一种水合欢和水稻间轮作同时生产水生蔬菜和绿肥的方法

摘要

本发明公开了一种水合欢和水稻间轮作同时生产水生蔬菜和绿肥的方法，即在双季稻期间按照一定比例间作种植水稻和水合欢，此时水合欢可在水田环境中与水稻相伴生长，其水田表面上的根瘤菌可以固氮而增加土壤氮含量。早稻收获后，把水合欢可食用部分收获，不可食用部分作为绿肥全部翻压还田；晚稻收获后继续冬种水合欢，并在次年早稻种植前一个月左右把冬种水合欢的可食用部分收获，不可食用部分作为绿肥全部翻压还田。本发明提出的水稻和水合欢间轮作的种植方法在提高水稻产量的同时不仅能维持土壤肥力，还能减少化肥氮的投入，从而减缓水稻生产造成的面源污染。

说明书

技术领域

本发明涉及农业种植技术领域，更具体地，涉及一种水合欢和水稻间轮作同时生产水生蔬菜和绿肥的方法。

背景技术

目前水稻对氮肥的需求极高，而过量的化肥氮投入又带来严重的农业面源污染问题，因此减少化肥氮投入对于减缓农业面源污染具有重要意义。禾本科和豆科间作是减少化肥氮投入并能提高单位土地面积产量和经济效益的有效种植模式。但这些研究多数是在旱地进行，水合欢（Neptunia>，英文名为water mimosa）为豆科细枝水合欢属的多年生水生草本植物，植株在水田、湖泊等水域以浮水方式生长，因此在华南地区双季稻种植时期可以在水田环境下按照一定比例间作种植水稻和水合欢。间作模式下水合欢有两种应用，一方面可作为食用蔬菜，另一方面其水田表面上的根瘤菌可以进行固氮，在水田干湿交替过程中，根瘤菌固氮活性增强，因此可作为绿肥。早稻生产结束后把水合欢的可食用部分收获，不可食用部分作为绿肥全部翻压还田以培肥地力。晚稻生产结束后继续冬种水合欢，在次年早稻种植前一个月左右可收获水合欢可食用部分，并把不可食用部分作为绿肥翻压还田。

水合欢目前在台湾，以及越南、泰国等东南亚国家是重要的水生蔬菜，在华南地区也适合种植。在我国，水合欢只在湖北地区引种栽培，但因植物无法在-4℃环境下越冬而未能大面积推广，其他地区暂未发现大量种植。经试验观测发现，由于水合欢是匍匐生长，对台风灾害的忍受能力极强，因此在水合欢和水稻间作模式下，即使遇到风灾导致水稻失收，仍可保证农民获得水合欢产量和收入，减少风灾损失。除食用价值外，水合欢病虫害少，不需使用大量农药，管理方便，有利于实现有机栽培，当前水田环境中对于豆科作物和水稻的间作生产模式在国内外尚未见报告。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术中存在的上述缺陷，提供一种水合欢和水稻间轮作同时生产水生蔬菜和绿肥的方法。

本发明的目的是通过以下技术方案予以实现的：

一种水合欢和水稻间轮作同时生产水生蔬菜和绿肥的方法，是在早稻种植时期，按照一定比例间作种植早稻和水合欢，早稻收获后把水合欢可食用部分收获，不可食用部分作为绿肥全部翻压还田；在晚稻种植时期，按照与早稻相同的比例间作种植晚稻和水合欢，晚稻收获后，把水合欢可食用部分收获，保留水合欢的不可食用部分进行冬种，并在次年早稻种植前一个月把冬种的水合欢可食用部分收获，不可食用部分作为绿肥全部翻压还田。

本发明所要解决的技术问题是在水体环境下实现豆科与水稻间轮作体系，通过将具有食用经济价值的豆科植物水合欢与水稻间轮作，利用水合欢的固氮作用增加土壤氮含量，并减少化肥氮投入，进而减少农业面源污染。该方法通过在稻田中按相关规程间作种植水稻和水合欢，利用豆科植物作为绿肥而减少化肥氮投入，同时能提高单位土地面积的生产力和经济效益。

