我国夏季绿肥的种植及利用现状研究进展

况胜剑，廖 恒，姚单君，张 钦，秦 松，张爱华

(贵州省农业科学院土壤肥料研究所/贵州省农业科学院农业资源与环境研究所/农业农村部贵州耕地保育与农业环境科学观测试验站，贵州贵阳 550006)

近年来，我国提出加快农业全面绿色转型、耕地质量保护和提升等系列政策，人们对农产品的安全和品质要求也不断提高，农业生产除了提升产量，也应注重向高品质、多样化、安全性转变。长期偏施化肥、过度依赖农药会导致耕地质量退化，影响农产品质量安全[1-2]。作为我国传统农业精华的绿肥，是一种清洁的有机肥源[3-4]，不仅能提高土壤肥力[5-6]、改善土壤环境质量[7-8]、防止水土流失[9-10]、改善生态环境[11-12]，还能提高作物产量[13]和品质[14]，是化肥减施[15]、病虫草害绿色防控[16]、加强耕地质量建设的重要措施。夏季绿肥主要指春夏播种，夏秋收割还田的绿肥。我国北方地区有大量夏休闲期土地可用于夏季绿肥生产利用。此外，随着我国经果林面积，尤其是南方果茶园面积快速增加，对土壤质量改善、环境保护、杂草防控、农旅一体发展的需求越来越大，夏季绿肥是解决这些问题的重要手段。然而国内有关夏季绿肥的相关研究相对滞后，已无法满足生产需求。本研究主要从品种资源、栽培模式、效应分析3个方面对夏季绿肥种植利用现状进行阐述，并提出存在的问题，对今后研究和发展进行展望，以期为夏季绿肥的研究和利用提供参考。

1 夏季绿肥主要种质资源

我国地域辽阔，各区域环境气候、土壤类型差异显著，因此绿肥种质资源的地域性差异较大[17-18]。当前，各区域种植的夏季绿肥仍以豆科、十字花科、禾本科绿肥品种为主(表1)。

箭筈豌豆、油菜等南方冬季普遍种植的绿肥也是华北、西北地区夏季种植的主要品种[19，20，25]，草木樨多见于华北、西北种植[21，26]，柽麻、籽粒苋、高丹草在华北、东北均有种植[21-22，35-36]，而毛叶苕子在整个北方地区种植较广泛[20，27，35]。百喜草、柱花草等喜温绿肥主要分布在华南、华东等热带和亚热带地区[37，55，56]。白三叶草、黑麦草、紫花苜蓿、大豆、绿豆等绿肥品种由于适应性较强，品种较多，夏季在南北方均有种植[23，28，38，40，47，52，57-58]。此外，在西北、西南等地区，通过研究及实践，也发现了一些区域适应性较好的地方品种，如陕西长武怀豆[29，59]、贵州本地饭豆[41]等。针对这些地方的优良品种，应加强种质资源的保护和开发利用，以支撑区域夏季绿肥产业的发展。

表1 我国夏季绿肥主要栽培品种

2 夏季绿肥主要栽培利用模式

目前，我国夏季绿肥主要栽培模式有轮作模式和间套作模式(表2)。

轮作模式主要应用在西北高原、华北、东北平原地区，这些区域夏休闲期雨热资源丰富但利用率不高，农作物通常一年一熟，利用绿肥作为填闲作物，与冬小麦[21，27]、春玉米[60]、棉花[7]等进行轮作。姚致远等认为，与传统夏休闲—冬小麦种植模式相比，豆类绿肥—春玉米—冬小麦轮作能很好地平衡成本与收益的关系，是一种提高农民收入的合理种植制度[63]。李红燕等认为，麦后轮作绿肥的生物量、养分还田量显著高于套种，土壤养分含量及土壤酶活性也较高[64]。

间套作模式应用范围较广，主要是在果、茶等经济林下进行种植。如北方地区苹果园间作白三叶[23，30]、油菜[62，65]、箭筈豌豆[57]等；西南地区咖啡间作田菁、硬皮豆[42]，猕猴桃间作爬山豆、绿豆[41]；华中地区茶园间作黑麦草、白三叶、早熟禾[53-54]；华南地区金橘园间作雀稗、白花藿香蓟[10]；华东地区茶园间作圆叶决明[51]，柑橘间作黑麦草[6]，蜜柚间作百喜草[12]。此外，也有关于玉米间作箭筈豌豆[25]、大豆[24]、竹豆[13]、矮生菜豆[9]等相关研究报道。

