內(nèi)蒙古綠肥作物種植概況及發(fā)展?jié)摿?/h1>
2021-02-15 06:37高宏艷趙沛義任永峰高日平韓云飛劉小月
北方農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào) 2021年6期
高宏艷，趙沛義，段 玉，任永峰，張 鵬，高 宇，高日平，韓云飛，劉小月
（1.內(nèi)蒙古自治區(qū)農(nóng)牧業(yè)科學(xué)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010031；2.內(nèi)蒙古旱作農(nóng)業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010031；3.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部?jī)?nèi)蒙古耕地保育科學(xué)觀測(cè)實(shí)驗(yàn)站，內(nèi)蒙古 呼和浩特 011705）
隨著國家對(duì)耕地質(zhì)量、優(yōu)質(zhì)農(nóng)產(chǎn)品的重視及生態(tài)優(yōu)先、綠色發(fā)展理念的延伸，綠肥作物在減肥增效、種植結(jié)構(gòu)優(yōu)化、飼草提質(zhì)、退化耕地修復(fù)等方面的作用日益凸顯[1-2]。種植綠肥作物在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中具有十分重要的作用，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)良田的有效途徑[3-5]。綠肥作物的莖葉中含有豐富的養(yǎng)分，在土壤微生物作用下，經(jīng)過腐解過程這些養(yǎng)分會(huì)緩慢釋放出來，供作物吸收利用，可以不同程度地增加土壤有機(jī)質(zhì)、氮、磷、鉀、鈣、鎂和各種微量元素的含量[6-12]，因此，綠肥實(shí)際上是一種長(zhǎng)效肥料。種植綠肥作物有利于提高作物產(chǎn)量和改善作物品質(zhì)[13-14]。在正確施用綠肥的情況下，每1 000 kg 綠肥可增產(chǎn)稻谷40～50 kg[15-16]。綠肥還可以有效地減少病蟲害[17]。
內(nèi)蒙古耕地面積927.2 萬hm2，每年的化肥用量達(dá)到了222.67 萬t（折純）[18]，大量化肥的使用導(dǎo)致耕地土壤質(zhì)量逐年下降、養(yǎng)分比例失調(diào)，土壤生物多樣性降低，出現(xiàn)了土壤板結(jié)、鹽漬化、土壤退化、環(huán)境污染等現(xiàn)象。同時(shí)，化肥的大量使用對(duì)糧食的安全生產(chǎn)提出了挑戰(zhàn)，內(nèi)蒙古迫切需要通過綠色的培肥改良方式替代部分化肥的使用。內(nèi)蒙古陰山北麓由于馬鈴薯的連作種植和規(guī)模化經(jīng)營不僅造成土壤養(yǎng)分失衡、土壤沙化退化，也使地下水位大幅下降，生態(tài)環(huán)境受到嚴(yán)重威脅。為了修復(fù)沙化土壤、提升耕地質(zhì)量并發(fā)展農(nóng)區(qū)畜牧業(yè)，該地區(qū)對(duì)綠肥作物種植的需求加大。河套和土默川灌區(qū)小麥、瓜類以及其他早熟作物收獲后以及向日葵播種前的農(nóng)田長(zhǎng)時(shí)間閑置，為綠肥提供了適宜的種植條件，種植綠肥作物可以降低因過量施肥對(duì)土壤環(huán)境的影響。黃土高原因打造有機(jī)雜糧和綠肥繁種生產(chǎn)基地，適合大面積種植綠肥作物，但是受到地形地貌等因素的限制，種植優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)新品種和融合農(nóng)藝農(nóng)機(jī)技術(shù)的需求十分迫切。因此，內(nèi)蒙古在發(fā)展綠色農(nóng)業(yè)過程中，對(duì)于綠肥的生產(chǎn)需求較大，在擴(kuò)大綠肥作物種植規(guī)模方面具有很大的發(fā)展空間，但是在優(yōu)異種質(zhì)資源篩選、水肥高效管理、農(nóng)藝農(nóng)機(jī)融合等方面仍然需要技術(shù)創(chuàng)新和科學(xué)管理。因此，筆者提出內(nèi)蒙古綠肥發(fā)展?jié)摿Α⒎较蚝徒ㄗh，旨在為內(nèi)蒙古綠肥的研究和綠肥產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供參考。
1 內(nèi)蒙古綠肥作物種植發(fā)展現(xiàn)狀
1.1 綠肥作物品種