本发明所述的水合欢和水稻间轮作同时生产水生蔬菜和绿肥的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1. 间作水合欢和早稻：

S11. 整地、秧苗移栽：早稻种植期间，移栽早稻秧苗的同时插种水合欢，早稻秧苗和水合欢间作种植比例为4：3，每4行早稻秧苗作为一个水稻种植带，每3行水合欢作为一个水合欢种植带；所述早稻秧苗插种株行距的规格为（20～25）cm×（20～25）cm；水合欢插种株行距为（15～20）cm×（20～25）cm；种植行带为东西走向。

S12. 水分管理：早稻秧苗移栽20天内保持7cm～10cm水层，早稻分蘖末期采用干湿交替灌溉为主，干田时间为3～5天，每次干田后灌3～5 cm水层，孕穗期前后保持5cm～7cm水层，成熟期采用浅湿灌溉并保持土壤湿润不干燥开裂。

S13. 肥料管理；

S14. 水合欢和早稻收获：在插种水合欢60～75天收割水合欢，待早稻成熟后收割早稻；

S15. 还田：早稻收割后，将水合欢不可食用部分全部翻压还田作为绿肥；

S2. 间作水合欢和晚稻：

S21. 晚稻种植期间，整地、秧苗移栽、水分管理、肥料管理同S11、S12、S13；

S22. 水合欢和晚稻收获：在插种水合欢55～75天收割水合欢，待晚稻成熟后收割晚稻；

S3. 冬种水合欢：

S31. 晚稻收获后，保留水合欢的不可食用部分进行冬种，待其重新长出新枝条；

S32. 冬种肥料管理：每亩施2 kg尿素促进水合欢新枝生长；

S33. 冬种水分管理：冬种前期，田面保持3～5cm水层10天，10天后每周灌水一次，每次灌3～5cm水层；

S34. 水合欢收获还田：次年早稻种植前一个月，把冬种水合欢的可食用部分收获，不可食用部分全部翻压还田作为绿肥。

现有技术中有关水稻与其他作物间作或轮作的研究有很多，然而有些间作或轮作是为了防止稻田中的病虫草害，有的则是为了获得水稻和其他作物产量，另外，水稻与其他作物轮作或间作后形成一个小的生态圈，针对某种具体的作物，其与水稻间作或轮作的的模式需要作相应的调整。本发明中“间作+轮作”模式具有特定的技术参数和主要目的，即通过水合欢的固氮作用和绿肥生产减少水稻生产过程中氮肥的投入和农业面源污染，以及提高单位面积的土地生产力和经济效益，同时，本发明中“间作+轮作”模式也具有作物间轮作带来的其他好处。

本发明上述水分管理可以达到3个目的： （1）满足水合欢对水分的最基本需求；（2）有利于提高水合欢根瘤的活性（发明人研究发现：在长期淹水和缺氧条件下，水合欢不易生成根瘤）；（3）使水合欢根瘤更充分的和空气接触，从而把空气中的氮固定在根瘤部位。

优选地，S11和S21所述水合欢插种是截取15～20cm的成熟水合欢的茎部扦插到水田土壤中，扦插时将茎部一端以3～7度角斜插入土壤中，入土深度4～5 cm，茎部的地上部自然平贴于水面，以便其贴水面匍匐生长。

优选地，S13所述肥料管理中，早稻或晚稻移栽前每亩施8～10 kg尿素、19～22 kg过磷酸钙和8～10kg氯化钾作为基肥，或者每亩施800～1000 kg腐熟鸡粪肥作为基肥。

