綠肥生產(chǎn)應(yīng)用現(xiàn)狀及綠肥還田研究進(jìn)展

曾 莎，張 煉,2，張玉平,2

（1. 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，湖南 長 沙 410128；2. 農(nóng)田污染控制與農(nóng)業(yè)資源利用湖南省重點實驗室，植物營養(yǎng)湖南省普通高等學(xué)校重點實驗室，土壤肥料資源高效利用國家工程實驗室，湖南 長沙 410128）

綠肥生產(chǎn)應(yīng)用現(xiàn)狀及綠肥還田研究進(jìn)展

曾 莎1，張 煉1,2，張玉平1,2

（1. 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，湖南 長 沙 410128；2. 農(nóng)田污染控制與農(nóng)業(yè)資源利用湖南省重點實驗室，植物營養(yǎng)湖南省普通高等學(xué)校重點實驗室，土壤肥料資源高效利用國家工程實驗室，湖南 長沙 410128）

從綠肥的種類、生產(chǎn)應(yīng)用現(xiàn)狀，以及綠肥還田對水稻、玉米和烤煙生產(chǎn)的影響闡述了綠肥的研究進(jìn)展，并對綠肥的發(fā)展進(jìn)行展望，提出今后應(yīng)針對不同地區(qū)的氣候、土壤及作物品種差異，開展綠肥育種及栽培技術(shù)研究，促進(jìn)綠肥生產(chǎn)和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

綠肥；還田；生產(chǎn)應(yīng)用；研究進(jìn)展

綠肥是指直接或經(jīng)堆漚后施入土壤做肥料用的栽培或野生綠色植物體[1]。我國綠肥種類繁多，綠肥應(yīng)用模式多樣，但種植面積小，利用率低，主要依靠施用化肥提高作物產(chǎn)量，因此其生產(chǎn)日益減少，甚至瀕臨消失。綠肥是一種優(yōu)質(zhì)的有機肥，養(yǎng)分含量豐富，能為作物提供各種營養(yǎng)成分，具有培肥土壤、防止水土流失等作用，綠肥還田有利于土壤中有機碳、有機氮的礦化、磷鉀營養(yǎng)的釋放以及土壤中原有機質(zhì)的礦化，從而提高土壤微生物及土壤酶類的活性，對培肥土壤、改良低產(chǎn)土壤、防止水土流失、修復(fù)荒坡廢地、改善生態(tài)環(huán)境等具有重要意義[1]。筆者主要從綠肥還田對我國主要糧食作物、主要經(jīng)濟作物以及土壤上的作用，闡述綠肥對農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要性。

1 綠肥的種類

我國面積廣，土壤類型繁多，東西地區(qū)、南北地區(qū)在溫度、氣候、降水量等方面差異大，因此綠肥具有較強的地域性。我國綠肥種類繁多，共有98種。按栽培季節(jié)可分為春綠肥（如草木樨等）、夏綠肥（如田菁、豇豆等）、秋綠肥（如箭舌豌豆等）和冬綠肥（如紫云英、苕子、金花菜等）；按生長環(huán)境可分為旱地綠肥和水生綠肥，旱地綠肥有黑麥草、三葉草、紫花苜蓿等，水生綠肥有滿江紅、水葫蘆、水花生等；按用途分為綠肥作物和兼用綠肥作物。按植物學(xué)科可分為豆科綠肥，如紫云英、紫花苜蓿、箭舌豌豆等，和非豆科綠肥，如黑麥草、滿江紅、蓮子草等，其中豆科綠肥72種，非豆科綠肥26種，分別占綠肥種類的73%和27%[1]。

