山地观光农业是融农业产业和观光休闲为一体的新型产业,我省提出观光农业要从自身特点出发,以市场为导向,坚持观光农业与生态环境的协调发展,使其不仅有休闲娱乐和农业生产的功能,而且在维持生态系统功能方面也起到重要作用。观光农业包括果园、花卉等,观赏蔬菜[1,2]、药用观赏植物[3,4]受到人们的喜爱,却少有绿肥的身影。中国绿肥种质资源丰富[5],可以提高土壤有机质[6,7,8,9,10,11]、活化土壤养分[12,13,14,15]、变好土壤耕性等[16,17]。每公顷豆科绿肥可以从空气中固定氮素75~150 kg,相当于尿素225 kg/hm2,对增加土壤氮素、提高土壤肥力具有重要作用[18],并且其花色丰富,花期一年四季均有分布,将绿肥景观化利用不仅具有美化作用,还具有较好的固碳、保土、保水等保育作用,其带来的生态效益、环境效益是无法比拟的。而早前发展的运用于观光的绿肥作物主要是油菜、紫云英,可喜的是目前更多的绿肥作物在观光应用方面逐渐受到重视,已有文献指出许多绿肥作物都具有一定的观赏价值[19],主要用于观花、观叶及观果等,在果茶园种植时具有重要开发价值,初步提出了“观赏绿肥”的概念[20]：具有观赏价值,同时具有对土壤具有水土保护和培肥效果的植物总称。
观赏绿肥是在果茶园中种植的具有观赏性效果的绿肥植物,它同时具有改良土壤、美化环境的作用,还可降低观赏果茶园的生产和建设成本。不过,现阶段相关领域的研究和文献较少,因此,本试验以贵州主要种植的传统绿肥为研究对象,包含了豆科、十字花科、菊科绿肥,从花朵时空分布特征、花朵视觉特性等景观效益,以及绿肥作物生长特性、养分效益等保育方面进行探索,开展传统绿肥贵州山地景观化利用评价,促进观光农业与生态环境的协调发展,为山地观光农业清洁、节能、环保生产提供技术保障,促进我省观光农业、美丽乡村的可持续发展。
1 材料与方法
1.1 试验地概况
试验于2017—2019年在贵州省安顺市普定县黄桶街道办梨园内进行（105°42′11″E,26°16′20″N）,试验地海拔1249 m,位于贵州省中部偏西,属于亚热带季风湿润气候,季风交替明显,全年气候温和,年平均气温15.1 ℃,年平均日照时数1164.9 h,无霜期301 d,年平均降水1378.2 mm。供试土壤为黄壤,机械组成为粉壤,pH 6.15、全氮0.21%、全磷0.12%、全钾0.76%、有效磷19.90 mg/kg、速效钾62.50 mg/kg、碱解氮147.35 mg/kg、缓效钾199.33 mg/kg、有机质31.67 g/kg,根据全国第2次土壤普查养分分级标准,综合土壤肥力水平属中等。
1.2 方法
1.2.1 试验设计 本研究共设计7个处理,绿肥作物分别为光叶苕子、紫云英、箭筈豌豆、肥田萝卜、山黧豆、油葵、二月兰（表1）,其中豆科绿肥4个,十字花科绿肥2个,菊科绿肥1个。小区面积为8 m2（2 m×4 m）,采用随机区组排列,3次重复。油葵播种时间为2018年4月4日,其余绿肥播种时间为2017年10月20日,条播,生长过程不施用任何肥料。
表1 绿肥作物播种量Tab. 1 Sowing norm of green manure under different treatments |
| 处理 Treatment | 科 Family | 属 Genus | 播种量Sowing norm/(kg·hm-2) | ||
|---|---|---|---|---|---|
| 光叶苕子 | 豆科 | 巢菜属 | 2.0 | 3.0 | 4.0 |
| 紫云英 | 豆科 | 黄耆属 | 2.0 | 3.0 | 4.0 |
| 箭筈豌豆 | 豆科 | 野豌豆属 | 2.0 | 3.0 | 4.0 |
| 肥田萝卜 | 十字花科 | 萝卜属 | 0.5 | 1.0 | 1.5 |
| 山黧豆 | 豆科 | 山黧豆属 | 2.0 | 3.0 | 4.0 |
