不同覆蓋類型下減量施肥對油菜產(chǎn)量及水肥利用效率影響

馮 軍，石 超，Linna Cholidah，門勝男，段美春，張 賽，徐綺雯，武海燕，歐 崗，向信華，王龍昌

不同覆蓋類型下減量施肥對油菜產(chǎn)量及水肥利用效率影響

馮 軍1,2，石 超1，Linna Cholidah1，門勝男1，段美春1，張 賽1，徐綺雯1，武海燕3，歐 崗3，向信華3，王龍昌1※

（1. 西南大學(xué)農(nóng)學(xué)與生物科技學(xué)院，南方山地農(nóng)業(yè)教育部工程研究中心，三峽庫區(qū)生態(tài)環(huán)境教育部重點實驗室，重慶 400715；2. 四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻高粱研究所，德陽 618000；3.云陽縣農(nóng)業(yè)委員會，重慶 404500）

為了探討覆蓋與緩釋肥（節(jié)水節(jié)肥）技術(shù)對西南旱地油菜生長及水肥利用效率的影響，設(shè)置了由3種栽培模式（傳統(tǒng)平作栽培、秸稈覆蓋和溝壟集雨節(jié)水栽培）和3種施肥模式（習(xí)慣施肥、減施緩釋肥、不施肥）組成的雙因素大田定位試驗，比較分析2a不同降水年型下覆蓋與緩釋肥技術(shù)對油菜生長的調(diào)控效應(yīng)。結(jié)果表明，2016－2017年苗期降水異常偏多，2017－2018年偏少。苗期降水異常偏多對油菜生長的影響大于季節(jié)性干旱，2017－2018年苗期根冠比2016－2017平均增加83.55%。多雨年型（2016－2017）下產(chǎn)量及其構(gòu)成值均低于季節(jié)性干旱年型（2017－2018）。單一的節(jié)水技術(shù)在季節(jié)性干旱發(fā)生時無顯著的增產(chǎn)效應(yīng)。季節(jié)性干旱和降水異常偏多均會影響油菜品質(zhì)，且多雨會進一步降低了含油量及某些脂肪酸含量；干旱對脂肪酸構(gòu)成影響更大。2 a節(jié)水節(jié)肥處理總耗水量均較習(xí)慣栽培加傳統(tǒng)施肥顯著減少，節(jié)水節(jié)肥處理水分利用效率較習(xí)慣栽培加傳統(tǒng)施肥高8%～40%，并顯著增加肥料利用效率。綜上，單一的節(jié)水或節(jié)肥技術(shù)難以滿足西南旱地油菜生產(chǎn)面臨的復(fù)雜環(huán)境，通過秸稈覆蓋和溝壟集雨與緩釋肥集成的雙節(jié)技術(shù)，能適宜不同降水年型下的油菜生產(chǎn)并兼顧環(huán)境效應(yīng)，緩解生育期降水異常對作物生長的影響，實現(xiàn)節(jié)本增效的目標(biāo)。

降水；肥料；干旱；油菜；節(jié)水節(jié)肥；秸稈覆蓋；溝壟集雨；水肥利用效率

0 引 言

油菜在全球范圍內(nèi)廣泛種植，作為食用油的主要來源，菜籽油占中國油料作物產(chǎn)油量的54.6%，但仍無法滿足國內(nèi)需求[1]。西南地區(qū)是中國長江上游油菜主產(chǎn)區(qū)，降水分布不均多引發(fā)季節(jié)性干旱和多雨，是典型的雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)。水分是旱作農(nóng)業(yè)發(fā)展的限制因子之一[2]，灌溉水源貧乏易造成干旱氣候下作物減產(chǎn)。土壤貧瘠是限制旱地農(nóng)業(yè)的另一因子[3]。由施肥不當(dāng)造成的肥料利用率低下，難以提高產(chǎn)量，并引發(fā)面源污染問題[4-5]。因此，發(fā)掘旱區(qū)農(nóng)業(yè)的潛力需建立水肥協(xié)調(diào)的高效管理措施，并兼顧環(huán)境效應(yīng)[6]。在節(jié)水技術(shù)方面，秸稈覆蓋（straw mulching，SM）作為一項高效節(jié)水措施，能調(diào)節(jié)土壤溫度，抑制土壤蒸發(fā)，從而提高作物水分利用效率[7-8]。溝壟集雨技術(shù)（ridge and furrow rainfall harvesting，RFRH），也因其能將壟上的降雨富集于溝內(nèi)，改善農(nóng)田水熱狀況，從而促進作物生長[9-11]，在中國北方旱地玉米、小麥、谷子栽培中有較多應(yīng)用[12-13]?，F(xiàn)有旱地研究較多關(guān)注節(jié)水技術(shù)及相關(guān)措施，如與秸稈覆蓋與溝壟集雨種植相應(yīng)的節(jié)灌技術(shù)[14-15]、種植群體優(yōu)化[16-17]、覆蓋材料選配[18-19]等，而對配套的節(jié)肥技術(shù)研究較少。在節(jié)肥措施方面，緩釋肥因具有一次性基施、養(yǎng)分供應(yīng)周期長、肥料利用率高等優(yōu)點，是一項極具潛力的技術(shù)[20-22]，但在旱作栽培中少有應(yīng)用。一方面，單一節(jié)水或節(jié)肥技術(shù)已無法解決旱地農(nóng)業(yè)面臨的復(fù)雜環(huán)境問題，集成技術(shù)亟待發(fā)展；另一方面，全球異常氣候頻發(fā)，能適宜不同氣候環(huán)境的集成技術(shù)應(yīng)用研究更是鮮有報道。本研究不僅著眼于油菜栽培較少關(guān)注的集成技術(shù)，并比較了不同降水條件下節(jié)水節(jié)肥技術(shù)對作物生長的調(diào)控效應(yīng)，在農(nóng)業(yè)部提出的“2020年化肥使用量零增長”和“推進節(jié)水農(nóng)業(yè)發(fā)展”目標(biāo)下，為全球氣候異常加劇下的西南地區(qū)旱地油菜可持續(xù)發(fā)展提供理論的依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