20 世紀(jì)80年代起，綠肥作物研究開始蕭條，綠肥作物品種的提純復(fù)壯和選育被迫停止；90年代生產(chǎn)上應(yīng)用綠肥作物品種資源大部分是幾十年前的品種，由于品種混雜退化，產(chǎn)草量普遍偏低，有些優(yōu)良的地方品種逐漸消失；進(jìn)入21 世紀(jì)，關(guān)于綠肥作物種質(zhì)資源的研究進(jìn)一步深入，經(jīng)過多年的研究，內(nèi)蒙古于2017年完成了綠肥種質(zhì)資源庫和綠肥繁育基地與種子企業(yè)數(shù)據(jù)庫的建設(shè)；在種植資源方面通過綠肥作物資源圃建設(shè)，并開展短期速生綠肥作物優(yōu)異種質(zhì)資源篩選和評(píng)價(jià)以及豆科綠肥作物育種的研究工作。綠肥作物種子產(chǎn)量是確保綠肥作物經(jīng)濟(jì)效益和產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)。李振華等[19]在研究豌豆種質(zhì)資源時(shí)發(fā)現(xiàn)，單株莢數(shù)多、生育期長(zhǎng)的豌豆品種籽粒產(chǎn)量高，可以通過葉片大小和單株莢數(shù)進(jìn)行豌豆種質(zhì)資源的選優(yōu)。
近年來，生產(chǎn)上以壓青休閑和麥后復(fù)種綠肥為主，壓青休閑的綠肥主要是一年生豆科牧草苕子和箭筈豌豆（Vicia sativa L.）。苕子包括毛葉苕子（Vicicia villosa Roth）6 個(gè)品種、光葉苕子（Vicia villosa Roth var. glabrescens Koch）2 個(gè)品種，生產(chǎn)上以生育期85 d 的毛葉苕子為主。箭筈豌豆包括直立、半蔓、蔓生的三種類型100 多個(gè)地方品種，多以地方品種命名，主要是烏蘭察布市、鄂爾多斯市、包頭市、呼和浩特市、赤峰市等地方品種，生育期60～105 d，適宜不同地區(qū)種植。其他綠肥作物品種也很多，適宜在特定地區(qū)應(yīng)用的有草木樨（Melilotus suaveolens Ledeb.）、小冠花（Coronilla varia L.）、山黧豆［Lathyrus quinquenervius（Miq.）Litv.］、山野豌豆（Vicia amoena Fisch. ex DC.）等。目前，全區(qū)種植面積最大的主要是紫花苜蓿（Medicago sativa Linn.）、沙打旺（Astragalus adsurgens cv.）和草木樨（Melilotus suaveolens Ledeb.）。紫花苜蓿品種主要有中苜一號(hào)、草原二號(hào)、準(zhǔn)格爾苜蓿和敖漢苜蓿等，種植飼草以中苜一號(hào)為主，飼用與肥田兼用的以準(zhǔn)格爾苜蓿和敖漢苜蓿等地方品種為主。其次是沙打旺和草木樨主要用于退耕地植被恢復(fù)及土壤修復(fù)，已經(jīng)成為現(xiàn)階段保護(hù)生態(tài)環(huán)境的先鋒植物。還有農(nóng)民采集野生綠肥作為新開墾地、鹽堿地和旱地肥用，主要有紫穗槐（Amorpha fruticosa Linn.）、檸條（Caragana korshinskii Kom.）、紅豆草（Onobrychis viciaefolia Scop.）、扁蓿豆［Melissitus ruthenicus（L.）Peschkoua］等品種，采集方便，施用效果好，農(nóng)民一直沿用。另外還有以飼用為主，可兼作綠肥的作物，包括黑麥草（Lolium perenne Linn.）、油菜（Brassica campestris L.）、馬齒莧（Portulaca oleracea Linn.）、灰綠藜（Chenopodium glaucum Linn.）等。
目前，內(nèi)蒙古適宜種植的綠肥作物有一年生和多年生兩類，生產(chǎn)上主要有以下幾種：毛葉苕子、箭筈豌豆、草木樨、小冠花、山黧豆、山野豌豆、紫花苜蓿、沙打旺、紅豆草、紫穗槐、田菁［Sesbania cannabina （Retz.）Poir.］、二月 蘭［Orychophragmus violaceus（Linnaeus）O. E. Schulz］[20-22]。
1.2 綠肥作物種植面積
20 世紀(jì)60年代內(nèi)蒙古的綠肥作物種植面積迅速擴(kuò)大，1968年綠肥作物面積約50 萬hm2，這個(gè)時(shí)期主要采用休閑壓青方式進(jìn)行綠肥的利用。70年代后期至90年代，雖然在休閑壓青的基礎(chǔ)上增加了復(fù)種、套種方式，但是由于受化肥短期經(jīng)濟(jì)利益驅(qū)使，加之農(nóng)村勞力資源的短缺和種子價(jià)格高供應(yīng)不足，農(nóng)民對(duì)種植綠肥作物培肥地力的積極性降低，所以綠肥作物的面積減至最低谷[23]。21 世紀(jì)初，化肥不合理施用帶來的負(fù)面影響日益顯現(xiàn)，土壤肥力下降、化肥肥效降低，因此，我國出臺(tái)了綠肥作物補(bǔ)貼政策，農(nóng)民種植綠肥作物的積極性有所提高，綠肥作物生產(chǎn)緩慢恢復(fù)。綠肥作物的種植面積由10 萬hm2逐年增加，2018年達(dá)到了50 萬hm2，占耕地面積的5.4%[18]（圖1）。20 世紀(jì)90年代后期，以擴(kuò)大青飼料規(guī)模拉動(dòng)綠肥生產(chǎn)，主要以豆科牧草根茬還田配合鮮草過腹還田培育地力。該方法不僅使綠肥的營養(yǎng)物質(zhì)與能量都得到了充分利用，而且實(shí)現(xiàn)了綠肥二次加工后還田，開辟了綠肥作物生產(chǎn)和科學(xué)研究的新途徑[24]。青飼料作物種植面積呈逐年上升趨勢(shì)，21 世紀(jì)初達(dá)到了最高點(diǎn)，之后青飼料作物種植面積出現(xiàn)下降的趨勢(shì)，逐年降至2013年的23.8 萬hm2，之后青飼料作物種植面積呈現(xiàn)小幅增長(zhǎng)趨勢(shì)，2018年種植面積達(dá)到38.4 萬hm2[18]（圖2）。
