栽培模式對(duì)直播油菜生長(zhǎng)、產(chǎn)量和養(yǎng)分吸收利用的影響

王 寅， 李雅穎， 魯劍巍*， 李小坤， 徐正偉， 鄒家龍， 姚忠清

(1 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院， 湖北武漢 430070； 2荊州區(qū)土壤肥料工作站， 湖北荊州 434020；3 赤壁市土壤肥料工作站， 湖北赤壁 437300)

栽培模式對(duì)直播油菜生長(zhǎng)、產(chǎn)量和養(yǎng)分吸收利用的影響

王 寅1， 李雅穎1， 魯劍巍1*， 李小坤1， 徐正偉1， 鄒家龍2， 姚忠清3

(1 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院， 湖北武漢 430070； 2荊州區(qū)土壤肥料工作站， 湖北荊州 434020；3 赤壁市土壤肥料工作站， 湖北赤壁 437300)

發(fā)展直播油菜對(duì)增加我國(guó)油菜種植面積和總產(chǎn)有重要意義，但栽培措施尤其是施肥技術(shù)的滯后極大地影響了油菜的產(chǎn)量及施肥效果。2009/2010年度在湖北省油菜主產(chǎn)區(qū)設(shè)置田間試驗(yàn)，研究栽培模式對(duì)直播油菜生長(zhǎng)、產(chǎn)量、經(jīng)濟(jì)效益和養(yǎng)分吸收利用的影響，探討適合當(dāng)前生產(chǎn)的高產(chǎn)高效栽培技術(shù)。結(jié)果表明，各優(yōu)化模式比農(nóng)民習(xí)慣栽培模式均有增產(chǎn)增收效果，其中在30×104plant/hm2種植密度、秸稈還田和加強(qiáng)病蟲草害防治的基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化施肥(氮、磷、鉀肥用量分別為N 195 kg/hm2、 P2O590 kg/hm2、K2O 90 kg/hm2，硼砂用量15 kg/hm2，氮肥和鉀肥分次施用)的模式Ⅲ表現(xiàn)最好，比農(nóng)民習(xí)慣施肥增產(chǎn)35.9 %、增收1632 Yuan/hm2，地上部干物質(zhì)量和養(yǎng)分累積也均較高，氮、鉀肥偏生產(chǎn)力分別為N 13.7 kg/kg和K2O 29.8 kg/kg，實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效目標(biāo)。說(shuō)明當(dāng)前直播油菜的栽培模式應(yīng)結(jié)合其生長(zhǎng)發(fā)育進(jìn)程和養(yǎng)分吸收規(guī)律，適當(dāng)密植以增庫(kù)促源，加強(qiáng)植保防治病蟲草害，更重要的是積極推行平衡施肥和有機(jī)、無(wú)機(jī)配施，并合理安排施肥時(shí)期及比例。

直播油菜； 栽培模式； 合理施肥； 產(chǎn)量； 養(yǎng)分吸收； 肥料效率

Abstract: The direct-sowing cultivation has played an important role in increasing planting areas and total production of oilseed rape in China. However, the lagging cultivation and fertilization techniques restrict greatly rapeseed yield and fertilizer use efficiency. Two field experiments were therefore conducted in the main oilseed rape planting areas of Hubei province during 2009/2010. The objective of this study is to investigate the effects of different cultivation patterns on growth, seed yield, economic benefit, nutrient uptake and fertilizer use efficiency of direct-sowing oilseed rape, and thereby to summarize the key techniques of high yield and high efficiency cultivation under current production conditions. The results show that the optimized cultivation pattern (OCP) has higher rapeseed yield than that of the farmer’s practice pattern (FFP), and the best performance is observed in the OCP Ⅲ treatment. With this cultivation pattern, reasonable fertilization measures (N 195 kg/ha, P2O590 kg/ha, K2O 90 kg/ha and Broax 15 kg/ha were applied, and N and K fertilizers were applied in splits) are implemented on the basis of increasing appropriately plant density (30×104plant/ha), using straw returning and enhancing plant protection to pest, disease and weed. The rapeseed yield and net benefit are increased by 35.9 % and 1632 Yuan/ha in the OCP Ⅲ treatment compared with the FFP treatment. In addition, the aboveground dry matter and nutrient accumulation amounts in the OCP Ⅲ are also significantly improved, and the mean N and K fertilizer efficiencies (PFP) are N 13.7 kg/kg and K2O 29.8 kg/kg, respectively. Hence, the OCP Ⅲ is considered as a better practice to achieve high yield and high efficiency of direct-sowing oilseed rape in present research. The results from this study indicate that cultivation management should be accord with the growth process and nutrient uptake regulation of direct-sowing oilseed rape. With this principle, we should increase appropriately planting density to enlarge source and sink of oilseed rape, whilst enhance plant protection to control pest, disease and weed. And more importantly, optimal fertilization measures should be used, including balanced fertilization, applying inorganic fertilizer combined with organic manure, and reasonably arranged fertilization time and ratio.

