李忠義+張靜靜+蒙炎成+唐紅琴+韋彩會+俞月鳳+何鐵光

摘要： 綠肥作為一種生物肥源，有改土培肥、提高農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)的作用。介紹了我國主要省份的綠肥種質(zhì)資源，著重闡述綠肥作物翻壓后的腐解和養(yǎng)分釋放特征，及其還田后對土壤地力和后茬作物的影響，以期為綠肥資源的合理利用和農(nóng)田養(yǎng)分科學(xué)管理提供參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞： 綠肥；腐解特征；養(yǎng)分釋放；培肥地力；生態(tài)環(huán)境；農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展

中圖分類號： S55；S142 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號：1002-1302（2017）22-0014-04

綠肥是我國傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的精華，作為一種生物肥源，有改土培肥、提高農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)的作用。在20世紀(jì)70年代，全國綠肥播種面積達(dá)1.3×107 hm2，但隨著化肥的推廣應(yīng)用，自20世紀(jì)80年代綠肥種植面積迅速滑坡[1]。近年來，隨著土壤環(huán)境的惡化，人們對綠色農(nóng)產(chǎn)品的需求不斷增加[2]，農(nóng)業(yè)部制定了土壤有機(jī)質(zhì)提升和化肥減量使用的方案?，F(xiàn)代農(nóng)業(yè)呼喚傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的精彩回歸，因地制宜地種植綠肥，對保障農(nóng)產(chǎn)品安全、保護(hù)農(nóng)田生態(tài)環(huán)境、促進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展有著重要意義。 本文總結(jié)[LL]我國主要省份的綠肥種質(zhì)資源， 闡述綠肥作物翻壓后的腐解和養(yǎng)分釋放特征，及其還田后對土壤地力和后茬作物的影響，以期為綠肥資源的合理利用和農(nóng)田養(yǎng)分科學(xué)管理提供參考依據(jù)。

1 我國綠肥種質(zhì)資源

我國幅員遼闊，地域差異性強(qiáng)，不同區(qū)域綠肥品種存在很大差異，主要有豆科、禾本科、十字花科、菊科等，不同省份的主要綠肥作物如表1所示。

2 綠肥作物還田腐解特征

2.1 不同綠肥作物還田腐解特征

不同綠肥作物翻壓還田后，受土壤環(huán)境、氣候條件影響[19]，腐解快慢不一，但其腐解過程一般包括快速腐解期和緩慢腐解期。潘福霞等研究了旱地條件下箭舌豌豆、苕子、山黧豆等3種豆科綠肥的腐解和養(yǎng)分釋放特征，結(jié)果表明，3種綠肥作物在翻壓后15 d內(nèi)為快速腐解期，平均腐解速率分別為0.34、0.30、0.35 g/d，翻壓后15～70 d為緩慢腐解期，平均腐解速率僅為0.023、0.026、0.021 g/d，顯著小于前 15 d[20]；李逢雨等將油菜置于稻田行間，研究其腐解特征，結(jié)果表明油菜稈在腐解過程中，組織結(jié)構(gòu)的破壞主要發(fā)生在腐解的前10 d，次生木質(zhì)部以上的維管形成層、韌皮纖維、皮層薄壁組織和表皮均受到破壞而脫落[21]。綠肥作物前期腐解快，后期腐解慢，原因可能是在腐解前期秸稈中可溶性有機(jī)物及無機(jī)養(yǎng)分較多，為微生物提供了大量的碳源和養(yǎng)分，微生物數(shù)量增加，活性增強(qiáng)；后期隨著腐解的進(jìn)行，秸稈中可溶性有機(jī)物逐漸減少，剩余部分主要為難分解的有機(jī)物質(zhì)，導(dǎo)致微生物活性降低，秸稈的腐解也隨之變慢[22-23]。豆科綠肥（大豆、綠豆、長武懷豆、紫云英、紫花苜蓿）[24-26]、十字花科綠肥（二月蘭）[27]、禾本科綠肥（黑麥草、高羊茅）[26]、菊科綠肥（菊苣、腫柄菊）[26，28]等在腐解中均呈現(xiàn)類似的規(guī)律。不同綠肥作物腐解速率不同，可能與碳氮比有關(guān)，一般情況下碳氮比在（25～30） ∶ 1時，最有利于微生物活動[29]，有助于有機(jī)物的分解。Pereirai等研究菽麻、刀豆、木豆、豬屎豆、拉巴豆、黧豆等豆科綠肥還田腐解時指出，菽麻分解最慢，與其高碳氮比有關(guān)，而刀豆分解最快，與其低碳氮比有關(guān)[30]。

