綠肥種植對土壤的改良與應用研究

黃惠

1 引言

綠肥作物一般是指可以作為經濟農業(yè)作物的養(yǎng)分，提高土壤生產力的作物。這主要包括可以通過根瘤菌固定氮的豆科植物，如中國豆科植物和紫花苜蓿，以及非豆科植物，如黑麥草和大麥。早在中國、印度和日本的現(xiàn)代農業(yè)技術出現(xiàn)之前，豆科綠肥作物就被認為是濕地水稻的重要氮來源。但近年來，由于長期施用化肥導致土壤肥力下降、農田面源污染和土壤酸化，生態(tài)農業(yè)服務項目的引入，以及公眾對綠肥認識的加深，綠肥的優(yōu)勢迅速顯現(xiàn)。

2 綠肥對土壤的改良作用

綠肥能促進土壤健康，減少土壤侵蝕，改善土壤水力學性質，增加土壤有機碳庫。自然侵蝕是土壤侵蝕的主要因素，主要是風蝕和水蝕。農業(yè)土壤風蝕主要發(fā)生在干旱和半干旱地區(qū)，主要是由沙塵造成的。綠肥種植減少了土壤暴露，提高了土壤持水能力，增加了土壤團聚體含量，從而減少了土壤風蝕。種植綠肥可以通過降低日間土壤溫度、減少蒸發(fā)、增加土壤滲透性來減少土壤侵蝕，保持土壤含水量。在土壤構造中，入滲是主要的內部侵蝕過程之一，選擇性地侵蝕通過粗顆粒形成的空隙的細顆粒。高緯度水田種植綠肥可以通過提高水穩(wěn)性團聚體含量和土壤滲透性來減少雨季引起的土壤固結，這與綠肥根分泌物引起的土壤膠體含量和微生物酶活性有關。綠肥對作物生長和養(yǎng)分利用的影響與土壤物理化學性質的改善有關，包括土壤容重、水分電導率和碳氮水平。以往研究發(fā)現(xiàn)，長期施用綠肥可降低土壤容重和土壤有機碳消耗率，并且提高土壤孔隙度、持水能力、酶活性、有機質、全氮、速效氮含量。同時，綠肥可以提高土壤水穩(wěn)性團聚體的含量和穩(wěn)定性，增強土壤微生物對環(huán)境脅迫的抗性。

綠肥品種豐富，不同品種綠肥的肥力特征和生產能力差異較大。因此，應根據(jù)綠肥肥力和品種特點，結合氣候和土壤質地條件，采取不同的耕作方式。前期研究發(fā)現(xiàn)，長期種植黃芪和油菜作為綠肥，提高了水稻的芳香度、腐殖質化程度和溶解有機質的平均分子量，使有機質更加穩(wěn)定。此外，種植黃豆和黑麥草可提高土壤結構鉀的有效性和鉀在土壤礦物學中的滯留能力，是提高土壤鉀有效性的有效替代方法。

研究發(fā)現(xiàn)，在堿地土壤中種植漢茶和太陽麻可提高土壤養(yǎng)分供給，具有改造堿地的潛力。此外，施肥方式和耕作方式對土壤養(yǎng)分也有顯著影響。在谷物作物的肥料系統(tǒng)中使用綠肥和稻草有助于增加養(yǎng)分向土壤的回報。與此同時將綠肥與保護性耕作（少耕和免耕）系統(tǒng)相結合可以在短時間內改善農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)性能。

3 綠肥對土壤的其它效用

綠肥除了能改良土壤，還能在一定程度上減少溫室氣體排放，用于土壤修復。研究發(fā)現(xiàn)，與單純施用化肥相比，綠肥化肥配施降低了土壤CO2排放量，且常規(guī)免耕綠肥化肥配施水田CO2累積排放量顯著低于粉壟免耕水田。這可能是因為綠肥在內穩(wěn)定轉化后，對免耕水稻土的土壤微環(huán)境產生了影響，減緩了CO2的釋放。還有研究發(fā)現(xiàn)綠肥還田前有氧短預消化（10～20天）可顯著降低水稻種植期間CH4通量（55%～80%），其機制是通過有氧消化將外源不穩(wěn)定碳轉化為變暖潛勢較低的CO2，從而減少CH4排放。

除草劑在農業(yè)生產中經常用于減少雜草對土壤養(yǎng)分的消耗，以最大限度地提高經濟作物的產量，但其在農業(yè)生態(tài)環(huán)境中的高殘留量一直是亟待解決的環(huán)境污染問題。綠肥具有根際活性高、生長快、生物量大、化學物質在組織中積累的特點，可用于除草劑殘留的有效恢復。2年生豆科綠肥作物可顯著減少后續(xù)年春播作物的雜草種子庫，這表明綠肥作物不僅有助于減少農藥殘留，而且在種植綠肥作物后，還能減少一年生作物的雜草，從而減少水稻生長過程中除草劑的使用量，達到保護環(huán)境的目的[1]。

施用綠肥會增加土壤孔隙度，從而增加土壤比表面積，降低重金屬的溶解度。此外，土壤通氣、微生物活動和礦物成分已被證明會影響土壤中重金屬的有效性。有學者通過長期田間試驗，研究了15種肥料中對土壤重金屬有效性和積累以及水稻吸收的影響。與不施肥相比，紫薇配施化肥可使水稻籽粒Cd、Zn和Cu總量分別提高146%、14%和8%。此外，化肥與綠肥配施可提高Cd的生物積累因子。綠肥作物還可以與微生物接種劑結合，以提高功能恢復植物對重金屬的吸收能力[2]。

綠肥一般是指可以為農業(yè)經濟作物提供肥料來源，提高土壤生產力的作物。施用綠肥是農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)管理的一種傳統(tǒng)而有價值的做法。綠肥不僅能改良土壤還能在一定程度上減少溫室氣體排放，加強土壤修復。

參考文獻

[1] 董章輝，張艷麗，王虎，等.我國綠肥油菜研究進展及發(fā)展前景展望[J].河北農業(yè)科學，2021，25（4）：67-70.

[2] 李子雙，廉曉娟，王薇，等.我國綠肥的研究進展[J].草業(yè)科學，2013，30（7）：1135-1140.