Keywords: direct-sowing oilseed rape; cultivation pattern; reasonable fertilization; seed yield; nutrient uptake; fertilizer efficiency

油菜是我國(guó)第一大油料作物，菜籽油占國(guó)產(chǎn)油料作物產(chǎn)油量的57.2 %，然而當(dāng)前我國(guó)油料作物自給率不足40 %，過高的食用油對(duì)外依存度嚴(yán)重影響我國(guó)農(nóng)產(chǎn)品貿(mào)易和國(guó)民食物安全[1-2]，因此保證和提高油菜這一優(yōu)勢(shì)油料作物的產(chǎn)量也就成為當(dāng)前我國(guó)油菜科研工作者的重要目標(biāo)。經(jīng)過60年不斷發(fā)展，我國(guó)油菜總產(chǎn)和單產(chǎn)分別由1950年的68×104t和480 kg/hm2大幅提升至當(dāng)前的1343×104t和1827 kg/hm2(2011年)[3-4]，取得了巨大進(jìn)步。但隨著產(chǎn)量水平提高，油菜種植中化肥的用量也不斷增加，而有機(jī)肥施用比例卻越來(lái)越低，秸稈還田也較少[5]。再加上現(xiàn)階段農(nóng)民的管理和施肥仍普遍粗放且隨意，導(dǎo)致肥料利用率偏低而養(yǎng)分大量流失，不僅造成資源嚴(yán)重浪費(fèi)，還大大提高了河湖水體富營(yíng)養(yǎng)化、溫室氣體排放增加、土壤酸化等環(huán)境問題的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)[6-8]。另外，施肥過多尤其是氮肥過量也極易導(dǎo)致油菜貪青晚熟和病蟲害等不利情況的發(fā)生[9]，影響菜籽產(chǎn)量及品質(zhì)，而高成本投入也降低了農(nóng)民的經(jīng)濟(jì)效益和種植積極性。

在我國(guó)人多地少、資源緊張的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)狀下，如何解決作物持續(xù)高產(chǎn)和化肥資源投入的平衡問題，發(fā)展作物高產(chǎn)高效的技術(shù)途徑，一直是農(nóng)業(yè)科學(xué)工作者們關(guān)注和研究的熱點(diǎn)。目前我國(guó)水稻、小麥、玉米等糧食作物高產(chǎn)高效栽培技術(shù)與施肥措施的研究已取得了一些進(jìn)展和成果[10-14]，對(duì)相關(guān)作物的生產(chǎn)和發(fā)展產(chǎn)生了極大促進(jìn)作用，而有關(guān)油菜的研究卻鮮有報(bào)道。當(dāng)前長(zhǎng)江流域地區(qū)直播油菜的發(fā)展和推廣很快，對(duì)增加我國(guó)油菜種植面積和提高總產(chǎn)有重要意義[15]，但相關(guān)栽培措施尤其是施肥技術(shù)的滯后卻極大地影響了籽粒產(chǎn)量及施肥效果，因此急需開展油菜高產(chǎn)高效栽培模式方面的研究。本研究通過比較和分析不同栽培模式下直播油菜的生長(zhǎng)狀況、產(chǎn)量及其形成特點(diǎn)、經(jīng)濟(jì)效益、養(yǎng)分吸收及肥料利用效率，探索適宜當(dāng)前生產(chǎn)條件的直播油菜高產(chǎn)高效關(guān)鍵栽培技術(shù)和綜合管理模式，以期為我國(guó)油菜產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

田間試驗(yàn)于2009/2010年度分別布置在湖北省油菜主產(chǎn)區(qū)的鄂南赤壁市(29°51′N、 113°37′E)和江漢平原荊州市(30°25′N、 112°03′E)，試驗(yàn)田塊的土壤基本性狀見表1。赤壁試驗(yàn)點(diǎn)采用中油雜2號(hào)，于2009年9月28日施基肥，29日播種，10月25日間苗(4葉期)，27日施苗肥，12月17日施越冬肥，2010年1月26日施薹肥，5月14日收獲。荊州試驗(yàn)點(diǎn)采用華油雜9號(hào)，于2009年9月24日施基肥，25日播種，10月23日間苗(4葉期)，24日施苗肥，12月24日施越冬肥，2010年2月8日施薹肥，5月16日收獲。兩試驗(yàn)點(diǎn)的前茬作物均為水稻。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)5個(gè)處理，包括對(duì)照(CK)、農(nóng)民習(xí)慣栽培模式(FFP)及3種優(yōu)化栽培模式[Optimized cultivation pattern (OCP)]。農(nóng)民習(xí)慣栽培模式是根據(jù)赤壁、荊州兩地區(qū)的實(shí)際調(diào)查情況結(jié)合湖北省農(nóng)民普遍種植方式和習(xí)慣施肥措施[5]確定，各優(yōu)化栽培模式則是在農(nóng)民習(xí)慣栽培模式基礎(chǔ)上，結(jié)合筆者所在研究團(tuán)隊(duì)近年來(lái)經(jīng)大量田間試驗(yàn)和生產(chǎn)實(shí)踐所總結(jié)出的經(jīng)驗(yàn)及技術(shù)而進(jìn)行制定的。各處理具體方案如下：