2.2 不同綠肥作物還田養(yǎng)分釋放特征

綠肥翻壓后，植株氮、磷、鉀養(yǎng)分的釋放會對后茬作物生長產(chǎn)生影響，明確綠肥作物翻壓后養(yǎng)分的釋放規(guī)律對科學(xué)合理利用綠肥作物具有重要意義。從養(yǎng)分的礦化速率來看，一般情況下鉀的釋放速率最大，其次是磷、碳、氮。主要原因可能是莖稈中鉀不以化合態(tài)形式存在，而是以K+形態(tài)存在于細(xì)胞中或植物組織內(nèi)，很容易被水浸提釋放出來，釋放速度最快；磷、氮以難分解的有機(jī)態(tài)為主，物理作用下不容易分解，釋放速度較慢；而碳主要以有機(jī)態(tài)存在，不容易腐解[31]。潘福霞等研究紫云英、箭舌豌豆、苕子、山黧豆、長武懷豆、大豆、綠豆、二月蘭、麥稈、油菜稈等還田后，秸稈的養(yǎng)分釋放速率由快到慢均為鉀>磷>氮[20-21，24，27，32]；呂鵬超等研究覆蓋還田方式下大豆、花生的腐解特征。結(jié)果表明，大豆、花生秸稈腐解的養(yǎng)分釋放率均為鉀>磷>碳>氮[33]；鄒雨坤等研究不同還田方式下木薯莖稈、香蕉莖稈、小麥莖稈的腐解特征，腐解釋放速率由快到慢表現(xiàn)為鉀>磷>氮≈碳[34-36]。

2.3 不同還田方式下綠肥腐解特征[34]

綠肥在土壤中的腐解是一個復(fù)雜的過程，不同還田方式對綠肥的腐解特征存在一定的影響。土壤微生物喜歡高溫潮濕的環(huán)境，在土埋還田的條件下，土壤的通氣狀況良好，土壤溫度提升較快，從而有利于土壤微生物的活動和酶活性的提高。而在水淹條件下，氧氣被阻隔，一些好氧微生物由于得不到充分的氧氣而降低了活性，所以使水淹條件下殘體的腐解速度變慢，腐解量相對減少[37]。武際等研究了不同水稻栽培模式和秸稈還田方式下的油菜、小麥秸稈腐解特征，結(jié)果表明，在常規(guī)栽培模式（水稻常規(guī)栽培是指除“烤田期”外，其他生長階段土壤表層均保持在淺水層狀態(tài)）下，秸稈覆蓋還田腐解率>秸稈土埋腐解率；在節(jié)水栽培模式下（水稻節(jié)水灌溉栽培是指采用無水層灌溉技術(shù)，即在水稻返青后的各個生育階段，田面不再建立水層），秸稈土埋腐解率>秸稈覆蓋[38]；王允青等研究了露天、水泡和土埋3種田間作物秸稈還田方式，結(jié)果表明在土埋情況下，小麥和油菜秸稈腐爛速度快于露天和水泡處理，而氮、磷、鉀的養(yǎng)分釋放速率由快到慢均為水泡>露天>土埋[39]。在綠肥還田中，不同還田量及還田深度對其腐解特征也有一定的影響。胡宏祥等研究發(fā)現(xiàn)，油菜全量還田的秸稈腐解速率<2/3還田量油菜秸稈腐解速率<1/2還田量油菜秸稈腐解速率<1/3還田量油菜秸稈腐解速率[40]；在種植水稻條件下，油菜秸稈還田速度為表層還田>20 cm深度還田>10 cm深度還田，其原因可能是在夏季，水田表層不僅溫度高，而且表層土壤中微生物比較活躍，油菜秸稈接觸表層土壤時，會接觸到很多活性微生物，分解速度較快；在10 cm深度土層水熱組合一般，微生物活動較弱；在深度為20 cm土層，由于水稻根系泌氧作用、根部通氣作用和微生物活性都較強(qiáng)[41-42]，有助于微生物的活動。endprint

