绿肥油菜研究进展

张树杰 陈灿 张红升 于荣

摘要种植绿肥既能改善土壤结构，提高土壤肥力和后茬作物产量，又能减少化肥投入、防止水土流失，是建立良好农业生态环境、实现可持续发展的关键措施。通过总结近年来有关绿肥油菜对后茬作物生长、土壤肥力、土壤微生物、土壤线虫、土传病害和杂草影响的研究成果，提出今后绿肥油菜产业的发展方向，以期为绿肥油菜产业和可持续农业发展提供一定的理论依据。

关键词油菜;绿肥;作物生长;土壤肥力;土传病害

中图分类号S55文献标识码A

文章编号0517-6611（2020）15-0024-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2020.15.007

開放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Research Progress of Green Manure Oilseed Rape

ZHANG Shujie，CHEN Can，ZHANG Hongsheng et al

（Ningxia Polytechnic，Ningxia Television University，Yinchuan，Ningxia 750002）

AbstractPlanting green manure can not only improve the soil structure，increase soil fertility and the yield of subsequent crops，but also reduce chemical fertilizer input and prevent soil erosion.It is a key measure to establish a good agricultural ecological environment and achieve sustainable development.This paper reviewed the research advances in the influences of green manure oilseed rape on the following crops growth，soil fertility，soil microorganisms，soil nematodes，soil borne disease，soilborne diseases and weeds，and pointed out the developmental direction of green manure oilseed rape in the future，in order to provide a theoretical basis for the green manure rape industry and sustainable agricultural development.

Key wordsOilseed rape;Green manure;Crop growth;Soil fertility;Soilborne diseases

基金项目宁夏自然科学基金项目（NZ15205）;宁夏高等学校科学研究项目（NGY2015214）。

作者简介张树杰（1972—），男，宁夏银川人，副研究员，博士，从事植物营养与土壤营养环境研究。

收稿日期2019-03-30

种植绿肥是我国传统农业的精华，它既是提高土壤肥力、促进作物增产的重要措施，又是建立良好农业生态系统的关键途径[1-4]。油菜（Brassica napus）是世界范围内种植面积最广、产量最大的十字花科芸薹属油料作物[5-8]。油菜籽不仅是食用植物油的最重要原料，也是生物柴油的主要原料，它的副产品还是一种富含蛋白质的优质饲料[7-9]。油菜株体高大，光合和生长效率相对较高，不仅鲜草产量高，而且其体内富含的含硫化合物在降解过程中能对土壤起到明显的熏蒸作用，可以作为绿色杀虫剂和除草剂替代有害的合成农药[5-6，8，10-11]。因此，以油菜为绿肥的研究逐渐成为近年来的一个热点。与传统的豆科绿肥植物紫云英、禾本科绿肥植物黑麦草等相比，绿肥油菜的研究和应用相对较少。笔者就近年来有关油菜对后茬作物生长、土壤营养环境、土传病害影响的研究成果进行总结阐述，以期为绿肥油菜产业和可持续农业发展提供一定的理论依据。

1种植油菜对后茬作物的影响

轮作油菜或休闲期种植绿肥油菜对后茬作物的影响主要表现在两方面，一方面是促进后茬作物的代谢、加快后茬作物的生长。研究显示，种植和翻压绿肥油菜显著提高后作水稻的叶面积指数、剑叶叶长、叶宽、叶绿素含量、光合速率，进而增加后作水稻单位面积有效穗数、每穗粒数和千粒重[10，12-14];显著增加后茬作物冬小麦单株分蘖数和单位面积穗数[15];显著增加后作玉米有效穗数[11];显著增加烤烟的株高和最大叶面积，提高叶片中叶绿素的含量，增强叶片的光合速率和蒸腾速率[6]。同时，轮作油菜或种植绿肥油菜还能促进后茬作物对矿质营养元素氮、磷、钾的吸收和利用[16-17]。魏静[16]研究发现，冬季种植和翻压油菜，后作玉米地上部氮、磷、钾和地下部磷吸收量较冬闲对照分别显著增加30.7%、74.7%、57.6%和171.4%;高菊生等[17]通过长期定位试验研究发现，冬种油菜绿肥，促进了后作水稻对磷素、钾素的吸收和利用。