圖1 內(nèi)蒙古綠肥作物種植面積
圖2 內(nèi)蒙古青飼料作物種植面積
1.3 綠肥作物產(chǎn)量概況
20 世紀(jì)80年代初，旱地蒙苕一號(hào)鮮草產(chǎn)量可達(dá)30 000 kg/hm2以上，后來隨著綠肥作物研究的停頓，生產(chǎn)的種子難以銷售，加之退耕還草戰(zhàn)略的實(shí)施，原來的蒙苕一號(hào)繁種基地逐漸退耕或用于生產(chǎn)馬鈴薯，農(nóng)民自己留種、小面積種植造成品種混雜退化，產(chǎn)草量降低，肥田能力下降。2008年以來，隨著國家對(duì)糧食生產(chǎn)安全的重視，綠肥產(chǎn)業(yè)的發(fā)展越來越受到人們的重視，在提高綠肥作物產(chǎn)量方面的研究日益增多，綠肥產(chǎn)量有所提高，麥后復(fù)種毛葉苕子、田菁生物量可達(dá)30 000～52 500 kg/hm2，綠肥作物收益在17 000 元/hm2左右。范霞等[25]研究發(fā)現(xiàn)，影響毛葉苕子盛花期鮮草產(chǎn)量的主要因素是播種量，其次是播種期，施肥量影響相對(duì)最小。影響毛葉苕子種子產(chǎn)量的主要因素是播種期，其次是施肥量，播種量的影響最小。韓云飛等[26]研究發(fā)現(xiàn)，播種期不僅會(huì)影響毛葉苕子的產(chǎn)量，還會(huì)影響毛葉苕子的農(nóng)藝性狀。隨著播種期的后推，干物質(zhì)積累量和各種農(nóng)藝性狀呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)。內(nèi)蒙古黃土高原地區(qū)毛葉苕子的最佳播種期是每年的4月20日。景宇鵬等[27]在內(nèi)蒙古武川縣開展了噴施生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑對(duì)毛葉苕子產(chǎn)量影響的試驗(yàn)，結(jié)果表明，毛葉苕子噴施生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑，單株結(jié)莢率和種子產(chǎn)量有所增加，分別在初花期和盛花期使用矮壯素1 次，產(chǎn)量增加幅度最大，為27%，使用生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑后，株高降低6.6～9.3 cm，抑制了毛葉苕子鮮草的產(chǎn)量。
2 內(nèi)蒙古綠肥作物栽培及利用方式
綠肥在內(nèi)蒙古地區(qū)有著悠久的歷史，特別是農(nóng)牧交錯(cuò)帶開放蒙荒以來，一直采用綠肥作物壓青休閑培育地力的技術(shù)。隨著綠肥產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，綠肥作物的栽培及利用方式逐漸向多樣化發(fā)展。內(nèi)蒙古主要的綠肥種植區(qū)由于氣候條件、自然資源、灌溉條件、作物品種的不同，綠肥作物種植和利用模式也不盡相同，主要有小麥、蕎麥等禾谷類作物收獲后播種野豌豆或收獲前套種/間作豆科牧草，秋季翻壓綠肥作物；其次是向日葵、玉米及瓜類等稀播作物間作/套作綠肥作物；再次是糧草輪作，綠肥作物與糧食作物輪作，根茬肥田、壓青肥田。
2.1 河套和土默川灌區(qū)
近年來，河套及土默川灌區(qū)以麥后復(fù)（套）種綠肥作物、瓜類復(fù)（套）綠肥作物為主，秋季翻壓綠肥作物，培肥地力或收獲鮮草，根茬肥田，這種種植方式可以提高作物在生長(zhǎng)季對(duì)土地、光、熱、水分等資源的利用效率，多收獲一茬綠肥，可以為下季作物提供大量的肥源[28]，還可降低鹽堿危害[29]。段玉等[30]研究發(fā)現(xiàn)，麥后復(fù)種毛葉苕子，第2年在減施氮肥10%～20%的條件下，小麥仍然可以達(dá)到前一年的產(chǎn)量。通過毛葉苕子、箭筈豌豆綠肥還田，土壤有機(jī)質(zhì)含量提高0.6%，農(nóng)藥用量減少30%，小麥平均增產(chǎn)780 kg/hm2。
2.2 陰山北麓旱作區(qū)
陰山北麓旱作區(qū)采取以糧草輪作/間作或薯草輪作/間作為主的綠肥種植模式，綠肥作物主要作為飼草料，該區(qū)域同時(shí)兼顧發(fā)展各類耐寒性豆類綠肥作物（毛葉苕子、箭筈豌豆、普通豌豆、麻豌豆、山黧豆等）的種子生產(chǎn)，建成了豆科綠肥作物的繁種基地。張海斌等[31]研究了內(nèi)蒙古陰山北麓地區(qū)不同輪作模式對(duì)馬鈴薯產(chǎn)量的影響，以綠肥春翻→綠肥春翻→馬鈴薯進(jìn)行輪作處理的商品薯率最高，商品薯率達(dá)78.17%，不同輪作方式對(duì)單株結(jié)薯數(shù)的影響不顯著。在綠肥作物和馬鈴薯輪作體系中，綠肥作物后茬馬鈴薯減少施氮量30%，產(chǎn)量減少0.2 t/hm2，減幅僅為1.7%[32]。侯建偉等[33]對(duì)內(nèi)蒙古陰山北麓薯草間作的種植模式進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，馬鈴薯與綠肥作物（苕子或莜麥）間作，未顯著影響作物的耗水量，但是間作體系的水分利用效率得到了顯著提高。在間作體系中，馬鈴薯的水分利用優(yōu)勢(shì)不明顯，莜麥的水分利用效率提高較為明顯。
