我国绿肥的研究进展

李子双，廉晓娟，王 薇，赵同凯，李洪杰

(1.德州市农业科学研究院，山东 德州 253015； 2.天津市农业资源与环境研究所，天津 300192)

绿肥即为利用植物生长过程中所产生的全部或部分绿色体，直接或异地翻压或者经堆沤后施用到土地中作肥料的绿色植物体[1-2],我国有着丰富的绿肥资源[3-5]。绿肥的种植和利用具有提供养分、合理用地养地、部分替代化肥、提供饲草来源、保障粮食安全、改善生态环境、固氮、吸碳以及节能减耗等作用[6]，在我国传统农业中具有重要的发展意义。然而，自20世纪80年代以来，随着化肥工业的迅猛发展，绿肥生产日益减少，濒临消失[1,6]。本文主要从绿肥的品种资源、栽培应用模式以及效应分析3个方面对绿肥研究进展进行阐述。

1 我国绿肥种质资源

绿肥种质资源是绿肥生产利用的基础，我国地域广阔，气候差异大，土壤类型比较丰富，因此绿肥的地域性较强，南北种植的绿肥品种存在很大差异。北方以黑龙江、内蒙古、青海为例，黑龙江主要的绿肥品种有肇东苜蓿(Medicsgosativazhaodong)、阿尔冈金(Algonquin)、苦荚菜(Ixeridiumsonchifolium)、沙苦荬菜(Chorisisrepens)、红苋R104(Amaranthushypochondriacus.cv.R104)、美国籽粒苋(A.hypochondriacus)、高丹草、苏丹草(Sorghumsudanense)以及四月慢油菜(Brassicacampestris)[7]。内蒙古主要绿肥品种包括草木樨(Melilotusofficinalis)、沙打旺(Astragalusadsurgens)、柠条(Caraganakorshinskii)、紫花苜蓿(M.sativa)、箭筈豌豆(Viciasativa)以及四籽野豌豆(V.tetrasperma)[8-9]。青海主要绿肥品种资源包括箭筈豌豆、苕子(V.dasycarpa)、山黧豆(Lathyrussativus)、蚕豆(V.faba)、香豆子(Cicerarietinum)、青海苜蓿(M.archiducis-nicolai)、油菜(B.campestris)以及燕麦草(Arrhenatherumelatius)等[10]。黄淮海地区筛选适宜种植的主要绿肥品种有黄豆(Glycinemax)、绿豆(V.radiata)、赤豆(V.angularis)、黑豆(Glycinemax)、野豆子(Dunbariavillosa)、乌豇豆(V.aconitifolius)、苦豆子(Sophoraalopecuroides)、羊角豆(Cassiaoccidentalis)、田菁(Sesbaniacannabina)、柽麻(Crotalariajuncea)、苜蓿、毛光苕子(V.villosa)、草木樨、沙打旺、小冠花(Coronillavaria)、一年生黑麦草(Loliummultiflorum)、多年生黑麦草(L.perenne)、老芒麦(Elymussibiricus)、苇状羊茅(Festucaarundinacea)、二月兰(Orychophragmusviolaceus)、油菜、甘草(Glycyrrhizauralensis)、水锦葵(Monochoriavaginalis)、三角叶滨藜[(中亚滨藜)(Atriplexcentralasiatica)]以及高丹草等[1]。南方主要种植紫云英(Astragalussinicus)、紫花苕(V.villosa)、蓝花子(Raphanussativusvar.raphanistroides)、绿豆、飞机草(Eupatoriumodoratum)等喜温湿气候的绿肥品种[11-13]。

绿肥的种植种类较多，按栽培季节分为冬季绿肥、春季绿肥、夏季绿肥、秋季绿肥和多年生绿肥作物，按生长环境分为旱地绿肥作物和水生绿肥作物，按用途划分为绿肥作物和兼用绿肥作物。另外，根据所施用的对象分为稻田用，棉田用，麦田用，果、茶、桑园和经济林木园林用绿肥作物等。按植物学科、属、种分类，可分为豆科(Leguminosae)、禾本科(Gramineae)、十字花科(Brassicaceae)和菊科(Compositae)绿肥作物等。

