傅 淋，屠乃美，何 康，王靖淵，鄒湘香，張 煒，易 江，劉泓翔

(湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，長沙 410128)

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

綠肥及其翻壓對(duì)植煙土壤及烤煙的影響研究進(jìn)展

傅 淋，屠乃美*，何 康，王靖淵，鄒湘香，張 煒，易 江，劉泓翔

(湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，長沙 410128)

分析了我國煙草長年連作導(dǎo)致的煙田土壤質(zhì)量問題，綜述了綠肥及其翻壓對(duì)土壤綜合養(yǎng)分、理化性狀、土壤微生物量和酶活性以及烤煙生長發(fā)育與產(chǎn)質(zhì)量的影響，總結(jié)了現(xiàn)階段研究存在的問題并提出了今后的研究方向。

烤煙；綠肥；土壤肥力

我國的煙草種植面積和產(chǎn)量均居世界首位，是名副其實(shí)的煙草大國。由于受到耕地面積的制約與經(jīng)濟(jì)利益的驅(qū)使，我國大部分煙區(qū)對(duì)煙草這種忌連作的作物長年連作。部分煙農(nóng)通過大量施用農(nóng)藥、化肥來保持煙葉的高產(chǎn)出，在規(guī)定的施肥標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上肆意加大用量，農(nóng)藥、化肥的過量施用已成為地表水富營養(yǎng)化和淺層地下水硝酸鹽污染形成的重要原因[2～5]。不合理的耕作制度，使我國植煙土壤養(yǎng)分含量與土壤有效養(yǎng)分的比例發(fā)生了較大變化，肥料利用率明顯降低。研究表明，烤煙連作多年后，氮肥、磷肥、鉀肥的利用率平均每年分別下降4.8%、0.7%、3.2%[6]；不注重有機(jī)無機(jī)肥配施，土壤微量元素含量逐年遞減，理化性狀變差，土傳病蟲害的發(fā)生日益嚴(yán)重，日積月累造成了養(yǎng)分失調(diào)、地力衰退的現(xiàn)象；與輪作土壤相比，連作土壤的pH、全鉀、速效硼、速效鋅、CEC、有機(jī)質(zhì)、交換性鎂等均較低[7，8]。

煙草連作不僅對(duì)煙區(qū)土壤造成了極大的破壞也對(duì)煙葉自身的品質(zhì)產(chǎn)生了不良影響，制約了煙草的可持續(xù)發(fā)展，已成為限制我國煙葉質(zhì)量進(jìn)一步提高的重要影響因素[9]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，煙草連作每年帶來的直接與間接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)40億元，嚴(yán)重威脅煙草的可持續(xù)發(fā)展[1]。

要想從根本上對(duì)土地資源做到用養(yǎng)結(jié)合與提升煙葉品質(zhì)，構(gòu)建資源節(jié)約與環(huán)境友好的兩型農(nóng)業(yè)，就得為烤煙的生長提供良好的土壤環(huán)境條件[10]，以實(shí)現(xiàn)烤煙生產(chǎn)與土地利用的協(xié)調(diào)發(fā)展。在長期實(shí)行一年一熟烤煙連作的植煙土壤上，種植利用綠肥是解決這些突出問題的最經(jīng)濟(jì)、實(shí)用、簡便的方法之一，研究綠肥和綠肥翻壓還田對(duì)土壤培肥改良效應(yīng)及對(duì)煙葉產(chǎn)質(zhì)量的影響具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 綠肥及其翻壓對(duì)煙田土壤的培肥改良效應(yīng)

綠肥是指所有能翻耕進(jìn)入土壤作為肥料的綠色植物，它是一種可再生的生物資源，是一種優(yōu)質(zhì)的有機(jī)肥料，對(duì)改良和培肥土壤能起到較好的作用，為作物的優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)奠定基礎(chǔ)[11]。綠肥來源廣泛，數(shù)量大，是我國肥料的三駕馬車(化肥、有機(jī)肥、綠肥)之一。我國也是全世界綠肥種植范圍最廣、年限最長、面積最大的國家，早在三千多年前就有利用綠肥作為稻田肥料的記載。我國耕地質(zhì)量較差，中低產(chǎn)田面積大，冬閑田普遍存在，大量土地利用不合理，導(dǎo)致土壤退化、水土流失較為嚴(yán)重；作物種植過程中的肥料施用不合理，不僅造成養(yǎng)分浪費(fèi)，還使得農(nóng)田中流失的養(yǎng)分成為水體富營養(yǎng)化的重要污染源[12]。綠肥作物傳統(tǒng)意義上的作用及地位不能忽視，在現(xiàn)代社會(huì)中同樣意義重大。