2.3 陰山南麓及鄂爾多斯高原區(qū)
陰山南麓及鄂爾多斯高原區(qū)種植的綠肥作物主要有草木樨、沙打旺、毛葉苕子、箭筈豌豆等；野生綠肥作物種類較多，有小冠花、紅豆草等，群眾也有利用習(xí)慣。該區(qū)域綠肥作物種植主要是糧草輪作模式，綠肥作物以割草為主，部分地區(qū)采取翻壓還田，在山區(qū)可以發(fā)展繁種基地。
2.4 大興安嶺南部及燕山丘陵區(qū)
大興安嶺南部及燕山丘陵區(qū)綠肥作物的發(fā)展以間套綠肥作物為主，如在玉米行間種豌豆、大豆，馬鈴薯行間種綠豆、豇豆，小麥行間種毛葉苕子，果樹行間種植三葉草等。在該區(qū)域有較大面積的果園，可以發(fā)展果園綠肥作物。大興安嶺南麓區(qū)有休閑壓青的習(xí)慣，可進(jìn)行綠肥作物與主要糧食作物的輪作和麥后復(fù)套種綠肥作物。秋季翻壓，用于熟化耕層、培肥地力、改良土壤。
2.5 西遼河灌區(qū)及科爾沁沙地區(qū)
西遼河灌區(qū)及科爾沁沙地區(qū)種植的綠肥作物主要有草木樨、普通豌豆、箭筈豌豆、蠶豆等。綠肥作物的發(fā)展仍以箭筈豌豆和毛葉苕子為主，主要以玉米間作綠肥作物，也可進(jìn)行綠肥作物與主要糧食作物的輪作。發(fā)展綠肥作物的種植，有利于加速中低產(chǎn)田土壤的改良，培肥地力，提高土地綜合生產(chǎn)能力，同時(shí)有利于促進(jìn)當(dāng)前草地生態(tài)畜牧業(yè)快速發(fā)展，加快農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，實(shí)現(xiàn)農(nóng)牧業(yè)的可持續(xù)健康發(fā)展[34-36]。
3 內(nèi)蒙古綠肥產(chǎn)業(yè)發(fā)展?jié)摿?/h2>
內(nèi)蒙古耕地資源豐富，2018年全區(qū)耕地面積927.2 萬hm2，旱地面積占67.5%[18]，耕地質(zhì)量普遍偏低。綠肥還田不僅能迅速改良瘠薄性中低產(chǎn)田，而且能提高干旱缺水型中低產(chǎn)田的抗旱能力，保障糧食安全。2018年全區(qū)小麥和瓜類面積65.5 萬hm2，馬鈴薯面積35.2 萬hm2[18]，這幾種作物的種植面積總計(jì)100.7 萬hm2，約有1/2 的地塊采用輪作、間作、套作、復(fù)種等方式種植綠肥，全區(qū)至少有50 萬hm2耕地可以用來發(fā)展綠肥作物生產(chǎn)。果園和枸杞園間作綠肥作物是“以園養(yǎng)園、以短養(yǎng)長(zhǎng)”的重要措施，不僅能培肥土壤、豐富土壤養(yǎng)分、降低地表徑流、減少養(yǎng)分流失、提高產(chǎn)量和品質(zhì)，而且能調(diào)節(jié)行間小氣候、增加生物多樣性、減少病蟲草害。全區(qū)至少有10 萬hm2果園可以用來間作綠肥作物，發(fā)展綠肥作物潛力巨大。
根據(jù)內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的實(shí)際需求，全區(qū)約有240 萬hm2的耕地可以用來發(fā)展綠肥，其中旱地綠肥130 萬hm2，河套及土默川灌區(qū)發(fā)展綠肥50 萬hm2，西遼河及嶺東南地區(qū)發(fā)展綠肥60 萬hm2。另外，10 萬hm2果園也可以用來發(fā)展綠肥，因此，全區(qū)綠肥作物種植面積可以發(fā)展到250 萬hm2。在保證麥后復(fù)種綠肥作物的前提下，應(yīng)著重發(fā)展旱地間套綠肥作物、果園綠肥作物，以及廣泛利用野生綠肥作物等。內(nèi)蒙古以旱作農(nóng)業(yè)為主的旗（縣）有54 個(gè)，主要分布在大興安嶺南麓、燕山丘陵旱作區(qū)和陰山沿麓，在數(shù)量上占全區(qū)101 個(gè)旗（縣）的53.4%，旱作區(qū)耕地面積501.6 萬hm2，占全區(qū)927.2 萬hm2耕地的54.1%，這些地區(qū)大部分地處農(nóng)牧交錯(cuò)帶，自然環(huán)境惡劣、生態(tài)脆弱、風(fēng)蝕沙化嚴(yán)重，每年秋耕后到春播前風(fēng)蝕細(xì)土30～60 t/hm2，土層下降0.2～0.4 cm。種植綠肥作物可以提高土壤肥力、防治風(fēng)蝕沙化、促進(jìn)農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展，因此，綠肥產(chǎn)業(yè)具有廣闊發(fā)展空間和發(fā)展?jié)摿?。從綠肥產(chǎn)業(yè)發(fā)展角度來看，今后內(nèi)蒙古綠肥作物發(fā)展的方向是加強(qiáng)多功能、多品種、多途徑、多效益的研究與開發(fā)利用，合理配置區(qū)域間發(fā)展策略，適當(dāng)調(diào)整、平衡發(fā)展各種綠肥作物。
