绿肥及其翻压对植烟土壤及烤烟的影响研究进展

傅 淋，屠乃美，何 康，王靖渊，邹湘香，张 炜，易 江，刘泓翔

(湖南农业大学农学院，长沙 410128)

Assessment in areas near the industrial districts of Chenzhou City，Southern China[J].Environment International，2005，31(6)，791-798.

绿肥及其翻压对植烟土壤及烤烟的影响研究进展

傅 淋，屠乃美*，何 康，王靖渊，邹湘香，张 炜，易 江，刘泓翔

(湖南农业大学农学院，长沙 410128)

分析了我国烟草长年连作导致的烟田土壤质量问题，综述了绿肥及其翻压对土壤综合养分、理化性状、土壤微生物量和酶活性以及烤烟生长发育与产质量的影响，总结了现阶段研究存在的问题并提出了今后的研究方向。

烤烟；绿肥；土壤肥力

我国的烟草种植面积和产量均居世界首位，是名副其实的烟草大国。由于受到耕地面积的制约与经济利益的驱使，我国大部分烟区对烟草这种忌连作的作物长年连作。部分烟农通过大量施用农药、化肥来保持烟叶的高产出，在规定的施肥标准基础上肆意加大用量，农药、化肥的过量施用已成为地表水富营养化和浅层地下水硝酸盐污染形成的重要原因[2～5]。不合理的耕作制度，使我国植烟土壤养分含量与土壤有效养分的比例发生了较大变化，肥料利用率明显降低。研究表明，烤烟连作多年后，氮肥、磷肥、钾肥的利用率平均每年分别下降4.8%、0.7%、3.2%[6]；不注重有机无机肥配施，土壤微量元素含量逐年递减，理化性状变差，土传病虫害的发生日益严重，日积月累造成了养分失调、地力衰退的现象；与轮作土壤相比，连作土壤的pH、全钾、速效硼、速效锌、CEC、有机质、交换性镁等均较低[7，8]。

烟草连作不仅对烟区土壤造成了极大的破坏也对烟叶自身的品质产生了不良影响，制约了烟草的可持续发展，已成为限制我国烟叶质量进一步提高的重要影响因素[9]。据统计，烟草连作每年带来的直接与间接经济损失达40亿元，严重威胁烟草的可持续发展[1]。

要想从根本上对土地资源做到用养结合与提升烟叶品质，构建资源节约与环境友好的两型农业，就得为烤烟的生长提供良好的土壤环境条件[10]，以实现烤烟生产与土地利用的协调发展。在长期实行一年一熟烤烟连作的植烟土壤上，种植利用绿肥是解决这些突出问题的最经济、实用、简便的方法之一，研究绿肥和绿肥翻压还田对土壤培肥改良效应及对烟叶产质量的影响具有重要的现实意义。

1 绿肥及其翻压对烟田土壤的培肥改良效应

绿肥是指所有能翻耕进入土壤作为肥料的绿色植物，它是一种可再生的生物资源，是一种优质的有机肥料，对改良和培肥土壤能起到较好的作用，为作物的优质高产奠定基础[11]。绿肥来源广泛，数量大，是我国肥料的三驾马车(化肥、有机肥、绿肥)之一。我国也是全世界绿肥种植范围最广、年限最长、面积最大的国家，早在三千多年前就有利用绿肥作为稻田肥料的记载。我国耕地质量较差，中低产田面积大，冬闲田普遍存在，大量土地利用不合理，导致土壤退化、水土流失较为严重；作物种植过程中的肥料施用不合理，不仅造成养分浪费，还使得农田中流失的养分成为水体富营养化的重要污染源[12]。绿肥作物传统意义上的作用及地位不能忽视，在现代社会中同样意义重大。

1.1 增加土壤综合养分

国内外大量研究表明，豆科绿肥自身具有固氮作用，非豆科绿肥能利用其强大的根系吸收深层土壤中的养分到耕作层中，绿肥自身含有的丰富营养元素，翻压进入烟田能明显提高土壤中氮磷钾等养分的含量。在土壤微生物作用下，绿肥矿化腐解，能产生大量有机酸[13]。有机酸可以被烟株吸收利用而促进体内C素代谢；有机酸可以解除土壤对某些难溶性矿质营养的固定作用，还能形成一定量的腐殖质，提高土壤中有机质和矿质元素的转化效率[13，14]。土壤有机质是土壤中各种营养元素特别是氮、磷的重要来源[13]。有机质是反映土壤肥力非常重要的指标，长期施用绿肥的烟田可提高土壤有机-无机复合量[15]。据研究，绿肥作物有机质平均含量在15%左右，每公顷的面积上翻压15 t绿肥鲜草，相当于向土壤中加入2.25 t左右的有机质，能显著提高土壤中有机质的含量[16，17]。长期定位试验结果显示，绿肥与化肥配施，较施加等量的化肥，土壤有机质含量提高了11.8%～19.0%[17]。翻压年份越长，绿肥的改良效应将越明显。