試驗地位于重慶市云陽縣寶坪鎮(zhèn)，地處108°54′E，30°55′N，海拔650.6 m，屬半干旱雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)，典型丘陵山區(qū)立體氣候。年平均氣溫18.7 ℃，年平均降雨量900 mm左右，年日照1 500 h，無霜期304 d。試驗地土壤為旱地紫色壤黏土，地下水深15 m，地勢平坦，地力均勻。前茬作物為高粱。播前農(nóng)田0～20 cm土壤理化性質(zhì)如下：2016－2017年，pH值7.50，有機質(zhì)9.29 g/kg，全氮、全磷、全鉀分別為0.90、0.34、21.70 g/kg，速效養(yǎng)分氮、磷、鉀分別為72.40、4.60、94.00 mg/kg；2017－2018年，pH值7.80，有機質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)9.78 g/kg，全氮、全磷、全鉀為分別為0.83、0.34、23.50 g/kg，速效養(yǎng)分氮、磷、鉀分別為66.40、5.30、89.00 mg/kg。

1.2 試驗設(shè)計

2016－2018年進行大田定位試驗，參試油菜為當(dāng)?shù)刂魍破贩N“三峽油5號”。設(shè)置3種栽培模式，即傳統(tǒng)平作（conventional planting，CP）栽培、秸稈覆蓋栽培和溝壟集雨栽培和3種施肥模式，即農(nóng)民習(xí)慣施肥（常規(guī)肥料、習(xí)慣施肥量）、減量施肥（專用緩釋肥、80%施肥量）和不施肥。秸稈覆蓋采用前茬曬干高粱秸稈半量覆蓋（3 750 kg/hm2），收獲晾干后人工截成20 cm左右，播種后均勻覆蓋于小區(qū)內(nèi)；溝壟集雨采用壟上覆膜（寬60 cm、厚0.008 mm）、溝內(nèi)種植方式（圖1）。常規(guī)肥料（conventional fertilizer，CF）采用尿素（N 46%）、過磷酸鈣（P2O5，12%）、氯化鉀（KCl，60%）配施，其中氮肥50%與全部磷鉀肥作為基肥，50%作為苔期表施追肥；優(yōu)化施肥采用宜施壯油菜專用緩釋肥720 kg/hm2（25-7-8，N、P、K質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為25%、7%、8%），簡稱緩釋肥（slow release fertilizer，SF）由湖北宜施壯農(nóng)業(yè)科技有限公司提供，一次性基施。以不施肥為對照，試驗采用雙因素隨機區(qū)組設(shè)計，共9個處理，3次重復(fù)，27個小區(qū)。播種和施肥采取點播穴施，每小區(qū)16 m2（4 m×4 m），小區(qū)間開溝30 cm隔離。小區(qū)內(nèi)行距40 cm、株距33.3 cm，1穴2株。2016－2017年，播種期、苗期、蕾苔期、花期、成熟期、收獲時間分別為2016年10月23日、2016年12月22日、2017年1月21日、2017年2月20日、2017年5月12日、2017年5月13日；2017－2018年，分別為2017年10月20日、2017年12月19日、2018年1月18日、2018年2月17日、2018年5月9日、2018年5月10日。試驗區(qū)無人工灌溉，不同處理的具體措施見表1，試驗期田間管理同常規(guī)。