1.1豆科 豆科绿肥根系发达且穿透力较强，庞大的根系可以疏松土壤，培肥地力。同时，豆科绿肥根部有根瘤，可固定空气中氮素，起到固氮作用，是强大的生物资源源泉。豆科绿肥主要包括草木樨属(Melilotus)的草木樨、大豆属(Glycine)的大豆、甘草属(Glycyrrhiza)的甘草、槐属(Sophora)的苦豆子、黄耆属(Astragalus)的紫云英、豇豆属(Vigna)的绿豆、赤豆和乌头叶豇豆、决明属(Cassia)的羊角豆、苜蓿属(Medicago)的紫花苜蓿和青海苜蓿、山黧豆属(Lathyrus)的山黧豆、田菁属(Sesbania)的田菁、 锦鸡儿属(Caragana)的柠条、沙打旺和豌豆属(Vicia)的箭筈豌豆和光叶紫花苕子等。

1.2禾本科 禾本科绿肥与豆科绿肥同样拥有发达的根系，可以疏松土壤、培肥地力。与豆科绿肥不同的是，禾本科不能固氮，但是禾本科植物的C/N较高，根系发达，有利于增加土壤有机质。

禾本科绿肥主要包括高粱属(Sorghum)的苏丹草和高丹草、黑麦草属(Lolium)的黑麦草、披碱草属(Elymus)的老芒麦、燕麦草属(Arrhenatherum)的燕麦草和羊茅属(Festuca)的苇状羊茅。

1.3十字花科 十字花科绿肥具有促进磷转化的作用。十字花科绿肥主要包括萝卜属(Raphanus)的蓝花子、诸葛菜属(Orychophragmus)的二月兰和芸薹属(Brassica)的油菜。

1.4菊科 菊科绿肥不仅有可以作为饲草的小苦荬属(Ixeridium)的苦荬菜，而且还有具有药用价值的绿肥作物，如沙苦荬属(Chorisis)的沙苦荬菜和泽兰属(Eupatorium)的飞机草都具有清热解毒、散瘀止痛和止血的功效。

另外，绿肥还有苋科的红苋菜和美国籽粒苋以及雨久花科的水锦葵等。

不同的科属绿肥间具有不同的养分效应，因此，在我国的绿肥研究中，可以实行绿肥混播，能更好地改善土壤理化性状，达到增产增收的目的。我国绿肥有500多个品种[1]，但从20世纪80年代起，绿肥生产利用的研究停滞，很多的绿肥品种资源的工作没有得到延续，绿肥品种种性混杂、退化。目前，国内许多绿肥研究者为了保护绿肥资源，做了大量的绿肥种质资源的筛选及引进工作，为我国绿肥资源保护做出了巨大贡献。

2 绿肥应用栽培模式

中国是利用绿肥肥田最早，绿肥种植面积最大的国家。早在公元前1 000多年就开始利用除掉的杂草来养地，公元前300多年，就有关于利用栽培作物做绿肥的记载，后魏贾思勰在《齐民要术》一书中，对绿肥的栽培与利用有较为系统的论述[14]。我国广大农民经过长期的生产实践，已经深刻认识到绿肥在农业生产中有着重要作用。

2.1种植模式的研究 目前，国内绿肥应用模式主要包括间套作模式、轮作模式、肥饲兼用型绿肥牧草生产模式和果园绿肥种植模式[15-36](表1)。

2.2种植模式的区域适应性 我国跨纬度多，东西距离海洋远近不同，地形复杂多样导致我国具有多种气候类型，包括热带季风气候、亚热带季风气候、温带季风气候、温带大陆性气候和高原山地气候。不同的气候类型种植的农作物模式不同，因此，间套作、轮作、肥饲兼用型绿肥牧草生产和果园绿肥种植4种绿肥种植模式在我国的区域适应性有所不同。

间套作模式主要分布在农作物种植模式以一年二熟或三熟制的地区，包括属于温带季风气候的我国最大的平原黄淮海平原地区，具有典型的亚热带季风气候的长江中下游平原、亚热带和热带气候的华南地区，成都盆地、西南高原盆地中底部的河川谷地或平坝以及南疆地区。

轮作模式主要分布在农作物种植模式以一年一熟为主的地区，包括土地平坦、肥沃，属温带季风气候的东北平原、具有典型的亚热带季风气候的长江中下游平原、属高原山地气候的青藏高原地区的河谷地带，西南高原盆地中较高处的旱坡地，以及西北高原地区。

表1 近年来我国绿肥应用模式的研究现状Table 1 The research situation on green manure application mode in china during recent years

