種植與翻壓綠肥生態(tài)學(xué)效應(yīng)

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摘要：種植及翻壓綠肥是一項減量施用化肥和保護農(nóng)田生態(tài)環(huán)境的有效措施。通過綜述種植及翻壓綠肥對于作物產(chǎn)量、土壤理化性質(zhì)和養(yǎng)分以及土壤微生物等方面產(chǎn)生的生態(tài)學(xué)效應(yīng)，分析了當(dāng)前綠肥生產(chǎn)中存在的主要問題，并提出了今后應(yīng)當(dāng)重點研究的方向。

關(guān)鍵詞：綠肥；生態(tài)學(xué)效應(yīng)；作物產(chǎn)量；土壤；微生物

綠肥在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中具有重要作用，可以提高土壤肥力、改善土壤理化性質(zhì)、增加土壤微生物數(shù)量和多樣性，從而提高農(nóng)作物的產(chǎn)量[1-2]。然而近年來，隨著我國農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)的調(diào)整和化肥施用量的增加，加上農(nóng)村勞動力的減少和農(nóng)民用地、養(yǎng)地意識的弱化，綠肥種植面積呈逐漸下降的趨勢[3]。2015年，農(nóng)業(yè)部提出了至2020年實現(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》。而種植和利用綠肥恰好是一項減量施用化肥和保護農(nóng)田生態(tài)環(huán)境的有效措施。為此，本文基于國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，綜述了種植及翻壓綠肥產(chǎn)生的多方面的生態(tài)學(xué)效應(yīng)，分析與總結(jié)綠肥對土壤性質(zhì)、土壤養(yǎng)分、土壤微生物的影響，以及對于提升農(nóng)作物產(chǎn)量的作用，以期為進一步發(fā)展綠肥生產(chǎn)和實現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供借鑒與參考。

1種植及翻壓綠肥對作物產(chǎn)量的影響

近年來，國內(nèi)外學(xué)者在種植及翻壓綠肥對作物產(chǎn)量的影響方面進行了大量的研究。高菊生等[4]采用定位試驗研究了長期雙季稻綠肥輪作體系下水稻產(chǎn)量的變化趨勢，結(jié)果表明，與冬閑對照相比，雙季稻與綠肥輪作顯著提高了水稻產(chǎn)量，其中紫云英、油菜和黑麥草處理的水稻年平均產(chǎn)量較冬閑對照分別提高27.2%、20.5%、18.1%。李繼明等[5]通過26年長期定位試驗得出，綠肥配合化肥施用，長期效果較好，可以達到提高養(yǎng)分利用效率、減少化肥用量、增加和穩(wěn)定水稻產(chǎn)量的目的。其中，26年水稻平均產(chǎn)量以紫云英+豬糞處理最高，比對照增產(chǎn)64.47%。楊濱娟等[6]以冬閑連作為對照，通過連續(xù)8年的定位試驗研究了冬種綠肥翻壓還田的效果，結(jié)果表明，不同品種的綠肥對水稻產(chǎn)量提升的效果存在差異，紫云英、油菜、黑麥草處理分別增產(chǎn)水稻0.48%、7.31%、5.76%。郭云周等[7]研究表明，種植并翻壓綠肥光葉紫花苕鮮草，可減少化肥用量，有效提高烤煙產(chǎn)量和產(chǎn)值，提高上中等烤煙產(chǎn)量。綜合以上的研究成果，種植及翻壓綠肥有利于提高作物產(chǎn)量，綠肥與無機肥配施效果優(yōu)于單施化肥，并可顯著提高作物的產(chǎn)量和品質(zhì)。