| 油葵 | 菊科 | 向日葵属 | 1.0 | 2.0 | 3.0 |
| 二月兰 | 十字花科 | 诸葛菜属 | 0.5 | 1.0 | 1.5 |
1.3 数据处理
圆面积S=π×r²（r为圆的半径,单位cm）。
油葵单朵花面积以花盘面积计算,r为花盘的半径,单位为cm;紫云英单朵花面积以花序面积计算,r为小花组成伞形花序的半径,单位为cm。
椭圆面积S=π×(a/2)×(b/2)（a为椭圆的长轴的长,单位为cm;b为椭圆的短轴的长,单位为cm）。
光叶苕子单朵花面积以花序面积计算,a为小花组成斜钟状花序的长,b为花序的宽,单位为cm。
箭筈豌豆单朵花面积以小花面积计算,a为单朵小花旗瓣的长,b为单朵小花旗瓣的宽,单位为cm。
山黧豆单朵花面积以小花面积计算,a为单朵小花旗瓣的长,b为单朵小花旗瓣的宽,单位为cm。
肥田萝卜单朵花面积以单朵花面积计算,a为单朵花其中一片花瓣的长,b为花瓣的宽,单位为cm;面积S=4×π×(a/2)×(b/2),cm2。
二月兰单朵花面积以单朵花面积计算,a为单朵花其中一片花瓣的长,b为花瓣的宽,单位为cm;面积S=4× π×(a/2)×(b/2),cm2。
生长速率是指单位时间内植株的株高差,单位cm/d。
单株花面积=单株花朵数×单朵花面积
采用SPSS 18.0软件对数据进行统计分析,采用单因素（one-way ANOVA）和Duncan’s法进行方差分析和多重比较（α=0.05）,采用Excel 2007软件进行数据分析和制图。本研究中的数据均为平均值±标准误。
2 结果与分析
2.1 不同绿肥作物的生长特性
由图1可知,前期生长速率快的绿肥作物能够较早地覆盖地面,可以减少在苗期除草的人工,这7种绿肥作物的苗期生长基本能较快地覆盖地表,抑制杂草生长不需除草,但在生长速率方面存在差异,0~20 d时生长速率表现为箭筈豌豆>山黧豆>光叶苕子>肥田萝卜>油葵>紫云英>二月兰,20~45 d油葵生长速率持续上涨,这可能与季节有关,油葵是夏季绿肥,种植后温度持续上涨,而其他绿肥的生长速率趋于稳定,是因为冬季绿肥播种后开始进入冬季,温度降低生长速率保持稳定,植株缓慢生长。由表2可知,从地上部分看,油葵的株高、单株鲜重最大,171.59 cm、692.87 g,其次是肥田萝卜79.41 cm、144.39 g;箭筈豌豆与光叶苕子的长度在100 cm以上,但是由于这2个品种的生长习性分别为半直立与匍匐,二者的自然高度均主要分布在50~70 cm,箭筈豌豆单株鲜重较大130.20 g,光叶苕子44.56 g;二月兰主要分布在50 cm左右,117.50 g/株,山黧豆、紫云英较矮小,株高分别主要分布在30、20 cm左右,生物量也较小,分别为10.56、4.13 g。从地下部分看,根系主要分布在9~26 cm,其中肥田萝卜、二月兰、油葵的根系较其他更发达,根长分别为20.34、25.57、15.30 cm,单株鲜重分别为64.37、13.67、17.83 g,光叶苕子与箭筈豌豆、紫云英与山黧豆相近。
表2 不同处理的株高、根长、植株鲜重Tab. 2 Plant height, root length, plant fresh weight of green manure under different treatments |
| 处理 Treatment | 株高 Plant height/cm | 根长 Root length/cm | 地上鲜重 Aboveground fresh weight/g | 地下鲜重 Underground fresh weight/g |
|---|---|---|---|---|
| 光叶苕子 | 99.87±5.13c | 12.14±0.86cd | 44.56±6.66bc | 0.75±0.09b |
| 紫云英 | 19.53±1.33f | 9.44±1.34d | 4.13±1.10c | 0.14±0.02b |
