第九章 绿肥与菌肥
第一节 绿肥
凡是用做肥料的植物绿色体均称为绿肥。
绿肥是一种重要的有机肥源，它对于改良土壤、固定氮素、营养植物具有重要作用。
一、绿肥在农业生产中的作用
（一）发展绿肥是解决肥源的重要途径
绿肥作物一般适应性较强，生长迅速，可以充分利用荒山荒地种植，利用自然水面或水田放养，利用空茬地进行间种、套种、混种、播种，只需种子、肥料、农药和人工，成本低，见效快，不象化肥受投资、能源、原料设备等条件的限制，可就地种植，就地施用，有利于改良边远低产田。发展绿肥是增积优质有机肥料的重要途径。
（二）发展绿肥是培肥土壤、改良土壤、改善生态环境的
有效措施
1、增加耕层土壤养分
各种绿肥氮、磷、钾含量见P202页表9－1
豆科绿肥的含氮量一般为0.3-0.7%，种植一亩豆科绿肥，大致可固定3-12Kg氮素，豆科绿肥总氮量的1/3左右是从土壤中吸收的，约2/3是由共生根瘤菌固氮作用而获得的，利用生物固氮可增加土壤氮素，加速和扩大农业生态中的氮素循环。
非豆科绿肥虽不具备生物固氮能力，但通过强大的根系吸收土壤深层中和水中的氮素集中于体内，通过施肥富集于土壤耕层中，以利保蓄氮素和后茬作物对氮素的吸收利用。绿肥作物吸收难溶性养分能力很强，吸收底层土壤中不易为其他作物所能吸收的养分。
2、改善土壤理化性状，改良低产田
土壤中有机质含量的多寡是反映土壤肥力的重要指标之一，土壤有机质含量的增加将有利于土壤理化性状和生物性状的改善，翻压绿肥对更新和提高土壤有机质质量也有良好的作用。土壤阳离子代换量有所提高，对水稳性团粒的形成，使土壤疏松多孔，抗压力显著减少，土壤容重变小，干缩和干裂的状况减轻，土壤通气性和持水量增强。
3、覆盖地面，固沙护坡，防止水土流失，改善生态环境。
种植绿肥，可很好的覆盖地面，缓和暴风雨对土壤直接侵蚀，降低地表经流，防止冲刷，减少水、土、肥流失，减少土温的日变幅，减少杂草危害等。
绿肥也能绿化环境，净化空气，净化污水的效果。
（三）发展绿肥有利于农牧业生产全面发展
多种绿肥作物如紫云英、苕子、苜蓿、沙打旺、箭舍豌豆和满江红、都富含蛋白质，是家畜的优良饲料，将绿肥作饲料，发展畜牧业，利用粪尿做肥料，让绿肥“过腹还田”大大提高绿肥作物的经济效益。
此外，紫云英、草木樨、苕子、紫苜蓿、三叶草等，密质优良，流密期长，是良好的密源植物。
二、生物固氮的作用
空气中约有78%氮气，每亩地上空约有5300吨氮气，但一般高等植物不能利用，生物固氮就是由各种固氮微生物在常温、常压下，通过在其体内固氮酶的还原转化为氨。据估计全世界通过生物固氮取得的氮有1.75亿吨,约为工业固氮的4倍,农业土壤生物固氮有9000万吨，其中共生固氮4000万吨.
(一)固氮生物：原核细胞的微生物。一是细菌、二是兰藻。按生物的习性可分自生固氮与共生固氮两大体系。
1、自生固氮：是靠独立生活的微生物固定分子态氮。
2、共生固氮：是靠生活在植物组织内的微生物与宿主建立
共生关系固定分子态氮。
（1） 专性固氮：
是微生物引起植物结瘤，并在瘤中进行固氮活动。
（2）结合性固氮：
是由不引起宿生植物结瘤的微生物进行的。
共生固氮体系必须具有：
A根瘤的形式和发育；
B根瘤内根瘤菌发育成类菌体；
C类菌体内固氮酶系统的形成；
D根瘤含菌组织中，豆血红蛋白质的生成。
（二）生物固氮的机制
各种固氮生物之所以能固氮，就是因为他们都具有固氮酶，固氮酶都由含钼、铁的钼铁蛋白和含铁的铁蛋白两个组分构成。他们单独不能固氮，只有紧密结合在一起才成为具有功能的固氮酶体系。
固氮是一个还原过程，固氮酶将N2还原为NH3需要能量、电子和质子。
N2+8e-+nMg2+.ATP+8H+固氮酶2NH3+H2+nMg.ADP+nPi
（三）影响豆科植物-----根瘤菌共生固氮的因素
1、接种根瘤菌：特别是新种地区尤为必要。
2、创造良好的环境条件
（1）温度：通常豆科植物共生固氮最适温度和结瘤要求的温度差不多，并与植物生长最适宜温度相一致，一般为20-22℃，热带则为28-32℃。
