我國(guó)綠肥油菜研究進(jìn)展及發(fā)展前景展望

董章輝，張艷麗，王虎，趙麗芬，眭書祥，李增書，王艷濤，朱青竹*

（1.石家莊市農(nóng)林科學(xué)研究院，河北 石家莊050041；2.平山縣南甸鎮(zhèn)人民政府，河北 平山050400）

長(zhǎng)期大量施用化肥會(huì)影響土壤性質(zhì)[1，2]，甚至溫室效應(yīng)、臭氧層變薄都與氮肥施用過程中產(chǎn)生的N2O有關(guān)[3]。我國(guó)是種植綠肥時(shí)間最長(zhǎng)、面積最大、范圍最廣的國(guó)家。綠肥富含有機(jī)質(zhì)，營(yíng)養(yǎng)豐富均衡，除氮、磷、鉀外，還含有大量微量元素，肥效持久，營(yíng)養(yǎng)不易流失，是重要的有機(jī)肥之一。通過種植綠肥作物來提高土壤肥力，可以增加土壤有機(jī)質(zhì)含量和土壤微生物種群數(shù)量，改良土壤結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)土壤保水保肥能力[4]，是實(shí)現(xiàn)化肥施用量負(fù)增長(zhǎng)的有效措施。與其他綠肥相比，油菜綠肥的種植成本低、鮮草含量高、肥效好，并且種植區(qū)域廣闊、對(duì)土壤肥力要求低、適應(yīng)性強(qiáng)、栽培管理簡(jiǎn)單，不僅可以改善土壤質(zhì)量，保證后茬作物穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)，提高農(nóng)民經(jīng)濟(jì)效益，而且可以減少化肥用量，改善生態(tài)環(huán)境，具有非常廣闊的發(fā)展前景。近年來綠肥油菜種植發(fā)展迅速?；谖墨I(xiàn)，匯總近年來綠肥油菜相關(guān)研究成果，綜述綠肥油菜改良土壤的效果、綠肥油菜栽培管理等，為綠肥油菜的研究和利用提供參考。

1 綠肥油菜對(duì)土壤改良效果

1.1 綠肥油菜對(duì)土壤養(yǎng)分的影響

種植翻壓綠肥，可以將其生長(zhǎng)發(fā)育過程中吸收的氮、磷、鉀等物質(zhì)釋放到土壤中，增加土壤營(yíng)養(yǎng)成分。油菜盛花期生物量大，鮮草產(chǎn)量可達(dá)45 000 kg/hm2，植株全磷、全鉀含量分別為0.30%和2.79%，明顯高于紫云英；另外，盛花期油菜的碳氮比為（20～25）∶1，有利于微生物分解，更易于植物吸收利用[5]。綠肥油菜不僅可以提高土壤中氮、磷、鉀等營(yíng)養(yǎng)成分，而且明顯提高土壤中的有機(jī)質(zhì)含量。王丹英[5]等經(jīng)過4 a田間定位試驗(yàn)表明，綠肥油菜對(duì)土壤中有機(jī)質(zhì)、全氮、堿解氮和全磷含量均有明顯提高，其中有機(jī)質(zhì)和全磷的提高程度明顯高于紫云英。趙慧娟等[6]研究表明，翻壓綠肥油菜后，土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、堿解氮含量分別提高了1.23、0.54和19.17 mg/kg，速效磷和速效鉀的含量也有明顯提高。另外，綠肥油菜對(duì)土壤中難溶性磷有活化優(yōu)勢(shì)，減少土壤磷向O-P轉(zhuǎn)化，提高土壤磷的有效性，可以明顯提高后茬作物的磷營(yíng)養(yǎng)[7]。