1.1 增加土壤綜合養(yǎng)分

國內(nèi)外大量研究表明，豆科綠肥自身具有固氮作用，非豆科綠肥能利用其強(qiáng)大的根系吸收深層土壤中的養(yǎng)分到耕作層中，綠肥自身含有的豐富營養(yǎng)元素，翻壓進(jìn)入煙田能明顯提高土壤中氮磷鉀等養(yǎng)分的含量。在土壤微生物作用下，綠肥礦化腐解，能產(chǎn)生大量有機(jī)酸[13]。有機(jī)酸可以被煙株吸收利用而促進(jìn)體內(nèi)C素代謝；有機(jī)酸可以解除土壤對(duì)某些難溶性礦質(zhì)營養(yǎng)的固定作用，還能形成一定量的腐殖質(zhì)，提高土壤中有機(jī)質(zhì)和礦質(zhì)元素的轉(zhuǎn)化效率[13，14]。土壤有機(jī)質(zhì)是土壤中各種營養(yǎng)元素特別是氮、磷的重要來源[13]。有機(jī)質(zhì)是反映土壤肥力非常重要的指標(biāo)，長期施用綠肥的煙田可提高土壤有機(jī)-無機(jī)復(fù)合量[15]。據(jù)研究，綠肥作物有機(jī)質(zhì)平均含量在15%左右，每公頃的面積上翻壓15 t綠肥鮮草，相當(dāng)于向土壤中加入2.25 t左右的有機(jī)質(zhì)，能顯著提高土壤中有機(jī)質(zhì)的含量[16，17]。長期定位試驗(yàn)結(jié)果顯示，綠肥與化肥配施，較施加等量的化肥，土壤有機(jī)質(zhì)含量提高了11.8%～19.0%[17]。翻壓年份越長，綠肥的改良效應(yīng)將越明顯。

1.2 改善土壤的理化性狀

綠肥多而密集的根系具有強(qiáng)大的穿插能力，促進(jìn)了土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的形成，由于它具有膠體特性，能吸附土壤中較多的陽離子，使土壤具有緩沖性和保肥力，還能疏松土壤，從而改善土壤的物理性狀[19]，促進(jìn)煙株的生長。土壤有機(jī)質(zhì)含有刺激植物生長的胡敏酸類物質(zhì)，而綠肥種類、翻壓量、種植模式、綠肥的幼嫩程度以及氣候條件等因素均影響綠肥的腐解和土壤有機(jī)質(zhì)的形成量。通常情況下，土壤容重與土壤有機(jī)質(zhì)含量密切相關(guān)。翻壓綠肥對(duì)降低土壤容重的效果，往往取決于綠肥翻壓后所增加的有機(jī)質(zhì)的量。綜合考慮下，篩選出最優(yōu)的組合才能更好地提高有機(jī)質(zhì)的含量，進(jìn)而改善土壤理化性狀。土壤有機(jī)質(zhì)含有刺激植物生長的胡敏酸類物質(zhì)，翻壓綠肥會(huì)在土壤微生物的參與下進(jìn)行復(fù)雜的分解礦化作用，從而對(duì)土壤的物理化學(xué)等性狀產(chǎn)生一系列的影響[20～23]；綠肥翻壓腐解會(huì)產(chǎn)生大量的腐殖質(zhì)，吸收大量的陽離子，由于其弱酸的特點(diǎn)與其他鹽類形成緩沖體系使土壤具有一定緩沖能力，促進(jìn)土壤中水穩(wěn)定性基團(tuán)數(shù)量的增加，改善土壤中的孔隙度和水穩(wěn)性，進(jìn)而達(dá)到降低土壤容重，調(diào)節(jié)土壤三相比的作用，而且這種作用會(huì)隨著翻壓年限和翻壓次數(shù)的增多而越來越明顯[24～26]。

許多優(yōu)質(zhì)煙葉生產(chǎn)國采用綠肥進(jìn)行煙田土壤改良，形成了不同的模式，通過種植翻壓綠肥提高土壤有機(jī)質(zhì)、改善土壤理化性狀的目的與措施是相似的。美國、加拿大、巴西等較為普遍，印度也積極鼓勵(lì)煙農(nóng)利用綠肥，津巴布韋一般實(shí)行 4～5年輪作，煙草前作選擇種植牧草作為改善土壤物理化學(xué)性狀的重要手段。

