我國夏季綠肥的種植及利用現狀研究進展

況勝劍，廖 恒，姚單君，張 欽，秦 松，張愛華

(貴州省農業科學院土壤肥料研究所/貴州省農業科學院農業資源與環境研究所/農業農村部貴州耕地保育與農業環境科學觀測試驗站，貴州貴陽 550006)

近年來，我國提出加快農業全面綠色轉型、耕地質量保護和提升等系列政策，人們對農產品的安全和品質要求也不斷提高，農業生產除了提升產量，也應注重向高品質、多樣化、安全性轉變。長期偏施化肥、過度依賴農藥會導致耕地質量退化，影響農產品質量安全[1-2]。作為我國傳統農業精華的綠肥，是一種清潔的有機肥源[3-4]，不僅能提高土壤肥力[5-6]、改善土壤環境質量[7-8]、防止水土流失[9-10]、改善生態環境[11-12]，還能提高作物產量[13]和品質[14]，是化肥減施[15]、病蟲草害綠色防控[16]、加強耕地質量建設的重要措施。夏季綠肥主要指春夏播種，夏秋收割還田的綠肥。我國北方地區有大量夏休閑期土地可用于夏季綠肥生產利用。此外，隨著我國經果林面積，尤其是南方果茶園面積快速增加，對土壤質量改善、環境保護、雜草防控、農旅一體發展的需求越來越大，夏季綠肥是解決這些問題的重要手段。然而國內有關夏季綠肥的相關研究相對滯后，已無法滿足生產需求。本研究主要從品種資源、栽培模式、效應分析3個方面對夏季綠肥種植利用現狀進行闡述，并提出存在的問題，對今后研究和發展進行展望，以期為夏季綠肥的研究和利用提供參考。

1 夏季綠肥主要種質資源

我國地域遼闊，各區域環境氣候、土壤類型差異顯著，因此綠肥種質資源的地域性差異較大[17-18]。當前，各區域種植的夏季綠肥仍以豆科、十字花科、禾本科綠肥品種為主(表1)。

箭筈豌豆、油菜等南方冬季普遍種植的綠肥也是華北、西北地區夏季種植的主要品種[19，20，25]，草木樨多見于華北、西北種植[21，26]，檉麻、籽粒莧、高丹草在華北、東北均有種植[21-22，35-36]，而毛葉苕子在整個北方地區種植較廣泛[20，27，35]。百喜草、柱花草等喜溫綠肥主要分布在華南、華東等熱帶和亞熱帶地區[37，55，56]。白三葉草、黑麥草、紫花苜蓿、大豆、綠豆等綠肥品種由于適應性較強，品種較多，夏季在南北方均有種植[23，28，38，40，47，52，57-58]。此外，在西北、西南等地區，通過研究及實踐，也發現了一些區域適應性較好的地方品種，如陜西長武懷豆[29，59]、貴州本地飯豆[41]等。針對這些地方的優良品種，應加強種質資源的保護和開發利用，以支撐區域夏季綠肥產業的發展。

表1 我國夏季綠肥主要栽培品種

2 夏季綠肥主要栽培利用模式

目前，我國夏季綠肥主要栽培模式有輪作模式和間套作模式(表2)。

輪作模式主要應用在西北高原、華北、東北平原地區，這些區域夏休閑期雨熱資源豐富但利用率不高，農作物通常一年一熟，利用綠肥作為填閑作物，與冬小麥[21，27]、春玉米[60]、棉花[7]等進行輪作。姚致遠等認為，與傳統夏休閑—冬小麥種植模式相比，豆類綠肥—春玉米—冬小麥輪作能很好地平衡成本與收益的關系，是一種提高農民收入的合理種植制度[63]。李紅燕等認為，麥后輪作綠肥的生物量、養分還田量顯著高于套種，土壤養分含量及土壤酶活性也較高[64]。

間套作模式應用范圍較廣，主要是在果、茶等經濟林下進行種植。如北方地區蘋果園間作白三葉[23，30]、油菜[62，65]、箭筈豌豆[57]等；西南地區咖啡間作田菁、硬皮豆[42]，獼猴桃間作爬山豆、綠豆[41]；華中地區茶園間作黑麥草、白三葉、早熟禾[53-54]；華南地區金橘園間作雀稗、白花藿香薊[10]；華東地區茶園間作圓葉決明[51]，柑橘間作黑麥草[6]，蜜柚間作百喜草[12]。此外，也有關于玉米間作箭筈豌豆[25]、大豆[24]、竹豆[13]、矮生菜豆[9]等相關研究報道。