1) 對(duì)照(CK，習(xí)慣種植+不施肥) 生育期內(nèi)不施用任何肥料。油菜播種量為1.5 kg/hm2，留苗密度22.5×104plant/hm2；秋、春各一次防病打藥。該處理可表征試驗(yàn)田塊的基礎(chǔ)地力狀況。

表1 試驗(yàn)田塊的土壤基本性狀Table 1 Soil nutrient contents in experimental plots

2) 農(nóng)民習(xí)慣栽培模式(FFP，習(xí)慣種植+習(xí)慣施肥) 生育期內(nèi)化肥施用量為N 180 kg/hm2、P2O538 kg/hm2、K2O 45 kg/hm2和硼砂7.5 kg/hm2；磷、鉀和硼肥基施，氮肥按基肥 ∶越冬肥=7 ∶3的比例施用，施肥方式為撒施。油菜播種量為1.5 kg/hm2，留苗密度22.5×104plant/hm2；秋、春各一次防病打藥。該處理可反映農(nóng)民習(xí)慣栽培模式的油菜生長(zhǎng)狀況和產(chǎn)量效果。

3) 優(yōu)化栽培模式Ⅰ(OCPⅠ，習(xí)慣種植+優(yōu)化施肥Ⅰ) 在農(nóng)民習(xí)慣施肥量基礎(chǔ)上適當(dāng)提高磷、鉀和硼肥用量；磷、硼肥基施，氮肥按基肥 ∶苗肥 ∶越冬肥 ∶薹肥=4 ∶3 ∶1.5 ∶1.5的比例施用，鉀肥按基肥 ∶越冬肥 ∶薹肥=6 ∶2 ∶2的比例施用；基肥條施，追肥撒施，越冬肥結(jié)合松土施用。油菜播種量為1.5 kg/hm2，苗密度22.5×104plant /hm2；秋、春各一次防病打藥。本處理目的是在農(nóng)民習(xí)慣種植模式基礎(chǔ)上通過對(duì)施肥措施進(jìn)行優(yōu)化而達(dá)到一定的增產(chǎn)效果。

4) 優(yōu)化栽培模式Ⅱ (OCP Ⅱ，優(yōu)化種植+優(yōu)化施肥Ⅱ) 該模式加大了氮、磷和鉀肥施用量，并增施大量菜籽餅肥；磷、鉀、硼肥及餅肥基施，氮肥按基肥 ∶越冬肥 ∶薹肥=6 ∶2 ∶2的比例施用；基肥條施，追肥撒施，越冬肥結(jié)合松土施用。油菜播種量為2 kg/hm2，留苗密度30×104plant /hm2；注重苗期除草(一次)，關(guān)鍵生育期及時(shí)防病打藥(三次)，適時(shí)清溝(一次)。本處理的目的是通過對(duì)種植措施進(jìn)行優(yōu)化，并供給大量化肥和優(yōu)質(zhì)有機(jī)肥以最大限度地提高油菜產(chǎn)量水平，挖掘產(chǎn)量潛力而獲得高產(chǎn)。

5) 優(yōu)化栽培模式Ⅲ (OCP Ⅲ，優(yōu)化種植+優(yōu)化施肥Ⅲ) 在OCP Ⅱ基礎(chǔ)上適當(dāng)降低氮、鉀肥用量，實(shí)施秸稈還田；磷、硼肥全部基施，氮肥按基肥 ∶苗肥 ∶越冬肥 ∶薹肥=4 ∶3 ∶1.5 ∶1.5的比例施用，鉀肥按基肥 ∶越冬肥 ∶薹肥=6 ∶2 ∶2的比例施用；基肥條施，追肥撒施，越冬肥結(jié)合松土施用。油菜播種量為2 kg/hm2，留苗密度30×104plant/hm2；注重苗期除草(一次)，關(guān)鍵生育期及時(shí)防病打藥(三次)，適時(shí)清溝(一次)。本處理的目的是在優(yōu)化種植基礎(chǔ)上，通過優(yōu)化施肥措施減少化肥用量而保證較高產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)提高氮、鉀肥利用效率，以實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效。

