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摘要：绿肥作为一种全能型生物有机肥料，具有优质、高效、环保等特点，在减少化肥使用、减轻环境污染、提高土壤肥力和增加作物产量等方面具有重要意义。本研究从绿肥对土壤微生物、土壤酶活性的影响两方面，就绿肥对土壤生物活性的效应进行综述，旨在为开发利用绿肥改善土壤生态环境提供理论支持。
关键词：绿肥；土壤；微生物；土壤酶
绿肥在我国种植历史悠久、栽培面积大、分布范围广，是土壤养分的重要来源之一。近代，随着化肥的大面积应用，绿肥面积不断减少。但随着化肥的长期使用，土壤板结、地力衰退、化肥污染等问题日益严重，绿肥作为一种全能生物有机肥源，再次受到人们的普遍关注。目前，针对绿肥的研究主要集中于绿肥品种的筛选、绿肥对土壤肥力影响、绿肥的增产作用等方面，而针对绿肥对土壤生物学活性效应的研究仍有待深入。本研究综述目前国内外研究情况，深入分析绿肥对土壤生物学活性的影响，旨在为绿肥作用机理的研究提供理论支持。
1 绿肥的概念及作用
近年，根据绿肥的特征与使用方式，人们对绿肥的概念作出新的解释，即：一些作物，可以利用其生长过程中所生产的全部或部分鲜体，直接或间接翻压到土壤中做肥料；或是通过它们与土作物的间套轮作，起到促进主作物生长、改善土壤性状等作用。这些作物称之为绿肥作物，其鲜体称之为绿肥。
作为一种优质有机肥料，绿肥具有多种作用，综合而言主要包括以下几方面：增加土壤中的养分；改善土壤理化性状；加快土壤腐解作用，增加土壤有机质含量；防止土壤养分流失及风沙侵蚀；防止植物病害的产生。绿肥的作用是多方面的，但其起作用的主要媒介为土壤，而土壤的生物活性作为土壤性质的重要判断指标之一，在绿肥的作用下发生着一系列的变化。
2 绿肥对土壤微生物的效应
土壤微生物参与并推动着土壤的一系列生理生化反应，在土壤物质发生相应变化前，微生物群落已经对于土壤环境的改变产生了可靠而直接的响应，良好、稳定的微生物群落结构是土壤肥力重要指标之一。绿肥的施加可以改变土壤中微生物群落的组成、数量与活性等。
2.1 绿肥对土壤微生物群落的效应
土壤微生物群落的组成在很大程度上决定了土壤有机质的周转及土壤肥力和质量，是土壤肥力的重要指标之一。有研究表明绿肥翻压可以引起微生物群落结构的改变，增加土壤细菌多样性。绿肥翻压后，与空白对照相比，土壤中细菌、真菌、放线菌三大类群微生物的总量均有大幅度的增加。土壤微生物量碳（MBC）与微生物量氮（MBN）的比值可以用来表征土壤微生物的群落结构与状态。贾举杰等（2007）研究认为在弃耕地中种植豆科植物（紫花苜蓿、草木樨和沙打旺），可以影响土壤的MBC/MBN，其中以种植紫花苜蓿的比值最高，并且土壤微生物群落中以真菌占优势。研究表明，在种植烟草的土壤中施加秸秆后，土壤真菌、细菌、霉菌等有害微生物的数量显著降低，同时放线菌、磷细菌、钾细菌等有益微生物的数量提高。林斯等（2013）研究发现，套种豆科绿肥可以提高土壤微生物丰富度和基因多样性，进而提高土壤生态系统的生产力。
2.2 绿肥对土壤微生物活性的效应