表1 不同處理下的油菜種植方式

圖1 溝壟集雨、傳統(tǒng)平作及秸稈覆蓋技術(shù)示意圖

1.3 測定指標(biāo)與方法

1.3.1 試驗期降雨量測定

降雨量數(shù)據(jù)由重慶市云陽縣氣象局智慧氣象服務(wù)基地自動氣象站測定，自動氣象站距試驗地小于100 m。

降水距平百分率（P，%）為

Pa=

(

PR

?PM

)/

PM

×100% （1）

式中P為計算期內(nèi)降雨量，mm；P為計算期同時段多年平均降水量，mm。

1.3.2 苗期植株農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量測定

苗期農(nóng)藝性狀測定：每小區(qū)隨機選取10株植株樣，測定株高、葉綠素相對含量SPAD（日本MINOLTA 502 葉綠素測定儀），方法參見李嵐?jié)萚23]；植株地上部分與根系同時取樣，先用三角鍬挖出油菜完整根系，連根帶土緩緩移除帶回實驗室。將根系與植株分離，清洗干凈后與地上部分植株在105 ℃殺青30 min，60 ℃烘干至恒質(zhì)量后測定植株干質(zhì)量并計算根冠比（根冠比=根干質(zhì)量/植株地上部分干質(zhì)量）。

產(chǎn)量及品質(zhì)測定：成熟期在每小區(qū)取10株樣品考種，產(chǎn)量按小區(qū)實打?qū)嵤?；采用FOSS多功能近紅外分析儀（瑞典 NIRS DS2500）測定油菜籽粒品質(zhì)指標(biāo)（含油量、蛋白質(zhì)、硫苷、芥酸、油酸、棕櫚酸、硬脂酸、亞油酸、亞麻酸）。

1.3.3 水肥利用效率的測定及計算

土壤水分測定：在油菜各生育期用五點法取土樣，平作和秸稈覆蓋處理取樣點位于油菜行間，溝壟集雨處理在種植溝內(nèi)沿壟側(cè)和溝內(nèi)正中點分別取樣裝入鋁盒，采用烘干法測定0～20、>20～40、>40～60 cm土壤含水率，環(huán)刀法測量土壤容重[24]。

土壤貯水量[25]為

E=

10

CρH

（2）

式中為貯水量，mm；為土壤含水率，%；為土壤容重，g/cm3；為土壤深度，cm。2016－2017年，取值0～20、>20～40、>40～60 cm分別為1.16、1.21、1.34 g/cm3；2017－2018年，取值0～20、>20～40、>40～60 cm分別為1.15、1.23、1.32 g/cm3。

作物耗水量[26]為

ET=PR+

I

+

G

?Δ

W

?

Rs

?

Dp

（3）

式中ET為耗水量，mm；PR和分別為生育期降雨量、灌溉量和地下水上移補給量，mm；Δ為計算時段內(nèi)土壤貯水量的變化，mm；R和D分別為地表徑流量和深層滲透量，mm。由于試驗點地勢平整，地下水位深于15 m，且無灌溉，降雨滲透深度在土壤水分測定深度的范圍，無徑流。因此、、R、D忽略不計。

水分利用效率為

WUE=

Y

/ET （4）

式中WUE為水分利用效率，kg/(mm·hm2)；為作物籽粒產(chǎn)量，kg/hm2。

植株養(yǎng)分測定：各生育期在每小區(qū)隨機選取10株植株樣植株養(yǎng)分分為葉、莖和籽粒測定，方法為H2SO4-H2O2消煮，全氮、磷、鉀分別用凱氏蒸餾法、釩鉬比色法、火焰光度計法[27]。

肥料利用效率[28]：氮肥表觀利用率（NRE，%）=（施氮區(qū)地上部分植株總氮吸收量?不施氮區(qū)地上部分植株總氮吸收量）/施氮量×100%；氮肥農(nóng)學(xué)效率（NAE，kg/kg）=（施氮區(qū)產(chǎn)量?不施氮區(qū)產(chǎn)量）/施氮量；氮肥生理利用率（NPE，%）=（施氮區(qū)產(chǎn)量?不施氮區(qū)產(chǎn)量）/（施氮區(qū)地上部分植株總氮吸收量?不施氮區(qū)地上部分植株總氮吸收量）×100%；植株磷和鉀利用率計算方法同氮[29]。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

