印多尔工艺的发展——施用绿肥(上)

自从舒尔茨于1880年第一次说明通过种植羽扇豆使德国北部的砂质土壤质地改善和变得非我以来，这种改良土壤方法的可能性已在许多试验站得到广泛探讨。后来，当豆科植物根部根瘤的固氮作用被证明之后，施用绿肥可带来土壤氮和有机质的积累很自然地就受到了人们的关注。19世纪末仅仅通过豆科作物这一简单且非常经济的方式就可解决土壤肥力保持这一重大问题。一旦开始种植豆科植物，根瘤就可被当做一个氮肥厂，作物的其余部分还可以提供腐殖质。这一切只花很少的费用，也不会严重干扰普通作物的种植。这种利用自然界氮磷钾养分的企求，导致世界范围展开对每一种豆科作物的绿肥种植试验。在少数情况下，尤其是对通气良好的土壤，绿肥作物翻耕后雨水可以很快地分散开来，并且有足够的时间来腐烂，结果是令人满意的。但是在大多数情况下，结果却令人失望。因此，很有必要来全面研究这一课题，并且在可能的条件下了解清楚绿肥种植在改善土壤肥力的同时为何会出现失败的种种原因。

综合考虑绿肥作物生长、残渣腐烂和应用中的所有影响因素可以帮助人们分析施用绿肥失败的一般原因。德国人施用绿肥曾获得成功，主要是包括时间在内的所有因素碰巧都很适宜。为了使下茬作物增收和某种程度上刻意去重复德国人的结果，通常会导致失败。盲目地复制德国的方法是没有用的，除非我们可以拥有和德国北部一样的土壤和气候条件。

施用绿肥的要素：①与当地农业相关的氮循环知识；②促进绿肥豆科作物根系快速生长和根瘤大量形成的必要条件；③绿肥作物翻耕时④绿肥腐烂期间的土壤条件。在探讨绿肥施用的可能性之前必须先研究这四个要素。

氮循环对当地农业的重要性是施用绿肥的一个要素，氮很少被关注。在施用绿肥时应掌握氮素变化的所有可能性，如要了解在一年的什么时期会发生氮的积累，这些积累与当地的农业实践如何吻合，以及什么时候硝酸盐会通过淋洗和其他方式损失掉，这些内容将会在第十四章详细介绍。如果作物不能最大限度地利用硝酸盐，这一宝贵的元素就应通过绿肥或杂草、海藻等来固定下来。我们不能让氮素自己来照顾自己，它必须通过作物来吸收或由其他植物来固定不变。

作为绿肥的豆科作物生长作物所必须的土壤条件尚未给予足够研究。克拉克在印度沙贾汉布尔发现在绿肥作物播种之前往土壤里加入少量农家肥后绿肥在土壤中的腐烂要明显快于不施的地块，其原因可能是是施用少量农家肥除了刺激根瘤发育以外，还可能有效促进豆科作物根区菌根组织的活动。这里菌根组织是一个重要因素但却在绿肥中完全被忽略了。在魏克斯曼关于腐殖质的专题论文摘要中没有提及菌根。菌根在绿肥翻耕后留下的腐殖质利用方面估计也有重要作用。土壤腐殖质和植物之间活的桥梁必须给予合适的维护，否则人类希望得益于作物的营养就会受到影响。

绿肥作物生长过程中其化学组分变化很大。一株年轻植株或成熟植株被土壤微生物分解时，其差别也很大。魏克斯曼和特尼通过研究不同收获时间的典型绿肥作物给出了如下结果，生长初期的作物分解迅速，其中大部分氮以氨的形式释放出来并且是可利用的；成熟期的作物分解则慢多了，其中氮素表现很明显，微生物会利用部分土壤氮素以弥补缺乏，结果是豆科作物的腐烂过程没能给土壤提供可利用的氮素，反而导致了土壤氮的暂时缺乏。

从这些结果可判定，如果我们希望通过施用绿肥迅速提高土壤的养分，就应在绿肥作物的生长初期进行翻耕；如果我们的目标是增加土壤的腐殖质含量就应等到绿肥作物达到生长旺盛期再翻耕。

绿肥作物翻耕之后的土壤条件和其他的化学成分一样重要。微生物降解绿肥植株需要四个条件：①足够的结合氮和矿物质；②水分；③空气；④适当的温度。这些条件必须同时具备。

经常导致问题的因素是土壤贫瘠，即结合氮和矿物质不足。因此，当成熟的绿肥作物翻耕之后，其腐烂对下茬作物的影响将取决于土壤肥沃与否。如果土壤很贫瘠，多数可利用的结合氮都被固定并用于绿肥的腐烂过程之中，下茬作物就会缺乏营养，施用绿肥将会暂时失败。然而，如果土壤是肥沃的或者在绿肥翻耕时人为补充了额外的腐殖质以及用于绿肥腐烂的氮素，则下茬作物就不会缺少营养。在多数情况下土壤肥沃会让农民觉得很轻松。毫无疑问，当土壤肥沃时，所有的事情都可以圆满完成；当土壤贫瘠时，一切都是不可能的。因此，在施用绿肥过程中，保持土壤肥力将永远是一个重要因素。

由于绿肥植株的降解是通过微生物进行的，如果水分减少到一定含量以下其腐烂过程将停止。

另外，如果空气供应被翻耕后的过量雨水切断或者绿肥作物埋的太深，土壤厌氧菌群会迅速繁殖，只能从下层土壤获取氧气。这时稀少的蛋白质就会被破坏，并且其中的氮会以气体释放掉。泥炭沼泽之中的化学反应就替代了那些管理良好的好氧堆肥前期过程，这种情形常常发生在季风气候下，这也是热带农业中绿肥施用不能让人满意的一个原因。

最后，温度因素对于有冬天的国家如英国也是重要的。这时要在土壤变冷前的秋天把绿肥翻耕到地里，以保证冬天来临之前完成堆肥的前期腐烂。

目前农业上的绿肥应用正在进行着。一般来说这些应用可分为三类：①保持硝酸盐积累；②生产腐殖质；③二者的结合。