长江下游农区不同豆科绿肥作物生育进程·形态及产量性状比较

陈 震，还 静，管永祥，吴桂成，吴正贵，刘 芳，孙政国*

(1.江苏省农业技术推广总站，江苏南京 210036；2.南京农业大学草业学院，江苏南京 210095；3.昆山市农业技术推广中心，江苏昆山 215006；4.苏州市农业技术推广中心，江苏苏州 215300)

随着农业的快速发展，化学肥料和农药的过量施用，导致土壤板结、水体污染、农业生产力下降等一系列农业生产生态问题[1-2]。传统以追求产量和经济效益的生产方式过度消耗地力，不利于农业可持续发展。近年来，国家大力推行耕地轮作休耕制度试点，在试点区域推广禾本科粮食作物与豆类作物、绿肥饲草作物等轮作模式，实行用地与养地相结合，满足多元化消费需求和草食畜牧业发展需要。当前，在稻区冬闲田上种植豆科绿肥作物，是稻区常见的轮作培肥模式[3]。

豆科绿肥作为一种高效的有机肥料，具有较强的固氮效应，可以大幅度地提高土壤有机质含量和氮肥供应水平[4-5]。种植豆科绿肥作物可以改善土壤各种理化性质和土壤耕性，培肥地力，同时也可增加冬闲田地面覆盖度，且抑制杂草滋生[6]。绿肥作物的推广与应用，不仅为提高农作物产量、保护生态环境、发展畜牧业奠定了良好的基础，也部分程度上替代了速效化学肥料，又降低了一定的施肥成本，提高了经济效益，符合现代农业绿色高质高效的发展方向[7]。这对保障国家粮食安全、保护资源环境、促进优质农产品生产、增加农民收入、实现农业可持续发展具有深远意义。

目前，长江下游农区在绿肥作物品种与配套栽培技术研发推广方面，仍存在适合配套绿肥草种不明确、种质资源混杂退化、相关试验研究空白等问题。笔者通过对不同豆科绿肥作物进行栽培试验，观察与比较不同绿肥作物的生育进程、形态及相关产量性状，以期筛选出该区域适应性较强的高产高效绿肥作物品种，旨在为大面积推广种植提供参考。

1 材料与方法

1.1试验材料供试品种共有8个，包括苜蓿属2个(紫花苜蓿、金花菜)、黄芪属1个(紫云英)、野豌豆属2个(光叶紫花苕子、毛苕子)、三叶草属3个(红三叶、白三叶、绛三叶)。具体品种见表1。

1.2试验设计通过露天盆栽模式，于2016年10月15日在南京农业大学牌楼试验基地(南京市光华路139号)进行。该地区属于北亚热带季风气候区，四季分明，全年平均气温15.4 ℃，年均相对湿度76%，年均降水量1 106 mm，全年无霜期200～300 d。

播种后7 d内每天足量浇水，以利出苗。全苗后，根据土壤水分状况，及时补水。土壤组成由黏土、基质、细沙按4∶1∶1的比例混合，每盆约重2.5 kg。全氮含量1.17 g/kg，全磷含量0.59 mg/kg，全钾含量39.21 mg/kg，碱解氮含量89.15 mg/kg、速效磷含量20.18 mg/kg，速效钾含量157.19 mg/kg，pH 5.85。每个品种设置10个重复，其中5盆用于全生育期综合观测评价，5盆用于分枝期与盛花期等关键生育时期取样分析，供试盆栽共80盆。

表1 供试绿肥作物品种

1.3测定项目与方法

1.3.1生育进程中主要物候期界定。出苗期：播种后植株地上部分长出第一片真叶、地下部分生出侧根的时期，一般认为盆栽内50%植株达到出苗期标准的日期为出苗期。分枝期：豆科植物由营养生长向生殖生长转变递进的关键时期，一般将50%植株开始产生分枝的时期作为分枝期。现蕾期：豆科植株上叶腋开始出现花蕾的时期，一般认为盆栽内50%植株茎株现蕾的日期为现蕾期[8]。初花期：植株花朵上翼瓣和旗瓣开始张开的时期，一般认为盆栽内25%茎株开花的日期为初花期[8]。盛花期：盆栽内75%茎株开花的日期为盛花期[9]。成熟期：植株荚果开始脱去绿色变色，手压荚果具有裂荚声的时期，一般认为盆栽内75%荚果脱色的日期为成熟期[10]。生育期：种子播种后出苗至成熟期所经历的总天数。各个生育时期的植株百分比由每个盆栽内选取10株植株统计而来[11-12]。