試驗(yàn)小區(qū)面積為20 m2，設(shè)3次重復(fù)，隨機(jī)區(qū)組排列。供試肥料品種分別為尿素(含N 46 %)、過磷酸鈣(含P2O512 %)、氯化鉀(含K2O 60 %)、硼砂(含B 11 %)，菜籽餅肥(2008/2009年度菜籽餅，其有機(jī)碳含量35.4 %、 全氮5.46 %、 全磷 0.97 %、 全鉀1.18 %)和秸稈(2009年水稻秸稈，其有機(jī)碳含量41.9 %、 全氮0.86 %、 全磷0.14 %、 全鉀2.09 %)。化肥和菜籽餅肥需要購(gòu)買，而水稻秸稈來(lái)自于農(nóng)民自家稻田不需購(gòu)買。各優(yōu)化模式與農(nóng)民習(xí)慣模式相比，除增加了肥料或種子的投入成本，施肥、打藥或清溝的次數(shù)較多導(dǎo)致勞動(dòng)力成本也有所增加。根據(jù)實(shí)地調(diào)查油菜種植過程中各環(huán)節(jié)的每公頃用工量一般為：基肥用工2個(gè)，追肥和清溝用工1個(gè)，打藥(除草劑或農(nóng)藥)一次用工0.5個(gè)，增施菜籽餅用工1個(gè)，實(shí)施秸稈還田用工2個(gè)。各處理的具體施肥量、施用時(shí)期及比例見表2。

1.3 樣品采集與分析

土壤樣品于前茬水稻收獲后油菜基肥施用前采集，以整個(gè)田塊為采樣單元均勻布點(diǎn)15個(gè)，取0—20 cm 耕作層土壤，實(shí)驗(yàn)室風(fēng)干磨細(xì)后分別過0.90 mm和0.15 mm 篩供理化分析用。土壤基本理化性質(zhì)按常規(guī)法測(cè)定[16]：土壤pH用pH計(jì)測(cè)，水土比為2.5 ∶1；有機(jī)質(zhì)用重鉻酸鉀容量法；全氮用半微量開氏定氮法；有效磷用0.5 mol/L NaHCO3浸提—鉬銻抗比色法；速效鉀用1 mol/L NH4OAc浸提—火焰光度法；有效硼用熱水浸提—姜黃素比色法測(cè)定。

油菜成熟期收獲前在所有試驗(yàn)小區(qū)取植株樣，每個(gè)小區(qū)取0.5 m2樣方內(nèi)全部油菜的地上部植株，網(wǎng)袋懸掛風(fēng)干脫粒后分別統(tǒng)計(jì)莖桿、角殼和籽粒的生物量，各部分樣品于60℃烘干后磨細(xì)過0.45 mm篩用于養(yǎng)分測(cè)定。植株樣品養(yǎng)分的測(cè)定采用H2SO4-H2O2聯(lián)合消煮，流動(dòng)注射分析儀(瑞典FIAstar 5000)測(cè)定全氮和全磷，火焰光度計(jì)測(cè)定全鉀[16]。

1.4 田間調(diào)查及實(shí)產(chǎn)統(tǒng)計(jì)

2009年11月下旬和2010年5月中旬分別對(duì)兩試驗(yàn)點(diǎn)直播油菜的苗期和成熟期生長(zhǎng)狀況進(jìn)行田間調(diào)查。苗期調(diào)查內(nèi)容包括株高、根頸粗、葉片數(shù)、最大葉長(zhǎng)和寬，并測(cè)定SPAD值；成熟期調(diào)查內(nèi)容包括株高，根頸粗，一、二級(jí)分枝數(shù)，單株角果數(shù)，每角粒數(shù)和千粒重[17]。每小區(qū)選取20株有代表性的植株，各指標(biāo)取平均值作為該小區(qū)調(diào)查結(jié)果。

成熟期調(diào)查結(jié)束后，分別對(duì)兩試驗(yàn)點(diǎn)所有小區(qū)進(jìn)行取樣并收割，經(jīng)后熟過程單收單打測(cè)實(shí)產(chǎn)(計(jì)入取樣考種部分的產(chǎn)量)，地上部生物量根據(jù)取樣結(jié)果按莖桿、角殼與籽粒的比例計(jì)算得出。

1.5 經(jīng)濟(jì)效益計(jì)算和數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

2009/2010年度湖北省油菜籽市場(chǎng)收購(gòu)價(jià)格為4.1 Yuan/kg，油菜種籽60 Yuan/kg，氮肥(N)4.0 Yuan/kg，磷肥(P2O5)4.17 Yuan/kg，鉀肥(K2O)5.33 Yuan/kg，硼砂16 Yuan/kg，菜籽餅肥1.2 Yuan/kg，勞動(dòng)力的日工資為100 Yuan。根據(jù)目前實(shí)際情況，稻草不計(jì)算成本。本研究涉及的經(jīng)濟(jì)效益數(shù)據(jù)均根據(jù)以上價(jià)格進(jìn)行計(jì)算。