2.4 腐熟劑對綠肥還田腐熟程度的影響

不經(jīng)過腐熟的綠肥直接還田，腐熟程度緩慢。秸稈腐熟劑富含高效微生物菌，可促進(jìn)秸稈快速腐解[43-44]，但在不同還田方式下，效果不一。柳玲玲等在土埋還田方式下研究了8種腐熟劑對油菜秸稈腐熟程度，結(jié)果表明，8種腐熟劑對油菜秸稈的腐熟均有不同程度的促進(jìn)作用[45]。王允青等研究表明，在露天和土埋還田方式下，添加腐熟劑處理小麥稈、油菜稈腐解速度比不添加腐熟劑快，而在水泡環(huán)境中添加腐熟劑提高秸稈腐解速度的效果不明顯[39]；李逢雨等研究表明，在水泡環(huán)境下添加腐熟劑并未加速小麥稈、油菜稈的腐解速率，可能是由于所用腐熟劑屬于好氧型微生物制劑，在淹水厭氧條件下微生物不能起到促腐作用[21]。

腐熟劑不僅可以影響綠肥的腐熟，同時也可以改善土壤的營養(yǎng)結(jié)構(gòu)。黃秋玉等研究發(fā)現(xiàn)，與不施腐熟劑相比，添加腐熟劑后，土壤的有機(jī)質(zhì)含量、堿解氮含量、速效鉀含量、陽離子交換含量（cation exchange capacity，簡稱CEC），均有所提高[46]；王代平等將油菜和小麥秸稈添加腐熟劑還田后發(fā)現(xiàn)，土壤養(yǎng)分都有不同程度的增加，且土壤的孔隙度增加、容重降低[47]；吳迎奔等將稻草添加有機(jī)物料腐熟劑還田后發(fā)現(xiàn)，施加腐熟劑的處理組與未施加處理組相比，土壤全鉀含量略有降低，但有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷的含量均有所增加，改善了土壤的理化性狀[48]。

3 綠肥還田對土壤地力及后茬作物的影響

3.1 綠肥還田對土壤地力的影響

綠肥還田可改善土壤物理性質(zhì)[49-51]，增加土壤有機(jī)質(zhì)含量[52-53]、保持水土[54-55]、增加土壤氮素[56-58]，活化和富集土壤磷[59-61]、鉀[62-63]，增加土壤微生物數(shù)量，改善土壤微生物群落結(jié)構(gòu)的功能多樣性[64-66]。此外，綠肥在增加土壤有機(jī)碳庫，改善小區(qū)域內(nèi)生態(tài)環(huán)境有著積極作用。蘭延等研究發(fā)現(xiàn)，綠肥輪作尤其是紫云英—稻—稻—油菜/花生—稻能提高土壤有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)和土壤碳庫管理指數(shù)[67]；Sharma等研究發(fā)現(xiàn)，玉米—小麥輪作田菁、豇豆、綠豆等豆科綠肥能顯著提高土壤有機(jī)碳量[68]；劉立生等通過30年長期定位試驗(yàn)結(jié)果表明，稻—稻—油菜、稻—稻—紫云英、稻—稻—黑麥草模式與稻—稻—冬閑處理相比，稻田土壤總有機(jī)碳含量在不同顆粒中平均分布比例均明顯提高，且長期種植綠肥土壤總有機(jī)碳含量、粗黏粒有機(jī)碳含量、細(xì)黏粒有機(jī)碳含量與時間（年）呈極顯著線性正相關(guān)[69]；王莉等通過28年的田間定位試驗(yàn)指出，在常量綠肥還田下稻田系統(tǒng)的耐瘠能力顯著高于長期單施化肥處理[70]；彭晚霞等研究發(fā)現(xiàn)，與清耕茶園相比，白三葉間作和鋪草覆蓋加強(qiáng)了茶園生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)控能力，產(chǎn)量分別增加 33.99%、26.19%[71]。