數(shù)據(jù)處理使用Microsoft Excel 2010和DPS7.05軟件。方差分析采用固定模型下的二因素試驗統(tǒng)計，最小顯著差異法（least significant difference，LSD）進行多重比較，Origin 9.0 軟件繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 試驗區(qū)油菜生育期降雨量分布特征

2 a試驗期降水差異顯著（圖2）。2016－2017年油菜生育期降雨量550.9 mm，與同時期多年平均降雨量（1981－2010年）300.3 mm相比，降水距平百分率83.4%，根據(jù)中國氣象局《全國氣候影響評價》標(biāo)準(zhǔn)[30]，該生育期降水異常偏多（≥80%）。其中，中雨（>10 mm）以上29次，降雨量454.1 mm，占總降雨次數(shù)和總降雨量的63.0%和82.4%，11月降水據(jù)平百分率高達118.7%。

2017－2018年油菜生育期降雨量340.5 mm，比多年平均略多1成，但降雨量分布極為不勻。10月下旬－1月31日，油菜苗期至蕾薹初期降雨量為56.8 mm，占生育期總降雨量16.7%；降雨次數(shù)21次，有效降雨（>5 mm）2次，其中12月降雨量僅2.3 mm，降水據(jù)平百分率為?83.9%，為異常偏少（≤?80%），根據(jù)《氣候干旱等級》（GB/T 20481－2006），達到重旱水平（≤?80%）；4月1日－5月中旬，花后期至收獲期共降雨20次，中雨以上降雨次數(shù)9次，降雨量210.2 mm，占生育期總降雨次數(shù)和總降雨量的14.3%和61.7%，降水據(jù)平百分率達62.7%，降水顯著偏多。總體而言，由于季節(jié)性降雨不均，2016－2017年，油菜全生育期都受到多雨天氣的影響；而2017－2018年，油菜營養(yǎng)生長階段發(fā)生季節(jié)性干旱，生殖生長期間又值降水顯著偏多。

圖2 試驗點油菜生育期降雨量分布

2.2 苗期油菜農(nóng)藝性狀比較

由表2可知，苗期多雨天氣下（2016－2017），栽培模式對油菜株高、SPAD、干物質(zhì)和根冠比影響顯著（0.05），施肥對其影響為極顯著（<0.01）；季節(jié)性干旱（2017－2018年）時，栽培模式與施肥及其交互作用對油菜株高、SPAD、干物質(zhì)和根冠比的調(diào)控均表現(xiàn)為極顯著（<0.01）。2a在同一栽培模式下，施肥處理的株高、SPAD和干物質(zhì)顯著高于不施肥（0.05，2017－2018年P(guān)C處理除外），但不同施肥水平間差異不顯著（0.05）。在同一施肥水平下，多雨條件下，3種栽培模式間差異不顯著；而季節(jié)性干旱時，溝壟集雨、秸稈覆蓋與平作差異顯著。

總體而言，苗期降水異常偏多對油菜生長的影響大于季節(jié)性干旱，2017－2018年苗期根冠比2016－2017平均增加83.55%，說明降水量對根系發(fā)育影響較大，并通過根系影響作物生長。通過節(jié)水節(jié)肥技術(shù)調(diào)控可以緩解外部因子的負面影響。

表2 不同處理油菜苗期主要農(nóng)藝性狀

注：不同小寫字母表示處理間0.05水平差異顯著，SPAD為葉綠素相對含量，下同。

Note: Different small letters indicate significant difference at 0.05 level, SPAD is relative content of chlorophyll, the same as below.

2.3 節(jié)水節(jié)肥技術(shù)對油菜產(chǎn)量及構(gòu)成因素的影響

方差分析表明，2a施肥均極顯著影響油菜產(chǎn)量及其構(gòu)成（0.01）。栽培模式及互作效應(yīng)對單株角果數(shù)和產(chǎn)量影響極顯著（0.01），對每果粒數(shù)和千粒質(zhì)量影響不顯著（>0.05）。由表3可知，2016－2017年，施肥時，單株角果數(shù)和產(chǎn)量大致表現(xiàn)為溝壟集雨>秸稈覆蓋>平作（同一施肥處理下），緩釋肥>常規(guī)肥（同一栽培模式下），各處理間且差均異顯著（0.05），而在不施肥時3種栽培模式間產(chǎn)量差異不顯著。2017－2018年，單株角果數(shù)表現(xiàn)為溝壟集雨與秸稈覆蓋>平作，產(chǎn)量在3種栽培模式間差異不顯著；同一栽培模式，不同施肥水平單株角果數(shù)和產(chǎn)量差異均不顯著。在多雨年型下油菜產(chǎn)量較季節(jié)性干旱年型下（2017－2018）平均減少18.72%。