表2 我国夏季绿肥主要栽培利用模式

夏季绿肥主要利用方式有翻压还田和地表覆盖(表2)，不同还田利用方式对土壤结构、养分及作物生长均会产生不同的影响。吕奕彤等认为，在干旱绿洲灌区，相对于绿肥全量翻压、根茬覆盖免耕或翻压以及传统翻耕不复种绿肥，麦后复种绿肥地表覆盖免耕对促进0～30 cm土层土壤大团聚体形成及稳定、降低土壤容重的效果更好[60]。而麦后复种绿肥全量翻压或地表覆盖免耕均可以提高土壤氮素含量，并促进玉米氮素的高效利用[66]。在豆类绿肥—春玉米—冬小麦轮作体系中，豆类收获籽粒后茎秆地表覆盖的利用方式对提高小麦播前土壤储水量、稳定产量、培肥土壤和降低土壤硝态氮残留量表现较好[67]。在夏绿肥—冬小麦轮作体系中，小麦播前翻压绿肥能显著提高土壤有机质、全氮和速效钾含量[68]，而绿肥提前半月翻压则可以促进冬小麦生长及提升产量[69]。在渭北苹果园，绿肥10、25 cm轮翻模式对促进植株腐解、养分释放及果树根系生长作用最好[23]。与免耕覆盖还田相比，夏季绿肥猫豆和赤小豆翻压还田后养分累积释放率和释放速率均较高[39]。此外，绿肥不同种植方式对果树生长也有影响。林桂志等认为，全园覆盖种植百喜草显著影响幼龄荔枝的生长，而带状种植百喜草可有效调控土壤环境又不与幼龄荔枝争水夺肥[56]。

3 夏季绿肥应用效应分析

3.1 改善土壤质量，提升土壤肥力

农业生产过程中长期种植模式单一[60]、过量施用化肥[70-71]、农业机械耕作[72-73]等均会造成土壤质量退化。种植绿肥作物可以改善土壤理化性状[60]和生物性能[52-53]，提高化学肥料的利用效率[74-75]，是提升土壤质量的重要措施。

在北方旱地，绿肥作为夏休闲期的填闲作物与冬小麦轮作，对改良、培肥土壤有很好的作用[64，76]。种植并翻压豆科绿肥长武怀豆、大豆、绿豆是夏休闲期旱地培肥的有效途径[77-79]。冬小麦与光叶苕子、毛叶苕子、紫云英、草木樨轮作虽然会消耗麦田较多的水分，使土壤贮水量降低，但水分利用效率提高，土壤养分也有不同程度的提高[80]。王峥等对绿肥翻压利用方式进行研究，发现冬小麦播前翻压绿肥怀豆土壤培肥效果最好，但是在干旱年份，应该提前翻压绿肥[68]。此外，绿肥与棉花[7，29]、玉米[20，26]等作物轮作、间作也能起到改土培肥的作用。

果园间套作绿肥是土壤改良和培肥的有效措施[62，81]。通过豆科绿肥与苹果套种可增加土壤碳氮含量，对干旱山地新建果园培肥有较好的作用[57]，若新建果园肥力低下，可采用种植绿肥和施用有机肥相结合的方式快速培肥土壤[6]。此外，关于茶园间作绿肥的相关研究结果表明，茶园间作圆叶决明可改善土壤质量[51]，黑麦草和白三叶混播有利于阻抗土壤酸化[52]，而黑麦草、白三叶、早熟禾、红三叶等4种绿肥混播可提升土壤微生物群落功能多样性[53]。

3.2 促进作物、果茶树生长，提升产量和品质

种植绿肥可以改善、优化作物及果茶树的生长环境，包括改善土壤含水状况，提高水分利用效率[25，82]，调节土壤、空气温湿度[58，65，83]，提高光合利用率[24，51]等，从而促进作物、果树、茶树生长[58，83-85]，达到稳产[25]、增产[32，86]及提升品质[40，51]的目的。

