绿肥作物：可持续农业综合指南

在可持续农业实践至关重要的时代，绿肥作物正成为全球农民和园丁的重要工具。这些作物，也称为覆盖作物，专门种植以融入土壤，提供一系列有益于改善土壤健康、提高作物产量和促进环境可持续性的好处。本指南全面概述了绿肥作物，探讨了其好处、选择标准、管理技术和全球应用。

什么是绿肥作物？

绿肥作物是指主要在仍然绿色或开花后不久被翻耕或旋耕入土壤的植物。与经济作物不同，它们不用于消费或销售。相反，它们的主要目的是改善土壤质量和肥力。它们充当天然肥料，用有机质和必需的营养物质来丰富土壤。“绿肥”一词反映了使用绿色植物基材料来滋养土壤的做法，类似于几个世纪以来使用动物粪便的做法。

绿肥作物的关键特征：

• 生长迅速：它们通常生长周期快，能够在相对较短的时间内快速覆盖土壤并提供效益。
• 高生物量生产：它们产生大量的有机质，有助于改善土壤结构和养分含量。
• 养分积累：许多绿肥作物能够从土壤中吸收养分，并将其转化为对后续作物更容易获得的形态。
• 侵蚀控制：它们茂密的植被有助于保护土壤表面免受风和水造成的侵蚀。

使用绿肥作物的优点

使用绿肥作物为农民和园丁提供了多种优势，有助于实现更可持续和更具生产力的农业系统。以下是一些主要优点：

1. 土壤改良

绿肥作物显著改善土壤结构，为植物生长创造更有利的环境。方法如下：

• 增加有机质：掺入绿肥可为土壤提供大量的有机质。有机质改善土壤团聚，形成更大、更稳定的土壤颗粒。这增强了土壤的孔隙度，有利于更好的空气和水渗透。
• 改善土壤结构：改善的团聚作用减少了土壤压实，使根系更容易穿透土壤并获取养分和水分。
• 增强保水性：有机质像海绵一样，增加了土壤保持水分的能力。这在干旱气候或干旱时期尤其有益。
• 改善排水：在增加保水性的同时，有机质也能改善重粘土的排水，防止积水和根腐。

2. 养分循环和固氮

许多绿肥作物在养分循环中发挥着至关重要的作用，使必需的养分更容易被植物利用。特别是豆科绿肥因其从大气中固定氮气的能力而闻名。

• 固氮：豆科植物，如三叶草、苜蓿和豆类，与其根瘤中的固氮菌存在共生关系。这些细菌将大气中的氮转化为氨，这是植物可以轻易利用的一种氮形式。当绿肥被纳入土壤时，氮气会被释放出来，为后续作物提供天然肥料来源。
• 磷酸盐溶解：某些绿肥作物，如荞麦，可以溶解土壤中的磷，使其对植物更易获得。
• 钾吸收：某些绿肥作物可以有效地从土壤中吸收钾，防止其流失。当绿肥分解时，钾会释放回土壤中。

3. 杂草抑制

绿肥作物可以有效抑制杂草生长，减少除草剂的使用，并促进更健康的生长环境。

• 物理屏障：绿肥作物茂密的植被形成物理屏障，阻止杂草种子萌发和生长。
• 化感作用：一些绿肥作物向土壤中释放抑制杂草生长的化学物质。这种现象被称为化感作用。
• 资源竞争：绿肥作物与杂草争夺阳光、水分和养分等资源，从而有效地使其枯竭。

4. 侵蚀控制

绿肥作物提供出色的侵蚀控制，保护土壤免受风和水造成的破坏性影响。

• 土壤覆盖：绿肥作物茂密的植被覆盖土壤表面，防止雨滴直接撞击土壤并导致土壤颗粒松动。
• 根系：绿肥作物的根系有助于将土壤颗粒结合在一起，使土壤更抗侵蚀。
• 减少地表径流：绿肥作物增加水分渗透，减少地表径流并防止土壤侵蚀。

5. 病虫害管理

某些绿肥作物有助于管理土传病虫害，有助于更健康、更具弹性的农业生态系统。

• 线虫抑制：一些绿肥作物，如万寿菊和油菜，已被证明可以抑制土壤中的线虫数量。
• 病害间隔：与绿肥轮作可以打破病害循环，减少土传病害的发生。
• 有益昆虫栖息地：绿肥作物可以为有益昆虫（如传粉者和捕食性昆虫）提供栖息地，这有助于控制害虫。

选择合适的绿肥作物

选择合适的绿肥作物对于最大限度地发挥其效益至关重要。在做出决定时应考虑几个因素：

1. 气候和生长季节

气候和生长季节是选择绿肥作物的主要考虑因素。不同的作物适应不同的气候，并有不同的生长要求。

• 暖季作物：这些作物在温暖的温度下生长旺盛，通常在夏季种植。例如荞麦、豇豆和太阳麻。
• 冷季作物：这些作物非常适合凉爽的温度，通常在秋季或冬季种植。例如黑麦、燕麦和三叶草。
• 考虑您的生长季节长度：选择一种能够在可用时间内完成其生长周期的作物。