1.3 影響土壤微生物量及酶活性

土壤微生物和土壤酶共同參與和推動(dòng)土壤中各種物質(zhì)循環(huán)與轉(zhuǎn)化，是土壤正常代謝活動(dòng)的活化石與助燃劑，很大程度地影響著土壤微環(huán)境中各項(xiàng)活動(dòng)的運(yùn)轉(zhuǎn)和養(yǎng)分之間的動(dòng)態(tài)變化，他們作為評(píng)價(jià)土壤生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的重要指標(biāo)越來越受到人們的重視[27～29]。

土壤微生物量碳是土壤有機(jī)碳的指示因子[30]，它的數(shù)量消長反映了微生物利用土壤碳源進(jìn)行自身細(xì)胞構(gòu)建與大量繁殖以及解體使有機(jī)碳礦化的過程[31]。微生物量氮是土壤氮素的重要儲(chǔ)備庫[32]，調(diào)節(jié)土壤氮素循環(huán)與轉(zhuǎn)化過程。翻壓綠肥提高了煙田土壤中的微生物數(shù)量，使得土壤微生物量碳在各生育時(shí)期均顯著高于對(duì)照。在10 d和75 d時(shí)，30 000 kg/hm2的綠肥翻壓量處理，煙田土壤微生物量氮與其他翻壓量處理差異不顯著，但其他各時(shí)期均顯著高于其他處理，而與對(duì)照(不翻壓綠肥)相比，提高了76.88%～257.10%[14]。

土壤微生物活性與土壤酶活性密切相關(guān)[33]。土壤酶活性的大小可反映土壤中相關(guān)生化反應(yīng)的強(qiáng)度和方向[33，34]。土壤脲酶直接參與土壤中含氮有機(jī)化合物的轉(zhuǎn)化，其活性高低在一定程度上反應(yīng)了土壤供氮水平高低[33]。翻壓綠肥的各處理與對(duì)照相比土壤脲酶活性均有不同程度的提高，說明翻壓綠肥提高了脲酶的活性，增強(qiáng)了土壤中氮元素的轉(zhuǎn)化。李正等[14]研究表明，土壤脲酶、過氧化氫酶、酸性磷酸酶活性均在旺長期出現(xiàn)峰值，蔗糖酶活性在移栽60 d以后逐漸升高，說明其活性的變化與翻壓綠肥后綠肥的腐解規(guī)律[33]、土壤養(yǎng)分供應(yīng)規(guī)律和煙株的吸肥規(guī)律密切相關(guān)[36]。

由綠肥分解礦化曲線可以看出，在微生物的作用下，有機(jī)態(tài)養(yǎng)分被轉(zhuǎn)變成無機(jī)態(tài)養(yǎng)分，供作物吸收利用。前兩周綠肥分解達(dá)到高峰期，4～5周后趨于穩(wěn)定，在綠肥翻壓后的12周內(nèi)，所有供試綠肥都釋放了50%～70%的總碳和40%～60%的總氮[19]。另外，由于翻壓綠肥種類不同導(dǎo)致的碳氮比值不同，其分解規(guī)律也有所不同，土壤水分、溫度和酸堿度也都對(duì)其分解速度有影響。

2 綠肥及其翻壓對(duì)烤煙的影響

2.1 對(duì)烤煙生長發(fā)育的影響

烤煙適合生長于中等肥力水平的土壤條件下，通過調(diào)節(jié)綠肥的用量可以滿足其生長條件。綠肥的肥效緩慢而持久，翻壓還田結(jié)合化肥的合理施用，正好符合烤煙對(duì)肥料的需求?？緹熐捌谏L緩慢，干物質(zhì)積累較少，需肥少，旺長期干物質(zhì)積累急劇增加，達(dá)到需肥高峰期，此時(shí)綠肥的肥料釋放也達(dá)到高峰期，正好能提供烤煙充足的營養(yǎng)。在煙株生長的后期綠肥的供應(yīng)減少，正好防止了烤煙貪青晚熟現(xiàn)象的發(fā)生。因此，翻壓綠肥既能平穩(wěn)地促進(jìn)煙株生長發(fā)育，保證煙株前期穩(wěn)定生長，又滿足了后期生長對(duì)養(yǎng)分的需求，有利于煙株的碳氮代謝協(xié)調(diào)轉(zhuǎn)換，為形成優(yōu)質(zhì)煙奠定了基礎(chǔ)。侶國涵等[37]試驗(yàn)表明，翻壓適量的綠肥能夠促進(jìn)煙株的生長，尤其是葉片的開片。儲(chǔ)劉專等[38]研究顯示，綠肥與化肥不同比例配施與單施化肥相比均可明顯提高烤煙株高、最大葉長、最大葉寬和莖圍，降低青枯病、普通花葉病發(fā)病率，根、莖、葉各部位生物量明顯增加。另外，翻壓綠肥提高了土壤有機(jī)質(zhì)含量，可有效增加烤煙的香氣質(zhì)、香氣量，減少青雜氣和刺激性[39，40]。