| 箭筈豌豆 | 125.21±9.31b | 16.23±1.29bc | 130.20±25.96b | 1.58±0.37b |
| 肥田萝卜 | 79.41±3.86d | 20.34±1.14b | 144.39±9.98b | 64.37±19.05a |
| 山黧豆 | 30.99±2.30ef | 12.50±0.85cd | 10.56±2.21c | 0.27±0.05b |
| 油葵 | 171.59±9.92a | 15.30±1.58c | 692.87±77.24a | 17.83±2.96b |
| 二月兰 | 47.47±2.56e | 25.57±2.62a | 117.50±31.75b | 13.67±2.60b |
注：同列不同小写字母表示在0.05水平差异显著。 | |
Note: Different lowercase letters in the same column mean significant difference at the 0.05 level. |
2.2 不同绿肥作物的花时空特征
在时间上,二月兰最早开花,2月中旬进入初花期,随后是肥田萝卜、山黧豆、紫云英,这3种作物初花期时间接近,都分布于3月中旬,接着是光叶苕子4月初,箭筈豌豆4月中下旬,而油葵是夏季绿肥,初花期为6月中旬（图2）。花期结束时间是二月兰和山黧豆在3月底4月初,接着是紫云英在4月上中旬,肥田萝卜4月底,到5月中旬时光叶苕子与箭筈豌豆花期结束,而油葵于7月中旬结束。整体上看,花穗期分布17~43 d,花期长短表现依次为二月兰>肥田萝卜>油葵>光叶苕子>紫云英>山黧豆>箭筈豌豆。在空间上,花朵分布高度从高处到低处排列为油葵150~200 cm、肥田萝卜75~95 cm、二月兰与光叶苕子及箭筈豌豆25~50 cm、紫云英和山黧豆15~25 cm（表3）。
表3 不同处理的花面积特征Tab. 3 Characteristics of area of flower of green manure under different treatments |
| 处理 Treatment | 花朵数 Number of flower per plant | 单朵花面积 Area of per flower/cm2 | 单株花面积 Area of flower per plant/cm2 | 垂直分布 Vertical distribution/cm |
|---|---|---|---|---|
| 光叶苕子 | 77.33±2.78a | 13.95±0.92b | 1079.48±84.42a | 25~50 |
| 紫云英 | 7.89±1.81de | 3.90±0.24b | 31.72±8.49c | 15~25 |
| 箭筈豌豆 | 27.78±5.88b | 1.99±0.05b | 56.93±13.72c | 25~45 |
| 肥田萝卜 | 22.78±5.13bc | 3.50±0.12b | 80.99±19.21c | 75~95 |
| 山黧豆 | 19.56±3.40bc | 1.33±0.06b | 26.79±5.36c | 15~25 |
| 油葵 | 1.00±0.00e | 214.53±31.89a | 214.53±31.89b | 150~200 |
| 二月兰 | 14.44±1.92cd | 7.09±0.47b | 98.77±11.22c | 25~50 |
注：同列不同小写字母表示在0.05水平差异显著。 | |
Note: Different lowercase letters in the same column mean significant difference at the 0.05 level. |
2.3 不同绿肥作物的花视觉特色