2 綠肥生產(chǎn)應(yīng)用現(xiàn)狀

我國綠肥的發(fā)展大致分為發(fā)展期、高峰期、衰退期及恢復(fù)期。20世紀(jì)70年代，我國綠肥播種面積達(dá)1.3×107hm2，但隨著化肥應(yīng)用的推廣，自20世紀(jì)80年代起，綠肥種植面積迅速減少[2]。21世紀(jì)初，綠肥種植面積仍不斷下降。但是近幾年以來，隨著我國對綠肥的重視，綠肥種植面積已大大提高。目前，我國主要綠肥種類有紫云英、紫花苜蓿、大豆等。由于南北地理位置差異，我國各省份地區(qū)的綠肥種植品種及利用方式均有所差異。廣西省主要發(fā)展冬種綠肥，春夏綠肥和多年生綠肥應(yīng)用較少，綠肥種類主要有大豆、紫云英、光葉紫花苕子、燕麥草、油菜、肥田蘿卜和金光菊等，綠肥利用方式為壓青還田以及用作飼料、經(jīng)濟綠肥等，主要以傳統(tǒng)的壓青還田為主，輪作模式主要是“稻—豆—綠肥”“稻—稻—綠肥”輪作模式[3-4]。浙江省紫云英種植面積大，在穩(wěn)定發(fā)展紫云英的基礎(chǔ)上，主要發(fā)展菜肥兼用、糧肥兼用、飼肥兼用的黑麥草及蠶（豌）豆等經(jīng)濟型綠肥，根據(jù)浙江省農(nóng)民種植綠肥的傳統(tǒng)習(xí)慣以及耕作制度特點，主要推廣蠶（豌）豆—稻、紫云英—稻、黑麥草—稻等翻壓利用及綠肥水旱輪作種植等種植模式[5-6]。湖北省主要種植綠肥有藍(lán)花苕子、苜蓿草、油菜及紅、白三葉草等，由于國家項目的帶動，湖北省建立了綠肥種植核心示范區(qū)，大力推廣紫云英、油菜混播種植模式[7-8]。甘肅省主要種植綠肥包括箭筈豌豆、毛苕子、草木樨、紫花苜蓿和針葉豌豆等，綠肥利用上，甘肅省大面積推廣混種、套種、間作等種植技術(shù)，在有井灌條件的川水區(qū)等地區(qū)，大力發(fā)展油菜、蕎麥、谷子等與麥后復(fù)種綠肥的種植模式[9-10]。

3 綠肥還田對作物生產(chǎn)的影響

3.1 綠肥對水稻的影響

水稻是我國主要的糧食作物。近年來，我國在水稻生產(chǎn)中偏重化肥的施用，而忽視了有機肥的投入，導(dǎo)致稻田土壤質(zhì)量下降，稻米品質(zhì)差。如何解決因化肥施用過量造成水稻數(shù)量和質(zhì)量下降及環(huán)境惡化等問題已成為農(nóng)業(yè)上關(guān)注的重點。大量研究表明，綠肥在一定程度上可以提高水稻產(chǎn)量、改善水稻品質(zhì)，且綠肥的施用在一定程度上減少了化肥的用量，對改善農(nóng)田環(huán)境也具有重要的作用。楊文葉等[11]通過實驗表明，在水稻生產(chǎn)過程中配施綠肥，可使土壤溶液中銨態(tài)氮和硝態(tài)氮濃度的峰值顯著降低，減少稻季氮素隨水體遷移的量，從而降低污染環(huán)境的風(fēng)險。

長期種植紫云英對提高水稻的生物產(chǎn)量具有重要作用[12]。陳洪俊等[13]通過研究表明，紫云英—早稻—晚稻處理有利于早稻生產(chǎn)過程中較多的有效分蘗、較高的干物質(zhì)積累和產(chǎn)量構(gòu)成因素，同時可提高雜草均勻度，減弱稻田優(yōu)勢種雜草對田間的危害。由于綠肥較多地吸收了土壤中的速效鉀，種植綠肥作物來提高產(chǎn)量的同時，速效鉀可能會成為限制作物獲得長期高產(chǎn)的限制條件。因此在雙季稻綠肥輪作中，補充鉀肥是提高作物產(chǎn)量的重要因素[14]。除此之外，翻壓綠肥也可促進(jìn)水稻土有機質(zhì)的積累、在一定程度上降低其pH值[15]。綠肥還田量與水稻產(chǎn)量密切相關(guān)，隨著綠肥還田量的增加，水稻產(chǎn)量也隨之增加[16]。綠肥還需與石灰和其他化學(xué)肥料配合施用。有研究表明，當(dāng)?shù)适┯昧恳欢〞r，綠肥還田量與水稻產(chǎn)量呈顯著正相關(guān)關(guān)系，但隨著氮肥用量的增加，這種顯著性下降，超過一定量時反而適得其反[17]。因此綠肥的還田量要與氮肥用量做到良好搭配，以達(dá)到增產(chǎn)最佳效果。

