鎂肥基施及后期噴施對(duì)油菜產(chǎn)量與品質(zhì)的影響

田貴生，陸志峰，任 濤，魯劍巍

（華中農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院/華中農(nóng)業(yè)大學(xué)微量元素研究中心，湖北 武漢 430070）

長(zhǎng)江流域是我國(guó)冬油菜種植的主產(chǎn)區(qū)，也是土壤有效鎂含量較為缺乏區(qū)域［1］。隨著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中對(duì)氮磷鉀肥的重視和作物產(chǎn)量的提高，作物缺鎂現(xiàn)象日益突出。作為植物的必需營(yíng)養(yǎng)元素，鎂在葉綠素的形成和光合作用等方面起著其他養(yǎng)分不可替代的作用［2］，鎂的缺乏會(huì)導(dǎo)致作物產(chǎn)量和品質(zhì)的下降，而其他農(nóng)業(yè)投入（包括其他肥料的投入）得不到充分的回報(bào)，缺鎂逐漸成為提高作物產(chǎn)量與品質(zhì)的限制因素。近年來(lái)，大量研究表明，鎂肥的施用可提高作物的產(chǎn)量與品質(zhì)。在赤紅壤、紅壤和水稻土施用鎂肥后，玉米干物質(zhì)量顯著增加，平均比對(duì)照增產(chǎn)8.8%，增產(chǎn)幅度為7.2%～11.4%［3］；在紅壤旱地上施用鎂肥后，黃豆和花生增產(chǎn)幅度最大，達(dá)25%～40%，其次是茶葉和烤煙，增產(chǎn)幅度在20%～25%，水稻增幅較小，僅為6%左右［4］；油菜施用鎂肥后，籽粒產(chǎn)量與農(nóng)民習(xí)慣施肥相比增產(chǎn)202.5～258.0 kg/hm2［5］；油菜施用硫酸鉀鎂肥后，籽粒產(chǎn)量與油脂含量較對(duì)照分別提高21.6%和16.4%［6］；以往研究大都關(guān)注鎂的營(yíng)養(yǎng)特性與有關(guān)含鎂肥料的應(yīng)用效果，并未明確不同用量鎂肥基施對(duì)油菜響應(yīng)及油菜后期根外補(bǔ)鎂可行性。本研究以直播油菜為對(duì)象，以鎂肥基施及后期噴施相結(jié)合的施肥策略，探究鎂肥基施的適宜用量及后期噴鎂對(duì)油菜產(chǎn)量與品質(zhì)的影響，為油菜合理施肥提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2017～2018年在湖北省武穴市梅川鎮(zhèn)郭坦村（N 30°06′47″，E 115°35′35″）進(jìn)行，前茬作物為水稻。土壤類型為花崗片麻巖發(fā)育的水稻土，質(zhì)地為砂壤土。耕層（0～20 cm）土壤基礎(chǔ)理化性狀為：pH值5.7，有機(jī)質(zhì)含量13.2 g/kg，全氮含量0.7 g/kg，有效磷含量15.8 mg/kg，速效鉀含量73.1 mg/kg，交換性鎂含量175.4 mg/kg，有效硼含量0.36 mg/kg。供試油菜品種均為“大地199”，千粒重為4.1 g，采用直播種植方式，播種量為4.5 kg/hm2。2017年10月13日播種，2018年5月6日收獲。其它田間管理同當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)生產(chǎn)。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用裂區(qū)設(shè)計(jì)，主處理為基施鎂肥，用量分別為MgO 0、15、30、45、60 kg/hm2；副處理為葉面噴施清水和鎂肥。于油菜終花期（即播種后180 d）噴施等量（750 L/hm2）清水和0.5%硫酸鎂（分析純）。小區(qū)面積20 m2（8 m×2.5 m），隨機(jī)區(qū)組排列，4次重復(fù)。

氮肥（N）、磷肥（P2O5）和鉀肥（K2O）用量分別為195、90和120 kg/hm2，硼肥用量為硼砂15 kg/hm2。供試肥料為尿素（N 46%）、磷酸二銨（N 18%，P2O546%）、氯化鉀（K2O 60%）、硫酸鎂（MgO 16%）和硼砂（B 10%）。除氮肥分次施用（60%基肥+20%越冬肥+20%薹肥）外，其他肥料均做基肥一次性施用。

1.3 測(cè)試項(xiàng)目及方法

1.3.1 土壤樣品采集與測(cè)定

試驗(yàn)開(kāi)展前，采集0～20 cm耕層土壤，風(fēng)干磨碎過(guò)篩，按照實(shí)驗(yàn)室常規(guī)方法測(cè)定土壤pH值、有機(jī)質(zhì)、全氮、有效磷、速效鉀、交換性鎂和有效硼含量［7］。

1.3.2 角果葉綠素含量測(cè)定

于噴肥后第7 d（播種后187 d），分別在各小區(qū)選擇有代表性的0.36 m2（0.6 m×0.6 m）樣方，取地上部角果，將新鮮角果剝開(kāi)分成角果皮和籽粒兩部分，然后分別剪碎用丙酮乙醇混合液避光浸提48 h，浸提至角果皮和籽粒顏色完全發(fā)白為止，再用丙酮乙醇混合液進(jìn)行空白校正，浸提液用分光光度計(jì)測(cè)定［8］。