綜上，多雨年型（2016－2017）下產(chǎn)量及其構(gòu)成值均低于季節(jié)性干旱年型（2017－2018）。單一的節(jié)水技術(shù)在季節(jié)性干旱發(fā)生時無顯著的增產(chǎn)效應(yīng)，節(jié)水節(jié)肥技術(shù)既可在多雨時穩(wěn)產(chǎn)，又可在干旱時獲得充足水份，提高產(chǎn)量。

表3 不同處理對油菜產(chǎn)量及構(gòu)成因素的影響

2.4 節(jié)水節(jié)肥技術(shù)對油菜品質(zhì)及主要脂肪酸構(gòu)成的影響

表4表明，施肥及其與栽培模式的交互效應(yīng)對多雨年型（2016－2017）下的油菜品質(zhì)及主要脂肪酸（芥酸、油酸、棕櫚酸、硬脂酸、亞油酸和亞麻酸）影響極顯著（<0.01），季節(jié)性干旱年型下（2017－2018）栽培與施肥模式及其互作效應(yīng)的調(diào)控均表現(xiàn)為極顯著（<0.01）。2017－2018年節(jié)水節(jié)肥技術(shù)（J80、M80）較P80顯著提高油菜含油量，蛋白質(zhì)變化與之相反。2016－2017年，在平作下栽培模式下，緩釋肥處理含油量高于常規(guī)肥（<0.05），溝壟集雨/秸稈覆蓋的含油量>平作。2017－2018年，在同一栽培模式下，緩釋肥處理含油量顯著高于常規(guī)肥（<0.05），蛋白質(zhì)變化與之相反。在同一施肥水平下，溝壟集雨和秸稈覆蓋含油量、棕櫚酸、硬脂酸含量高于平作。

綜上，季節(jié)性干旱和降水異常偏多均會影響油菜品質(zhì)，且多雨會進一步降低了含油量及某些脂肪酸含量；干旱對脂肪酸構(gòu)成影響更大。雙節(jié)技術(shù)更利于降水異常下保持油菜品質(zhì)的穩(wěn)定性。

表4 不同處理對油菜品質(zhì)及主要脂肪酸構(gòu)成的影響

2.5 節(jié)水節(jié)肥技術(shù)對WUE的影響

由表5可知，2 a在栽培及施肥模式對油菜生育前期（播種到蕾苔期）耗水量、總耗水量及水分利用效率影響極顯著（<0.01），對生育后期（花期到收獲期）耗水量無顯著影響。由于不同降水年型下油菜奢侈蒸騰及土壤蒸發(fā)量不同，2017－2018年總耗水量比2016－2017年平均減少31.43%。苗期到蕾苔期主要為油菜營養(yǎng)生長階段，耗水形式以土壤蒸發(fā)為主，不同施肥水平差異不顯著（溝壟覆膜除外）。節(jié)水技術(shù)通過覆蓋和集雨較大地保持了土壤水分，在同一施肥量下，溝壟集雨和秸稈覆蓋耗水量顯著低于平作（<0.05）。隨著生殖生長推進，作物葉面遮蓋了土壤表面，耗水形式轉(zhuǎn)變?yōu)橐宰魑镎趄v為主，且隨施肥量增大作物耗水量呈增加趨勢，不同栽培模式無顯著差異。不同栽培模式及施肥水平間WUE均差異顯著，節(jié)水節(jié)肥技術(shù)（J80、M80）在2 a不同降水年型下生育期總耗水量較習(xí)慣栽培（PC）均顯著減少。2016－2017年J80和M80的WUE較PC高24%和40%；2017－2018年前者較后者高8%和15%。

表5 不同處理對油菜耗水量及水分利用效率的影響

2.6 節(jié)水節(jié)肥技術(shù)對肥料利用效率的影響

2a栽培和施肥模式及其交互效應(yīng)均會對肥料利用效率產(chǎn)生極顯著影響（<0.01）?？傮w而言，多雨年型（2016－2017年）下的肥料利用效率低于季節(jié)性干旱年型（2017－2018年），大量降雨造成的淋溶損失是肥料利用率下降的主要原因。由表6可知，在多雨天氣下，與PC比較：1）節(jié)水技術(shù)（JC，MC）的氮肥表觀利用率、農(nóng)學(xué)效率和生理效率分別提高15.11%、32.85和11.21%；2）節(jié)肥技術(shù)（P80）的氮肥表觀利用率、農(nóng)學(xué)效率和生理效率分別提高23.78%、40.63%和11.35%；3）雙節(jié)技術(shù)（J80，M80）的氮肥表觀利用率、農(nóng)學(xué)效率和生理效率分別提高53.57%、91.12%和24.37%，磷、鉀肥利用率變化與氮肥趨勢一致。可見，多雨天氣下雙節(jié)技術(shù)比單一節(jié)水措施優(yōu)勢更明顯。在季節(jié)性干旱天氣下，肥料利用率表現(xiàn)為：雙節(jié)技術(shù)>單一節(jié)水>習(xí)慣栽培>節(jié)肥。降雨量明顯減少時，節(jié)水技術(shù)作用更加明顯；雙節(jié)技術(shù)較單一的節(jié)肥技術(shù)（P80）能提供更多水分而有利于提高肥效，因此，雙節(jié)技術(shù)比單一的節(jié)水節(jié)肥措施更能在不同降水條件下發(fā)揮調(diào)控作用。