3.2 綠肥對玉米的影響

玉米是我國的主要糧食作物之一，可以兼做糧食、飼料、經(jīng)濟作物。有研究表明，綠肥根茬處理有利于土壤中有機質(zhì)含量增加，改善土壤理化性質(zhì)，增強土壤保水保肥的能力，提高后作物的產(chǎn)量[18]。綠肥種類繁多，但是不同綠肥對玉米產(chǎn)量品質(zhì)的影響不同，如田菁與玉米間作，由于其植株全氮含量低，且對玉米存在抑制作用，因此不適宜作為玉米的間作綠肥；竹豆生長茂盛，雖然對間作玉米產(chǎn)量也無抑制影響，但其藤蔓纏繞玉米植株，不利于玉米采收，故也不適宜與玉米間作；檉麻植株有較高的全氮含量和生物產(chǎn)量，且與檉麻間作的玉米地上部產(chǎn)量高，因此最適宜作為夏季玉米間作的豆科綠肥[19]。翻壓綠肥也是獲得玉米高產(chǎn)的有效途徑。在翻壓綠肥的條件下，減少化肥用量15%可使玉米產(chǎn)量顯著提高，實現(xiàn)經(jīng)濟與環(huán)境雙贏；減少30%～45%的化肥用量，玉米產(chǎn)量可以達(dá)到常規(guī)產(chǎn)量水平，但要獲得高產(chǎn)，化肥適宜的減量水平為15%[20]。除此之外，有研究表明，在以光葉紫花苕為主的條件下，混種芥菜型油菜、肥田蘿卜、甘藍(lán)型油菜等幾種綠肥的多品種綠肥，利用聚壟免耕的方式將其作為有機肥施種玉米，不僅可以減少農(nóng)民勞力和化肥投入，還能提高土壤肥力，提高玉米單產(chǎn)，增加農(nóng)戶收入[21]。

3.3 綠肥對烤煙的影響

煙草業(yè)是我國稅收的一個主要來源，對我國的經(jīng)濟發(fā)展有著重要的作用?？緹熣嘉覈黝愋蜔煵菘偖a(chǎn)量的約90%，是卷煙工業(yè)的基本原料。我國烤煙生產(chǎn)發(fā)展迅速，由于長期大量施用化肥以及耕作方式不合理等造成土壤板結(jié)、酸化、土壤養(yǎng)分失衡，使得煙葉質(zhì)量下降，在卷煙配方中的可用性降低[22]。因此改良土壤、培肥地力，提高煙葉質(zhì)量，實現(xiàn)煙葉生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展成為亟需解決的問題之一。

種植綠肥和翻壓綠肥都對土壤的改良具有積極作用。種植綠肥的品種較多，如紫云英、紫花苕子、黑麥草等，其中紫花苕子具有適應(yīng)性較強、生長迅速等特點，種植面積較大。將綠肥翻壓入田可以改善植煙土壤的理化性質(zhì)及土壤中微生物的性狀。翻壓綠肥可增加土壤中有機質(zhì)及各養(yǎng)分的含量，降低土壤緊實度，增加土壤中細(xì)菌、真菌和放線菌的數(shù)量及土壤微生物量碳的含量，提高土壤中脲酶，過氧化氫酶和酸性磷酸酶的活性[22-25]。除此之外，翻壓綠肥對烤煙的常規(guī)化學(xué)成分及致香成分也有影響。有研究表明，翻壓綠肥可增加煙葉中總糖、還原糖、中性致香物質(zhì)總量等的含量，改善煙葉中的有機酸等酸性香氣物質(zhì)，對提高煙葉質(zhì)量具有重要意義[26-27]。施用綠肥還能提升上等煙、上中等煙比例，改善煙葉的內(nèi)在品質(zhì)，提高烤煙產(chǎn)值和經(jīng)濟效益[26-28]。因此，翻壓綠肥對實現(xiàn)烤煙生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

4 展 望

目前，綠肥發(fā)展相對緩慢，且發(fā)展過程中存在很多問題。首先，綠肥種植的主要作用是改善土壤性質(zhì)、提高土壤肥力，直觀效益不如化肥明顯，且農(nóng)村勞動力大量流失，導(dǎo)致勞動力成本上升，因此農(nóng)民對于種植綠肥的積極性不高；甚至大部分農(nóng)戶每年僅播種綠肥種子，但播種后不管理、不施肥，導(dǎo)致綠肥死苗率高，產(chǎn)量低[29]；其次，綠肥種源缺乏，綠肥種子市場劣種泛濫，缺乏良種，且價格波動幅度大，對于綠肥生產(chǎn)發(fā)展有不利影響[30]；第三，低水平的綠肥種植技術(shù)也是限制綠肥發(fā)展的重要原因。因此，有必要對綠肥種植利用中的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)一步探討與優(yōu)化[31]。