2種植及翻壓綠肥對土壤理化性質(zhì)和養(yǎng)分的影響

綠肥對土壤理化性質(zhì)和養(yǎng)分的影響過程相對復(fù)雜，且不同品種的綠肥其影響程度各異。李紅燕等[8]研究表明，相比較于休閑處理，麥后播種長武懷豆并翻壓2年后，0～20cm土壤有機質(zhì)、總氮、礦質(zhì)氮、速效磷及速效鉀含量分別提高了12.4%、22.2%、95.9%、28.6%和11.2%；翻壓油菜后，土壤中速效磷、速效鉀、有機質(zhì)等含量顯著提高。潘福霞等[9]研究了旱地翻壓箭筈豌豆、苕子和山黧豆3種綠肥對土壤肥力特性的影響，試驗結(jié)果表明，箭筈豌豆可以有效提升土壤有機碳、無機氮、速效鉀和速效磷含量，山黧豆處理的土壤pH值變化幅度最大。王璐等[10]研究表明，紫云英和稻草還田可以降低土壤容重，改善土壤孔隙性。此外，杜威等[11]開展田間定位試驗，分別設(shè)置了3種豆科綠肥（綠豆、大豆和長武懷豆）和4個施氮水平，連續(xù)6年種植并翻壓綠肥后，分析土壤中養(yǎng)分含量，結(jié)果表明，與對照（休閑）處理相比，長期種植并翻壓豆科綠肥能顯著提高土壤有機碳、全氮和堿解氮等養(yǎng)分指標(biāo)含量，3種養(yǎng)分分別提高了4.47%～15.35%、5.21%～6.25%、11.00%～14.35%，且均以懷豆處理的提升效果最佳?？傮w而言，綠肥翻壓還田有利于土壤有機質(zhì)的形成，可以增加生物固氮量，提升磷、鉀等養(yǎng)分，還可以增加地面覆被，達到水土保持效果[12]。

3種植及翻壓綠肥對土壤微生物的影響

區(qū)域內(nèi)豐富的微生物種群和數(shù)量顯示著土壤生態(tài)系統(tǒng)健康、平衡，適宜作物生長[12]。楊曾平等[13]研究了雙季稻種植區(qū)長期冬種綠肥下水稻土微生物特性及酶活性與土壤質(zhì)量的關(guān)系，結(jié)果表明，與冬季休閑處理相比，長期冬種綠肥翻壓處理的微生物種群數(shù)量、微生物生物量碳、微生物生物量氮都有所提高，其中以長期冬種紫云英翻壓處理效果最為明顯，表明長期冬種綠肥翻壓能明顯地改善水稻土的微生物特性與酶活性。此外，佀國涵等[14]研究表明，種植豆科綠肥并翻壓還田可以增加土壤微生物數(shù)量，隨著翻壓綠肥年限增加，土壤微生物量碳的含量也隨之增加。翻壓綠肥30t/hm2連續(xù)進行3年后，土壤細菌、真菌和放線菌數(shù)量以及土壤微生物碳含量提高了35.4%~49.0%，比對照提高了43.0%~63.3%。這與楊曾平等[13]的研究結(jié)果基本一致。由此可見，種植及翻壓綠肥不僅可以提高土壤肥力，而且可以作為改善土壤生態(tài)環(huán)境的一個重要措施。

4結(jié)語

綠肥作為一種養(yǎng)分全面的優(yōu)質(zhì)生物肥源，不僅具有傳統(tǒng)意義上的增加作物產(chǎn)量、培肥地力的作用和效果，而且對提升土壤微生物數(shù)量和活性也發(fā)揮了很重要的作用。對于我國而言，由于在各種耕作制度下存在著大量季節(jié)性閑置耕地，并且不同區(qū)域有著多樣的氣候環(huán)境和種植制度，適宜間作、輪作、混作等多種種植方式，發(fā)展綠肥具有很大的潛力。然而，由于近年來我國種植結(jié)構(gòu)的變化和農(nóng)村勞動力的減少，再加上化肥的大量使用，種植及翻壓綠肥還沒有得到應(yīng)有的重視，從而導(dǎo)致部分地區(qū)冬季空閑面積越來越大。因此，后續(xù)有必要針對冬季綠肥推廣應(yīng)用中存在的主要問題進行深入調(diào)研，以提出有針對性的發(fā)展策略。另一方面，從已有的研究來看，同種綠肥在不同的土壤環(huán)境中所產(chǎn)生的生態(tài)學(xué)效應(yīng)并不相同，而不同的綠肥在相同的土壤環(huán)境中所產(chǎn)生的生態(tài)學(xué)效應(yīng)也不盡相同。因此，在今后的研究過程中，應(yīng)當(dāng)重點從綠肥的營養(yǎng)成分和養(yǎng)分釋放規(guī)律、綠肥對土壤理化性質(zhì)和養(yǎng)分的影響機理、土壤微生物對種植及翻壓綠肥的響應(yīng)機制等方面開展深入和系統(tǒng)的研究，篩選出可用于改良不同類型土壤的高效綠肥作物，以發(fā)揮種植及翻壓綠肥的最佳生態(tài)學(xué)效應(yīng)。

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作者:李建輝 劉麗麗 張文標(biāo) 石子建 單位:浙江省衢州市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院 寧波市北侖區(qū)植物檢疫站