表6 不同處理對油菜肥料利用效率的影響

3 討 論

中國油菜生產(chǎn)年際波動明顯，55 a來，長江流域單產(chǎn)水平呈下降趨勢。引起年際波動的主要原因是氣象因素，貢獻比例超過70%，社會因素約30%。社會因素引起的趨勢產(chǎn)量呈逐漸增加的趨勢，氣象產(chǎn)量表現(xiàn)不連續(xù)的劇烈波動[31]。季節(jié)性干旱和連續(xù)降雨造成的漬害是長江流域油菜生產(chǎn)面臨的主要氣候問題，頻繁發(fā)生在油菜苗期，苗期干旱或漬水對油菜生長的抑制，負面效應(yīng)可能延伸至整個生育階段,最終導(dǎo)致產(chǎn)量損失[2,32]。因此，研究適宜于不同氣候的栽培技術(shù)，尤其在油菜生長前期能緩解不良氣候的影響，是提高農(nóng)民種植積極性，降低負面社會因素，減少油菜生產(chǎn)年季波動的有效途徑。壟溝集雨和秸稈覆蓋是旱地農(nóng)業(yè)研究較多的節(jié)水技術(shù)，在降水資源不足時，兩項技術(shù)均能較傳統(tǒng)平作更好地保持土壤水分，促進作物生長[33-34]。這與本研究在2017－2018年季節(jié)性干旱年型下的試驗結(jié)果是一致的。而對降雨豐沛條件下，節(jié)水技術(shù)的調(diào)控效應(yīng)以及不同降水下的對比研究較少。本研究發(fā)現(xiàn)，在多雨年型下（2016－2017），施肥對油菜生長的調(diào)控效應(yīng)較栽培模式更為顯著，其原因在于多雨條件使?fàn)I養(yǎng)器官干物質(zhì)積累轉(zhuǎn)運量增大，高效施肥可以進一步滿足作物的需求，達到以水調(diào)肥的目的。這與劉波等[35]認為，氮肥運籌可減少油菜漬水危害的結(jié)論異曲同工。本文通過對比2 a不同降水量下油菜苗期表現(xiàn)發(fā)現(xiàn)，雙節(jié)技術(shù)（J80、M80）在面對苗期差異較大的降水條件時具有更好的適應(yīng)性。

節(jié)水技術(shù)（溝壟集雨和秸稈覆蓋）的增產(chǎn)效果主要體現(xiàn)在生育期降水不足時，隨著降雨量增加，部分研究認為溝壟種植的增產(chǎn)效應(yīng)會隨降雨量的增加而減少，甚至出現(xiàn)較平作減產(chǎn)的趨勢[36]。本研究亦發(fā)現(xiàn)在多雨年型下油菜產(chǎn)量較季節(jié)性干旱年型下（2017－2018）減少18.72%，這是大量降雨造成肥料淋溶并影響作物根系發(fā)育引起的。不同的是，在本研究中，降水偏多年型下，節(jié)水處理與平作相比仍具有增產(chǎn)效應(yīng)。其原因可能是減產(chǎn)理論認為溝壟集雨的田間結(jié)構(gòu)較平作損失了種植面積，當(dāng)雨量豐沛時增產(chǎn)效應(yīng)小于面積減少產(chǎn)生的損失，體現(xiàn)為減產(chǎn)。本試驗溝壟寬與行距一致，不存在因損失種植面積而導(dǎo)致的減產(chǎn)效應(yīng)；同時，雨量增加也并未達到嚴(yán)重漬害程度，因而較平作仍能提高作物產(chǎn)量。節(jié)水技術(shù)較平作顯著提高了油菜單株有效角果數(shù)和產(chǎn)量，這主要是因為覆蓋和集雨措施顯著改善土壤水肥狀況，提高干物質(zhì)向角果庫的轉(zhuǎn)化效率，從而顯著提高油菜經(jīng)濟產(chǎn)量。本研究通過集成緩釋肥技術(shù)，減少了多雨條件下的肥料損失，使雙節(jié)技術(shù)的增產(chǎn)效應(yīng)得到進一步加強。