3.2 綠肥還田對后茬作物的影響

綠肥在后茬作物種植前翻壓，使其腐解釋放養(yǎng)分供主作物生長利用，從而減少化肥施用量，達(dá)到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)節(jié)本增效的目的[27]。但過多或單一應(yīng)用綠肥會影響后茬農(nóng)作物產(chǎn)量[72-73]，而最佳的化肥替代率根據(jù)作物種類、土壤類型和土壤肥力而定[74]。Xie等研究表明，在雙季稻區(qū)施加氮肥（80%）+紫云英（20%）和氮肥（60%）+紫云英（40%）的情況下，土壤肥力和早晚稻產(chǎn)量高于單施氮肥的處理[75]；張久東等研究表明，增施綠肥（毛葉苕子和箭舌豌豆）7 500 kg/hm2 可降低施用無機(jī)氮肥67.5 kg/hm2左右，能提升土壤肥力、增加小麥產(chǎn)量[76]；楊璐等研究表明，翻壓綠肥（二月蘭）后，化肥減量15%的處理使春玉米平均每株籽粒產(chǎn)量增加29.0 g、地上部吸氮量增加0.65 g，顯著高于單施化肥處理[77]。此外，綠肥對提高后茬作物的產(chǎn)量和品質(zhì)效果明顯[78]。萬水霞等研究綠肥—水稻輪作生產(chǎn)體系，結(jié)果表明施用紫云英綠肥能顯著提高水稻產(chǎn)量[79-80]；李燕青等研究發(fā)現(xiàn)，翻壓綠肥處理的棉花花鈴期葉片葉綠素含量值（soil and plant analyzer development，簡稱SPAD）較不翻壓綠肥顯著提高，籽棉產(chǎn)量增加近30%[81]；劉國等連續(xù)5年進(jìn)行了烤煙—綠肥輪作還田試驗(yàn)，結(jié)果表明，長期綠肥還田能顯著提高烤后煙葉含鉀量，煙葉外觀質(zhì)量較好，評吸得分較高[82]。

4 展望

2016年中央一號文件明確指出，加強(qiáng)農(nóng)業(yè)資源保護(hù)和高效利用，加快農(nóng)業(yè)環(huán)境突出問題治理，加強(qiáng)農(nóng)業(yè)生態(tài)保護(hù)和修復(fù)，推動農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展。2015年農(nóng)業(yè)部提出了到2020年實(shí)現(xiàn)“一控兩減三基本”的目標(biāo)，也制定了《到2020年化肥使用量零增長行動方案》。而種植、利用綠肥作物，恰好是一項(xiàng)保護(hù)農(nóng)田生態(tài)環(huán)境和化肥減量施用的技術(shù)措施，因此恢復(fù)和發(fā)展綠肥產(chǎn)業(yè)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中越來越被放在更加重要和突出的位置。

自20世紀(jì)80年代以來，隨著化肥投入的增加、耕地復(fù)種指數(shù)的提高客觀上制約了綠肥的發(fā)展空間。此外，國家政策性投入和引導(dǎo)不足，綠肥種植利用處于自發(fā)狀態(tài)。種源缺乏、品種退化、產(chǎn)量下降、勞動力欠缺也制約著綠肥產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。在現(xiàn)今政策的指引下，有階段、分步驟地恢復(fù)和發(fā)展綠肥產(chǎn)業(yè)對農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

各級政府部門應(yīng)制定專項(xiàng)扶持方案、設(shè)立扶持資金，從綠肥生產(chǎn)、管理及綜合利用方面予以扶持，做好宣傳工作，扭轉(zhuǎn)重化肥的施肥觀念；科研部門加強(qiáng)綠肥品種的收集、選育與留種，搞好良種繁育和提純復(fù)壯，完善綠肥種子生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)化體系，同時系統(tǒng)地開展綠肥作物的有機(jī)肥品質(zhì)評價，研究其在不同還田方式下的腐解動態(tài)，建立綠肥相應(yīng)的效應(yīng)模型，確定合理的還田方式，從而為綠肥資源的合理利用提供技術(shù)參考；在推廣應(yīng)用上，搞好示范基地，建立示范樣板，提倡綠肥—作物輪作、綠肥+作物間套作、糧肥、菜肥、飼肥兼用、果茶園綠肥等一肥多能，綜合利用新路子，探索綠肥種植的最優(yōu)模式，著力提高綠肥生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)、社會和生態(tài)效益。

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