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（1.內(nèi)蒙古自治區(qū)農(nóng)牧業(yè)科學(xué)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010031；2.內(nèi)蒙古旱作農(nóng)業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010031；3.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部?jī)?nèi)蒙古耕地保育科學(xué)觀測(cè)實(shí)驗(yàn)站，內(nèi)蒙古 呼和浩特 011705）
隨著國家對(duì)耕地質(zhì)量、優(yōu)質(zhì)農(nóng)產(chǎn)品的重視及生態(tài)優(yōu)先、綠色發(fā)展理念的延伸，綠肥作物在減肥增效、種植結(jié)構(gòu)優(yōu)化、飼草提質(zhì)、退化耕地修復(fù)等方面的作用日益凸顯[1-2]。種植綠肥作物在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中具有十分重要的作用，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)良田的有效途徑[3-5]。綠肥作物的莖葉中含有豐富的養(yǎng)分，在土壤微生物作用下，經(jīng)過腐解過程這些養(yǎng)分會(huì)緩慢釋放出來，供作物吸收利用，可以不同程度地增加土壤有機(jī)質(zhì)、氮、磷、鉀、鈣、鎂和各種微量元素的含量[6-12]，因此，綠肥實(shí)際上是一種長(zhǎng)效肥料。種植綠肥作物有利于提高作物產(chǎn)量和改善作物品質(zhì)[13-14]。在正確施用綠肥的情況下，每1 000 kg 綠肥可增產(chǎn)稻谷40～50 kg[15-16]。綠肥還可以有效地減少病蟲害[17]。
內(nèi)蒙古耕地面積927.2 萬hm2，每年的化肥用量達(dá)到了222.67 萬t（折純）[18]，大量化肥的使用導(dǎo)致耕地土壤質(zhì)量逐年下降、養(yǎng)分比例失調(diào)，土壤生物多樣性降低，出現(xiàn)了土壤板結(jié)、鹽漬化、土壤退化、環(huán)境污染等現(xiàn)象。同時(shí)，化肥的大量使用對(duì)糧食的安全生產(chǎn)提出了挑戰(zhàn)，內(nèi)蒙古迫切需要通過綠色的培肥改良方式替代部分化肥的使用。內(nèi)蒙古陰山北麓由于馬鈴薯的連作種植和規(guī)模化經(jīng)營不僅造成土壤養(yǎng)分失衡、土壤沙化退化，也使地下水位大幅下降，生態(tài)環(huán)境受到嚴(yán)重威脅。為了修復(fù)沙化土壤、提升耕地質(zhì)量并發(fā)展農(nóng)區(qū)畜牧業(yè)，該地區(qū)對(duì)綠肥作物種植的需求加大。河套和土默川灌區(qū)小麥、瓜類以及其他早熟作物收獲后以及向日葵播種前的農(nóng)田長(zhǎng)時(shí)間閑置，為綠肥提供了適宜的種植條件，種植綠肥作物可以降低因過量施肥對(duì)土壤環(huán)境的影響。黃土高原因打造有機(jī)雜糧和綠肥繁種生產(chǎn)基地，適合大面積種植綠肥作物，但是受到地形地貌等因素的限制，種植優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)新品種和融合農(nóng)藝農(nóng)機(jī)技術(shù)的需求十分迫切。因此，內(nèi)蒙古在發(fā)展綠色農(nóng)業(yè)過程中，對(duì)于綠肥的生產(chǎn)需求較大，在擴(kuò)大綠肥作物種植規(guī)模方面具有很大的發(fā)展空間，但是在優(yōu)異種質(zhì)資源篩選、水肥高效管理、農(nóng)藝農(nóng)機(jī)融合等方面仍然需要技術(shù)創(chuàng)新和科學(xué)管理。因此，筆者提出內(nèi)蒙古綠肥發(fā)展?jié)摿Α⒎较蚝徒ㄗh，旨在為內(nèi)蒙古綠肥的研究和綠肥產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供參考。
1 內(nèi)蒙古綠肥作物種植發(fā)展現(xiàn)狀
1.1 綠肥作物品種
20 世紀(jì)80年代起，綠肥作物研究開始蕭條，綠肥作物品種的提純復(fù)壯和選育被迫停止；90年代生產(chǎn)上應(yīng)用綠肥作物品種資源大部分是幾十年前的品種，由于品種混雜退化，產(chǎn)草量普遍偏低，有些優(yōu)良的地方品種逐漸消失；進(jìn)入21 世紀(jì)，關(guān)于綠肥作物種質(zhì)資源的研究進(jìn)一步深入，經(jīng)過多年的研究，內(nèi)蒙古于2017年完成了綠肥種質(zhì)資源庫和綠肥繁育基地與種子企業(yè)數(shù)據(jù)庫的建設(shè)；在種植資源方面通過綠肥作物資源圃建設(shè)，并開展短期速生綠肥作物優(yōu)異種質(zhì)資源篩選和評(píng)價(jià)以及豆科綠肥作物育種的研究工作。綠肥作物種子產(chǎn)量是確保綠肥作物經(jīng)濟(jì)效益和產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)。李振華等[19]在研究豌豆種質(zhì)資源時(shí)發(fā)現(xiàn)，單株莢數(shù)多、生育期長(zhǎng)的豌豆品種籽粒產(chǎn)量高，可以通過葉片大小和單株莢數(shù)進(jìn)行豌豆種質(zhì)資源的選優(yōu)。