節(jié)肥技術(shù)的研究，與發(fā)達國家相比，中國油菜生產(chǎn)的現(xiàn)狀是單項技術(shù)研究較多，但缺少集成技術(shù)體系，使分散的廣大農(nóng)戶無所是從[1]，從而降低了種植積極性。肥料在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的重要作用不言而喻，在追求農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的今天，節(jié)肥技術(shù)不僅是目前較多研究關(guān)注的施肥水平問題，更是一項兼顧經(jīng)濟效益和環(huán)境保護的綜合措施。有研究認為溝壟集雨種植具有聚水聚肥效應(yīng)，能夠?qū)⑸倭康姆柿虾陀晁蟹植加谧魑锔蹈浇?，促進作物對水肥的高效利用，因此施肥量不宜過高[37]；同時，秸稈覆蓋也因其節(jié)水保墑的功能，使雙節(jié)技術(shù)較習(xí)慣栽培（PC）在施肥水平降低20%后仍具有增產(chǎn)潛力具有可能性。本研究還發(fā)現(xiàn)，單項的節(jié)肥技術(shù)（P80）雖然在雨量充沛時由于緩釋肥保持了肥效穩(wěn)定而優(yōu)于習(xí)慣栽培（PC），但雙節(jié)技術(shù)（J80、M80）具有更廣泛適應(yīng)性和增長效應(yīng)。在水分缺乏時，單一的緩釋肥技術(shù)可能會因為無法得到充足的水分而影響肥效充分發(fā)揮[34]。進一證明以水肥耦合效應(yīng)為基礎(chǔ)的雙節(jié)集成技術(shù)在油菜生長中對抗不良環(huán)境因子和提高生產(chǎn)潛力的重要性。

水肥調(diào)控對油菜生長有重要作用。前人認為干旱或水漬條件會造成油菜含油量下降、蛋白質(zhì)，硫苷升高，并影響脂肪酸構(gòu)成[1]，與本研究觀點基本一致。同時，優(yōu)化水肥調(diào)控措施可提高作物水肥利用效率，也與本試驗結(jié)果相同。在當(dāng)今油菜生產(chǎn)進一步提高品質(zhì)的市場要求下，通過栽培技術(shù)調(diào)控油菜品質(zhì)具有一定現(xiàn)實意義。在綜上所述，發(fā)展多維度的集成栽培技術(shù)將是油菜生產(chǎn)發(fā)展的新趨勢，在本研究的基礎(chǔ)上，可進一步集成配套的相關(guān)技術(shù)，如節(jié)藥技術(shù)、防病蟲害技術(shù)等，以期完善多變氣候下全面可持續(xù)發(fā)展的油菜栽培技術(shù)體系。

4 結(jié) 論

本研究2 a試驗期間恰逢不同的天氣狀況：2016－2017年多雨，2017－2018年油菜營養(yǎng)生長階段發(fā)生季節(jié)性干旱，生殖生長期間又值降水顯著偏多。多雨年型下產(chǎn)量及其構(gòu)成值均低于季節(jié)性干旱年型。單一的節(jié)水技術(shù)在季節(jié)性干旱發(fā)生時無顯著的增產(chǎn)效應(yīng)，節(jié)水節(jié)肥技術(shù)既可在多雨時穩(wěn)產(chǎn)，又可在干旱時獲得充足水份，提高產(chǎn)量。雙節(jié)技術(shù)（秸稈覆蓋+減施緩釋肥、溝壟集雨+減施緩釋肥）在生育期大量降水條件下較習(xí)慣栽培可提高油菜苗期抗逆性，增加單株有效角果數(shù)從而提高油菜產(chǎn)量，并保持油菜品質(zhì)的穩(wěn)定性。同時，雙節(jié)技術(shù)較習(xí)慣栽培在2種不同降水條件下均可減少油菜耗水量，使水分利用效率提高8%~40%，并提高肥料利用效率。

綜合本試驗研究結(jié)果和西南旱地生態(tài)條件，油菜大田生產(chǎn)上可采用雙節(jié)技術(shù)J80、M80，一次性基施80%緩釋肥，即使用720 kg/hm2宜施壯油菜專用緩釋肥（25-7-8），并結(jié)合直播、穴施等調(diào)控措施，能有效緩解異常氣候條件對油菜生長發(fā)育和產(chǎn)量的不利影響，達到高產(chǎn)高效目的。

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Effects of reducing fertilizer application rate under different mulching types on yield and water-fertilizer utilization efficiency of rapeseed

