种植绿肥对土壤性状改良的研究进展_王贞元.pdf

绿肥是指可以直接将全部或部分茎秆直接翻埋入土壤充当肥料的一类绿色植物体，或者是一类可以将全部或部分茎秆刈割后经过堆沤发酵处理施入土壤充当肥料的绿色植物体1。绿肥的使用在我国有着久远的发展历史。公元前200年，先人就意识到将田地里的杂草犁入土壤可以充当肥料2，唐代至清代绿肥得到广泛应用。自20世纪以来，随着国家对绿肥科学研究的重视，种植面积和种类不断增加，50DOI:10.16376/ki.bfgs.2023.01.001中图分类号：S625.5+4文献标识码：A文章编号：10015698（2023）01000104种植绿肥对土壤性状改良的研究进展王贞元1，2，冶瑞1，2，赵劲飞1，2，张全忠1，2，苏广东1，2，廖结安1，2*（1塔里木大学机械电气化工程学院，新疆 阿拉尔843300；2新疆维吾尔自治区普通高等学校现代农业工程重点实验室，新疆 阿拉尔843300）收稿日期：2022-06-09；修回日期：2022-08-03基金项目：兵团财政科技计划资助项目（2021CB022）；师市财政科技计划项目（2021NY07）；兵团重点领域科技攻关计划项目（2018AB037）作者简介：王贞元（1998-），男，甘肃武威人，在读硕士研究生，研究方向为农业工程与信息技术。E-mail：*通讯作者：廖结安（1982-），男，安徽望江人，教授，硕士生导师，研究方向为旱地（果园）绿肥机械化、新疆特色林果机械化装备。E-mail：摘要：绿肥是一种高效清洁的有机肥源，是生态农业的重要组成部分，也是减少化学药剂使用的重要措施。该文阐述了绿肥翻压或覆盖对土壤理化性状及土壤环境条件的改良效果，得出种植绿肥可有效提高土壤蓄水保水、抗侵蚀能力，有利于减少农药和化肥用量，提高土壤质量，改善生态环境。并提出建立不同种类绿肥对土壤影响的数据库、研究不同还田方式的改土效果和利用绿肥生产有机产品的建议。关键词：绿肥；土壤肥力；水土保持Research Progress on Improvement of Soil Properties by Planting Green ManureWANG Zhen-yuan1，2，YE Rui1，2，ZHAO Jin-fei1，2，ZHANG Quan-zhong1，2，SU Guang-dong1，2，LIAO Jie-an1，2*（1 College of Mechanical Electrification Engineering，Tarim University，Alar Xinjiang 843300，China；2 Key Laboratory of Modern Agricultural Engineering of Xinjiang Uygur Autonomous Region，AlarXinjiang 843300，China）Abstract：Green manure is an efficient and clean organic fertilizer source，an important part ofecological agriculture，and an important measure to reduce the use of chemical agents.In this paper，the improvement of soil physical and chemical properties and soil environmental conditions after greenmanure is turned over or covered is described.It is concluded that planting green manure caneffectively improve soil water storage and retention，anti-corrosion and anti-erosion ability，which isbeneficial to reduce the application of pesticides and chemical fertilizers，improve soil quality andimprove ecological environment.Suggestions were put forward to establish the database of differentkinds of green manure on soil，to study the difference of soil improvement of green manure underdifferent returning methods and to cultivate organic products with green manure.Key words：green fertilizer；soil fertility；soil and water conservation2023年1月2023（1）1北方果树NORTHERN FRUITS专题论述22023年1月北方果树70年代，我国绿肥种植面积已接近200万hm2，绿肥成为诸多地区重要的有机肥源3。90年代到本世纪初期，随着化肥逐渐占据市场成为主要肥料，绿肥应用慢慢淡出人们的视野。如今伴随着能源短缺、资源匮乏、环境污染严重等问题的出现，绿肥的应用再次被高度重视起来4。绿肥作物的种植方式多种多样，其与主栽作物之间有混作、间作、套作、轮作等多种方式5。不同的绿肥作物与主栽作物选择不同的种植方式可以达到不同的增肥效果，可改善土壤的理化性状、生物学性状，保水能力增强等，从而提高主栽作物的产量和品质6。绿肥是可再生资源，且其种类多、来源广，对环境零污染，肥效好，易栽培，具有良好的经济效益7。因此，加大绿肥在农业生产中的应用，对于绿色农业的产业化建设及可持续发展具有重要意义。