1.2 改善土壤的理化性状

绿肥多而密集的根系具有强大的穿插能力，促进了土壤团粒结构的形成，由于它具有胶体特性，能吸附土壤中较多的阳离子，使土壤具有缓冲性和保肥力，还能疏松土壤，从而改善土壤的物理性状[19]，促进烟株的生长。土壤有机质含有刺激植物生长的胡敏酸类物质，而绿肥种类、翻压量、种植模式、绿肥的幼嫩程度以及气候条件等因素均影响绿肥的腐解和土壤有机质的形成量。通常情况下，土壤容重与土壤有机质含量密切相关。翻压绿肥对降低土壤容重的效果，往往取决于绿肥翻压后所增加的有机质的量。综合考虑下，筛选出最优的组合才能更好地提高有机质的含量，进而改善土壤理化性状。土壤有机质含有刺激植物生长的胡敏酸类物质，翻压绿肥会在土壤微生物的参与下进行复杂的分解矿化作用，从而对土壤的物理化学等性状产生一系列的影响[20～23]；绿肥翻压腐解会产生大量的腐殖质，吸收大量的阳离子，由于其弱酸的特点与其他盐类形成缓冲体系使土壤具有一定缓冲能力，促进土壤中水稳定性基团数量的增加，改善土壤中的孔隙度和水稳性，进而达到降低土壤容重，调节土壤三相比的作用，而且这种作用会随着翻压年限和翻压次数的增多而越来越明显[24～26]。

许多优质烟叶生产国采用绿肥进行烟田土壤改良，形成了不同的模式，通过种植翻压绿肥提高土壤有机质、改善土壤理化性状的目的与措施是相似的。美国、加拿大、巴西等较为普遍，印度也积极鼓励烟农利用绿肥，津巴布韦一般实行 4～5年轮作，烟草前作选择种植牧草作为改善土壤物理化学性状的重要手段。

1.3 影响土壤微生物量及酶活性

土壤微生物和土壤酶共同参与和推动土壤中各种物质循环与转化，是土壤正常代谢活动的活化石与助燃剂，很大程度地影响着土壤微环境中各项活动的运转和养分之间的动态变化，他们作为评价土壤生态环境质量的重要指标越来越受到人们的重视[27～29]。

土壤微生物量碳是土壤有机碳的指示因子[30]，它的数量消长反映了微生物利用土壤碳源进行自身细胞构建与大量繁殖以及解体使有机碳矿化的过程[31]。微生物量氮是土壤氮素的重要储备库[32]，调节土壤氮素循环与转化过程。翻压绿肥提高了烟田土壤中的微生物数量，使得土壤微生物量碳在各生育时期均显著高于对照。在10 d和75 d时，30 000 kg/hm2的绿肥翻压量处理，烟田土壤微生物量氮与其他翻压量处理差异不显著，但其他各时期均显著高于其他处理，而与对照(不翻压绿肥)相比，提高了76.88%～257.10%[14]。

土壤微生物活性与土壤酶活性密切相关[33]。土壤酶活性的大小可反映土壤中相关生化反应的强度和方向[33，34]。土壤脲酶直接参与土壤中含氮有机化合物的转化，其活性高低在一定程度上反应了土壤供氮水平高低[33]。翻压绿肥的各处理与对照相比土壤脲酶活性均有不同程度的提高，说明翻压绿肥提高了脲酶的活性，增强了土壤中氮元素的转化。李正等[14]研究表明，土壤脲酶、过氧化氢酶、酸性磷酸酶活性均在旺长期出现峰值，蔗糖酶活性在移栽60 d以后逐渐升高，说明其活性的变化与翻压绿肥后绿肥的腐解规律[33]、土壤养分供应规律和烟株的吸肥规律密切相关[36]。

由绿肥分解矿化曲线可以看出，在微生物的作用下，有机态养分被转变成无机态养分，供作物吸收利用。前两周绿肥分解达到高峰期，4～5周后趋于稳定，在绿肥翻压后的12周内，所有供试绿肥都释放了50%～70%的总碳和40%～60%的总氮[19]。另外，由于翻压绿肥种类不同导致的碳氮比值不同，其分解规律也有所不同，土壤水分、温度和酸碱度也都对其分解速度有影响。