1.3.2形态指标。株高：用规格0.1 cm的直尺，植株分枝期与盛花期选择每盆10株测量植株从地面至植株最高点的距离，取平均值。茎粗：每盆选择10株，用游标卡尺在主茎根颈上部(一般2～4 cm)茎秆的最粗处测定茎秆直径，然后取平均值。根冠比：反映植株地下部分与地上部分生长的相关性，分别在植株分枝期与盛花期，采用干重法测定，选择每盆10株测量并计算植株地下部分与地上部分干鲜重比值[13]。

1.3.3产量相关指标。鲜重(鲜草产量)：植株自然状态下的重量，一般在植株盛花期时鲜活的植株刈割后立即测量的重量。干重(干物质产量)：指植株细胞除去自由水后的重量，烘干保持恒重后测定的重量。一般根需要洗净，然后用吸水纸吸干，放置于65 ℃烘箱中烘48 h后进行称重[14]。

1.4数据处理试验数据采用 Excel 2003进行数据统计与分析。

2 结果与分析

2.1不同豆科绿肥作物物候期由表2可知，8种绿肥作物均能够在播种后5～8 d顺利出苗，30 d左右开始进入分枝期，其中以三叶草属豆科绿肥作物出苗最快，野豌豆属其次，苜蓿属由于受冬前低温及自身秋眠特性的影响，出苗最慢。8种绿肥作物生育期为180～241 d，紫云英全生育期最短，为180 d；紫花苜蓿生育期最长，为241 d。

表2 不同豆科绿肥作物生育进程

属内进行比较，苜蓿属中紫花苜蓿生育期天数多于金花菜，营养生长期相对较长，开花相对较晚，花期持续时间也相对较短。野豌豆属中毛苕子出苗速度及开花时间、全生育期天数均略低于光叶紫花苕子。三叶草属中，与红三叶相比，白三叶与绛三叶开花时间较早，生育天数较短。黄芪属中紫云英的特性是春季早发性好，现蕾开花期较早，3月下旬已经进入花期，但花期持续时间较短。

2.2不同豆科绿肥作物的形态指标由表3可知，在分枝期，光叶紫花苕子株高与根冠比最高，其次是毛苕子与紫花苜蓿，最低的是白三叶；绛三叶的茎秆最粗，光叶紫花苕子次之，最低的是白三叶。在盛花期，光叶紫花苕子株高与根冠比最高，其次是毛苕子与金花菜，最低的是白三叶；绛三叶的茎秆最粗，光叶紫花苕子次之，紫云英最低。与分枝期相比，8种绿肥作物盛花期株高增幅为20%～83%，茎粗增幅为5%～33%，根冠比增幅为3%～11%。其中，光叶紫花苕子、毛苕子、金花菜、紫云英分枝期至盛花期间的生长速度明显加快，株高 、茎粗、根冠比等指标增幅较其他几种绿肥作物相对较大。

表3 不同豆科绿肥作物的形态指标

2.3不同豆科绿肥作物的产量指标由表4可知，鲜重最高的是光叶紫花苕子，毛苕子鲜重次之，紫云英最低。干重的趋势与鲜重的趋势基本一致。野豌豆属中光叶紫花苕子的生物量(干重、鲜重)高于毛苕子，但差异不显著。三叶草属中，红三叶的鲜重与干物重最高，绛三叶居中，白三叶最低。