所有試驗(yàn)數(shù)據(jù)均采用Excel軟件進(jìn)行處理， SPSS17.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，LSD法進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)，P<0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 直播油菜苗期和成熟期的生長(zhǎng)狀況

施肥明顯促進(jìn)了直播油菜苗期和成熟期的生長(zhǎng)(表3)。苗期以O(shè)CPⅠ和OCPⅢ的油菜生長(zhǎng)表現(xiàn)較好，表明相同種植條件下減少氮肥基施而增施苗肥可有效促進(jìn)直播油菜的植株生長(zhǎng)和根頸增粗，增加葉片數(shù)及葉面積，提高葉綠素含量，保障苗期健壯。成熟期不同處理直播油菜的生長(zhǎng)狀況有所變化，其中以O(shè)CPⅡ的各項(xiàng)生育指標(biāo)的增幅最為明顯，但與相同種植條件而施肥較少的OCPⅢ相比無(wú)顯著差異。成熟期OCPⅡ和OCPⅢ的直播油菜的株高和根頸粗高于FFP，一、二級(jí)分枝數(shù)接近FFP和OCPⅠ，表明適當(dāng)密植條件下通過優(yōu)化施肥措施能夠保障直播油菜個(gè)體的生長(zhǎng)發(fā)育和形態(tài)構(gòu)建，單株長(zhǎng)勢(shì)可保持較高的水平。

2.2 直播油菜的籽粒產(chǎn)量及其構(gòu)成因素

表4顯示，兩試驗(yàn)點(diǎn)直播油菜各施肥處理與對(duì)照相比(平均686 kg/hm2)的增產(chǎn)幅度均超過140 %，其中以O(shè)CPⅡ處理的產(chǎn)量(平均2764 kg/hm2)最高且顯著高于OCPⅠ(平均2264 kg/hm2)和FFP(平均1968 kg/hm2)，與OCPⅢ(平均2675 kg/hm2)差異不明顯。OCPⅡ和OCPⅢ處理較好的施肥措施保證了高密條件下直播油菜的單株角果數(shù)、每角粒數(shù)和千粒重有較好的表現(xiàn)，從而在植株密度增加的情況下有效提高了籽粒產(chǎn)量。OCPⅢ在化肥施用量降低的情況下其產(chǎn)量構(gòu)成因素與OCPⅡ相比并無(wú)明顯差異，最終也獲得較高產(chǎn)量，表明該綜合模式中氮、鉀肥多次施用的運(yùn)籌方法和實(shí)施秸稈還田的措施有利于直播油菜成熟期的產(chǎn)量形成。

作物產(chǎn)量的提高一般通過兩種途徑，一是在生物產(chǎn)量一定的情況下提高收獲指數(shù)，二是在收獲指數(shù)一定的情況下提高生物產(chǎn)量[18]。圖1顯示，兩試驗(yàn)點(diǎn)直播油菜成熟期的地上部干物質(zhì)量和收獲指數(shù)的表現(xiàn)趨勢(shì)基本一致。各施肥處理的油菜地上部干物質(zhì)量與對(duì)照相比均有顯著增加，同時(shí)收獲指數(shù)也有明顯提高，其中OCPⅡ和OCPⅢ處理的表現(xiàn)較好，更利于獲得高產(chǎn)。

2.3 直播油菜的經(jīng)濟(jì)效益

與對(duì)照相比，各施肥處理大幅提高了直播油菜的經(jīng)濟(jì)效益(表5)。各優(yōu)化栽培模式的產(chǎn)值明顯高于農(nóng)民習(xí)慣栽培模式，其中OCPⅡ處理在兩試驗(yàn)點(diǎn)的增幅均最高，平均為11332 Yuan/hm2。不同栽培模式的成本有較大差別，F(xiàn)FP投入較少因而成本相對(duì)較低，而各優(yōu)化模式由于播種量、施肥量或追肥次數(shù)的增加導(dǎo)致總成本相應(yīng)提高?？鄢度氤杀竞驩CPⅢ處理的利潤(rùn)最高，平均達(dá)到5351 Yuan/hm2，比FFP增加1632 Yuan/hm2，而且其化肥用量相對(duì)較少并有效利用了農(nóng)戶自家稻田遺留的大量秸稈，避免焚燒帶來(lái)的環(huán)境污染和養(yǎng)分損失，綜合效益也最好。

2.4 直播油菜成熟期地上部氮、磷、鉀累積量和養(yǎng)分收獲指數(shù)

