作为绿肥种植可缓解滩涂水稻种植的茬口问题。此外，油菜作稻田绿肥还有助于发展休闲农业与乡村旅游，如油菜与紫云英混播，不仅可达到培肥地力的效果，而且还可延长花期，旅游观光效果更佳。因此，油菜作为一种新型稻田绿肥在上海郊区具有重要的推广和应用价值。

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