表2 我國夏季綠肥主要栽培利用模式

夏季綠肥主要利用方式有翻壓還田和地表覆蓋(表2)，不同還田利用方式對土壤結構、養分及作物生長均會產生不同的影響。呂奕彤等認為，在干旱綠洲灌區，相對于綠肥全量翻壓、根茬覆蓋免耕或翻壓以及傳統翻耕不復種綠肥，麥后復種綠肥地表覆蓋免耕對促進0～30 cm土層土壤大團聚體形成及穩定、降低土壤容重的效果更好[60]。而麥后復種綠肥全量翻壓或地表覆蓋免耕均可以提高土壤氮素含量，并促進玉米氮素的高效利用[66]。在豆類綠肥—春玉米—冬小麥輪作體系中，豆類收獲籽粒后莖稈地表覆蓋的利用方式對提高小麥播前土壤儲水量、穩定產量、培肥土壤和降低土壤硝態氮殘留量表現較好[67]。在夏綠肥—冬小麥輪作體系中，小麥播前翻壓綠肥能顯著提高土壤有機質、全氮和速效鉀含量[68]，而綠肥提前半月翻壓則可以促進冬小麥生長及提升產量[69]。在渭北蘋果園，綠肥10、25 cm輪翻模式對促進植株腐解、養分釋放及果樹根系生長作用最好[23]。與免耕覆蓋還田相比，夏季綠肥貓豆和赤小豆翻壓還田后養分累積釋放率和釋放速率均較高[39]。此外，綠肥不同種植方式對果樹生長也有影響。林桂志等認為，全園覆蓋種植百喜草顯著影響幼齡荔枝的生長，而帶狀種植百喜草可有效調控土壤環境又不與幼齡荔枝爭水奪肥[56]。

3 夏季綠肥應用效應分析

3.1 改善土壤質量，提升土壤肥力

農業生產過程中長期種植模式單一[60]、過量施用化肥[70-71]、農業機械耕作[72-73]等均會造成土壤質量退化。種植綠肥作物可以改善土壤理化性狀[60]和生物性能[52-53]，提高化學肥料的利用效率[74-75]，是提升土壤質量的重要措施。

在北方旱地，綠肥作為夏休閑期的填閑作物與冬小麥輪作，對改良、培肥土壤有很好的作用[64，76]。種植并翻壓豆科綠肥長武懷豆、大豆、綠豆是夏休閑期旱地培肥的有效途徑[77-79]。冬小麥與光葉苕子、毛葉苕子、紫云英、草木樨輪作雖然會消耗麥田較多的水分，使土壤貯水量降低，但水分利用效率提高，土壤養分也有不同程度的提高[80]。王崢等對綠肥翻壓利用方式進行研究，發現冬小麥播前翻壓綠肥懷豆土壤培肥效果最好，但是在干旱年份，應該提前翻壓綠肥[68]。此外，綠肥與棉花[7，29]、玉米[20，26]等作物輪作、間作也能起到改土培肥的作用。

果園間套作綠肥是土壤改良和培肥的有效措施[62，81]。通過豆科綠肥與蘋果套種可增加土壤碳氮含量，對干旱山地新建果園培肥有較好的作用[57]，若新建果園肥力低下，可采用種植綠肥和施用有機肥相結合的方式快速培肥土壤[6]。此外，關于茶園間作綠肥的相關研究結果表明，茶園間作圓葉決明可改善土壤質量[51]，黑麥草和白三葉混播有利于阻抗土壤酸化[52]，而黑麥草、白三葉、早熟禾、紅三葉等4種綠肥混播可提升土壤微生物群落功能多樣性[53]。

3.2 促進作物、果茶樹生長，提升產量和品質

種植綠肥可以改善、優化作物及果茶樹的生長環境，包括改善土壤含水狀況，提高水分利用效率[25，82]，調節土壤、空氣溫濕度[58，65，83]，提高光合利用率[24，51]等，從而促進作物、果樹、茶樹生長[58，83-85]，達到穩產[25]、增產[32，86]及提升品質[40，51]的目的。