不同處理的直播油菜地上部氮、磷、鉀養(yǎng)分累積量存在明顯差異(圖2)。與地上部干物質(zhì)量的表現(xiàn)類似，施肥顯著提高了油菜植株對(duì)養(yǎng)分的吸收和累積。與FFP相比， OCPⅡ 和OCPⅢ處理的氮、磷、鉀養(yǎng)分累積量的增加均達(dá)到了顯著水平。兩個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)油菜地上部的氮、鉀養(yǎng)分累積量均以O(shè)CPⅡ 最高，平均分別為N 126.2 kg/hm2和K 153.4 kg/hm2，而磷的累積量則以O(shè)CPⅢ 最高，平均為P 18.7 kg/hm2。

氮和磷在油菜籽粒中的累積較多，因此其養(yǎng)分收獲指數(shù)一般較高，而鉀則相反。表6顯示，不同栽培模式對(duì)直播油菜各養(yǎng)分的收獲指數(shù)也有一定影響，OCPⅢ處理的氮、磷、鉀養(yǎng)分在籽粒中的分配比例均相對(duì)較高，尤其是磷素。表明該模式下直播油菜所吸收的養(yǎng)分尤其是磷更易于向籽粒進(jìn)行轉(zhuǎn)移和累積。

表4 直播油菜的籽粒產(chǎn)量及其構(gòu)成因素

注(Note)：同列數(shù)據(jù)后不同字母表示處理間差異達(dá)5%顯著水平 Values followed by different letters in a column are significant among treatments at the 5% level.

圖1 直播油菜成熟期的地上部干物質(zhì)量和收獲指數(shù)Fig.1 Shoot dry matter and harvest index of direct-sowing oilseed rape at the maturity stage[注(Note)：柱上不同字母表示同一地點(diǎn)處理間差異達(dá)5%水平 Different letters above the bars at same site mean significant at 5% levels among the treatments.]

2.5 直播油菜的氮、鉀肥利用效率

偏生產(chǎn)力是作物經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量與肥料投入量之比，表示單位養(yǎng)分投入所產(chǎn)生的作物產(chǎn)量，反映肥料的利用效率[19]。從表7可以看出，3種優(yōu)化栽培模式的氮肥偏生產(chǎn)力相比農(nóng)民習(xí)慣栽培模式均有提高，其中OCPⅢ處理在施氮量較高的情況下在兩個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)均為最高(平均N 13.7 kg/kg)，表明該模式有利于直播油菜對(duì)氮肥的吸收利用。由于FFP和OCPⅠ處理的施鉀量較低，因此其鉀肥偏生產(chǎn)力高于施鉀較多的OCPⅡ和OCPⅢ處理。OCPⅢ處理在OCPⅡ處理的基礎(chǔ)上通過減少鉀肥用量但同時(shí)增施秸稈，也獲得了較高的產(chǎn)量和鉀素累積，提高了鉀肥的偏生產(chǎn)力(平均29.8 kg/kg K2O)。表明OCPⅢ處理更有利于氮、鉀肥養(yǎng)分的高效利用。

表5 不同處理直播油菜的經(jīng)濟(jì)效益(Yuan/hm2)

圖2 直播油菜成熟期地上部的氮、磷、鉀累積量Fig.2 Shoot N, P, and K accumulation amounts of direct-sowing oilseed rape at the maturity stage[注(Note)：同一地點(diǎn)各處理柱子上的不同字母表示處理間差異達(dá)到5%顯著水平 Different letters above the bars at same site indicate significant differences among the treatments at the 5% level.]

注(Note)：同列數(shù)據(jù)后不同字母表示處理間差異達(dá)5%顯著水平 Values followed by different letters in a column are significant among treatments at the 5% level.

表7 直播油菜的氮、鉀肥利用效率(偏生產(chǎn)力 kg/kg)

注(Note)：同列數(shù)據(jù)后的不同字母表示處理間差異達(dá)到5%顯著水平 Values followed by different letters in a column are significant among treatments at the 5% level.

3 討論

我國(guó)是世界上人口最多的發(fā)展中國(guó)家，糧油安全對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)穩(wěn)定具有重要意義。在當(dāng)前耕地、水、礦質(zhì)養(yǎng)分等農(nóng)業(yè)資源狀況不足的條件下，發(fā)展高產(chǎn)高效的栽培模式是提高我國(guó)作物產(chǎn)量和資源利用效率的重要途徑[20]。由于社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和農(nóng)村勞動(dòng)力結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，我國(guó)油菜的直播種植發(fā)展迅速[15, 21]，但滯后的栽培與施肥技術(shù)限制了其產(chǎn)量和效益[17]。農(nóng)民為獲取高產(chǎn)常常過量施用化肥尤其是氮肥，浪費(fèi)大量資源而產(chǎn)量卻并不理想，一些地區(qū)出現(xiàn)高產(chǎn)不高效、增產(chǎn)不增收的現(xiàn)象。因此，發(fā)展包括優(yōu)化施肥與其他技術(shù)配合的直播油菜高產(chǎn)高效栽培技術(shù)勢(shì)在必行。