在花朵的排列上,花序是花序轴及其着生在上面的花的通称,分为有限花序和无限花序,这7个作物均为无限花序,其中油葵为头状花序,其余为总状花序;对于花的着生部位,肥田萝卜、油葵、二月兰为顶生,其余为腋生;在花朵的颜色上,紫云英为粉红色（图3）,箭筈豌豆为紫红色,光叶苕子为紫色（图4）,二月兰为蓝色,肥田萝卜为白色（图5）,油葵为黄色,山黧豆为橘红色（图6）;在花朵的形状上,二月兰、肥田萝卜花朵为十字形,紫云英花朵为蝶形,一个花序上的小花数约6~10朵,整个花序呈伞形,光叶苕子花朵为蝶形,一个花序上的小花数约15~30朵,整个花序呈斜钟状,箭筈豌豆和山黧豆花朵也为蝶形,小花数1~2朵,油葵花朵为圆盘形。
2.4 不同绿肥作物的花朵特点
从表3可见,在花朵的数量上,单株花朵数光叶苕子>箭筈豌豆>肥田萝卜>山黧豆>二月兰>紫云英>油葵,光叶苕子最多,达到77朵/株,其次是箭筈豌豆、肥田萝卜、山黧豆,花朵数主要分布在20~30朵/株之间,二月兰花朵数主要分布在10~20朵/株之间,紫云英是6~10朵/株之间,油葵1朵/株。花朵的面积上,单朵花面积油葵>光叶苕子>二月兰>紫云英>肥田萝卜>箭筈豌豆>山黧豆,油葵最大,达到214.53 cm²/朵,其次是光叶苕子13.95 cm²/朵,二月兰排第三,为7.09 cm²/朵,紫云英与肥田萝卜主要分布在3~4 cm²/朵,箭筈豌豆与紫云英主要分布在1~2 cm²/朵。另外,由于每株植株的花朵数不一样,所以使得单株花面积发生了变化,光叶苕子>油葵>二月兰>肥田萝卜>箭筈豌豆>紫云英>山黧豆,光叶苕子最高1079.48 cm²/株,其次是油葵214.53 cm²/株,二月兰与肥田萝卜主要分布在80~100 cm²/株,箭筈豌豆56.93 cm²/株,而紫云英和山黧豆分布在20~40 cm²/株。
2.5 不同绿肥作物的养分效益
从表4可见,地上部分的单株总养分含量表现为二月兰>肥田萝卜>光叶苕子>箭筈豌豆>山黧豆>油葵>紫云英,二月兰和肥田萝卜的氮、磷、钾含量都较高,油葵的氮含量较低但磷、钾含量较高,光叶苕子的氮含量较高但磷、钾含量较低,其中全氮含量二月兰、肥田萝卜高于4%,光叶苕子、箭筈豌豆、山黧豆高于3%,紫云英、油葵高于2%;全磷含量二月兰、肥田萝卜高于0.4%,油葵0.3%,紫云英、山黧豆、箭筈豌豆高于0.2%,光叶苕子0.19%;全钾含量二月兰高于5%,肥田萝卜、油葵高于2%,其余在1%以上。地下部分的单株总养分含量表现为二月兰>山黧豆>肥田萝卜>光叶苕子>箭筈豌豆>紫云英>油葵,二月兰的氮、磷、钾含量都较高,油葵的氮、磷、钾含量都较低,光叶苕子的氮含量较高但磷、钾含量较低,肥田萝卜和山黧豆的氮、钾含量较高,其中全氮含量光叶苕子、山黧豆、二月兰、肥田萝卜高于2%,其余在1%以上;全磷含量差异很小,二月兰、紫云英高于0.2%,其余在0.1%以上;全钾含量二月兰高于4%,山黧豆、肥田萝卜高于2%,其余在1%以上。
表4 不同处理绿肥作物的氮、磷、钾养分含量Tab. 4 The content of N, P and K of green manure under different treatments |
| 处理 Treatment | 地上部分Aerial part | 地下部分Underground part | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| 全氮 Nitrogen/% | 全磷 Phosphorus/% | 全钾 Potassium/% | 全氮 Nitrogen/% | 全磷 Phosphorus/% | 全钾 Potassium/% | |
| 光叶苕子 | 3.85±0.02b | 0.19±0.002e | 1.33±0.02d | 2.65±0.02a | 0.13±0.002c | 1.53±0.004c |