土壤微生物的活性反映整个土壤微生物群落或其中一些特殊种群的状态。微生物呼吸强度可看作是衡量土壤微生物总的活性指标，它可以反映整个微生物群落（包括休眠状态和活性状态）的活性，研究表明绿肥在土壤中腐解的过程可以促进土壤微生物的呼吸作用，增强微生物活性。在烟草田进行绿肥间作试验，次年掩青，发现绿肥作用后土壤微生物活性增强，其中以紫花苜蓿对土壤微生物活性的促进作用最强。陈欣等（2003）研究表明，保留果园生草可以使土壤解磷微生物的活性高于清耕除草果园。秦燕燕等（2009）利用氯仿熏蒸法和BIOLOG检测法，研究了豆科作物（紫花苜蓿、草木樨和沙打旺）对土壤微生物的影响，结果表明添加豆科作物后，土壤微生物的碳源利用能力和代理多样性指数显著提高，微生物活性增强。
2.3 绿肥对土壤微生物生物量的效应
土壤微生物量是土壤有机质的活性部分，是表征土壤有机质变化的指标，参与土壤养分的供应和转化，反映土壤的同化及矿化能力。微生物量的分布与土壤养分含量关系密切，微生物量可以更好的反映土壤中微生物的实际含量与作用潜力。研究表明，与冬季休闲处理相比，长期冬种绿肥（油菜、紫云英、黑麦草）翻压处理的红壤性水稻土中，微生物生物量碳、微生物生物量氮含量都有所提高，以长期冬种紫云英翻压处理效果最明显。岳泰新等（2009）通过葡萄园行间生草实验发现与清耕（对照）相比，紫花苜蓿和白三叶处理显著提高了土壤微生物碳和土壤微生物氮的含量。贾举杰等（2007）在多年弃耕地中种植豆科植物（紫花苜蓿、草木樨和沙打旺），结果发现引入豆科植物可以显著提高土壤中微生物量碳、微生物量氮和微生物商，进而提高土壤肥力，加速演替进程。
3 绿肥对土壤酶的效应
土壤酶是土壤植物、动物、微生物活动的产物，是促进土壤新陈代谢的催化剂，其活性是反映土壤生物学和生物化学变化的重要指标。由于土壤酶主要来源于活的微生物，因此其对土壤环境变化的反应十分敏感，能够更好的反映土壤环境的变化。种植及翻埋绿肥，导致根系胞外分泌物进入土壤，直接增加了相关土壤酶，而且绿肥翻埋后为微生物提供能源与养分，因此来源于微生物的土壤酶相应增多。一般C/N比小，木质素含量低的绿肥更有利于激发土壤的生物活性。
3.1 绿肥对土壤水解酶的效应
土壤水解酶是催化土壤中各种底物发生水解反应的酶类，可以催化各种有机化合物的水解和裂解反应，与土壤中多种营养元素的转化和循环密切相关。水解酶通过裂解有机化合物中糖苷键、脂键、肽键、酸酐键以及其他键， 直接参与土壤中有机物的转化。土壤脲酶、磷酸酶、转化酶等的活性，可以作为土壤管理效果与土壤质量的重要指标。有研究发现，Bt玉米秸秆分解比常规品种玉米秸秆分解在15、45、60和75天时，土壤蔗糖转化酶活性显著提高。杨曾平等（2011）研究发现，长期冬种绿肥翻压处理能明显提高土壤脲酶、转化酶的活性，其中尤以C/N比值适中的紫云英效果显著，这可能是由于外源加入了酶促基质，进而提高了酶活性。张珺穜等（2012）研究发现，种植和翻压紫云英能够提高土壤磷酸酶活性，说明在缺乏磷素的情况下，绿肥所含的有机磷促进了土壤磷酸酶活性的提高。 3.2 绿肥对土壤氧化还原酶的效应
氧化还原酶是一类能够催化氧离子的转移与电子传递，催化土壤中氧化还原反应的酶类。土壤中的氧化还原酶在腐殖质的形成过程中起到非常重要的作用；氧化还原酶对营养物质的转化以及矿质营养元素的循环有重要意义；有些氧化还原酶可以作为土壤肥力以及土壤微生物代谢活性的指标等。氧化还原酶所催化的各种反应大多数与能量的转移反应相关，因此其在生物体内起着不可替代的作用。脱氢酶活性被认为是指示微生物活性的最好指标之一，因为脱氢酶只存在于生活细胞体内，能很好地估量土壤中微生物的氧化能力。有试验结果表明，樱桃番茄套种三叶草可以显著提高脱氢酶活性，在三叶草生长旺盛期脱氢酶活性开始迅速上升，较对照增强70.85%～114%。李正等（2011）研究认为，翻压绿肥能显著提高土壤过氧化氢酶的活性，提高幅度达41.38%～71.43%。