赵刚等认为，休闲期复种油菜是西北旱地小麦抗旱增产的有益途径，休闲中期播种油菜土壤蓄水效率为58.5%，复种油菜后小麦干旱年份增产16.1%，平水年份增产6.8%[82]。杨露等认为，苹果幼树间作禾本科绿肥可不同程度提高叶片磷、钾、铁、铜、锌元素的含量，促进果树生长发育[5]。间作白三叶和黑麦草能明显提高南丰蜜橘果实可溶性糖、可溶性固形物和维生素C含量，降低可滴定酸含量，改善果实鲜食品质[14]。香梨行间种植白三叶，净光合速率日均值较清耕增加11.8%，同时，还可显著增加其维生素C的含量，降低可滴定酸的含量，提升果实品质[58]。茶园间作白三叶草茶树根系生物量、总根长分别是单作的2.4、2.1倍，可有效促进茶树生长[83]。茶园间作圆叶决明能提高茶树光合利用率，与清耕相比，夏茶茶叶产量显著提高了17%，春夏茶氨基酸含量和夏茶茶水浸出物含量也显著提高[51]。此外，也有关于绿肥与果树争水的报道，白岗栓等认为，种植白三叶和鸭茅存在与苹果争水的问题，并指出陇东旱塬苹果园不宜生草，而应覆草[87]。

3.3 抑制杂草生长，起到生态控草的作用

杂草往往会危害农业生产，导致作物减产[88-89]，与果树竞争阳光、水分、养分，造成病虫害传播[90-91]。但是，杂草在防止水土流失、吸引益虫、提高生物多样性等方面也发挥了一定的作用[90]，因此，完全清除杂草也不利于果园长效发展。与其他除草方式相比，果园种植绿肥不仅能有效控制杂草生长，还能改善果园生态环境，维持生态平衡，促进果园可持续发展[90-92]，是一种“以草抑草”的绿色控草方法[93]。

付兴飞等认为，咖啡园种植绿肥田菁、硬皮豆后，通过与杂草竞争环境资源，导致杂草群落生产力下降，从而改变杂草群落的生态位、群落结构及功能群，降低杂草群落的多样性[42]。匡石滋等认为，火龙果园种植绿肥紫花苜蓿、百喜草和柱花草可抑制果园杂草的孳生，尤其是柱花草抑制效果最好[37]。柚子园种植白三叶可稳定杂草群落，控制优势种发生，有效降低杂草危害程度[45]。罗旭辉等在茶园的研究结果显示，套种圆叶决明1～2年，使喜阳的优势杂草数量明显减少，而耐阴杂草有所增加，总体上可使杂草干质量较人工除草分别下降55.8%～61.6%，显著降低了杂草生物量，尤其是对马唐等恶性杂草防治效果突出，是茶园控草的有效手段[94]。通过在玉米行间种植豆科作物，与杂草竞争光照等资源，可起到抑制杂草生长的作用，同时还可以促进增产增收[95]。可见，种植绿肥是农业生产中一种高效、安全、绿色的防草控草措施。

3.4 水土保持，降低农业面源污染风险

水土流失往往造成土地质量下降及面源污染，尤其是在雨量充沛的夏季，坡耕地[9]、坡地果园[10]这一现象更加突出。大量研究结果表明，种植绿肥能增加雨水渗漏量[48]和地表植被覆盖度[9]，明显减少地表径流[47-48]，进而有效降低水土流失量，控制面源污染[11-12]。与清耕相比，苹果园间作鼠茅草地表径流量显著降低88.3%～98.7%，渗漏量增加42.1%～97.6%[48]；桃园种植菊苣、紫花苜蓿、白三叶径流量分别降低41.6%、35.0%、58.4%[47]；蜜柚园间作百喜草土壤流失量只有清耕处理的2.44%～2.96%[12]。可见，种植绿肥对于减少坡地果园的水土和养分流失效果显著。在坡耕地，与冬闲—玉米模式相比，苕子—玉米+夏季绿肥模式在雨季减少地表径流62.6%，减少土壤侵蚀量78.4%，提高旱坡地覆盖度52.1%～66.7%[9]。此外，李婷婷等认为，果园生草还能一定程度上削弱坡度对坡面氮磷流失的增加作用[10]。李发林等认为，与带状生草相比，全园生草控制果园面源污染效果更好[11]。