Feng Jun1,2, Shi Chao1, Linna Cholidah1, Men Shengnan1, Duan Meichun1, Zhang Sai1, Xu Qiwen1, Wu Haiyan3, Ou Gang3, Xiang Xinhua3, Wang Longchang1※

(1./,/,400715,;2.,618000,; 3.,404500,)

In order to investigate the effects of different cultivation technologies on the yield, water and fertilizer utilization efficiency of rapeseed (L.), a 2-factor complete random design experiment was conducted, which included 3 cultivation models (flat cultivation, straw mulching and ridge-furrow rainfall harvesting) and 3 fertilization models (conventional fertilization rate and type, reducing application rate with slow-release fertilizer and no fertilizer). The experiment was carried out in Baoping town of Yunyang county, Chongqing, China. The rapeseed variety was Sanxiayou No.5. The conventional fertilizer was urea (N 46%). The application rate of the conventional fertilizer was 225 kg/hm2N, 63 kg/hm2P and 72 kg/hm2K. The application rate of the slow release fertilizer was 180 kg/hm2N, 50 kg/hm2P and 58 kg/hm2K. In the slow release fertilizer, the N, P and K content were 25%, 7% and 8%, respectively. The experimental plot was 4 m in width and 4 m in length. During the experiments, the precipitation was measured. The plant height, dry matter and root shoot ratio were determined. After harvesting, the pod number, seeds number per plant, 1 000 grain weight and yield were determined too. Protein, oil content and fatty acid were measured. The water consumption and water use efficiency were calculated. The apparent utilization efficiency, agronomic efficiency and physiological efficiency of N, P and K were calculated. The results showed that it was rainy in 2016-2017 and had seasonal drought during the nutritional growth stage in 2017-2018. The yield and its composition values were lower in rainy year than in seasonal dry year. The single water-saving technology had no significant effect on yield increase when seasonal drought occurred. The water-saving and fertilizer saving technology could not only stabilize the yield when there was a lot of rain, but also obtained enough water during drought to increase the yield. The technique of straw mulching plus reducing application rate of slow-release fertilizer and furrow ridge rainwater collection plus reducing application rate of slow-release fertilizer could improve stress resistance at seedling stage of rapeseed, increased the effective pod number per plant and thus improved the yield and maintained the stability of the quality of rapeseed. At the same time, compared with the conventional cultivation under 2 different precipitation conditions, the technique of straw mulching plus reducing application rate of slow-release fertilizer and furrow ridge rainwater collection plus reducing application rate of slow-release fertilizer could reduce the water consumption of rapeseed, increase the water use efficiency by 8%-40%, and increased the fertilizer use efficiency. Considering results of this study and ecological condition in arid field of southwest, we suggested the technique of straw mulching plus reducing application rate of slow-release fertilizer and furrow ridge rainwater collection plus reducing application rate of slow-release fertilizer. The slow-release fertilizer was applied once as base with the application rate of 720 kg/hm2. The technique combined with others such as hole broadcast could effectively relieve the adverse impacts of abnormal climate conditions on the growth and yield of rapeseed to achieve high yield and quality.

precipitation; fertilizers; drought; rapeseed (L.); water and fertilizer-saving; straw mulching; ridge-furrow rainfall harvesting; water and fertilizer utilization

10.11975/j.issn.1002-6819.2019.15.012

S147.2

A

1002-6819(2019)-15-0085-09

2019-01-12

2019-06-10

公益性行業(yè)（農(nóng)業(yè)）科研專項（201503127）；國家自然科學(xué)基金項目（31271673、31700364、31871583）

馮 軍，博士生，研究方向：農(nóng)業(yè)資源高效利用。Email：2565566364@qq.com

王龍昌，教授，博士生導(dǎo)師，博士，主要從事農(nóng)業(yè)生態(tài)與農(nóng)作制度研究。Email：wanglc2003@163.com

馮 軍，石 超，Linna Cholidah，門勝男，段美春，張 賽，徐綺雯，武海燕，歐 崗，向信華，王龍昌. 不同覆蓋類型下減量施肥對油菜產(chǎn)量及水肥利用效率影響[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2019，35(15)：85－93. doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2019.15.012 http://www.tcsae.org

Feng Jun, Shi Chao, Linna Cholidah, Men Shengnan, Duan Meichun, Zhang Sai, Xu Qiwen, Wu Haiyan, Ou Gang, Xiang Xinhua, Wang Longchang. Effects of reducing fertilizer application rate under different mulching types on yield and water-fertilizer utilization efficiency of rapeseed[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2019, 35(15): 85－93. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2019.15.012 http://www.tcsae.org