4 绿肥应用中存在的问题与展望
我国种植绿肥历史悠久、范围广泛，种植面积最大时达到耕地面积的10%左右，但目前种植面积仅为200万公顷左右。目前生产中种植绿肥均处于盲目阶段，没有根据上下茬口进行专业性选择；绿肥的施用量、施用时期等也较随意，没有充分发挥其增肥增产优势。科研中，对于绿肥的研究也多集中于其对作物增产的效果、对土壤肥力的影响等方面，而且研究并不够深入、系统。如何深入分析绿肥的效应，合理利用绿肥达到最佳效益，可以从以下几方面做起。
4.1 运用分子生物学手段进行绿肥资源调查及育种工作
利用分子生物学手段，系统开展不同绿肥品种的生物学特性鉴定、品种资源鉴定等；构建不同绿肥品种的指纹图谱，开展分子鉴定、评价与利用研究；根据不同绿肥品种作用模式，利用分子生物学方法进行特定基因定位与克隆，培育高效能转基因品种。
4.2 综合、系统分析绿肥效应
从土壤理化性质、土壤营养元素、土壤有机质、土壤生物学特性等方面综合分析绿肥对土壤的作用方式，判断不同绿肥品种的作用机制，确定适宜的施用方式、施用时间和最佳下茬作物等。
4.3 根据生产需要选择适宜绿肥品种及施用方式
根据不同绿肥的作用方式，以及下茬作物在不同生长阶段对肥料的需求情况，选择适宜的绿肥品种。确立不同作物对应绿肥品种、施用方式、处理时间，形成栽培模式，以利于在生产中大面积推广。
4.4 不同绿肥品种的综合利用
许多绿肥品种不仅可以作为肥料，其自身也有一定利用价值，如紫云英可以作为饲料、花茶及蜜源等。各地可以根据农闲时间长度，选择适宜绿肥品种，在利用其肥田的基础上努力开发、深化加工、综合利用，以达到最大经济效益。
作者简介：潘忠祥（1992-），男，本科生，从事植物地理方面研究；通讯作者：陈志霞（1980-），女，博士，副教授，从事蔬菜栽培与生态等方面研究，E-mail：syczx2008@163.com
关键词：绿肥；土壤；微生物；土壤酶
绿肥在我国种植历史悠久、栽培面积大、分布范围广，是土壤养分的重要来源之一。近代，随着化肥的大面积应用，绿肥面积不断减少。但随着化肥的长期使用，土壤板结、地力衰退、化肥污染等问题日益严重，绿肥作为一种全能生物有机肥源，再次受到人们的普遍关注。目前，针对绿肥的研究主要集中于绿肥品种的筛选、绿肥对土壤肥力影响、绿肥的增产作用等方面，而针对绿肥对土壤生物学活性效应的研究仍有待深入。本研究综述目前国内外研究情况，深入分析绿肥对土壤生物学活性的影响，旨在为绿肥作用机理的研究提供理论支持。
1 绿肥的概念及作用
近年，根据绿肥的特征与使用方式，人们对绿肥的概念作出新的解释，即：一些作物，可以利用其生长过程中所生产的全部或部分鲜体，直接或间接翻压到土壤中做肥料；或是通过它们与土作物的间套轮作，起到促进主作物生长、改善土壤性状等作用。这些作物称之为绿肥作物，其鲜体称之为绿肥。
作为一种优质有机肥料，绿肥具有多种作用，综合而言主要包括以下几方面：增加土壤中的养分；改善土壤理化性状；加快土壤腐解作用，增加土壤有机质含量；防止土壤养分流失及风沙侵蚀；防止植物病害的产生。绿肥的作用是多方面的，但其起作用的主要媒介为土壤，而土壤的生物活性作为土壤性质的重要判断指标之一，在绿肥的作用下发生着一系列的变化。
2 绿肥对土壤微生物的效应