綠肥油菜翻壓后，其腐解速度和養(yǎng)分釋放有一定的規(guī)律。劉新紅等[8]對(duì)甘藍(lán)型、芥菜型和白菜型3種類型油菜進(jìn)行研究表明，翻壓后0～28 d為快速腐解期，腐解率為60%；28～102 d為緩慢腐解期，腐解率為80%；養(yǎng)分釋放規(guī)律與腐解規(guī)律一致，第102天碳、氮、磷和鉀累積釋放率分別達(dá)到76%、75%、72%和98%。寧東峰等[9]研究發(fā)現(xiàn)，綠肥翻壓后的前3天腐解速度最快，隨后趨勢(shì)變緩，綠肥油菜比毛葉苕子和冬牧70黑麥腐解快；整個(gè)翻壓期內(nèi)磷釋放平緩，鉀在翻壓前期釋放迅速。

1.2 綠肥油菜對(duì)土壤理化性質(zhì)的影響

長(zhǎng)期施用化肥會(huì)導(dǎo)致土壤中有機(jī)質(zhì)含量降低，土壤板結(jié)，理化性質(zhì)變差，功能減退，影響作物生長(zhǎng)。油菜是直根系，其在土壤中生長(zhǎng)穿插，可以疏松土壤，增加土壤孔隙度，降低土壤容重；綠肥油菜翻壓后，其有機(jī)質(zhì)與土壤顆粒形成水穩(wěn)性團(tuán)聚體，改善土壤結(jié)構(gòu)、通氣性和透水性[10]。王丹英等[5]研究表明，油菜盛花期翻壓還田可明顯增加土壤總孔隙度，減少土壤容重，使土壤物理性狀得到改善，且效果好于紫云英。楊旭燕等[11]將油菜翻壓還田后，土壤容重由原來的1.68 g/cm3降低到1.43 g/cm3。鄧力超等[12]將油肥1號(hào)翻壓還田后，土壤容重降幅達(dá)到22.55%。翻壓綠肥油菜使土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)得到改善，土壤通氣性增強(qiáng)，有利于后茬作物的生長(zhǎng)發(fā)育。

種植翻壓綠肥油菜還可以改變土壤pH值，富集土壤中的重金屬，減輕土壤污染。劉慧等[13]研究發(fā)現(xiàn)綠肥油菜翻壓對(duì)新疆鹽堿土壤有明顯的改良效果，不同深度的土壤耕層pH值均有明顯降低，其中0～20 cm耕層pH值降幅最高；不同耕層土壤電導(dǎo)率均降低了0.8 mS/cm，表明土壤含鹽量降低。種植綠肥油菜能夠吸收土壤中的Cd、Pb，緩解土壤重金屬污染[14，15]。油菜可以作為重金屬污染土壤植物修復(fù)的物種[16]。

1.3 綠肥油菜對(duì)土壤微生物和酶活性的影響

土壤微生物和土壤酶活性是土壤2個(gè)重要的生物學(xué)指標(biāo)。土壤微生物的菌群結(jié)構(gòu)及數(shù)量不僅可以影響土壤的結(jié)構(gòu)和肥力，而且一定程度上影響著植物的健康生長(zhǎng)[17]。種植綠肥作物對(duì)土壤微生物菌群組成有積極的改善作用，綠肥翻壓后在土壤中分解產(chǎn)生土壤微生物生長(zhǎng)需要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，提高微生物活性。李文廣等[18]研究發(fā)現(xiàn)，油菜作為綠肥還田可以改善土壤中細(xì)菌群落多樣性，增加土壤中有益菌群落數(shù)量，尤其是變形菌門、放線菌門、酸桿菌門、厚壁菌門豐度明顯升高。張超[19]利用16SrRNA高通量測(cè)序的方法測(cè)定黑麥草—煙草、魏豆—煙草、油菜—煙草3種不同輪作方式的土壤細(xì)菌多樣性，研究表明，油菜—煙草輪作方式顯著提高了土壤細(xì)菌的多樣性，且細(xì)菌菌群結(jié)構(gòu)得到明顯差異，泉古菌豐度在油菜與煙草輪作的土壤中豐度最高。劉哲輝等[20]研究發(fā)現(xiàn)，油菜根茬可以改變土壤微生物特征，使土壤中細(xì)菌群落數(shù)增加，而真菌群落數(shù)減少。