近年來，生產(chǎn)上以壓青休閑和麥后復(fù)種綠肥為主，壓青休閑的綠肥主要是一年生豆科牧草苕子和箭筈豌豆（Vicia sativa L.）。苕子包括毛葉苕子（Vicicia villosa Roth）6 個(gè)品種、光葉苕子（Vicia villosa Roth var. glabrescens Koch）2 個(gè)品種，生產(chǎn)上以生育期85 d 的毛葉苕子為主。箭筈豌豆包括直立、半蔓、蔓生的三種類型100 多個(gè)地方品種，多以地方品種命名，主要是烏蘭察布市、鄂爾多斯市、包頭市、呼和浩特市、赤峰市等地方品種，生育期60～105 d，適宜不同地區(qū)種植。其他綠肥作物品種也很多，適宜在特定地區(qū)應(yīng)用的有草木樨（Melilotus suaveolens Ledeb.）、小冠花（Coronilla varia L.）、山黧豆［Lathyrus quinquenervius（Miq.）Litv.］、山野豌豆（Vicia amoena Fisch. ex DC.）等。目前，全區(qū)種植面積最大的主要是紫花苜蓿（Medicago sativa Linn.）、沙打旺（Astragalus adsurgens cv.）和草木樨（Melilotus suaveolens Ledeb.）。紫花苜蓿品種主要有中苜一號(hào)、草原二號(hào)、準(zhǔn)格爾苜蓿和敖漢苜蓿等，種植飼草以中苜一號(hào)為主，飼用與肥田兼用的以準(zhǔn)格爾苜蓿和敖漢苜蓿等地方品種為主。其次是沙打旺和草木樨主要用于退耕地植被恢復(fù)及土壤修復(fù)，已經(jīng)成為現(xiàn)階段保護(hù)生態(tài)環(huán)境的先鋒植物。還有農(nóng)民采集野生綠肥作為新開墾地、鹽堿地和旱地肥用，主要有紫穗槐（Amorpha fruticosa Linn.）、檸條（Caragana korshinskii Kom.）、紅豆草（Onobrychis viciaefolia Scop.）、扁蓿豆［Melissitus ruthenicus（L.）Peschkoua］等品種，采集方便，施用效果好，農(nóng)民一直沿用。另外還有以飼用為主，可兼作綠肥的作物，包括黑麥草（Lolium perenne Linn.）、油菜（Brassica campestris L.）、馬齒莧（Portulaca oleracea Linn.）、灰綠藜（Chenopodium glaucum Linn.）等。
目前，內(nèi)蒙古適宜種植的綠肥作物有一年生和多年生兩類，生產(chǎn)上主要有以下幾種：毛葉苕子、箭筈豌豆、草木樨、小冠花、山黧豆、山野豌豆、紫花苜蓿、沙打旺、紅豆草、紫穗槐、田菁［Sesbania cannabina （Retz.）Poir.］、二月 蘭［Orychophragmus violaceus（Linnaeus）O. E. Schulz］[20-22]。
1.2 綠肥作物種植面積
20 世紀(jì)60年代內(nèi)蒙古的綠肥作物種植面積迅速擴(kuò)大，1968年綠肥作物面積約50 萬hm2，這個(gè)時(shí)期主要采用休閑壓青方式進(jìn)行綠肥的利用。70年代后期至90年代，雖然在休閑壓青的基礎(chǔ)上增加了復(fù)種、套種方式，但是由于受化肥短期經(jīng)濟(jì)利益驅(qū)使，加之農(nóng)村勞力資源的短缺和種子價(jià)格高供應(yīng)不足，農(nóng)民對(duì)種植綠肥作物培肥地力的積極性降低，所以綠肥作物的面積減至最低谷[23]。21 世紀(jì)初，化肥不合理施用帶來的負(fù)面影響日益顯現(xiàn)，土壤肥力下降、化肥肥效降低，因此，我國出臺(tái)了綠肥作物補(bǔ)貼政策，農(nóng)民種植綠肥作物的積極性有所提高，綠肥作物生產(chǎn)緩慢恢復(fù)。綠肥作物的種植面積由10 萬hm2逐年增加，2018年達(dá)到了50 萬hm2，占耕地面積的5.4%[18]（圖1）。20 世紀(jì)90年代后期，以擴(kuò)大青飼料規(guī)模拉動(dòng)綠肥生產(chǎn)，主要以豆科牧草根茬還田配合鮮草過腹還田培育地力。該方法不僅使綠肥的營養(yǎng)物質(zhì)與能量都得到了充分利用，而且實(shí)現(xiàn)了綠肥二次加工后還田，開辟了綠肥作物生產(chǎn)和科學(xué)研究的新途徑[24]。青飼料作物種植面積呈逐年上升趨勢(shì)，21 世紀(jì)初達(dá)到了最高點(diǎn)，之后青飼料作物種植面積出現(xiàn)下降的趨勢(shì)，逐年降至2013年的23.8 萬hm2，之后青飼料作物種植面積呈現(xiàn)小幅增長(zhǎng)趨勢(shì)，2018年種植面積達(dá)到38.4 萬hm2[18]（圖2）。