土壤微生物参与并推动着土壤的一系列生理生化反应，在土壤物质发生相应变化前，微生物群落已经对于土壤环境的改变产生了可靠而直接的响应，良好、稳定的微生物群落结构是土壤肥力重要指标之一。绿肥的施加可以改变土壤中微生物群落的组成、数量与活性等。
2.1 绿肥对土壤微生物群落的效应
土壤微生物群落的组成在很大程度上决定了土壤有机质的周转及土壤肥力和质量，是土壤肥力的重要指标之一。有研究表明绿肥翻压可以引起微生物群落结构的改变，增加土壤细菌多样性。绿肥翻压后，与空白对照相比，土壤中细菌、真菌、放线菌三大类群微生物的总量均有大幅度的增加。土壤微生物量碳（MBC）与微生物量氮（MBN）的比值可以用来表征土壤微生物的群落结构与状态。贾举杰等（2007）研究认为在弃耕地中种植豆科植物（紫花苜蓿、草木樨和沙打旺），可以影响土壤的MBC/MBN，其中以种植紫花苜蓿的比值最高，并且土壤微生物群落中以真菌占优势。研究表明，在种植烟草的土壤中施加秸秆后，土壤真菌、细菌、霉菌等有害微生物的数量显著降低，同时放线菌、磷细菌、钾细菌等有益微生物的数量提高。林斯等（2013）研究发现，套种豆科绿肥可以提高土壤微生物丰富度和基因多样性，进而提高土壤生态系统的生产力。
2.2 绿肥对土壤微生物活性的效应
土壤微生物的活性反映整个土壤微生物群落或其中一些特殊种群的状态。微生物呼吸强度可看作是衡量土壤微生物总的活性指标，它可以反映整个微生物群落（包括休眠状态和活性状态）的活性，研究表明绿肥在土壤中腐解的过程可以促进土壤微生物的呼吸作用，增强微生物活性。在烟草田进行绿肥间作试验，次年掩青，发现绿肥作用后土壤微生物活性增强，其中以紫花苜蓿对土壤微生物活性的促进作用最强。陈欣等（2003）研究表明，保留果园生草可以使土壤解磷微生物的活性高于清耕除草果园。秦燕燕等（2009）利用氯仿熏蒸法和BIOLOG检测法，研究了豆科作物（紫花苜蓿、草木樨和沙打旺）对土壤微生物的影响，结果表明添加豆科作物后，土壤微生物的碳源利用能力和代理多样性指数显著提高，微生物活性增强。
2.3 绿肥对土壤微生物生物量的效应
土壤微生物量是土壤有机质的活性部分，是表征土壤有机质变化的指标，参与土壤养分的供应和转化，反映土壤的同化及矿化能力。微生物量的分布与土壤养分含量关系密切，微生物量可以更好的反映土壤中微生物的实际含量与作用潜力。研究表明，与冬季休闲处理相比，长期冬种绿肥（油菜、紫云英、黑麦草）翻压处理的红壤性水稻土中，微生物生物量碳、微生物生物量氮含量都有所提高，以长期冬种紫云英翻压处理效果最明显。岳泰新等（2009）通过葡萄园行间生草实验发现与清耕（对照）相比，紫花苜蓿和白三叶处理显著提高了土壤微生物碳和土壤微生物氮的含量。贾举杰等（2007）在多年弃耕地中种植豆科植物（紫花苜蓿、草木樨和沙打旺），结果发现引入豆科植物可以显著提高土壤中微生物量碳、微生物量氮和微生物商，进而提高土壤肥力，加速演替进程。
3 绿肥对土壤酶的效应
土壤酶是土壤植物、动物、微生物活动的产物，是促进土壤新陈代谢的催化剂，其活性是反映土壤生物学和生物化学变化的重要指标。由于土壤酶主要来源于活的微生物，因此其对土壤环境变化的反应十分敏感，能够更好的反映土壤环境的变化。种植及翻埋绿肥，导致根系胞外分泌物进入土壤，直接增加了相关土壤酶，而且绿肥翻埋后为微生物提供能源与养分，因此来源于微生物的土壤酶相应增多。一般C/N比小，木质素含量低的绿肥更有利于激发土壤的生物活性。
3.1 绿肥对土壤水解酶的效应