（2）光照与二氧化碳浓度。
光照减弱，植物光合作用的产物――糖类减少，根瘤菌得不到适量的碳素营养，固氮作用就变弱，光照过强又抑制固氮，二氧化碳供应量增加，固氮量增加。
（3）PH：一般中性或微碱性为宜。
（4）营养：在幼苗期或豆科植物开花结实期或多年生绿肥作物刈割后，此时适宜施用氮肥。磷在共生固氮过程中是非常重要的“以磷增氮”豆科绿肥作物是喜钾作物。另外，钙、镁、硫、硼、钼、铜对固氮都有利。
（5）土壤通气性和水分含量
根瘤菌是好气性细菌，通气良好才有利于感染、结瘤和增强固氮活性，通常以土壤气体含氧量在15-20%为宜。土壤湿度以田间持水量60-80%为好。
三、绿肥作物种类和栽培要点
按植物学分：
豆科绿肥作物（紫云英）、非豆科绿肥作物（大麦青）
按栽培季节分：
冬季绿肥（紫云英、苕子）、夏季绿肥（田菁、绿豆）
按栽培年限长短分：
一年生绿肥(苕子、绿豆)、多年生绿肥(沙打旺、草木樨)
按绿肥来源分：
野生绿肥、栽培绿肥
按生育环境分：
旱生绿肥、水生绿肥（满江红、草地 ）
（一）绿肥作物的栽培方式
近几年来，随着农村体制和产业结构的改革，复种指数的不断增加，商品生产的不断发展，绿肥作物种植面积和有机肥的用量有不断减少的趋势，为维持土壤肥力的生态平衡，每年须施用一定量的有机肥料。
目前依靠秸杆还田或施用人畜粪尿的数量有限，必须保证一定的绿肥作物种植面积。
发展绿肥应走：多种类（品种）、多形式（栽培方式）、多途径.
绿肥作物的一般栽培方式
1、单种：主作或清种：是在一块地上仅种一种绿肥作物并占有一定的生长季节（利用荒山荒地）
2、插种：又称迹作，是在作物换茬的暂短间隙，种植一次短期绿肥作物，一般用作下季作物基肥，一般是速生的，如柽麻、田菁。
3、间种：在主作物行株间，播种一定数量的绿肥作物，以后翻压可以作主作物的肥料。
4、套种：在不改变作物种植方式的情况下将绿肥作物套种在主作物行株间，前套、后套。
5、混种：不同绿肥种类混播同一田块上，以后翻压作肥料，混种可以增产的原因是：
（1）混播可以发挥不同种类绿肥的生物特性，充分利用自 然条件，
（2）各种绿肥作物根系生态不同，能更好地改良土壤，
（3）更好地抵抗自然灾害，保收保种，稳产高产，
（4）调节后作物养分供应，以利增产
（二）、主要绿肥作物栽培要点
1、紫云英 P212-213页 2、苕子 P213-214页
3、柽麻 P214-215页 4、草木樨 P215-216页
5、紫花苜蓿 P216-217页 6、沙打旺 P217-218页
7、细满江红 P218-221页
四、绿肥的利用
（一）绿肥的肥效特点：
1、绿肥的养分含量：P221页表9-9
豆科绿肥氮多，磷钾少（特别是磷）。非豆科绿肥氮、磷钾数量较均衡，水生绿肥一般养分含量较少。
2、绿肥的分解与腐殖化
翻埋后的绿肥分解速率一般在最初三个月内，特别是第一个月内最大，以后逐渐变慢，首先分解的是水溶性的物质，苯醇溶性物质、蛋白质等，半纤维素、纤维素分解较慢，而木质素最难分解。
根据绿肥等植物性物质在土壤中矿化或供氮特性，大致可分为以下四种情况
第一类：易分解组分含量高，C/N比值较窄（<15）
为特征。包括紫云英、蚕豆、苕子等，分解时能释放出较多的氮素，但残留碳量低。
第二类：C/N比值较宽（一般大于40）半纤维素、纤维素含量高，木质素含量中等（13%），如玉米秸杆、稻草，分解时会夺取土壤中一定量的有效氮，同时，残留碳量也低，但高于第一类。
第三类：C/N比值在11-28.5之间，但木质素含量高15-20%。如满江红、柽麻等。当季作物提供一定的有效氮，而残留碳量较高。
第四类：以木质素含量高（17-21%）C/N比值较宽（39-104）包括稻根、麦根、麦秸等，分解慢，残留碳量高，分解时会固定一定量的有效氮。
翻埋的绿肥是处在不断分解和不断腐殖化的变化过程之中，一般用腐殖化系数（指单位重量的植物性物质经一年分解后残留的土壤有机质数量）来判断植物性物质对土壤有机质贡献大小的量度。