趙剛等認為，休閑期復種油菜是西北旱地小麥抗旱增產的有益途徑，休閑中期播種油菜土壤蓄水效率為58.5%，復種油菜后小麥干旱年份增產16.1%，平水年份增產6.8%[82]。楊露等認為，蘋果幼樹間作禾本科綠肥可不同程度提高葉片磷、鉀、鐵、銅、鋅元素的含量，促進果樹生長發育[5]。間作白三葉和黑麥草能明顯提高南豐蜜橘果實可溶性糖、可溶性固形物和維生素C含量，降低可滴定酸含量，改善果實鮮食品質[14]。香梨行間種植白三葉，凈光合速率日均值較清耕增加11.8%，同時，還可顯著增加其維生素C的含量，降低可滴定酸的含量，提升果實品質[58]。茶園間作白三葉草茶樹根系生物量、總根長分別是單作的2.4、2.1倍，可有效促進茶樹生長[83]。茶園間作圓葉決明能提高茶樹光合利用率，與清耕相比，夏茶茶葉產量顯著提高了17%，春夏茶氨基酸含量和夏茶茶水浸出物含量也顯著提高[51]。此外，也有關于綠肥與果樹爭水的報道，白崗栓等認為，種植白三葉和鴨茅存在與蘋果爭水的問題，并指出隴東旱塬蘋果園不宜生草，而應覆草[87]。

3.3 抑制雜草生長，起到生態控草的作用

雜草往往會危害農業生產，導致作物減產[88-89]，與果樹競爭陽光、水分、養分，造成病蟲害傳播[90-91]。但是，雜草在防止水土流失、吸引益蟲、提高生物多樣性等方面也發揮了一定的作用[90]，因此，完全清除雜草也不利于果園長效發展。與其他除草方式相比，果園種植綠肥不僅能有效控制雜草生長，還能改善果園生態環境，維持生態平衡，促進果園可持續發展[90-92]，是一種“以草抑草”的綠色控草方法[93]。

付興飛等認為，咖啡園種植綠肥田菁、硬皮豆后，通過與雜草競爭環境資源，導致雜草群落生產力下降，從而改變雜草群落的生態位、群落結構及功能群，降低雜草群落的多樣性[42]。匡石滋等認為，火龍果園種植綠肥紫花苜蓿、百喜草和柱花草可抑制果園雜草的孳生，尤其是柱花草抑制效果最好[37]。柚子園種植白三葉可穩定雜草群落，控制優勢種發生，有效降低雜草危害程度[45]。羅旭輝等在茶園的研究結果顯示，套種圓葉決明1～2年，使喜陽的優勢雜草數量明顯減少，而耐陰雜草有所增加，總體上可使雜草干質量較人工除草分別下降55.8%～61.6%，顯著降低了雜草生物量，尤其是對馬唐等惡性雜草防治效果突出，是茶園控草的有效手段[94]。通過在玉米行間種植豆科作物，與雜草競爭光照等資源，可起到抑制雜草生長的作用，同時還可以促進增產增收[95]。可見，種植綠肥是農業生產中一種高效、安全、綠色的防草控草措施。

3.4 水土保持，降低農業面源污染風險

水土流失往往造成土地質量下降及面源污染，尤其是在雨量充沛的夏季，坡耕地[9]、坡地果園[10]這一現象更加突出。大量研究結果表明，種植綠肥能增加雨水滲漏量[48]和地表植被覆蓋度[9]，明顯減少地表徑流[47-48]，進而有效降低水土流失量，控制面源污染[11-12]。與清耕相比，蘋果園間作鼠茅草地表徑流量顯著降低88.3%～98.7%，滲漏量增加42.1%～97.6%[48]；桃園種植菊苣、紫花苜蓿、白三葉徑流量分別降低41.6%、35.0%、58.4%[47]；蜜柚園間作百喜草土壤流失量只有清耕處理的2.44%～2.96%[12]。可見，種植綠肥對于減少坡地果園的水土和養分流失效果顯著。在坡耕地，與冬閑—玉米模式相比，苕子—玉米+夏季綠肥模式在雨季減少地表徑流62.6%，減少土壤侵蝕量78.4%，提高旱坡地覆蓋度52.1%～66.7%[9]。此外，李婷婷等認為，果園生草還能一定程度上削弱坡度對坡面氮磷流失的增加作用[10]。李發林等認為，與帶狀生草相比，全園生草控制果園面源污染效果更好[11]。