2.2 對(duì)烤煙產(chǎn)質(zhì)量的影響

有機(jī)肥能平穩(wěn)地促進(jìn)煙株生長，協(xié)調(diào)好碳氮代謝之間的轉(zhuǎn)化[41]。綠肥翻壓能夠提高烤煙煙葉中的鉀含量，烤后煙葉鉀含量最多提高0.5%左右，尤其以富鉀籽粒莧效果最為明顯，翻壓黑麥草和油菜能增加中部煙葉中性致香成份含量[19]。王中美[42]研究顯示，綠肥翻壓提高了烤后煙葉中總糖與還原糖含量，并且與綠肥翻壓量呈正相關(guān)，其中總糖含量差異達(dá)到顯著水平，還原糖含量相關(guān)系數(shù)達(dá)到極顯著水平；煙堿含量與綠肥的翻壓量呈負(fù)相關(guān)，也達(dá)到顯著水平。 此外，翻壓綠肥提高了煙葉石油醚提取物的含量，降低了總氮含量，同時(shí)翻壓綠肥各處理提高了煙葉中性致香物質(zhì)和有機(jī)酸的含量及中部葉大中量元素磷、鉀、鈣、鎂含量和微量元素鐵、錳、銅、鋅的含量[14]，也能在一定程度上解決頂部葉片不開片的問題。

3 研究展望

在提倡兩型社會(huì)兩型農(nóng)業(yè)的當(dāng)下，綠肥還田是低碳農(nóng)業(yè)的重要一環(huán)，綠肥作物是我國的傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)瑰寶，綠肥作物是協(xié)調(diào)人與自然以及地力消耗和保護(hù)的關(guān)鍵紐帶，種植利用綠肥作物是發(fā)展兩型農(nóng)業(yè)的重要環(huán)節(jié)，是提升煙葉質(zhì)量的重要組成部分。國內(nèi)外針對(duì)綠肥進(jìn)行過諸多研究，取得了豐碩的成果。綠肥翻壓在煙田農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的作用是多樣的，可以簡單歸納為以下兩個(gè)方面：一是綠肥翻壓能培肥改良土壤。使有機(jī)質(zhì)含量與土壤微生物量增加，酶活性增強(qiáng)；活化土壤養(yǎng)分，提高土壤中養(yǎng)分利用率；改善土壤理化性狀，增加土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，提高土壤供肥與保水保肥能力。二是綠肥翻壓會(huì)影響烤煙的生長和產(chǎn)質(zhì)量。顯著提高煙葉產(chǎn)質(zhì)量，增加上等煙比例，降低病害的發(fā)生，為形成優(yōu)質(zhì)的烤煙打下基礎(chǔ)。

但是關(guān)于綠肥的試驗(yàn)研究往往只在部分地區(qū)開展，篩選出的綠肥品種以及綠肥種植模式往往由于土壤、氣候等的差異只適合一定地區(qū)投入使用，其推廣應(yīng)用地域范圍較窄。此外，很多地區(qū)綠肥的種質(zhì)資源匱乏，必須引進(jìn)其他地區(qū)的品種，但往往存在參差不齊的狀況。鑒于此，首先，應(yīng)當(dāng)全面深入地研究各個(gè)綠肥品種的養(yǎng)分含量與供肥特性、適合種植的土壤環(huán)境，以及不同綠肥品種的混作與套作方式的特性，形成一套全面整體的參考方案提供給廣大地區(qū)參考。其次，還可以運(yùn)用現(xiàn)代生物技術(shù)手段研制出綠色安全、能加速綠肥腐解釋放養(yǎng)分的生物菌劑或藥品，通過劑量調(diào)節(jié)綠肥腐解的時(shí)間，達(dá)到與作物需肥相適應(yīng)的目的。再次，應(yīng)完善各個(gè)綠肥品種播種時(shí)間、播種量，施肥量與施肥方式，翻壓量翻壓方式等的相應(yīng)配套技術(shù)，提高煙株對(duì)養(yǎng)分的吸收利用率。最后，研究綠肥與化肥配施方面的技術(shù)，找出最佳的混施比例與肥料種類。

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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，碩士研究生，Email：545702270@qq.com。

*通信作者：屠乃美，博士生導(dǎo)師，教授，從事作物栽培生理生態(tài)研究，Email：tnm505@163.com。

國家煙草專賣局項(xiàng)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