优选地，S13所述肥料管理中，早稻或晚稻移栽后15～18天，每亩施4～5kg尿素促进水稻分蘖和水合欢生根。

优选地，S13所述肥料管理中，早稻或晚稻移栽后30～35天，每亩施5～8 kg尿素和8～10kg氯化钾，促其水合欢生长，同时兼顾水稻幼穗分化营养所需。

优选地，S13所述肥料管理中，早稻或晚稻移栽后53～56天，每亩施2～3 kg尿素作为水合欢的壮茎肥。

优选地，所述水合欢和水稻的收获方式为：水合欢覆盖其种植行带面积的90%以上收割，收割时只采收30 cm以内的幼嫩部分，而后待水稻成熟时收割水稻。

优选地，S11、S21中所述整地是指在移栽前耕地并平整稻田，耕作层深度为25～35 cm。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明提供了一种水合欢和水稻间轮作同时生产水生蔬菜和绿肥的方法，是在早稻种植时期，按照一定比例间作种植早稻和水合欢，早稻收获后把水合欢可食用部分收获，不可食用部分作为绿肥全部翻压还田；在晚稻种植时期，按照与早稻相同的比例间作种植晚稻和水合欢，晚稻收获后，把水合欢可食用部分收获，保留水合欢的不可食用部分进行冬种，并在次年早稻种植前一个月把冬种的水合欢可食用部分收获，不可食用部分作为绿肥全部翻压还田；由于水合欢是匍匐生长，对台风忍受能力极强，因此在间作模式下，即使遇到风灾导致水稻失收，仍可保证农民获得水合欢的产量和收入；另外，水合欢病虫害少，不需使用大量农药，可做为绿色蔬菜或者有机栽培；通过间作水合欢和水稻，种植试验结果表明：（1）在低氮肥投入情况下，与水稻单作相比，间作处理提高了水稻的单位面积产量，水稻的实占单位面积产量比单作增加35.3%；在减少供氮条件下，间作模式下的土地当量比为1.22，增产率达到21.8%，表明在相同种植面积下，间作栽培模式的作物产量高于单作模式，同时能有效减少氮肥施用。（2）在同等施氮水平下，经2季种植后，单作水稻模式的土壤全氮和碱解氮的含量分别比种植前下降了4.07%和4.13%。然而在同等施氮量下，间作栽培模式经2季种植后土壤全氮和碱解氮分别比种植前增加了1.2%和4.7%。这说明水合欢作为水生豆科植物，可从共生固氮的种植体系中向土壤输入氮，能在一定程度上培肥地力，进而增加土壤向水稻供应的氮素营养，因此间作模式既可以减少氮的投入，也可以减少农田的面源污染。（3）水合欢是匍匐生长植物，与水稻在高度上不存在空间竞争关系，因此在间作模式下，与水合欢相邻行带的水稻叶片处于立体受光态势，明显优于单作模式下的平面受光态势，与水合欢相邻行带的水稻由于处在更为开放的空间，因此与单作相比，水稻群体的通风透光性明显得到改善，有利于促进水稻高产。水稻和水合欢的间作搭配改变了作物生长的微环境，增加了作物群体间的光照、通风状况以及湿度条件，加上间作对水稻病虫害形成的“密度稀释”效应，结果会减少稻瘟病的滋生条件，进而降低了稻瘟病的发生概率。在完全不使用农药的情况下，和水合欢间作的水稻的纹枯病和稻瘟病的发病率大大降低（与在常规单作水稻中使用化学农药时水稻的纹枯病和稻瘟病的发病率相当）；进而有利于提高水稻的产量和品质。

附图说明

图1为水合欢和水稻间轮作方法中水稻秧苗和水合欢移栽后的效果图。

图2为水合欢和水稻间轮作方法中水合欢着根后开始生长的效果图。

图3为水合欢和水稻间轮作方法中水合欢生成的根瘤效果图。

图4为水合欢和水稻间轮作方法中水合欢收获期的效果图。

图5为水合欢和水稻间轮作方法中冬种后水合欢生成的根瘤效果图。

具体实施方式

下面结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步的解释说明，但具体实施例并不对本发明作任何限定。除非特别说明，实施例中所涉及的试剂、方法均为本领域常用的试剂和方法。本发明对化合物的来源不做任何形式的限定。

实施例1

分A、B、C三个实验稻田处理，其中稻田A处理为水稻单作处理，稻田B处理为水合欢单作处理，稻田C处理则采用水稻和水合欢间轮作种植方式。每个处理各四次重复，且按随机区组排列。所有处理均选取常规化肥作为肥料，施肥方式和用量一致。稻田C的详细种植操作过程为：