本文针对种植绿肥的改土效果方面的研究现状进行阐述。1绿肥对土壤肥力的影响化肥在给农业生产带来客观收益的同时，由于大量、长期、不规范的使用导致土壤酸化、养分失调及破坏土壤结构等问题，降低土壤肥力，严重影响农业的发展。土壤是农业的基础，面对土壤受到破坏的现实，培肥土壤成为我们不可忽视的重要任务。为此，我们必须充分认识绿肥的改土作用。1.1对土壤物理性状的影响用来改善土壤物理性状的最有效方法就是长期地种植绿肥作物。绿肥作物在生长过程中其根系会逐步深入土壤深处，达到疏松土壤、降低土壤容重等作用。大量研究表明，通过将绿肥作物翻压至土壤中或是将其覆盖于地表等多种方式，都可以对土壤的物理性状有一定程度的改善。王慧敏等8选用5种不同的芳香地被植物在茶园进行间作覆盖试验，发现间作绿肥植物后，不同土层的土壤相对含水量较对照提高10.57%30.47%；土壤容重因所种植的绿肥种类和土层深度的不同而变化，其中间作须苞石竹、丛生福禄考这两种绿肥，表层土壤（010cm）的容重明显减低。罗玲等9的研究发现，随着绿肥翻压年限的增加，土壤容重逐年下降，孔隙度增加，最高降低3.6%，增加1.7%。高文杰13等人发现，种植绿肥的土壤容重增加，020cm土层远大于不种绿肥的，2040 cm、4060 cm土层增加的幅度不如020 cm的。邓小华等9通过种植5种绿肥探究其对植烟地土壤性状的影响，发现土壤容重降低1.71%23.87%，其中禾本科绿肥对土壤容重影响更显著。牛雅琼等10研究发现，翻压不同绿肥作物，土壤含水率、总孔隙度受到不同的影响，其中毛叶苕子对土壤水分的影响最为显著，高达50.15%；箭舌豌豆对土壤孔隙度影响比清耕提高12.47%。胡斌11、周泉12、刘威13、郭耀东等15通过种植绿肥也得到类似的结论。绿肥对土壤的含水率、湿度11、容重等物理性状的影响主要体现在种植绿肥的过程中和将绿肥翻压入土后，同时也会因当地的气候、土壤类型及种植方式的不同而产生差异。1.2对土壤化学性状的影响土壤中的有机质、氮、磷、钾，以及土壤的pH值等，都是衡量土壤化学性状的重要指标，土壤肥力受上述各指标含量的影响。施用化肥虽然能够及时有效地对土壤所缺养分进行补充，但相比绿肥，化肥对土壤伤害极大。研究表明，绿肥在翻压入土腐解后较对照土壤的pH值、有机碳、无机氮、有效磷、速效钾的含量都呈现出增高趋势1619。绿肥的种类、种植模式是多种多样的，不同种类绿肥其自身的酸碱性还有一定的差异，在选择时可根据土壤自身的酸碱性来确定合适的绿肥作物，以达到调节土壤pH值的目的20。梁琴等22通过在种植绿肥作物的基础上搭配不同比例氮肥，种植绿肥与80%的氮肥搭配，土壤有机质和全氮含量均有所提高；与70%的氮肥搭配，能较好地提高土壤碱解氮、有效磷、速效钾的含量，分别提高15.19%、4.09%和24.78%。长期间作不同绿肥土壤化学性状会发生显著的变化，以十字花科油菜为主作物，间作绿肥紫云英，则抑制油菜的土壤呼吸，土壤呼吸受油菜生育阶段影响较大，整体趋势呈现先下降后升高再下降，即所谓抑制是降低碳排放12。长期套种不同种类或是相同种类的绿肥也会改善土壤的化学性状。高文杰等13研究发现，仅套种扁豆的土壤全氮量改变最大，最大含量可达到0.13%。同样选用豆科绿肥进行试验，潘福霞等16发现，前期土壤全氮含量变化幅度微小，后期山黧豆处理的最高，增加到0.15%。赵秋等17发现，种植黑麦草的土壤容重变化幅度最大，较对照降低5.67%。王英俊等21发现，苹果园间作白三叶，土壤中各粒级团聚体的有机碳含量较清耕增加4.41%122.79%，且间作白三叶对有机碳垂直分布格局产生一定的影响。种植绿肥除了对土壤有机质、有机碳、全氮产生影响外，尤其对土壤速效氮磷钾及pH值产生影响，总体呈现对土壤有利的趋势24，37，38。将绿肥翻压入土之后，在腐解过程中，大多情况2023（1）王贞元等：种植绿肥对土壤性状改良的研究进展3下能增加土壤中有机质、全氮、碱解氮等的含量，降低土壤pH值。各养分含量的变化幅度受绿肥翻埋深度、所处土壤类型、种植模式的影响，同时也会受所种绿肥种类的不同产生差异。总的来看，种植绿肥对土壤化学性质的改良多数情况下是有正向作用的。1.3对土壤生物学性状的影响土壤是植物生长的载体，为植物生长提供各类养分，同时还是生态系统中物质循环和能量转化的重要场所。这些物质转化与能量转化的本质就是一系列的生物化学反应，在这些生物化学反应中起着催化剂作用的被统称为土壤酶25。土壤酶主要来源于土壤中的动物、植物残体和微生物。土壤酶活性能反映土壤生物化学过程的强度和方向26，可以作为评价土壤肥力状况的指标，也是反映土壤质量的生物活性指标。研究表明，绿肥翻压处理，土壤中的细菌、放线菌、土壤酶活性、土壤有机质及养分含量均较对照高，变化差异达到显著或极显著水平。总体上，种植绿肥对土壤微生物生长有较好的促进作用27，28。廖青等30研究发现，蔗叶还田的土壤，细菌、真菌、放线菌总数分别为常规处理的2.38、1.80和2.74倍。翻压绿肥之后土壤中的微生物群落也发生变化，细菌以小菌落为主变为以中型菌落为主，真菌和放线菌增多了小型菌落。绿肥种植过程中其根系的分泌物，以及翻压入土后的植物体均可作为土壤微生物的食物和能量来源，进而影响土壤中微生物数量。无论北方还是南方，种植绿肥再将其翻压可有效提升土壤中细菌数量，提高微生物生物量和碳、氮的含量，增强土壤酶活性。其效果也会因绿肥种类、土壤类型产生差异。2绿肥对土壤环境条件的影响绿肥作物生长量大，生长速度快，茎叶覆盖密集，抗逆性强。一旦生长能迅速覆盖地表，可减少地表土壤水分的蒸发，减少地表径流和土壤侵蚀29。绿肥能维持果园中温度平衡，在低温时具有保暖增温作用，在炎热时具有降温作用，为果树提供适宜的生长环境。如黄土高原地区，苹果园间作绿肥可减少果园日温差和年温差，平稳地温。绿肥植物的根在土壤中交错生长，能很好地促进和保持土壤的团粒结构，提高土壤孔隙度和透水性，同时可以稳固土壤，降低坡