另一方面，无论是轮作油菜还是种植绿肥油菜，均可显著提高后茬作物产量，如水稻[10，13，16，18-20]、小麦[15，21]、玉米[11，22]、烤烟[6，23]等。王丹英等[10]通过连续5年的田间试验发现，盛花期翻压绿肥油菜使供试水稻产量较冬闲对照显著增加5.70%～14.55%，而油菜收获后秸秆焚烧还田也使供试水稻产量较冬闲对照显著提高，且盛花期翻压的增产效果显著高于收获后秸秆焚烧还田。赵慧娟[19]研究发现，种植和翻压绿肥油菜，不仅显著提高早稻产量，对晚稻增产效果也十分显著，且增产率随着压青量的增加而增加。赵刚等[21]在陇东黄土旱塬地区通过连续4年试验发现，夏休闲期播种和翻压油菜，后作小麦干旱年份增产16.1%，平水年份增产6.8%。魏静[16]研究发现，冬季种植和翻压油菜，玉米籽粒产量较冬闲对照显著提高25.8%。刘领等[6]研究发现，翻压油菜显著提高了烤烟烟叶的产量、均价和产值。

同时，许多研究还发现，在减少化肥投入条件下，种植和翻压油菜仍可以显著提高后茬作物产量[22-25]。惠荣奎等[22]研究发现，在减少化肥投入5%条件下，翻压油菜可使玉米产量较正常施肥量冬闲对照显著增产8.07%;而在减少化肥投入10%～15%条件下，翻压油菜仍使玉米产量保持与对照相当。李淑春等[24]通过田间试验发现，在前作为油菜条件下，不施化肥仍使后作水稻较前作空闲施肥处理显著增加602%。王育军等[23]研究表明，即便是在降低氮肥投入20%～40%条件下，油菜秸秆还田不仅可以提高烤烟烟叶产量，还可以改善烟叶感官评吸质量。陈灿等[25]研究发现，与常规单施化肥处理相比，在化肥施用量减半条件下，套种和翻压油菜可以使宁杞5号枸杞干果年产量显著增加19.1%。这些研究结果说明轮作油菜或种植绿肥油菜可大量减少化肥的施用量，实现耕地的种养兼顾、良性循环[2，7，9-10，18]。

2种植油菜对土壤肥力的影响

土壤有机质含量在一定范围内与土壤肥力水平呈正相关关系，因此是评价土壤肥力的重要指标[9-10，20，26]。多数研究认为，种植和翻压绿肥油菜能够显著提高土壤有机质含量[10，16-17，19，22，27-28]。如王丹英等[10]研究发现，油菜秸秆焚烧还田和盛花期翻压还田分别使土壤有机质含量较对照显著增加1.99%和8.03%;惠荣奎等[22]研究发现，压青绿肥油菜“油肥1号”使土壤有机质含量显著提高9.78%;邓力超等[20]通过2年连续试验研究发现，种植和翻压“油肥1号”使土壤有机质含量显著提高了25.45%。但也有研究发现，翻压油菜对土壤有机质含量并没有显著影响[5，18]。这些差异可能与试验地土壤条件、气候因素、油菜品种、翻压量、翻压时间及试验周期等因素有关。刘晓霞等[29]研究发现，油菜等绿肥连续还田2年对土壤有机质含量的影响不大，但连续还田3～4年，土壤有机质含量显著升高。

与豆科紫云英、禾本科黑麦草等绿肥作物一样，绿肥油菜也会对土壤矿质养分含量及形态产生显著影响。这些研究主要集中在土壤氮、磷、钾含量方面，主要表现为无论是翻压绿肥油菜还是油菜秸秆还田均可显著提高土壤全氮和碱解氮[10，17，19，28]、速效磷和速效钾的含量[11，19-20，22，28，30]，也有研究发现种植和翻压绿肥油菜使土壤全磷和全钾含量显著升高[5，10]。一方面是油菜根系从土壤中吸收养分贮藏在体内，翻压后在土壤表层形成矿质养分的富集层[4，9，19，30]。Thorup-Kristensen等[31]在对豆科、禾本科及十字花科油菜等绿肥吸收土壤氮素进行系列研究后发现，油菜等十字花科植物对土壤氮素具有更强的捕获能力;同时油菜也是少数可以吸收利用矿物态磷素的作物[2，9，11，32]。另一方面是油菜在生长过程中，根系释放的大量有机物质在对根际矿物直接活化的同时，还提高了根际微生物的繁殖和活性，从而促进矿质养分的释放和有效化[4，9，19，30]。