示例：在欧洲或北美部分地区等温带地区，冬季黑麦是越冬覆盖种植的流行选择，可提供侵蚀控制和早春生物量。在热带地区，由于耐热性和生长迅速，太阳麻或豇豆更合适。

2. 土壤类型

不同的绿肥作物更适应不同的土壤类型。在选择时，请考虑您土壤的具体特性。

• 沙质土壤：选择能够耐旱和耐养分缺乏的作物，例如黑麦或荞麦。
• 粘质土壤：选择能够改善排水和通气性的作物，例如苜蓿或三叶草。
• 酸性土壤：选择能够耐受低 pH 值的作物，例如荞麦或黑麦。
• 碱性土壤：选择能够耐受高 pH 值的作物，例如苜蓿或甜三叶草。

3. 轮作

在选择绿肥作物时，请考虑轮作顺序。避免使用与您的主要作物密切相关的绿肥，因为这会增加病虫害问题的风险。

• 打破病害循环：选择一种不易受您的经济作物相同疾病影响的绿肥作物。
• 改善土壤健康：选择一种通过提供养分或改善土壤结构来补充您的经济作物的绿肥作物。
• 示例：如果您正在种植十字花科作物（例如卷心菜、西兰花），请避免使用油菜作为绿肥，因为它属于同一科，并且可能携带相似的病虫害。

4. 期望的益处

确定您希望通过绿肥作物实现的具体益处。您主要对固氮、杂草抑制还是侵蚀控制感兴趣？选择一种在提供期望益处方面表现出色的作物。

• 固氮：豆科植物，如三叶草、苜蓿和豆类。
• 杂草抑制：荞麦、黑麦和高粱-苏丹草。
• 侵蚀控制：黑麦、燕麦和毛苕子。
• 土壤结构改良：苜蓿、三叶草和黑麦。

常见的绿肥作物类型

有许多可用的绿肥作物，每种作物都有其独特的特性和优势。以下是一些最常见的类型：

1. 豆科植物

豆科植物因其从大气中固定氮气的能力而备受推崇。它们是改善土壤肥力并减少对合成氮肥依赖性的绝佳选择。

• 三叶草（Trifolium spp.）：三叶草是一种用途广泛的豆科植物，可用作绿肥、覆盖作物或牧草。它有多种品种，包括红三叶草、白三叶草和猩红三叶草。
• 苜蓿（Medicago sativa）：苜蓿是一种深根豆科植物，非常适合改善土壤结构和抑制杂草。它也是有机质的良好来源。
• 毛苕子（Vicia villosa）：毛苕子是一种耐寒的豆科植物，在温带地区通常用作覆盖作物。它是极佳的固氮作物，可以有效抑制杂草。
• 豇豆（Vigna unguiculata）：豇豆是一种暖季豆科植物，非常适应炎热、干燥的气候。它们是氮和有机质的良好来源。
• 太阳麻（Crotalaria juncea）：太阳麻是一种生长迅速的豆科植物，在热带和亚热带地区通常用作绿肥。它是极佳的固氮作物，可以有效抑制线虫。

2. 草类

草类非常适合改善土壤结构和抑制杂草。它们具有发达的根系，有助于固定土壤和防止侵蚀。

• 黑麦（Secale cereale）：黑麦是一种耐寒的草类，在温带地区通常用作覆盖作物。它是出色的侵蚀控制剂，可以有效抑制杂草。
• 燕麦（Avena sativa）：燕麦是一种冷季草类，非常适合改善土壤结构和抑制杂草。它们也是有机质的良好来源。
• 高粱-苏丹草（Sorghum bicolor x Sorghum sudanense）：高粱-苏丹草是一种生长迅速的草类，在温暖地区通常用作绿肥。它是出色的土壤改良剂，可以有效抑制杂草。

3. 十字花科

十字花科，如芥菜和萝卜，可以帮助抑制土传病虫害。它们还能够从土壤中吸收养分。

• 芥菜（Brassica spp.）：芥菜是一种生长迅速的十字花科植物，通常用作绿肥以抑制线虫和其他土传病害。
• 油用萝卜（Raphanus sativus）：油用萝卜是一种十字花科植物，以其改善土壤结构和抑制杂草的能力而闻名。它还有一个深的主根，有助于打破压实的土壤。