我國不同地域氣候條件差異大，土壤類型繁多，綠肥具有較強的地域性，因此我國綠肥種類繁多。綠肥還田有利于土壤中有機碳、有機氮的礦化，磷鉀營養(yǎng)的釋放以及土壤中原有機質(zhì)的礦化，從而提高土壤微生物及土壤酶類的活性，對土壤培肥、改良低產(chǎn)土壤、防止水土流失以及改善生態(tài)環(huán)境提高作物產(chǎn)量等具有重要意義。穩(wěn)定發(fā)展綠肥是解決農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有機肥不足和培肥地力、促進(jìn)作物生長，提高農(nóng)田綜合生產(chǎn)能力的一項有效措施，對于緩解日益嚴(yán)重的全球能源危機和化肥污染環(huán)境壓力也具有現(xiàn)實意義。今后，研究人員應(yīng)針對不同地區(qū)的氣候、土壤及作物品種差異，開展不同種類的綠肥育種及栽培技術(shù)研究，促進(jìn)綠肥生產(chǎn)和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

[1] 胡靄堂，周立祥. 植物營養(yǎng)學(xué)[M]. 北京：中國農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社，2003.

[2] 曹衛(wèi)東，黃鴻翔. 關(guān)于我國恢復(fù)和發(fā)展綠肥若干問題的思考[J]. 中國土壤與肥料，2009，（4）：1-3.

[3] 李忠義，張 野，胡鈞銘，等. 廣西綠肥發(fā)展現(xiàn)狀及種植模式[J].熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)，2015，35（11）：71-80.

[4] 蒙世歡. 廣西綠肥資源利用現(xiàn)狀與發(fā)展對策[J]. 廣西農(nóng)學(xué)報，2009，24（1）：：86-89.

[5] 王建紅，曹 凱，姜麗娜，等. 浙江省綠肥發(fā)展歷史、現(xiàn)狀與對策[J].浙江農(nóng)業(yè)學(xué)報，2009，21（6）：649-653.

[6] 單英杰，倪治華. 浙江省綠肥生產(chǎn)與推廣應(yīng)用現(xiàn)狀及對策建議[J].浙江農(nóng)業(yè)學(xué)報，2016，57（2）：156-158.

[7] 吳 潤，易妍睿，戴志剛，等. 湖北省綠肥種植現(xiàn)狀與思考[J]. 中國農(nóng)技推廣，2015，31（10）：9-10.

[8] 楊 青，嚴(yán)書紅，胡海榮，等. 宜昌市綠肥種植現(xiàn)狀及思考[J]. 蔬菜，2015，（10）：31-33.

[9] 包興國，曹衛(wèi)東，楊文玉，等. 甘肅省綠肥生產(chǎn)歷史回顧及發(fā)展對策[J]. 甘肅農(nóng)業(yè)科技，2011，（12）：41-44.

[10] 謝成俊，陳 娟. 甘肅省綠肥生產(chǎn)中存在的問題及解決途徑[J]. 中國麻業(yè)科學(xué)，2012，34（3）：138-141.

[11] 盧 萍，單玉華，楊林章，等. 綠肥輪作還田對稻田土壤溶液氮素變化及水稻產(chǎn)量的影響[J]. 土壤，2006，38（3）：270-275.

[12] 吳增琪，朱貴平，張慧琴，等. 紫云英結(jié)莢翻耕還田對土壤肥力及水稻產(chǎn)量的影響[J]. 中國農(nóng)學(xué)通報，2010，（15）：270-273.

[13] 楊濱娟，黃國勤，王 超，等. 稻田冬種綠肥對水稻產(chǎn)量和土壤肥力的影響[J]. 中國生態(tài)農(nóng)學(xué)報，2013，21（10）：1209-1216.

[14] 劉力生，徐明崗，張 璐，等. 長期種植綠肥稻田土壤顆粒有機碳演變特征[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報，2015，21（6）：1439-1446.

[15] 張世昌. 稻田連續(xù)3年種植綠肥對土壤肥力的影響[J]. 福建熱作科技，2016，41（4）：11-15.

[16] 王飛軍，莊亞其，毛穎盈，等. 綠肥還田量對水稻產(chǎn)量及土壤肥力的影響[J]. 浙江農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012，（3）：314-315.