3.5 其他应用效应分析

近年来，绿肥作物在现代观光农业中的景观利用价值逐渐凸显[96]。姚单君等认为，梨园种植菊科绿肥小葵子、高秆波斯菊和百日草，可以兼顾美观和生态的作用[43]。部分绿肥作物还有驱避害虫的作用，如蓝莓园种植白车轴草、芹菜和薄荷对果蝇均有较强的驱避效果，其中薄荷在蓝莓盛果期和盛果末期驱避效果可达到79.73%[44]。此外，很多绿肥作物饲用效应也较显著，如麦后复种夏季绿肥箭筈豌豆、油菜、绿豆、长武怀豆等饲用价值均较高[76，97]。探究拓宽绿肥多种应用途径，可提高绿肥作物的经济效益，增加农户对绿肥的接受度和认可度。

4 问题及展望

我国发展夏季绿肥生产的潜力巨大，一方面，北方地区大量夏休闲期土地可用于绿肥与经济作物轮作，实现用地养地；另一方面，我国果园、茶园面积较广，园内套作绿肥对土壤、环境及果茶提质增效均有益处。但夏季绿肥的推广面积及研究深度远远不如冬季绿肥，这与夏季绿肥优良品种缺乏，对种植利用模式、综合效益研究不够深入有关。

4.1 种质资源开发利用

近年来，随着全国绿肥生产工作的逐步恢复，关于绿肥种质资源的筛选、评价、扩繁等工作也越来越受到重视，并选育出许多优良的冬季绿肥资源[4]。但针对夏季绿肥种质资源的相关研究却非常滞后，很多品种的应用仍停留在试验研究和小规模示范阶段，种子无法进行量产，已严重制约了夏季绿肥的推广和应用。尤其是现在南方果茶等经济园对夏季绿肥需求较大，亟须选育高度适宜、有一定耐践踏性、耐高温、不缠绕或攀缘、便于果茶园日常栽培管理的绿肥品种[98]。一些适应性较好的地方优良品种应用前景较好，但存在品种混杂、退化，生物性状、种源市场不稳定等问题，急需开展资源调查、筛选评价、提存复壮、培育改良和扩繁生产等工作。此外，引进、驯化外来绿肥品种也是一种丰富种质资源利用的有效途径。

4.2 种植利用模式优化

夏季绿肥的生长与果茶树等生长、结果季节相重合，需明确是否存在与果茶树争水争肥的问题，北方地区则可能存在与下茬作物争水等问题。目前，已有研究关注夏休闲期轮作绿肥对下茬作物生长的影响[85]，而针对绿肥及果茶树根系生长分布规律，水分、养分竞争问题，互作关系等研究较少[98]。同时，夏季也是病虫害的高发季节，还需要明确绿肥与主栽作物是否存在共生的病虫害，以降低损失。因此，必须明确种植夏季绿肥对主栽作物生长的影响，针对不同的功能需求优化夏季绿肥的种植利用模式，包括品种选择、播种时间、播种方式、种植密度、生长前期管护、生长后期管理、植株利用方式等，还应建立绿肥与主作物一体化病虫害防控与基于绿肥的病虫害阻断技术。在兼顾绿肥生产效益与成本的基础上做好建植栽培工作，从而降低绿肥生产带来的负面影响。

4.3 综合效益评价提升

绿肥作为一种天然有机的肥料，目前，针对绿肥替代粮油作物化肥施用的相关研究及应用已趋于成熟，但果茶园中绿肥的化肥替代效应还有待进一步深入研究，解决该问题也可以为夏季绿肥的应用提供很好的技术支撑。此外，针对绿肥利用方式单一、直接经济效益不高等问题，亟须开展绿肥增值增效研究，一是功能性绿肥产品开发，二是开展绿肥控草、观光、饲用、菜用、养蜂等潜力分析及研究，进而提升夏季绿肥的综合利用价值。

综上，当前我国绿肥生产正处在复苏发展的好时期，要提升全国绿肥种植面积，夏季绿肥的生产瓶颈必须突破。在农业绿色发展、乡村振兴、耕地质量保护提升等政策背景下，深入挖掘优良绿肥作物品种及应用模式，可以为提升绿肥应用潜力提供科学依据，使绿肥生产在提升土壤质量、改善生态环境、提高经济效益、助力绿色发展中发挥更好的作用。