圖1 內(nèi)蒙古綠肥作物種植面積
圖2 內(nèi)蒙古青飼料作物種植面積
1.3 綠肥作物產(chǎn)量概況
20 世紀(jì)80年代初，旱地蒙苕一號(hào)鮮草產(chǎn)量可達(dá)30 000 kg/hm2以上，后來隨著綠肥作物研究的停頓，生產(chǎn)的種子難以銷售，加之退耕還草戰(zhàn)略的實(shí)施，原來的蒙苕一號(hào)繁種基地逐漸退耕或用于生產(chǎn)馬鈴薯，農(nóng)民自己留種、小面積種植造成品種混雜退化，產(chǎn)草量降低，肥田能力下降。2008年以來，隨著國家對(duì)糧食生產(chǎn)安全的重視，綠肥產(chǎn)業(yè)的發(fā)展越來越受到人們的重視，在提高綠肥作物產(chǎn)量方面的研究日益增多，綠肥產(chǎn)量有所提高，麥后復(fù)種毛葉苕子、田菁生物量可達(dá)30 000～52 500 kg/hm2，綠肥作物收益在17 000 元/hm2左右。范霞等[25]研究發(fā)現(xiàn)，影響毛葉苕子盛花期鮮草產(chǎn)量的主要因素是播種量，其次是播種期，施肥量影響相對(duì)最小。影響毛葉苕子種子產(chǎn)量的主要因素是播種期，其次是施肥量，播種量的影響最小。韓云飛等[26]研究發(fā)現(xiàn)，播種期不僅會(huì)影響毛葉苕子的產(chǎn)量，還會(huì)影響毛葉苕子的農(nóng)藝性狀。隨著播種期的后推，干物質(zhì)積累量和各種農(nóng)藝性狀呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)。內(nèi)蒙古黃土高原地區(qū)毛葉苕子的最佳播種期是每年的4月20日。景宇鵬等[27]在內(nèi)蒙古武川縣開展了噴施生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑對(duì)毛葉苕子產(chǎn)量影響的試驗(yàn)，結(jié)果表明，毛葉苕子噴施生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑，單株結(jié)莢率和種子產(chǎn)量有所增加，分別在初花期和盛花期使用矮壯素1 次，產(chǎn)量增加幅度最大，為27%，使用生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑后，株高降低6.6～9.3 cm，抑制了毛葉苕子鮮草的產(chǎn)量。
2 內(nèi)蒙古綠肥作物栽培及利用方式
綠肥在內(nèi)蒙古地區(qū)有著悠久的歷史，特別是農(nóng)牧交錯(cuò)帶開放蒙荒以來，一直采用綠肥作物壓青休閑培育地力的技術(shù)。隨著綠肥產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，綠肥作物的栽培及利用方式逐漸向多樣化發(fā)展。內(nèi)蒙古主要的綠肥種植區(qū)由于氣候條件、自然資源、灌溉條件、作物品種的不同，綠肥作物種植和利用模式也不盡相同，主要有小麥、蕎麥等禾谷類作物收獲后播種野豌豆或收獲前套種/間作豆科牧草，秋季翻壓綠肥作物；其次是向日葵、玉米及瓜類等稀播作物間作/套作綠肥作物；再次是糧草輪作，綠肥作物與糧食作物輪作，根茬肥田、壓青肥田。
2.1 河套和土默川灌區(qū)
近年來，河套及土默川灌區(qū)以麥后復(fù)（套）種綠肥作物、瓜類復(fù)（套）綠肥作物為主，秋季翻壓綠肥作物，培肥地力或收獲鮮草，根茬肥田，這種種植方式可以提高作物在生長(zhǎng)季對(duì)土地、光、熱、水分等資源的利用效率，多收獲一茬綠肥，可以為下季作物提供大量的肥源[28]，還可降低鹽堿危害[29]。段玉等[30]研究發(fā)現(xiàn)，麥后復(fù)種毛葉苕子，第2年在減施氮肥10%～20%的條件下，小麥仍然可以達(dá)到前一年的產(chǎn)量。通過毛葉苕子、箭筈豌豆綠肥還田，土壤有機(jī)質(zhì)含量提高0.6%，農(nóng)藥用量減少30%，小麥平均增產(chǎn)780 kg/hm2。
2.2 陰山北麓旱作區(qū)
陰山北麓旱作區(qū)采取以糧草輪作/間作或薯草輪作/間作為主的綠肥種植模式，綠肥作物主要作為飼草料，該區(qū)域同時(shí)兼顧發(fā)展各類耐寒性豆類綠肥作物（毛葉苕子、箭筈豌豆、普通豌豆、麻豌豆、山黧豆等）的種子生產(chǎn)，建成了豆科綠肥作物的繁種基地。張海斌等[31]研究了內(nèi)蒙古陰山北麓地區(qū)不同輪作模式對(duì)馬鈴薯產(chǎn)量的影響，以綠肥春翻→綠肥春翻→馬鈴薯進(jìn)行輪作處理的商品薯率最高，商品薯率達(dá)78.17%，不同輪作方式對(duì)單株結(jié)薯數(shù)的影響不顯著。在綠肥作物和馬鈴薯輪作體系中，綠肥作物后茬馬鈴薯減少施氮量30%，產(chǎn)量減少0.2 t/hm2，減幅僅為1.7%[32]。侯建偉等[33]對(duì)內(nèi)蒙古陰山北麓薯草間作的種植模式進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，馬鈴薯與綠肥作物（苕子或莜麥）間作，未顯著影響作物的耗水量，但是間作體系的水分利用效率得到了顯著提高。在間作體系中，馬鈴薯的水分利用優(yōu)勢(shì)不明顯，莜麥的水分利用效率提高較為明顯。