[17] 季春娟，周 燕. 綠肥不同還田量對水稻產(chǎn)量的影響[J]. 上海農(nóng)業(yè)科技，2007，（5）：144-145.

[18] 吳學(xué)棟. 豆科綠肥根茬培肥增產(chǎn)效果研究[J]. 甘肅農(nóng)業(yè)科技，1992，（8）：24-26.

[19] 杜青峰，王黨軍，于翔宇，等. 玉米間作夏季綠肥對當(dāng)季植物養(yǎng)分吸收和土壤養(yǎng)分有效性的影響[J]. 草業(yè)學(xué)報，2016，25（3）：225-233.

[20] 陳正剛，李 劍，王文華，等. 翻壓綠肥條件下化肥減量對玉米養(yǎng)分利用效益的影響[J]. 云南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2014，29（5）：734-739.

[21] 何開祥，賀曉芳，劉 玉，等. 不同綠肥聚壟種植玉米的研究[J].農(nóng)技服務(wù)，2008，25（8）：38-39.

[22] 劉 國，王樹林，沙富云，等. 長期綠肥還田對烤煙產(chǎn)質(zhì)量及土壤改良的影響[J]. 中國農(nóng)學(xué)通報，2013，29（4）：173-177.

[23] 董繪陽，張家韜，董鵬飛，等. 綠肥對煙草品質(zhì)及煙田土壤性質(zhì)的影響[J]. 陜西農(nóng)業(yè)科學(xué)，2014，60（1）：10-12.

[24] 劉 領(lǐng)，李繼偉，劉 杉，等. 蕓薹屬綠肥對烤煙根系及土壤酶活性的影響[J]. 河南科技大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2017，38（3）：74-79.

[25] 佀國涵，趙書軍，王 瑞，等. 連年翻壓綠肥對植煙土壤物理及生物性狀的影響[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報，2014，20（4）：905-912.

[26] 敬海霞，向永光，曹安全，等. 翻壓綠肥對烤煙常規(guī)化學(xué)成分及致香成分的影響[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2013，41（2）：104-108.

[27] 邰守哲，李 覓，朱 山，等. 綠肥不同施用量對烤煙產(chǎn)質(zhì)量的影響[J]. 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2012，（21）：9-10.

[28] 趙 莉，湯曉明，張曉陽，等. 不同品種綠肥翻壓對烤煙產(chǎn)量與質(zhì)量的影響[J]. 科技與產(chǎn)業(yè)，2012，（16）：22-24.

[29] 易琳珺，唐秋云，劉怡友. 資源縣冬種綠肥存在問題與對策[J]. 安徽農(nóng)學(xué)通報，2012，18（3）：93-94.

[30] 伍文初，孟慶金. 穩(wěn)定發(fā)展綠肥生產(chǎn)初探[J]. 廣西農(nóng)學(xué)報，2008，23（3）：39-41.

[31] 趙 娜，趙護(hù)兵，曹衛(wèi)東，等. 陜西省綠肥生產(chǎn)的發(fā)展前景初探[J].陜西農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011，（1）：100-129.

The Status of Green Manure Production Application and Processes on Green Manure Returning to Field

ZENG Sha，ZHANG Lian，ZHANG Yu-ping
（1. School of Resources and Environment, Hunan Agricultural University, Changsha 410128, PRC; 2. Key Laboratory of Hunan Province Farmland Pollution control and Utilization of Agricultural Resources, Colleges and Universities in Hunan Province Key Laboratory of Plant Nutrition, National Engineering Laboratory for Efficient Utilization of Soil and Fertilizer Resources, Changsha 410128, PRC）

From types, production, application status of green manure, and the influence of green manure returning on rice, maize and fluecured tobacco production, and the research progress of green manure was expounded, the development of green manure was prospected.It was suggested that the study of green manure breeding and cultivation techniques should be carried out according to the differences of climate, soil and crop varieties in different regions in order to promote green manure production and sustainable agricultural development.

green manure; returning to field; production and application; research progress

S142

A

1006-060X（2017）09-0132-03

10.16498/j.cnki.hnnykx.2017.009.034

2017-06-07

湖南省重點研發(fā)計劃項目（2016NK2112）

曾 莎（1997-），女，湖南新化縣人，本科生，專業(yè)為農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境。

張玉平

（責(zé)任編輯：肖彥資）