油菜是直根系作物，其根系在土壤中的生长和穿插，可以疏松土壤、增加孔隙度，从而降低土壤紧实度和土壤容重;而根系的腐烂和分解，又会留下原根系生长的空间，进一步增加土壤孔隙度[1，4，9，33]。因此，种植和翻压绿肥油菜使土壤容重分别显著降低22.55%[20]和16.8%[16]。另外，翻压绿肥油菜或油菜秸秆还田，其有机质可以与土壤颗粒胶结形成较大的水稳性团聚体，从而改善土壤结构，增强土壤通气性和透水性[1，4，7，9，33]。

3种植油菜对土壤微生物的影响

土壤微生物在土壤物质转化和能量转移中发挥着极其重要的作用，种植绿肥能成倍或成十几倍地增加土壤微生物的总量[34-35]。而种植绿肥油菜或轮作油菜不仅能增加土壤微生物总量，还能改变真菌、细菌、放线菌三大类群微生物所占比例[11，34-35]。刘哲辉[11]研究发现，在油菜-玉米轮作体系中，土壤细菌群落数量显著增加，真菌数量显著减少，而放线菌数量无显著变化。细菌型土壤是土壤肥力提高的一个生物学指标，而真菌型土壤则是地力衰竭的标志，真菌群落数量的增加，意味着土传病害的加重，因为多种土传病害的发生都是由真菌型微生物引起的[11，34-35]。

农业生态系统的养分有效性和生产力很大程度上依赖于微生物生物量及其活性，因此土壤微生物生物量常被用作指示农业系统土壤理化性状的早期指标;土壤微生物熵是指土壤微生物呼吸速率与土壤微生物量碳的比值，能有效反映土壤有机质转化效率、土壤碳素损失状况[16，36-38]。高嵩涓等[38]以进行了31年定位试验的红壤性水稻土为对象，研究了长期冬种绿肥条件下土壤微生物生物量的季节变化，结果发现，冬种绿肥油菜提高了土壤微生物量碳、微生物量氮和微生物熵，无论是在土壤性质相对稳定的晚稻收获后还是全年平均值均显著高于冬闲对照处理。魏静[16]也得出类似的结果，冬季种植和翻压油菜，土壤微生物量碳、氮分别较冬闲对照显著增加30.5%和32.2%。虽然土壤微生物量碳仅占土壤总碳的1%～4%，土壤微生物量氮仅占土壤全氮的2%～7%，但土壤微生物量碳、氮却是土壤中最活跃的碳库和氮库之一，是土壤肥力的指示性指标[16，36，38]。种植和翻压绿肥油菜显著提高了土壤微生物量碳含量及微生物熵，说明绿肥油菜促进了土壤有机碳向更容易被微生物和作物利用的形态转化，从而提高了土壤养分的有效性[11，27]。

土壤酶是一类具有催化能力的生物活性物质[10，16-17]。一方面，土壤的一切生物化学过程都是在土壤酶的参与下进行的，它是土壤代谢的基础。土壤中的蔗糖酶是一种水解酶，直接参与有机质碳的代谢，磷酸酶能将有机磷水解为可被植物利用的有效态，土壤中氮的转化与脲酶活性密切相关。另一方面，土壤酶活性与土壤的物理特性、水热状况、土壤组分的化学组成及吸收性复合体的特征密切相关，能敏感地响应作物轮作、殘留物管理和土壤压实、耕翻等不同土壤管理措施[10，16-17]。因此，土壤酶活性可以作为土壤肥力和养分有效性的敏感指标[10，16-17]。魏静[16]研究发现，冬季种植和翻压油菜，土壤碱性磷酸酶、蔗糖酶和脲酶活性分别较冬闲对照显著提高11.4%、17.7%和21.7%。平亚琴[28]研究了在马铃薯生育后期填闲种植不同密度油菜对土壤酶活性的影响，结果发现土壤脲酶、过氧化氢酶及碱性磷酸酶活性显著提高。

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