2.3 陰山南麓及鄂爾多斯高原區(qū)
陰山南麓及鄂爾多斯高原區(qū)種植的綠肥作物主要有草木樨、沙打旺、毛葉苕子、箭筈豌豆等；野生綠肥作物種類較多，有小冠花、紅豆草等，群眾也有利用習(xí)慣。該區(qū)域綠肥作物種植主要是糧草輪作模式，綠肥作物以割草為主，部分地區(qū)采取翻壓還田，在山區(qū)可以發(fā)展繁種基地。
2.4 大興安嶺南部及燕山丘陵區(qū)
大興安嶺南部及燕山丘陵區(qū)綠肥作物的發(fā)展以間套綠肥作物為主，如在玉米行間種豌豆、大豆，馬鈴薯行間種綠豆、豇豆，小麥行間種毛葉苕子，果樹行間種植三葉草等。在該區(qū)域有較大面積的果園，可以發(fā)展果園綠肥作物。大興安嶺南麓區(qū)有休閑壓青的習(xí)慣，可進(jìn)行綠肥作物與主要糧食作物的輪作和麥后復(fù)套種綠肥作物。秋季翻壓，用于熟化耕層、培肥地力、改良土壤。
2.5 西遼河灌區(qū)及科爾沁沙地區(qū)
西遼河灌區(qū)及科爾沁沙地區(qū)種植的綠肥作物主要有草木樨、普通豌豆、箭筈豌豆、蠶豆等。綠肥作物的發(fā)展仍以箭筈豌豆和毛葉苕子為主，主要以玉米間作綠肥作物，也可進(jìn)行綠肥作物與主要糧食作物的輪作。發(fā)展綠肥作物的種植，有利于加速中低產(chǎn)田土壤的改良，培肥地力，提高土地綜合生產(chǎn)能力，同時(shí)有利于促進(jìn)當(dāng)前草地生態(tài)畜牧業(yè)快速發(fā)展，加快農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，實(shí)現(xiàn)農(nóng)牧業(yè)的可持續(xù)健康發(fā)展[34-36]。
3 內(nèi)蒙古綠肥產(chǎn)業(yè)發(fā)展?jié)摿?/h2>
內(nèi)蒙古耕地資源豐富，2018年全區(qū)耕地面積927.2 萬hm2，旱地面積占67.5%[18]，耕地質(zhì)量普遍偏低。綠肥還田不僅能迅速改良瘠薄性中低產(chǎn)田，而且能提高干旱缺水型中低產(chǎn)田的抗旱能力，保障糧食安全。2018年全區(qū)小麥和瓜類面積65.5 萬hm2，馬鈴薯面積35.2 萬hm2[18]，這幾種作物的種植面積總計(jì)100.7 萬hm2，約有1/2 的地塊采用輪作、間作、套作、復(fù)種等方式種植綠肥，全區(qū)至少有50 萬hm2耕地可以用來發(fā)展綠肥作物生產(chǎn)。果園和枸杞園間作綠肥作物是“以園養(yǎng)園、以短養(yǎng)長(zhǎng)”的重要措施，不僅能培肥土壤、豐富土壤養(yǎng)分、降低地表徑流、減少養(yǎng)分流失、提高產(chǎn)量和品質(zhì)，而且能調(diào)節(jié)行間小氣候、增加生物多樣性、減少病蟲草害。全區(qū)至少有10 萬hm2果園可以用來間作綠肥作物，發(fā)展綠肥作物潛力巨大。
根據(jù)內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的實(shí)際需求，全區(qū)約有240 萬hm2的耕地可以用來發(fā)展綠肥，其中旱地綠肥130 萬hm2，河套及土默川灌區(qū)發(fā)展綠肥50 萬hm2，西遼河及嶺東南地區(qū)發(fā)展綠肥60 萬hm2。另外，10 萬hm2果園也可以用來發(fā)展綠肥，因此，全區(qū)綠肥作物種植面積可以發(fā)展到250 萬hm2。在保證麥后復(fù)種綠肥作物的前提下，應(yīng)著重發(fā)展旱地間套綠肥作物、果園綠肥作物，以及廣泛利用野生綠肥作物等。內(nèi)蒙古以旱作農(nóng)業(yè)為主的旗（縣）有54 個(gè)，主要分布在大興安嶺南麓、燕山丘陵旱作區(qū)和陰山沿麓，在數(shù)量上占全區(qū)101 個(gè)旗（縣）的53.4%，旱作區(qū)耕地面積501.6 萬hm2，占全區(qū)927.2 萬hm2耕地的54.1%，這些地區(qū)大部分地處農(nóng)牧交錯(cuò)帶，自然環(huán)境惡劣、生態(tài)脆弱、風(fēng)蝕沙化嚴(yán)重，每年秋耕后到春播前風(fēng)蝕細(xì)土30～60 t/hm2，土層下降0.2～0.4 cm。種植綠肥作物可以提高土壤肥力、防治風(fēng)蝕沙化、促進(jìn)農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展，因此，綠肥產(chǎn)業(yè)具有廣闊發(fā)展空間和發(fā)展?jié)摿?。從綠肥產(chǎn)業(yè)發(fā)展角度來看，今后內(nèi)蒙古綠肥作物發(fā)展的方向是加強(qiáng)多功能、多品種、多途徑、多效益的研究與開發(fā)利用，合理配置區(qū)域間發(fā)展策略，適當(dāng)調(diào)整、平衡發(fā)展各種綠肥作物。
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