表4不同豆科绿肥作物的产量指标

Table 4 Yield-related indicators of different legume green manure cropskg/hm2

3 讨论

3.1豆科绿肥作物群体大小与生育进程协同关系长江下游一年二熟制农区，绿肥作物生育进程与群体大小、质量应有一定的协同与相关关系。该研究参试品种均为豆科绿肥作物，其共同特点是冬前生长慢，苗期至分枝期进程相对较长，这导致冬前与禾本科等杂草竞争中处于劣势，冬前相对较小的生长群体无法保障绿肥作物的安全越冬。该研究以光叶紫花苕子为代表的野豌豆属绿肥作物，在参试的8种绿肥作物中产草量最大，其原因可能与其早发优势明显、冬前群体相对大、开春后生长迅速有一定的关系。此外，光叶紫花苕子的鲜草产量高于毛苕子的鲜草产量，这可能是光叶紫花苕子与毛苕子相比更耐湿、耐贫瘠的特性有关[15-16]。8种绿肥作物总体表现为入冬前有一定的生长量，冬前长势状况保障了越冬的稳定性与安全性，返青后，生长速度加快，盛花期鲜草产量以及成熟期籽实产量较高，可基本完成全部生育进程，说明冬前生长量是生育进程中的重要指标[17]。

3.2不同生态因子对豆科绿肥作物生长发育的影响绿肥作物生长与光照、温度、水分等生态因子的关系紧密。该研究8种豆科绿肥作物均为短日照作物，对光周期变化反映较为敏感。开春后，绿肥作物进入快速生长期，不同的长短日照交替模式与适宜的水热条件导致绿肥作物开花、花期持续时间以及绿肥作物的产量、品质存在一定的差异。

在适宜的日照长度、温度与水分条件下，绿肥作物可春季开花，获得较高的产量和品质。三叶草属豆科绿肥作物均受温度影响较为严重，入冬前，其苗期生长缓慢，返青后，随着温度的升高，迅速生长[18]，但白三叶、红三叶与绛三叶受温度的影响程度并不一致。白三叶全年生长比较平衡，白三叶产草量无论是鲜重还是干重均比红三叶、绛三叶低，产草量较低。这可能是与白三叶耐热、耐寒性比红三叶、绛三叶弱且白三叶为多年生植物，生长较为平缓有关。黄芪属与苜蓿属绿肥作物可能由于受外界环境条件水分与温度的影响较大，对其较为敏感。因此在春季返青后，水热条件适宜的情况下，黄芪属绿肥作物紫云英迅速生长，早发性好，现蕾及开花时间较早；苜蓿属绿肥作物紫花苜蓿则从分枝期到盛花期，株高、茎粗增长明显，生长迅速。因此在栽培管理中对黄芪属与苜蓿属绿肥作物应注重水分供应，以提高其光合能力，增加生物量[19]。

该研究参与盆栽试验的豆科绿肥作物品种仅是根据生产常用而选用的，尚未能够将绿肥作物的区划、品种特性与当地的土壤、气候等环境条件进行联系分析。康俊梅等[20]研究表明，相同品种苜蓿在不同地区种植，其干草产量差异显著。由于对不同环境条件的反映不同，作物的生长速度与产量具有差异[21]。苏永中等[22]研究表明，不同土壤条件下节水灌溉，棉花产量与生物量差异显著。这要求结合环境条件，扩大范围筛选绿肥品种，尤其是在产草量、早发性能以及抗逆性等指标上表现良好的野豌豆属和三叶草属内，加大属内筛选力度并进一步挖掘内在生物学机理。

4 结论

(1)生育进程上，8种绿肥作物的生物期为180～241 d，最长的是紫花苜蓿，为241 d，最短是紫云英，为180 d。8种绿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。结合长江下游农区水稻栽插的茬口与绿肥作物盛花期翻压后需沤田30 d左右的特点，8种绿肥作物在盛花期翻压大部分不影响下茬水稻的移栽生产，但紫花苜蓿、金花菜、红三叶等不能完成其全部生育进程，也就是进入成熟期。

(2)生物量方面，野豌豆属绿肥作物最高，然后依次是苜蓿属、三叶草属、黄芪属。属内进行比较，野豌豆属中光叶紫花苕子生物量高于毛苕子，但种间差异不显著；三叶草属中红三叶盛花期鲜草产量最高；苜蓿属中紫花苜蓿鲜草产量高于金花菜。

(3)综合生物量指标与生育进程各项指标，长江下游农区绿肥作物品种配置应重点选择野豌豆属，搭配选择苜蓿属、三叶草属。