3、激发效应：当绿肥施入土壤后，会加快或延缓土壤原有有机碳的分解，即产生正或负激发效应。它能影响土壤有机质的更新和积累。
易分解的有机组成，包括热水溶性物质苯醇溶性物质会产生正激发，纤维素和木质素成分则易发生负激发。
4、绿肥作物根茬与茬土的肥效
绿肥作物的肥效不但表现在茎叶上，而且其残根和茬土也有较好的肥效，绿肥作物生长期愈长，肥效愈显著。
（二）绿肥的施用
1、绿肥的施用方式
（1）直接翻耕。翻耕前最好将绿肥切短，稍经爆晒，让其萎焉，然后翻耕。
（2）堆沤。可加速绿肥分解，提高其肥效，可把绿肥作堆沤肥原料，既可避免C/N比值窄的易分解绿肥在分解初期，有效氮聚增而使作物疯长，又可防止绿肥分解中产生有害物质的危害。
2、绿肥的刈割与翻耕适期
多年生绿肥作物一年可割几次，翻耕适期应掌握在鲜草产量最高和肥分含量最高时进行，过早，虽易腐烂，但产量低，肥分总量也低，过迟，腐烂分解困难。
紫云英为盛花期、苕子、田菁为现蕾至初花期，黄花苜蓿为盛花至初期，柽麻、绿豆为初花至盛花期。
3、绿肥的翻埋深度与施肥量
一般耕翻入土10－20cm较好，还应考虑气候条件、土壤性质。绿肥种类及其组织老嫩等。
决定绿肥施用量时要考虑①作物产量；②作物种类品种耐肥性；③绿肥含肥分量；④土壤肥力。
4、绿肥与无机肥料配合施用
无机氮可提高有机氮的矿化率，而且有机氮可加强无机氮的生物固定。绿肥中磷不仅含量少，而且分解较慢，因此，应配合施用磷肥
5、防止毒害作用：
水田翻埋分解时消耗了土壤中的氧，氧化还原电位下降，活性还原物质积累（Fe2+ H2S等）以及产生的有机酸，主要是乙酸，还有少量的丙酸、丁酸、乳酸、戊酸和琥珀酸等，也有毒害作用。
第二节 菌肥
菌肥是人们利用土壤中有益微生物制成的生物性肥料。包括细菌肥料和抗生菌肥料。菌肥是一种辅助性肥料，它本身并不含有植物所需要的营养元素，而是通过菌肥中的微生物的生命活动，改善作物的营养条件，如固定空气中的氮素，参入养分的转化，促进作物对养分的吸收；分泌激素刺激作物根系发育；抑制作物有害微生物活动等。因此菌肥不能单施，要与化肥和有机肥料配合施用，这样才能充分发挥其增产效能。
一、根瘤菌肥料
根瘤菌存在于土壤中及豆科植物根瘤内，将豆科作物根瘤内的根瘤菌分离出来，加以选育繁殖，制成产品，即是根瘤菌剂或称根瘤菌肥料。
（一）根瘤菌的作用和种类
根瘤菌肥料施入土壤后，遇到相应的豆科作物即侵入根内，形成根瘤。瘤内的细菌能固定空气中的氮素，并转变为植物可利用的氮素化合物。固定的氮素，25％用于菌体细胞，75％供给寄生植物，根瘤菌所供氮素2/3来自土壤，根瘤菌有三个特性，即专一性、侵染力和有效性。
专一性是指某种根瘤菌只能使一定种类的作物形成根瘤，用某一族的根瘤菌制造的根瘤菌肥料，只施用于相应的豆科作物。
侵染力：是指根瘤菌侵入豆科作物根内形成根瘤的能力。
有效性：是指它的固氮能力。
（二）根瘤菌肥料的肥效及其影响因素
大豆、花生、紫云英等根瘤菌剂使用甚为广泛。只要施用得当，均有不同程度的增产效果，
华北地区大豆增产率达10％左右，东北10－20％，花生在苏、鲁、豫10－20％
影响根瘤菌肥料的因素，主要有①菌剂质量；②营养条件；③土壤条件；④施用方式和时间。施用方法最好是作拌种剂。
二、固氮菌肥料
固氮菌肥料是指含有大量好气性自生固氮菌的细菌肥料，自生固氮菌不与高等植物共生，它独立生存于土壤中，能固定空气中的分子态氮，并将其转化为植物可利用的化合态氮素，这是它与共生固氮菌（根瘤菌）的根本区别。
影响土壤固氮菌分布的主要因素是土壤有机质，pH(7.4-7.6)，土壤湿度60％，土壤温度25－30℃，及土壤熟化程度和磷、钾含量，它特别适用于禾本科作物和蔬菜中叶菜类。
施用方法：作基肥应与有机肥配合，沟施或穴施，也可用作追肥，调成稀泥浆状，施入根部覆土，作种肥拌种。固氮菌肥不宜与过酸、过碱肥料或杀菌农药混施，适于中性或微碱性土壤，酸性土可用石灰调节。