2 绿肥及其翻压对烤烟的影响

2.1 对烤烟生长发育的影响

烤烟适合生长于中等肥力水平的土壤条件下，通过调节绿肥的用量可以满足其生长条件。绿肥的肥效缓慢而持久，翻压还田结合化肥的合理施用，正好符合烤烟对肥料的需求。烤烟前期生长缓慢，干物质积累较少，需肥少，旺长期干物质积累急剧增加，达到需肥高峰期，此时绿肥的肥料释放也达到高峰期，正好能提供烤烟充足的营养。在烟株生长的后期绿肥的供应减少，正好防止了烤烟贪青晚熟现象的发生。因此，翻压绿肥既能平稳地促进烟株生长发育，保证烟株前期稳定生长，又满足了后期生长对养分的需求，有利于烟株的碳氮代谢协调转换，为形成优质烟奠定了基础。侶国涵等[37]试验表明，翻压适量的绿肥能够促进烟株的生长，尤其是叶片的开片。储刘专等[38]研究显示，绿肥与化肥不同比例配施与单施化肥相比均可明显提高烤烟株高、最大叶长、最大叶宽和茎围，降低青枯病、普通花叶病发病率，根、茎、叶各部位生物量明显增加。另外，翻压绿肥提高了土壤有机质含量，可有效增加烤烟的香气质、香气量，减少青杂气和刺激性[39，40]。

2.2 对烤烟产质量的影响

有机肥能平稳地促进烟株生长，协调好碳氮代谢之间的转化[41]。绿肥翻压能够提高烤烟烟叶中的钾含量，烤后烟叶钾含量最多提高0.5%左右，尤其以富钾籽粒苋效果最为明显，翻压黑麦草和油菜能增加中部烟叶中性致香成份含量[19]。王中美[42]研究显示，绿肥翻压提高了烤后烟叶中总糖与还原糖含量，并且与绿肥翻压量呈正相关，其中总糖含量差异达到显著水平，还原糖含量相关系数达到极显著水平；烟碱含量与绿肥的翻压量呈负相关，也达到显著水平。 此外，翻压绿肥提高了烟叶石油醚提取物的含量，降低了总氮含量，同时翻压绿肥各处理提高了烟叶中性致香物质和有机酸的含量及中部叶大中量元素磷、钾、钙、镁含量和微量元素铁、锰、铜、锌的含量[14]，也能在一定程度上解决顶部叶片不开片的问题。

3 研究展望

在提倡两型社会两型农业的当下，绿肥还田是低碳农业的重要一环，绿肥作物是我国的传统农业瑰宝，绿肥作物是协调人与自然以及地力消耗和保护的关键纽带，种植利用绿肥作物是发展两型农业的重要环节，是提升烟叶质量的重要组成部分。国内外针对绿肥进行过诸多研究，取得了丰硕的成果。绿肥翻压在烟田农业生产中的作用是多样的，可以简单归纳为以下两个方面：一是绿肥翻压能培肥改良土壤。使有机质含量与土壤微生物量增加，酶活性增强；活化土壤养分，提高土壤中养分利用率；改善土壤理化性状，增加土壤团粒结构，提高土壤供肥与保水保肥能力。二是绿肥翻压会影响烤烟的生长和产质量。显著提高烟叶产质量，增加上等烟比例，降低病害的发生，为形成优质的烤烟打下基础。

但是关于绿肥的试验研究往往只在部分地区开展，筛选出的绿肥品种以及绿肥种植模式往往由于土壤、气候等的差异只适合一定地区投入使用，其推广应用地域范围较窄。此外，很多地区绿肥的种质资源匮乏，必须引进其他地区的品种，但往往存在参差不齐的状况。鉴于此，首先，应当全面深入地研究各个绿肥品种的养分含量与供肥特性、适合种植的土壤环境，以及不同绿肥品种的混作与套作方式的特性，形成一套全面整体的参考方案提供给广大地区参考。其次，还可以运用现代生物技术手段研制出绿色安全、能加速绿肥腐解释放养分的生物菌剂或药品，通过剂量调节绿肥腐解的时间，达到与作物需肥相适应的目的。再次，应完善各个绿肥品种播种时间、播种量，施肥量与施肥方式，翻压量翻压方式等的相应配套技术，提高烟株对养分的吸收利用率。最后，研究绿肥与化肥配施方面的技术，找出最佳的混施比例与肥料种类。

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Research Progress in the Effect of Ploughing Down Green Manure on the Improvement of Tobacco-growing Soil Fertility and Yield and Quality of Tobacco

FU Lin，TU Nai-mei*，HE Kang，WANG Jing-yuan，ZOU Xiang-xiang， ZHANG Wei，YI Jiang，LIU Hong-xiang

(College of Agronomy，Hunan Agricultural University，Changsha，Hunan 410128，China)

Based on the analysis of the tobacco soil quality，This article mainly summarizes the effects of ploughing down green manure on Integrated nutrient，soil physical and chemical properties and soil microbial biomass and enzyme activity，and also on the growth，yield and quality of flue-cured tobacco.Points out the problems existing in current research and the direction of research in the future.

flue-cured tobacco; green manure; soil fertility

2014-10-16

傅 淋(1990-)，女，湖南常德人，硕士研究生，Email：545702270@qq.com。

*通信作者：屠乃美，博士生导师，教授，从事作物栽培生理生态研究，Email：tnm505@163.com。

国家烟草专卖局项目(Ts-01；11-14Aa01；2013NK3073)。

S572.06；S142

A

1001-5280(2015)02-0210-05

10.3969/j.issn.1001-5280.2015.02.26