绿肥作为清洁的有机肥源,在培肥地力和替代化肥方面具有重要作用,是现代化农业的重要特征之一。随着中国果业的快速发展,为果园绿肥的种植提供了巨大的发展空间。当前对果园绿肥的研究主要集中在绿肥种植对土壤及果树的影响上,但是关于不同区域果园适宜的绿肥品种、不同绿肥品种的生长发育和养分累积规律及还田后养分释放特征及其影响因素缺乏系统研究。为此,本文首先通过检索中国知网数据库和相关书籍的绿肥产量及养分含量,收集整理了包含17种我国常见绿肥的3431个数据变量,整合分析了我国不同区域常见绿肥的产量和氮磷钾养分含量特征,评估了不同区域种植绿肥替代化学氮肥的潜力。在此基础上,以柑橘园为依托,通过田间试验研究了不同绿肥品种在西南柑橘园的生长发育和养分累积规律;并通过田间试验或盆栽试验系探讨了土壤水分含量、土壤肥力、不同播期和免耕等因素对绿肥生长的影响;进一步通过田间试验和室内培养试验研究了绿肥不同利用模式下的腐解特征和养分释放规律。旨在筛选出适宜柑橘园种植的绿肥品种,为柑橘园绿肥的高产高效种植和利用提供依据。主要的研究结果如下:(1)中国不同区域常见绿肥产量和养分含量特征及替代氮肥潜力评估研究表明:不同绿肥种类产量及养分含量均存在较大差异,黑麦草、沙打旺、柱花草和红三叶的生物学产量在42.5~53.2 t/hm2,显著高于其他绿肥种类;不同绿肥氮磷钾养分的平均含量分别为28.0、7.0和25.3 g/kg,其中以豆科绿肥含氮量最高,二月兰具有较高的磷和钾含量;沙打旺、黑麦草、红三叶草、苜蓿和柱花草等绿肥的氮磷钾养分累积量可分别达250.0、50.0和191.7 kg/hm2以上。绿肥产量和养分含量受到不同区域气候环境条件的调控。种植豆科绿肥具有较高的化肥替代潜力,当前中国绿肥种植面积约448.6万hm2,相当于生产39.5~80.8万t氮肥;如果按照中国可种植绿肥的潜在面积4600万hm2估算,相当于生产405.3~828.1万t的氮肥。在绿肥的推广应用过程中,应根据绿肥的区域适应性及其产量和养分含量特征因地制宜地选择绿肥品种。(2)绿肥在柑橘园生长发育、养分累积规律的研究表明:毛叶苕子、光叶苕子、箭筈豌豆、山黧豆、紫云英、白三叶、红三叶、黑麦草和二月兰在幼龄柑橘园行间的生长良好,地上部产量随生长期的延长逐渐提高,冬绿肥最高产量(28.6~83.6 t/hm2)出现在播种后的第160~220 d之间,即春季盛花期或旺长期。其中光叶苕子、毛叶苕子、箭筈豌豆、山黧豆和一年生黑麦草等绿肥苗期生长迅速,地上部鲜草最高产量均达到55 t/hm2以上,产量和养分累积量均高于其他绿肥,还田后能为柑橘树提供大量养分,是适于柑橘园种植的优质高产的绿肥品种。但是黑麦草是直立型植物,第160 d时株高在大于90 cm以上,不适宜在幼龄柑橘园种植。(3)土壤含水量显著影响绿肥种子萌发和生长。土壤含水量在最大田间持水量的75%~100%之间绿肥种子发芽率最高,二者差异不显著;当低于田间持水量50%时则显著抑制种子发芽;土壤含水量越高,种子萌发越快。豆科和禾本科绿肥的地上部产量随着土壤含水量的增加而增加,当土壤含水量达到田间持水量50%时产量最高;水分含量过低时氧化酶(POD、CAT、SOD)活性高,抑制绿肥生长。十字花科绿肥在田间持水量75%时生长最好,此时氧化酶的活性和MDA的含量基本都处于最低状态。因此播种时保持较高的土壤墒情是保障绿肥种子快速萌发以及前期绿肥生长、及覆盖压草的必要条件。(4)柑橘园土壤肥力对绿肥生长的影响的研究表明:土壤肥力显著影响绿肥地上部产量,高肥力土壤的生物量和养分吸收量显著高于低肥力土壤;山黧豆、紫云英、白三叶、红三叶、黑麦草和二月兰在低肥力土壤上表现出较低的生产性能,最高产量在0.46~13.3 t/hm2之间;毛叶苕子、光叶苕子、箭筈豌豆的适应范围广,在不同肥力土壤上均生长较好,高肥力和低肥力土壤的产量分别为55.3~75.3 t/hm2和28.0~37.6 t/hm2,可作为立地条件差、肥力低下的果园的先锋绿肥品种推广应用。(5)不同播期对绿肥生长的影响的研究表明:播期主要影响绿肥的产量,对其养分含量的影响较小。播期在9月21日到10月11日之间,适当早播可提高绿肥的产量,毛叶苕子、光叶苕子、箭筈豌豆鲜草产量和养分累积量达最高,产量和有机碳、氮、磷、钾分别为21.4~38.2 t/hm2、1507~2881 kg/hm2、91.9~205 kg/hm2、28.1~81.9 kg/hm2。毛叶苕子和箭筈豌豆在10月21日左右播种仍有较高的产量,是适宜柑橘园晚播的绿肥品种。(6)轻简化播种对绿肥生长的影响研究表明:土壤翻耕和免耕主要影响绿肥的前期生长,随生长时间的延长对绿肥产量的影响逐渐减小,到第190 d~220 d差异不显著,此期间养分含量和养分累积量也无显著性差异。供试绿肥毛叶苕子、光叶苕子、箭筈豌豆、山黧豆、紫云英等可在柑橘园采用免耕直播的轻简化方式进行种植。(7)绿肥腐解特征及养分释放规律的研究表明:田间条件下不同处理的腐解特征和养分释放规律相似。绿肥腐解均分为快速腐解期(0~30 d)-中速腐解期(30~60 d)-缓慢腐解期(60~120d)三个时期,养分的释放速率均表现为钾>氮>碳>磷,绿肥翻压比覆盖利于腐解和养分释放,且适宜的温度和水分促进绿肥腐解和养分释放。冬季绿肥在每年的4月份翻压或覆盖,绿肥的快速腐解正好与柑橘春季的养分需求一致,能为柑橘提供大量的有效养分。综上所述,不同绿肥的生长发育、养分累积规律不同,但养分释放规律相似。豆科绿肥毛叶苕子、光叶苕子和箭筈豌豆适应能力强,在西南柑橘园种植均能获得较高的产量和养分累积量,可进行大面积推广应用。