4. 其他绿肥

根据具体目标和条件，还可以使用其他几种作物作为绿肥。

• 荞麦（Fagopyrum esculentum）：荞麦是一种生长迅速的作物，非常适合改善土壤结构和抑制杂草。它还可以溶解土壤中的磷，使其对植物更易获得。

管理绿肥作物

对绿肥作物进行适当管理对于最大化其效益至关重要。以下是一些关键考虑因素：

1. 种植时间

绿肥作物的最佳种植时间取决于气候、生长季节和作物类型。一般来说，最好在主作物收获后或休耕期间种植绿肥。

• 冷季作物：秋季种植，让它们在冬季生长，并在春季融入土壤。
• 暖季作物：春季或夏季种植，让它们生长数周或数月，然后融入土壤。

2. 播种率

绿肥作物的播种率取决于作物类型和期望的密度。一般来说，最好使用比经济作物更高的播种率，因为目标是建立密集的群体，以有效抑制杂草和改善土壤结构。

3. 翻耕（Incorporation）

翻耕时间对于最大化绿肥作物的效益至关重要。最理想的翻耕时间是植物开花盛期或之后不久。在此阶段，它们已积累了最多的生物量和养分。

• 翻耕方法：可以使用多种方法将绿肥作物翻耕入土壤，包括犁耕、旋耕和免耕技术。方法的选择将取决于土壤类型、设备可用性和耕作实践。
• 犁耕：犁耕包括将土壤翻转，将绿肥作物埋入。这种方法对于翻耕大量生物量是有效的，但它也会破坏土壤结构并增加侵蚀的风险。
• 旋耕：旋耕包括使用圆盘耙或其他耕作机具将绿肥作物切碎并混入土壤。这种方法比犁耕的破坏性小，但可能不如翻耕大量生物量有效。
• 免耕：免耕农业是指在不耕作土壤的情况下，直接将下一茬作物种植到绿肥作物的残茬中。这种方法是最可持续的，因为它最大限度地减少了对土壤的干扰，并降低了侵蚀的风险。但是，它需要专门的设备和管理技术。

4. 分解

翻耕后，绿肥作物将开始分解，将养分释放到土壤中。分解速率取决于作物类型、土壤温度和土壤水分含量。一般来说，绿肥需要数周或数月才能完全分解。

5. 后续作物

绿肥作物分解后应种植后续作物。种植时间将取决于作物类型和气候。一般来说，最好在翻耕后至少等待两周再种植后续作物，以便绿肥分解并将养分释放到土壤中。

绿肥利用的全球范例

绿肥作物的利用是一种全球性做法，被不同地区和耕作系统的农民所采用。以下是一些例子：

• 巴西：在巴西，绿肥作物广泛用于免耕耕作系统，以改善土壤健康和抑制杂草。农民通常使用豆科植物和草类的混合物，例如太阳麻、豇豆和黑麦，以提供一系列益处。
• 印度：在印度，绿肥作物是传统农业系统不可或缺的一部分。农民通常使用豆科植物，例如侧殖草和鬼针草，以改善土壤肥力，并为水稻和其他作物提供氮源。
• 非洲：在非洲，绿肥作物被推广为改善土壤肥力和提高作物产量的可持续方法。农民正在使用各种豆科植物，例如木豆和葛藤，来解决土壤退化和粮食不安全问题。
• 欧洲：在欧洲，绿肥作物越来越多地被用作农林业计划的一部分，以促进可持续农业和保护水质。农民正在使用各种覆盖作物，例如黑麦、燕麦和三叶草，以减少氮淋失和改善土壤健康。
• 美国：在美国，希望减少对合成肥料和农药依赖的农民中，绿肥作物的受欢迎程度日益提高。农民正在使用各种覆盖作物，例如黑麦、毛苕子和猩红三叶草，以改善土壤健康和提高作物产量。

挑战与考虑

尽管绿肥作物带来了诸多好处，但也存在一些挑战和需要考虑的方面：

• 成本：种子和种植成本可能是采用的障碍，尤其是对于小农户而言。然而，改善土壤健康和降低肥料成本的长期效益可能超过初始投资。
• 管理：绿肥作物需要细致的管理，包括及时的种植、翻耕和后续作物管理。农民需要具备正确管理这些作物的知识和技能。
• 用水：绿肥作物会消耗水分，这在干旱和半干旱地区可能是一个问题。选择耐旱的绿肥作物并谨慎管理水资源。
• 病虫害问题：一些绿肥作物可能携带影响后续作物的病虫害。选择对常见病虫害具有抗性的绿肥作物，并通过轮作来打破病虫害循环。

结论

绿肥作物是促进可持续农业和改善土壤健康的宝贵工具。通过将绿肥纳入耕作系统，农民和园丁可以提高土壤肥力，抑制杂草，控制侵蚀，并管理病虫害。通过仔细的规划和管理，绿肥作物可以为全球更具韧性、更具生产力且对环境更友好的农业系统做出贡献。随着人们对绿肥作物益处的认识不断提高，其采用可能会增加，从而带来一个更可持续和粮食安全的未来。需要进一步的研究和开发来优化绿肥作物在不同地区和耕作系统中的利用。