土壤水解酶是催化土壤中各种底物发生水解反应的酶类，可以催化各种有机化合物的水解和裂解反应，与土壤中多种营养元素的转化和循环密切相关。水解酶通过裂解有机化合物中糖苷键、脂键、肽键、酸酐键以及其他键， 直接参与土壤中有机物的转化。土壤脲酶、磷酸酶、转化酶等的活性，可以作为土壤管理效果与土壤质量的重要指标。有研究发现，Bt玉米秸秆分解比常规品种玉米秸秆分解在15、45、60和75天时，土壤蔗糖转化酶活性显著提高。杨曾平等（2011）研究发现，长期冬种绿肥翻压处理能明显提高土壤脲酶、转化酶的活性，其中尤以C/N比值适中的紫云英效果显著，这可能是由于外源加入了酶促基质，进而提高了酶活性。张珺穜等（2012）研究发现，种植和翻压紫云英能够提高土壤磷酸酶活性，说明在缺乏磷素的情况下，绿肥所含的有机磷促进了土壤磷酸酶活性的提高。 3.2 绿肥对土壤氧化还原酶的效应
氧化还原酶是一类能够催化氧离子的转移与电子传递，催化土壤中氧化还原反应的酶类。土壤中的氧化还原酶在腐殖质的形成过程中起到非常重要的作用；氧化还原酶对营养物质的转化以及矿质营养元素的循环有重要意义；有些氧化还原酶可以作为土壤肥力以及土壤微生物代谢活性的指标等。氧化还原酶所催化的各种反应大多数与能量的转移反应相关，因此其在生物体内起着不可替代的作用。脱氢酶活性被认为是指示微生物活性的最好指标之一，因为脱氢酶只存在于生活细胞体内，能很好地估量土壤中微生物的氧化能力。有试验结果表明，樱桃番茄套种三叶草可以显著提高脱氢酶活性，在三叶草生长旺盛期脱氢酶活性开始迅速上升，较对照增强70.85%～114%。李正等（2011）研究认为，翻压绿肥能显著提高土壤过氧化氢酶的活性，提高幅度达41.38%～71.43%。
4 绿肥应用中存在的问题与展望
我国种植绿肥历史悠久、范围广泛，种植面积最大时达到耕地面积的10%左右，但目前种植面积仅为200万公顷左右。目前生产中种植绿肥均处于盲目阶段，没有根据上下茬口进行专业性选择；绿肥的施用量、施用时期等也较随意，没有充分发挥其增肥增产优势。科研中，对于绿肥的研究也多集中于其对作物增产的效果、对土壤肥力的影响等方面，而且研究并不够深入、系统。如何深入分析绿肥的效应，合理利用绿肥达到最佳效益，可以从以下几方面做起。
4.1 运用分子生物学手段进行绿肥资源调查及育种工作
利用分子生物学手段，系统开展不同绿肥品种的生物学特性鉴定、品种资源鉴定等；构建不同绿肥品种的指纹图谱，开展分子鉴定、评价与利用研究；根据不同绿肥品种作用模式，利用分子生物学方法进行特定基因定位与克隆，培育高效能转基因品种。
4.2 综合、系统分析绿肥效应
从土壤理化性质、土壤营养元素、土壤有机质、土壤生物学特性等方面综合分析绿肥对土壤的作用方式，判断不同绿肥品种的作用机制，确定适宜的施用方式、施用时间和最佳下茬作物等。
4.3 根据生产需要选择适宜绿肥品种及施用方式
根据不同绿肥的作用方式，以及下茬作物在不同生长阶段对肥料的需求情况，选择适宜的绿肥品种。确立不同作物对应绿肥品种、施用方式、处理时间，形成栽培模式，以利于在生产中大面积推广。
4.4 不同绿肥品种的综合利用
许多绿肥品种不仅可以作为肥料，其自身也有一定利用价值，如紫云英可以作为饲料、花茶及蜜源等。各地可以根据农闲时间长度，选择适宜绿肥品种，在利用其肥田的基础上努力开发、深化加工、综合利用，以达到最大经济效益。
作者简介：潘忠祥（1992-），男，本科生，从事植物地理方面研究；通讯作者：陈志霞（1980-），女，博士，副教授，从事蔬菜栽培与生态等方面研究，E-mail：syczx2008@163.com