土壤酶是土壤物質(zhì)循環(huán)和能量轉(zhuǎn)化的催化劑，是土壤生物活性和土壤肥力的重要組成部分[21，22]。綠肥油菜翻壓還田對(duì)土壤酶活性的提高有積極影響。李文廣等[18]研究發(fā)現(xiàn)，油菜作為綠肥還田可提高后茬麥田土壤的酶活性，尤其蔗糖酶活性的提升最明顯。魏靜[23]研究發(fā)現(xiàn)，綠肥油菜翻壓還田，土壤蔗糖酶、脲酶和堿性磷酸酶活性分別比對(duì)照提高17.7%、21.7%和11.4%。李軍輝等[24]研究表明，綠肥油菜全量還田有利于提高0～40 cm土層土壤脲酶和蔗糖酶活性。土壤酶積極參與催化土壤中的化學(xué)反應(yīng)和土壤代謝，蔗糖酶可以酶解土壤中的大分子糖類，參與有機(jī)碳的形態(tài)轉(zhuǎn)化，為土壤微生物提供能源；土壤磷酸酶能將土壤中有機(jī)磷水解為可被植物利用形態(tài)；脲酶直接參與土壤中氮的轉(zhuǎn)化[25，26]。

2 綠肥油菜翻壓后對(duì)后茬作物的影響

2.1 對(duì)后茬作物產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

綠肥油菜翻壓后有利于后茬作物提高產(chǎn)量，加快后茬作物的生長(zhǎng)和代謝[23，27]。王丹英等[5]研究表明，油菜盛花期還田后下茬水稻葉面積指數(shù)、葉長(zhǎng)、葉寬、葉綠素含量、光合速率均有所增加，水稻產(chǎn)量明顯提高，增產(chǎn)幅度達(dá)到14.55%。楊旭燕等[11]研究表明，種植翻壓綠肥油菜對(duì)后茬玉米穗長(zhǎng)、穗粗、株高等指標(biāo)均有明顯提高。劉慧等[13]研究表明，綠肥油菜翻壓還田后茬棉花籽棉產(chǎn)量較對(duì)照增產(chǎn)13.5%。張樹杰等[28]在綠肥油菜還田后種植枸杞，在化肥施用量減少1/2的條件下，枸杞干果產(chǎn)量比對(duì)照增產(chǎn)19.1%。王育軍等[29]研究表明，綠肥油菜還田后氮肥減施20～40%，有利于提高煙草產(chǎn)量。

綠肥油菜翻壓后有利于改善后茬作物品質(zhì)。張晏梓等[30]研究表明，翻壓綠肥油菜后玉米子粒中蛋白質(zhì)含量、色氨酸和賴氨酸含量明顯提高。李軍輝等[24]在夏休閑期復(fù)種綠肥油菜后，冬小麥子粒醇溶蛋白和谷蛋白含量明顯提高。王育軍等[29]研究表明，綠肥油菜還田后煙草煙葉評(píng)級(jí)質(zhì)量總分、上等煙比例均有明顯提高。

2.2 對(duì)后茬作物病蟲害的影響

綠肥油菜翻壓后可以減少土壤土傳病害發(fā)生，對(duì)后茬作物線蟲病有較突出的抑制作用[31，32]。曹素芳等[33]研究表明，油菜、甘藍(lán)等蕓薹屬植物室內(nèi)熏蒸可有效滅殺根結(jié)線蟲。蕓薹屬植物作為綠肥可顯著抑制線蟲的活性，降低馬鈴薯囊腫線蟲數(shù)量[34，35]。李領(lǐng)等[36]研究發(fā)現(xiàn)，蕪菁、芥菜和油菜3種蕓薹綠肥均可有效降低煙草根結(jié)線蟲發(fā)病病率，且綠肥油菜幅度最大。綠肥油菜翻壓后可有效降低小麥根系絲核菌的數(shù)量，抑制根腐病的發(fā)生[37]；還可以抑制馬鈴薯立枯絲核菌和腐霉菌的生長(zhǎng)[38]；降低煙草青枯病的發(fā)病率[19]；有效降低水稻黑脛病的發(fā)病率[36]、紋枯病發(fā)病率[39]；降低豌豆根腐病的發(fā)生指數(shù)[40]；降低生菜細(xì)菌腐爛病害的發(fā)生[41]。