本研究表明，直播油菜的高產(chǎn)高效栽培首先需要改善各種相關(guān)的可控栽培因素，以大幅提高產(chǎn)量水平充分發(fā)揮現(xiàn)有品種的生物學(xué)潛力，即增加成熟期地上部的總干物質(zhì)量；然后通過某些因素和措施(比如施肥時(shí)期或比例)的優(yōu)化調(diào)整，在不增加養(yǎng)分投入的情況下保證產(chǎn)量水平從而增加效益和提高效率，這與在水稻[10]和玉米上[11]的研究類似。結(jié)果顯示，優(yōu)化模式Ⅲ(OPCⅢ)在當(dāng)前生產(chǎn)條件下有利于直播油菜的生長(zhǎng)發(fā)育，可獲得較高的產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益，肥料利用率也較高，實(shí)現(xiàn)了高產(chǎn)高效的目標(biāo)。通過對(duì)比和分析初步總結(jié)出適宜當(dāng)前直播油菜生產(chǎn)的幾項(xiàng)高產(chǎn)高效關(guān)鍵栽培技術(shù)：

1) 平衡施肥，適量施氮而增施磷、鉀、硼，同時(shí)施用有機(jī)肥，推廣秸稈還田 油菜是對(duì)養(yǎng)分需求較多的作物，大量研究表明[1, 9, 22-25]，氮、磷、鉀、硼養(yǎng)分的缺乏或不平衡都會(huì)影響油菜前期的生長(zhǎng)發(fā)育、植株形態(tài)構(gòu)建、養(yǎng)分吸收運(yùn)轉(zhuǎn)和后期的開花結(jié)實(shí)，降低籽粒產(chǎn)量及品質(zhì)。當(dāng)前多數(shù)農(nóng)民在種植油菜中普遍重氮肥而輕磷、鉀、硼肥，同時(shí)很少施用有機(jī)肥或進(jìn)行秸稈還田[5]，這對(duì)于油菜尤其是直播油菜十分不利，因此應(yīng)積極推行合理平衡的施肥措施，適量施氮而增施磷、鉀、硼肥。施用有機(jī)肥和實(shí)施秸稈還田有助于改善土壤結(jié)構(gòu)、提高土壤肥力和促進(jìn)物質(zhì)循環(huán)，在當(dāng)前生產(chǎn)中也應(yīng)大力提倡和推廣[26-28]。另外，將水稻季農(nóng)田剩余的大量稻草在油菜季進(jìn)行還田，不僅避免焚燒帶來(lái)的環(huán)境污染使資源得以充分利用，而且還降低了農(nóng)民的化肥成本投入而利于節(jié)本增效。

2) 合理安排施肥時(shí)期及比例，氮、鉀肥分次施用，減少氮肥基施而增加苗肥和薹肥 研究表明油菜苗期對(duì)氮素需求量較大，后期對(duì)磷、鉀的累積則較多，而各養(yǎng)分在花期的累積效率最高[22, 24]，因此應(yīng)根據(jù)油菜生育進(jìn)程和養(yǎng)分吸收規(guī)律合理安排施肥時(shí)期和比例，在關(guān)鍵時(shí)期適時(shí)施用氮、鉀肥。直播油菜相比移栽油菜不經(jīng)歷育苗過程，大田環(huán)境出苗極易受水分、溫度、土質(zhì)及養(yǎng)分等因素影響，出苗后植株發(fā)育偏弱，基施大量氮肥很可能會(huì)導(dǎo)致幼小的油菜植株無(wú)法有效吸收利用而造成資源浪費(fèi)，而且筆者在近幾年研究中發(fā)現(xiàn)氮肥基施量過多不利于直播油菜出苗(資料未發(fā)表)，因此直播油菜應(yīng)減少氮肥基施量而改在苗期適時(shí)追施以滿足該時(shí)期對(duì)氮素的大量需求，提苗增粗促秋發(fā)，增加葉片確保植株冬前健壯，也利于后期對(duì)養(yǎng)分的吸收和利用。另外，在養(yǎng)分效率最高的薹花期適量追施氮、鉀肥可促使油菜春發(fā)，改善角果發(fā)育而提高單株生產(chǎn)力，而且氮、鉀肥分次施用可減少養(yǎng)分損失、提高肥料利用率。