肥饲兼用型绿肥牧草生产模式主要分布在我国主要牧区，包括新疆、内蒙古、西藏、青海以及甘肃等地。

果园绿肥种植模式主要分布在黄淮海平原地区、长江中下游平原以及华南地区。

3 绿肥效应分析

3.1改良土壤环境效应，促进生态平衡 绿肥作为一种重要的有机肥，具有提高土壤有机质含量、培肥地力的作用。油菜盛花期还田能提高土壤有机质、全氮和全磷含量，培肥地力；并且有增加稻田土壤的总孔隙度，减少容重，改善土壤物理性状的作用[37]。茶园套种经济绿肥在高温期能平均降低地表温度6.64 ℃，其中0～10、10～20和20～30 cm土层温度分别降低5.54、2.95和1.97 ℃；0～30 cm土层含水量平均提高1.93%；土壤有机质、全氮、碱解氮、速效磷和速效钾分别提高2.68、0.09、27.81、2.92和5.13 mg·kg-1；套种经济绿肥还可以减少茶园泥沙流失量，改善生态环境，促进生态平衡[38]。绿肥聚垅、秸秆还土和绿肥聚垅+秸秆还土均能在一定程度上提高贵州喀斯特山区黄壤和石灰土土壤有机质及养分含量，改善土壤物理性状，提高土壤肥力；促进作物(特别是玉米)生长发育，改善作物经济性状，提高产量，培肥增产作用明显[39]。盛良学等[40]研究表明，不同经济绿肥改土效果不同，降低土壤容重效果依次是豌豆(Pisumsativum)、决明(C.tora)<蚕豆<小黑麦<大豆；孔隙度增加效果依次是豌豆>决明、蚕豆>小黑麦>大豆；干旱季节0～20 cm土层土壤含水量增加效果依次是豌豆>决明>蚕豆>小黑麦>大豆；提高有机质和有效养分作用依次是豌豆>决明>蚕豆、小黑麦>大豆。总之，绿肥的种植对改善土壤环境效应明显。

3.2提高作物产量和品质 黄平娜等[41]通过连续3年的绿肥-烟-稻轮作田间定位试验发现，绿肥还田其养分释放可明显提高土壤速效氮、磷、钾养分含量，促进烤烟植株对土壤养分的吸收利用，显著提高烟叶产量；且改善烟叶品质，其烟叶外观表现为结构疏松、成熟度好、光泽强、颜色均匀且杂色少。绿肥压青对甘蔗(Saccharum)具有增产增糖效应，其中以大豆压青的增产增糖效果最好，其次是绿豆，花生(Arachishypogaea)是收获荚果后压青，效果最差，说明绿肥养地在大田生产上是有效可行的[42-43]。许多研究表明，绿肥对提高作物的产量和品质效果明显，是一种优质、环保、经济型肥料。

4 绿肥研究展望

4.1种质资源 加强现有绿肥种质资源的收集、整理、提纯、复壮、引入、保存和培育等工作，保持绿肥种质资源的持续性与多样性。绿肥种质资源是绿肥生产利用的基础，我国绿肥种质资源丰富， 生产上常用的有4科20属26种，500多个品种，但由于绿肥生产利用的停滞， 绿肥品种资源的搜集和整理工作也被搁浅，导致品种混杂、 退化， 影响了绿肥资源的合理开发和利用[1]。因此，保存、引进和选育适宜各个地区的多抗品种资源是目前从事绿肥研究的重要工作之一，可以提高我国品种资源的活力，扩大品种资源的储备与利用；加大绿肥的系统研究可以为选择更适合我国或者某地区的优良品种提供可靠的依据，对于缓解日益严重的全球能源危机和化肥污染环境压力也具有现实意义。

4.2绿肥产业 绿肥不仅仅是养分完全的肥料，也是优质的饲料，具有广阔的饲料市场，加大绿肥肥效研究的同时，更应深入考虑绿肥饲料的产业化前景，使其发挥最大的经济效益。有研究表明[44]，一年生的绿肥饲用粗蛋白含量能达到3.76%，多年生的紫花苜蓿饲用价值粗蛋白含量最高达4.91%，绿肥的饲料价值如果能充分利用，将为发展畜牧业提供重要的资源。

4.3绿肥效应评价与分析 国内外的肥料效应研究多集中在化肥领域，关于绿肥对土壤氧化还原反应及残留效应研究较少。不同的绿肥在相同的土壤中改良的效应不同，同样的绿肥在不同的土壤中改良的效应也不同，这些就需要进一步研究绿肥的效应评价与分析，建立绿肥相应的效应模型，为绿肥的发展提供可依据参数。

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