3 綠肥油菜栽培技術(shù)研究

3.1 品種選擇

種植綠肥油菜以提高鮮草產(chǎn)量和土壤肥力為目的，多選用生長(zhǎng)勢(shì)強(qiáng)、株型高大、葉片寬、鮮草產(chǎn)量高的甘藍(lán)型油菜品種，如油肥1號(hào)、油肥2號(hào)，油肥1號(hào)具有發(fā)育早、生物量大、養(yǎng)分積累和轉(zhuǎn)化快等特點(diǎn)[42]；油肥2號(hào)具有抗逆性強(qiáng)、盛花期鮮草產(chǎn)量適中、植株養(yǎng)分含量均衡、適合機(jī)械翻壓等特點(diǎn)，是甘藍(lán)型半冬性綠肥專用型油菜品種[43]。

3.2 播種

胡敏等[44]研究了晚播綠肥油菜不同播期對(duì)其生物量和養(yǎng)分含量的影響，提出在不影響前茬作物的情況下應(yīng)適當(dāng)早播，湖北省武穴市在2月上中旬播種較好[44]。高晶等[45]試驗(yàn)表明，河北省較冷的地區(qū)冬油菜作綠肥適宜在9月中下旬播種。另外，紫云英和油菜混播可以增加綠肥產(chǎn)量，平衡綠肥的營(yíng)養(yǎng)比例，更有利于后茬作物增產(chǎn)[46]。蔣美艷等[47]試驗(yàn)表明，上海市油菜-紫云英混合播種的播期以10月底前為宜，油菜、紫云英的混播比例為4∶1。

3.3 田間管理

種植綠肥油菜要盡量簡(jiǎn)化田間管理，降低管理成本。油菜播種后無需間苗、定苗，由于其生育期短，壓青早，大部分地區(qū)在壓青前不發(fā)生病蟲害。氮和磷營(yíng)養(yǎng)對(duì)油菜的能量和物質(zhì)代謝，以及油菜鮮草產(chǎn)量的積累有著非常重要的作用[48]。隨著氮磷施肥量的增加，綠肥油菜鮮草產(chǎn)量和干草中氮和磷含量均逐漸增加[6]，生長(zhǎng)期可適當(dāng)施用氮肥、磷肥，以小肥養(yǎng)大肥[49]。

3.4 油菜壓青與復(fù)種

油菜作為綠肥一般采用翻壓還田的方式，翻壓時(shí)間和深度是關(guān)鍵。油菜盛花期壓青最佳，其鮮草產(chǎn)量和養(yǎng)分總量均達(dá)到最高，翻壓深度以15～20cm為宜[49，50]。油菜壓青量不同會(huì)影響土壤養(yǎng)分含量，其中壓青量為45 000 kg/hm2，土壤堿解氮和有機(jī)質(zhì)含量均達(dá)到最大值；壓青量為30 000 kg/hm2，土壤全氮含量達(dá)到最大值，速效鉀和速效磷含量趨于穩(wěn)定；綜合考慮成本及操作難易程度，推薦壓青量為30 000 kg/hm2[6]。

油菜與水稻、小麥、玉米、棉花，甚至西瓜、花生、枸杞等作物復(fù)種，增產(chǎn)效果顯著。壓青后茬作物一般需在壓青10 d后播種，否則容易出現(xiàn)燒苗、死苗。另外，油菜為十字花科植物，不宜與其他十字花科植物復(fù)種壓青[49]。

4 發(fā)展前景與展望

油菜適應(yīng)性廣，抗逆性強(qiáng)，可以在水田種植，也可以在旱地種植，種植區(qū)域廣闊，作為綠肥有明顯的優(yōu)勢(shì)，發(fā)展前景廣闊，今后要重點(diǎn)宣傳油菜綠肥的成效與成績(jī)，注重培育綠肥油菜專有新品種，注意研發(fā)綠肥與其他復(fù)種作物的配套栽培技術(shù)。