3) 適當(dāng)密植以增庫(kù)促源，加強(qiáng)植保防治病蟲草害 直播油菜主要依靠群體優(yōu)勢(shì)獲得高產(chǎn)，角果則是產(chǎn)量形成中重要的“源”和“庫(kù)”器官[29]，提高群體角果數(shù)目對(duì)增產(chǎn)有重要意義，但不合適的田間植株密度難以保障群體優(yōu)勢(shì)發(fā)揮。已有的研究表明當(dāng)前我國(guó)直播油菜的密度在30×104plant/hm2左右為宜[30-32]，本試驗(yàn)也證明此密植條件下通過合理施肥調(diào)控可以保證直播油菜有較高的單株生產(chǎn)力，而且可有效增加單位面積的總角果數(shù)和籽粒數(shù)，說(shuō)明在合理施肥措施下適當(dāng)密植可以增庫(kù)促源，發(fā)揮高產(chǎn)潛力[33]。直播條件下病、蟲、草害相對(duì)比較嚴(yán)重，不利于油菜生長(zhǎng)與高產(chǎn)[34-35]，尤其是生存能力很強(qiáng)的雜草與油菜爭(zhēng)奪養(yǎng)分和水分，并搶占生存空間。因此直播油菜的植保措施在前期應(yīng)注意對(duì)雜草的清除而后期要重視病、蟲的防治。

改進(jìn)單項(xiàng)技術(shù)對(duì)油菜生產(chǎn)會(huì)有一定的促進(jìn)效果，但實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效需要對(duì)各項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行集成，形成綜合管理模式(如本研究中的優(yōu)化模式Ⅲ)，才能在實(shí)際生產(chǎn)中發(fā)揮更大作用。油菜高產(chǎn)高效方面的研究相比水稻、小麥、玉米等作物比較落后，現(xiàn)有理論和技術(shù)在實(shí)際生產(chǎn)中很難做到準(zhǔn)確及時(shí)地養(yǎng)分調(diào)控與優(yōu)化，尤其是實(shí)時(shí)實(shí)地養(yǎng)分綜合管理技術(shù)尚處于缺失狀態(tài)。廣大科研工作者和基層農(nóng)技人員無(wú)法及時(shí)有效地針對(duì)大田狀況提出養(yǎng)分管理對(duì)策和解決方案，多數(shù)情況下只能憑個(gè)人經(jīng)驗(yàn)和感覺進(jìn)行管理，合理性和準(zhǔn)確性都難以保證。同時(shí)，如何選擇和整合各項(xiàng)技術(shù)而發(fā)揮最好效果也是非常重要的問題。因此，油菜高產(chǎn)高效研究應(yīng)進(jìn)一步深入，并且需要反復(fù)驗(yàn)證和完善，最終形成技術(shù)理論體系而為我國(guó)油菜產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供指導(dǎo)。

4 結(jié)論

適當(dāng)增密(30×104plant/hm2)、秸稈還田和加強(qiáng)植保防治病蟲草害的基礎(chǔ)上結(jié)合優(yōu)化施肥(氮、磷、鉀肥用量分別為N 195 kg/hm2、P2O590 kg/hm2、K2O 90 kg/hm2、 硼砂用量15 kg/hm2，氮肥和鉀肥分次施用)的綜合栽培措施最有利于當(dāng)前直播油菜生產(chǎn)。該模式適應(yīng)直播油菜的生育進(jìn)程和養(yǎng)分吸收規(guī)律，干物質(zhì)量和養(yǎng)分累積均較高，產(chǎn)量、經(jīng)濟(jì)效益及養(yǎng)分效率俱佳，實(shí)現(xiàn)了高產(chǎn)高效目標(biāo)。總結(jié)當(dāng)前直播油菜栽培管理的關(guān)鍵技術(shù)，包括1)平衡施肥，適量施氮而增磷、鉀、硼肥，同時(shí)施用有機(jī)肥，推廣秸稈還田； 2)合理安排施肥時(shí)期及比例，氮、鉀肥分次施用，減少氮肥基施而增加苗肥和薹肥； 3)適當(dāng)密植和加強(qiáng)植保。

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Effectsofcultivationpatternongrowth,seedyield,nutrientuptakeandutilizationofdirect-sowingoilseedrape(BrassicanapusL.)

WANG Yin1, LI Ya-ying1, LU Jian-wei1*, LI Xiao-kun1, XU Zheng-wei1, ZOU Jia-long2, YAO Zhong-qing3

(1CollegeofResourcesandEnvironment,HuazhongAgriculturalUniversity,Wuhan,Hubei430070,China;2JingzhouDistrictSoilandFertilizerWorkStation,Jingzhou,Hubei434020,China;3ChibiCitySoilandFertilizerWorkStation,Chibi,Hubei437300,China)

S565.4.01; S048

A

1008-505X(2013)03-0597-11

2012-10-30接收日期2013-02-01

“十一五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目(2010BAD01B05)；國(guó)家油菜產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)項(xiàng)目(CARS-13)；中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)(2011PY156)；國(guó)際植物營(yíng)養(yǎng)研究所合作項(xiàng)目(Hubei-35)資助。

王寅(1986—)，男，河南南陽(yáng)人，博士研究生，主要從事現(xiàn)代施肥技術(shù)研究。E-mail: wy1986410@webmail.hzau.edu.cn *通信作者E-mail: lunm@mail.hzau.edu.cn