3.5 其他應用效應分析

近年來，綠肥作物在現代觀光農業中的景觀利用價值逐漸凸顯[96]。姚單君等認為，梨園種植菊科綠肥小葵子、高稈波斯菊和百日草，可以兼顧美觀和生態的作用[43]。部分綠肥作物還有驅避害蟲的作用，如藍莓園種植白車軸草、芹菜和薄荷對果蠅均有較強的驅避效果，其中薄荷在藍莓盛果期和盛果末期驅避效果可達到79.73%[44]。此外，很多綠肥作物飼用效應也較顯著，如麥后復種夏季綠肥箭筈豌豆、油菜、綠豆、長武懷豆等飼用價值均較高[76，97]。探究拓寬綠肥多種應用途徑，可提高綠肥作物的經濟效益，增加農戶對綠肥的接受度和認可度。

4 問題及展望

我國發展夏季綠肥生產的潛力巨大，一方面，北方地區大量夏休閑期土地可用于綠肥與經濟作物輪作，實現用地養地；另一方面，我國果園、茶園面積較廣，園內套作綠肥對土壤、環境及果茶提質增效均有益處。但夏季綠肥的推廣面積及研究深度遠遠不如冬季綠肥，這與夏季綠肥優良品種缺乏，對種植利用模式、綜合效益研究不夠深入有關。

4.1 種質資源開發利用

近年來，隨著全國綠肥生產工作的逐步恢復，關于綠肥種質資源的篩選、評價、擴繁等工作也越來越受到重視，并選育出許多優良的冬季綠肥資源[4]。但針對夏季綠肥種質資源的相關研究卻非常滯后，很多品種的應用仍停留在試驗研究和小規模示范階段，種子無法進行量產，已嚴重制約了夏季綠肥的推廣和應用。尤其是現在南方果茶等經濟園對夏季綠肥需求較大，亟須選育高度適宜、有一定耐踐踏性、耐高溫、不纏繞或攀緣、便于果茶園日常栽培管理的綠肥品種[98]。一些適應性較好的地方優良品種應用前景較好，但存在品種混雜、退化，生物性狀、種源市場不穩定等問題，急需開展資源調查、篩選評價、提存復壯、培育改良和擴繁生產等工作。此外，引進、馴化外來綠肥品種也是一種豐富種質資源利用的有效途徑。

4.2 種植利用模式優化

夏季綠肥的生長與果茶樹等生長、結果季節相重合，需明確是否存在與果茶樹爭水爭肥的問題，北方地區則可能存在與下茬作物爭水等問題。目前，已有研究關注夏休閑期輪作綠肥對下茬作物生長的影響[85]，而針對綠肥及果茶樹根系生長分布規律，水分、養分競爭問題，互作關系等研究較少[98]。同時，夏季也是病蟲害的高發季節，還需要明確綠肥與主栽作物是否存在共生的病蟲害，以降低損失。因此，必須明確種植夏季綠肥對主栽作物生長的影響，針對不同的功能需求優化夏季綠肥的種植利用模式，包括品種選擇、播種時間、播種方式、種植密度、生長前期管護、生長后期管理、植株利用方式等，還應建立綠肥與主作物一體化病蟲害防控與基于綠肥的病蟲害阻斷技術。在兼顧綠肥生產效益與成本的基礎上做好建植栽培工作，從而降低綠肥生產帶來的負面影響。

4.3 綜合效益評價提升

綠肥作為一種天然有機的肥料，目前，針對綠肥替代糧油作物化肥施用的相關研究及應用已趨于成熟，但果茶園中綠肥的化肥替代效應還有待進一步深入研究，解決該問題也可以為夏季綠肥的應用提供很好的技術支撐。此外，針對綠肥利用方式單一、直接經濟效益不高等問題，亟須開展綠肥增值增效研究，一是功能性綠肥產品開發，二是開展綠肥控草、觀光、飼用、菜用、養蜂等潛力分析及研究，進而提升夏季綠肥的綜合利用價值。

綜上，當前我國綠肥生產正處在復蘇發展的好時期，要提升全國綠肥種植面積，夏季綠肥的生產瓶頸必須突破。在農業綠色發展、鄉村振興、耕地質量保護提升等政策背景下，深入挖掘優良綠肥作物品種及應用模式，可以為提升綠肥應用潛力提供科學依據，使綠肥生產在提升土壤質量、改善生態環境、提高經濟效益、助力綠色發展中發揮更好的作用。