| 紫云英 | 2.44±0.13e | 0.25±0.05c | 1.61±0.18cd | 1.78±0.17d | 0.21±0.04a | 1.57±0.37c |
| 箭筈豌豆 | 3.26±0.17c | 0.20±0.01de | 1.67±0.08c | 1.99±0.04cd | 0.14±0.01bc | 1.44±0.02c |
| 肥田萝卜 | 4.43±0.17a | 0.42±0.09a | 2.30±0.16b | 2.02±0.09bc | 0.19±0.03ab | 2.35±0.33b |
| 山黧豆 | 3.05±0.07d | 0.23±0.01cd | 1.58±0.15cd | 2.23±0.01b | 0.15±0.003bc | 2.27±0.10b |
| 油葵 | 2.10±0.11f | 0.30±0.05b | 2.12±0.21b | 1.22±0.32e | 0.18±0.01ab | 1.25±0.08c |
| 二月兰 | 4.31±0.06a | 0.42±0.06a | 5.60±0.74a | 2.22±0.17bc | 0.22±0.06a | 4.28±0.46a |
注：同列不同小写字母表示在0.05水平差异显著。 | |
Note: Different lowercase letters in the same column mean significant difference at the 0.05 level. |
3 讨论
二月兰、肥田萝卜以十字花科的特点占据一定的优势,花期长、单株花朵面积较大、总状花序顶生、十字花瓣展开,二月兰的蓝紫色给人高贵、优雅、神秘的感觉,肥田萝卜的白色给人纯洁、轻松、愉悦的感觉。紫云英、光叶苕子、箭筈豌豆、山黧豆都为豆科蝶形花亚科,总状花序腋生,由于花序腋生位置在植株叶腋间,鲜草对花序产生一定的遮挡,所以从视觉上花序腋生较花序顶生的花朵视觉效果较差,但是紫云英的花序腋生,其花梗柄长,一个花序上的小花数约6~10朵呈伞形,几乎达到花序顶生的视觉感受,紫云英的粉红色给人可爱、浪漫、欢乐的感觉。而光叶苕子花序腋生,其花梗柄较长,同时一个花序上的小花数较多,约15~30朵,呈斜钟状,鲜草几乎不遮挡花序,能达到花序顶生感觉,视觉感受也较好,光叶苕子的紫色给人清新、浪漫、宁静的感觉。箭筈豌豆与山黧豆花序腋生,花梗柄短,小花数1~2朵较少,视觉上以鲜草为主导,但是山黧豆鲜草嫩绿,箭筈豌豆鲜草翠绿,其中生长的朵朵小花,其橘红色、紫红色的花朵颜色在绿色鲜草中形成星星点缀,给人视觉上另有一番小清新和生机勃勃的感受。向日葵由于其花朵好看早已运用在观光上,且以低矮、多头、花色等方向选育发展,而作为同科同属的油葵,也具有头状花序、顶生、花朵面积大的特点,观光效果也较好,油葵的黄色给人灿烂、辉煌、阳光的感觉,但是油葵株高较大、生物量较高,还具有夏季绿肥的特性。另外,相较于其他花卉植物,绿肥除了提高土壤质量还具备自身的优势,紫云英蜜品质仅次于洋槐蜜[23];光叶苕子花期长,苕子蜜蜜质好[24];二月兰含油率高达50%,含有较高的亚油酸,长期食用可软化血管和防止血栓形成,极具开发前景[25];油葵种子含有47%的脂肪,其中约99%为甘油三酸脂和不同的非皂化物,被称为21世纪的“健康营养油”,对人体有降脂降压等多种益处[26];箭筈豌豆、光叶苕子、山黧豆均可做饲草[27]。
4 结论
所选评价的传统绿肥在贵州区域开花顺序为二月兰最早,随后是肥田萝卜、山黧豆、紫云英,接着是光叶苕子、箭筈豌豆,而油葵是夏季绿肥,初花期为6月中旬。可利用绿肥作物打造2—3月间的二月兰蓝紫色花海,3—4月间的紫云英紫红色花海、肥田萝卜白色花海,4月间的光叶苕子紫色花海,6—7月间的油葵黄色花海,山黧豆、箭筈豌豆视觉上以鲜草为主导,其中花朵形成点缀可选择观叶,若需要花朵位置高的可以选用肥田萝卜、油葵,这样可以丰富贵州观光休闲农业的观光色调,延长观光时间,实现观光品牌的多样化。