绿肥种植对土壤的改良与应用研究

黄惠

1 引言

绿肥作物一般是指可以作为经济农业作物的养分，提高土壤生产力的作物。这主要包括可以通过根瘤菌固定氮的豆科植物，如中国豆科植物和紫花苜蓿，以及非豆科植物，如黑麦草和大麦。早在中国、印度和日本的现代农业技术出现之前，豆科绿肥作物就被认为是湿地水稻的重要氮来源。但近年来，由于长期施用化肥导致土壤肥力下降、农田面源污染和土壤酸化，生态农业服务项目的引入，以及公众对绿肥认识的加深，绿肥的优势迅速显现。

2 绿肥对土壤的改良作用

绿肥能促进土壤健康，减少土壤侵蚀，改善土壤水力学性质，增加土壤有机碳库。自然侵蚀是土壤侵蚀的主要因素，主要是风蚀和水蚀。农业土壤风蚀主要发生在干旱和半干旱地區，主要是由沙尘造成的。绿肥种植减少了土壤暴露，提高了土壤持水能力，增加了土壤团聚体含量，从而减少了土壤风蚀。种植绿肥可以通过降低日间土壤温度、减少蒸发、增加土壤渗透性来减少土壤侵蚀，保持土壤含水量。在土壤构造中，入渗是主要的内部侵蚀过程之一，选择性地侵蚀通过粗颗粒形成的空隙的细颗粒。高纬度水田种植绿肥可以通过提高水稳性团聚体含量和土壤渗透性来减少雨季引起的土壤固结，这与绿肥根分泌物引起的土壤胶体含量和微生物酶活性有关。绿肥对作物生长和养分利用的影响与土壤物理化学性质的改善有关，包括土壤容重、水分电导率和碳氮水平。以往研究发现，长期施用绿肥可降低土壤容重和土壤有机碳消耗率，并且提高土壤孔隙度、持水能力、酶活性、有机质、全氮、速效氮含量。同时，绿肥可以提高土壤水稳性团聚体的含量和稳定性，增强土壤微生物对环境胁迫的抗性。

绿肥品种丰富，不同品种绿肥的肥力特征和生产能力差异较大。因此，应根据绿肥肥力和品种特点，结合气候和土壤质地条件，采取不同的耕作方式。前期研究发现，长期种植黄芪和油菜作为绿肥，提高了水稻的芳香度、腐殖质化程度和溶解有机质的平均分子量，使有机质更加稳定。此外，种植黄豆和黑麦草可提高土壤结构钾的有效性和钾在土壤矿物学中的滞留能力，是提高土壤钾有效性的有效替代方法。

研究发现，在碱地土壤中种植汉茶和太阳麻可提高土壤养分供给，具有改造碱地的潜力。此外，施肥方式和耕作方式对土壤养分也有显著影响。在谷物作物的肥料系统中使用绿肥和稻草有助于增加养分向土壤的回报。与此同时将绿肥与保护性耕作（少耕和免耕）系统相结合可以在短时间内改善农业生态系统性能。

3 绿肥对土壤的其它效用

绿肥除了能改良土壤，还能在一定程度上减少温室气体排放，用于土壤修复。研究发现，与单纯施用化肥相比，绿肥化肥配施降低了土壤CO2排放量，且常规免耕绿肥化肥配施水田CO2累积排放量显著低于粉垄免耕水田。这可能是因为绿肥在内稳定转化后，对免耕水稻土的土壤微环境产生了影响，减缓了CO2的释放。还有研究发现绿肥还田前有氧短预消化（10～20天）可显著降低水稻种植期间CH4通量（55%～80%），其机制是通过有氧消化将外源不稳定碳转化为变暖潜势较低的CO2，从而减少CH4排放。

除草剂在农业生产中经常用于减少杂草对土壤养分的消耗，以最大限度地提高经济作物的产量，但其在农业生态环境中的高残留量一直是亟待解决的环境污染问题。绿肥具有根际活性高、生长快、生物量大、化学物质在组织中积累的特点，可用于除草剂残留的有效恢复。2年生豆科绿肥作物可显著减少后续年春播作物的杂草种子库，这表明绿肥作物不仅有助于减少农药残留，而且在种植绿肥作物后，还能减少一年生作物的杂草，从而减少水稻生长过程中除草剂的使用量，达到保护环境的目的[1]。

施用绿肥会增加土壤孔隙度，从而增加土壤比表面积，降低重金属的溶解度。此外，土壤通气、微生物活动和矿物成分已被证明会影响土壤中重金属的有效性。有学者通过长期田间试验，研究了15种肥料中对土壤重金属有效性和积累以及水稻吸收的影响。与不施肥相比，紫薇配施化肥可使水稻籽粒Cd、Zn和Cu总量分别提高146%、14%和8%。此外，化肥与绿肥配施可提高Cd的生物积累因子。绿肥作物还可以与微生物接种剂结合，以提高功能恢复植物对重金属的吸收能力[2]。

绿肥一般是指可以为农业经济作物提供肥料来源，提高土壤生产力的作物。施用绿肥是农业生态系统管理的一种传统而有价值的做法。绿肥不仅能改良土壤还能在一定程度上减少温室气体排放，加强土壤修复。

参考文献

[1] 董章辉，张艳丽，王虎，等.我国绿肥油菜研究进展及发展前景展望[J].河北农业科学，2021，25（4）：67-70.

[2] 李子双，廉晓娟，王薇，等.我国绿肥的研究进展[J].草业科学，2013，30（7）：1135-1140.