S1. 双季稻种植时期按照一定比例间作种植水稻和水合欢。

S11. 整地：移栽之前耕地并平整稻田，耕作层深度为25cm～35 cm。

S12. 秧苗移栽：早稻和晚稻期间，在移栽水稻秧苗的同时插种水合欢；水稻秧苗和水合欢按照一定比例间作种植；水稻与水合欢间作种植的比例为4：3，每4行水稻作为一个水稻种植带，每3行水合欢作为一个水合欢种植带；所述水稻秧苗的插种株行距规格为20cm×20cm；水合欢插种株行距为15cm×20cm；水合欢幼苗采用扦插方式进行移栽，插种方式是截取15～20 cm的成熟水合欢的茎部扦插到水田土壤中，扦插时将茎部一端以3～7度角斜插入土壤中，入土深度4～5 cm，茎部的地上部自然平贴于水面，以便其贴水面匍匐生长；水稻和水合欢的种植行带为东西走向。

S13. 水分管理：移栽20天内保持7～10cm水层，以兼顾水稻返青以及水合欢移栽苗的着根和恢复。与常规稻田水分管理不同，水稻分蘖末期不进行晒田，采用干湿交替灌溉为主，干田时间为3～5天，每次干田后灌3～5 cm水层；孕穗期前后维持5～7cm水层，成熟期采用浅湿灌溉并保持土壤湿润不干燥开裂。

S14. 肥料管理：早稻和晚稻移栽前每亩施8～10 kg尿素、19～22 kg过磷酸钙和8～10kg氯化钾作为基肥；在移栽后15～18天，每亩施4～5 kg尿素促进水稻分蘖和水合欢生根；在移栽后30～35天，每亩施5～8 kg和8～10kg氯化钾促水合欢生长，同时兼顾水稻幼穗分化营养所需；在移栽后53～56天每亩施2～3 kg尿素作为水合欢的壮茎肥。

S15. 水合欢和早稻收获：早稻期间，水合欢在种植60～75天后可收割，实际收割时间根据田面覆盖面积而定，植株覆盖水合欢种植行带面积的90%以上即可收割；收割时只采收30cm以内的幼嫩部分；待水稻成熟时收割水稻。

S16. 早稻水合欢还田：早稻收割后将水合欢不可食用部分全部翻压还田作为绿肥。

S17. 水合欢和晚稻收获：晚稻期间，水合欢种植55～75天后可收割，实际收割时间根据田面覆盖面积而定，植株覆盖水合欢种植行带面积90%以上即可收割；待水稻成熟时收割水稻。

S2. 冬种水合欢：

S21. 在晚稻和水合欢可食用嫩茎收获后冬种水合欢，即保留水合欢的不可食用部分，待其重新长出新枝条。

S22. 肥料管理：待晚稻和水合欢收割后每亩施2 kg尿素促进水合欢新枝生长。

S23. 水分管理：冬种前期田面保持3～5cm水层10天左右，以便水合欢新枝生长，同时促进水稻根部留茬腐解，为水合欢提供养分；由于气温下降，水合欢需水量减弱，因此10天后每周灌水一次，每次灌3～5 cm水层，以供水合欢生长的水分需求。

S24. 水合欢收获还田。次年早稻种植前一个月左右把水合欢的可食用部分收获，不可食用部分全部翻压还田作为绿肥。

稻田C处理模式下，水合欢有两种作用，一方面可作为食用蔬菜，另一方面其根瘤菌可以进行固氮，把空气中的氮固定到植株体内，并通过还田腐解而转移到土壤，达到培肥地力的效果。在低氮投入下，经过2季种植后，稻田A处理单作模式下的土壤全氮和碱解氮含量分别比种植前下降了4.07%和4.13%。然而C处理模式下的土壤全氮和碱解氮含量分别比种植前增加了1.2%和4.7%。这说明水合欢能有效培肥地力，在一定程度上可为水稻增加氮素供应量。

实施例2

实验方法同实施例1，唯一不同的是，S14的肥料管理按照以下步骤进行：早稻和晚稻移栽前每亩施腐熟鸡粪肥800～1000 kg作为基肥；在移栽后15～18天，每亩施3～4 kg尿素；在移栽后30天施5～8 kg尿素；在移栽后53～56天每亩施2～3 kg尿素促进作为水稻的保花肥，同时作为水合欢的壮茎肥。

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