1.3.3 植物樣品采集與測(cè)定

油菜收獲前，分別在各小區(qū)選擇有代表性的0.36 m2（0.6 m×0.6 m）樣方，取地上部植株樣品，風(fēng)干脫粒后測(cè)試油菜的生物量。植物樣品采用體積比HNO3∶HClO4=4∶1的混合酸（優(yōu)級(jí)純）消化，再經(jīng)全譜直讀電感耦合等離子體—原子發(fā)射光譜儀（ICAP6300）測(cè)定鎂含量［9］。

1.3.4 產(chǎn)量構(gòu)成因子調(diào)查與產(chǎn)量收獲

油菜收獲前，分別在各小區(qū)選擇有代表性的0.36 m2（0.6 m×0.6 m）樣方植株，調(diào)查油菜密度、單株角果數(shù)和每角粒數(shù)。將代表性植株齊地割后裝入網(wǎng)袋帶回室內(nèi)，懸掛風(fēng)干脫粒后將籽粒烘干，用千粒板隨機(jī)選取一定量的籽粒測(cè)定千粒重。油菜成熟后，各小區(qū)單收單打并記錄產(chǎn)量。

1.3.5 油菜籽粒品質(zhì)的測(cè)定

將油菜籽粒脫粒后風(fēng)干，用南京中地儀器有限公司研制的近紅外糧油品質(zhì)分析儀（NYDL-3000），定量分析油菜籽粒的油脂含量［10］。

1.4 參數(shù)計(jì)算

地上部鎂吸收量（Mg kg/hm2）=地上部生物量×鎂含量產(chǎn)油量（kg/hm2）=油菜籽粒產(chǎn)量×籽粒油脂含量

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

試驗(yàn)數(shù)據(jù)利用Excel 2010軟件進(jìn)行處理，采用SPSS 20.0數(shù)據(jù)處理軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析，采用Origin 8.0軟件作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 鎂肥基施及后期噴施對(duì)油菜產(chǎn)量的影響

施用鎂肥顯著提高了油菜產(chǎn)量（表1），與不施鎂相比，施鎂的油菜產(chǎn)量增加了370～675 kg/hm2，增幅為14.08%～25.68%，在鎂肥用量為45 kg/hm2時(shí)油菜產(chǎn)量達(dá)到最高，達(dá)3 303 kg/hm2，再繼續(xù)增加鎂肥用量，油菜產(chǎn)量不再增加。鎂肥基施及后期噴施可進(jìn)一步提高油菜產(chǎn)量（表1），與噴水相比，噴鎂的油菜產(chǎn)量增加了89～267 kg/hm2，增幅為2.74%～9.36%，在基施鎂肥15 kg/hm2時(shí)，噴鎂增產(chǎn)效果最佳，達(dá)266 kg/hm2，當(dāng)基施鎂肥超過(guò)30 kg/hm2時(shí)，噴鎂增產(chǎn)效果不明顯?？梢?jiàn)，當(dāng)土壤交換性鎂含量為175.4 mg/kg時(shí)，基施鎂肥15 kg/hm2，油菜后期噴鎂增產(chǎn)效果最佳；在基施鎂肥30～45 kg/hm2時(shí)，即可滿足整個(gè)油菜生育期的鎂養(yǎng)分需求。

表1 不同鎂肥用量下葉面噴鎂對(duì)油菜產(chǎn)量的影響

2.2 鎂肥基施及后期噴施對(duì)油菜產(chǎn)量構(gòu)成因子的影響

施用鎂肥顯著提高了直播油菜的收獲密度和單株角果數(shù)（表2），與不施鎂相比，施鎂的收獲密度增加了1.7萬(wàn)～2.6萬(wàn)株/hm2，單株角果數(shù)增加了5.9～10.3個(gè)/株。鎂肥基施及后期噴施可進(jìn)一步提高油菜的每角粒數(shù)和千粒重（表2），與噴水相比，噴鎂的每角粒數(shù)增加了0.5～2.2粒/角，千粒重增加0.06～0.35 g?？梢?jiàn)，鎂肥基施具有增加直播油菜的收獲密度和單株角果數(shù)的作用，后期噴鎂具有增加直播油菜的每角粒數(shù)和千粒重的作用。

表2 不同鎂肥用量下葉面噴鎂對(duì)油菜產(chǎn)量構(gòu)成因子的影響

2.3 鎂肥基施及后期噴施對(duì)油菜地上部鎂吸收量的影響

施用鎂肥后油菜地上部鎂吸收量顯著提高（表3），且隨著鎂肥用量的增加持續(xù)上升，在鎂肥用量為45 kg/hm2時(shí)達(dá)到最高，相比不施鎂的增量和增幅分別為11.55 kg/hm2和41.89%，其后隨著鎂肥用量增加地上部鎂吸收量不再增加；鎂肥基施及后期噴施可進(jìn)一步提高油菜地上部鎂吸收量（表3）。與噴水相比，噴鎂的油菜地上部鎂吸收量增加了1.51～2.32 kg/hm2，增幅為4.02%～7.28%?？梢?jiàn)，鎂肥基施及后期噴鎂均能顯著提高油菜地上部鎂吸收量。

表3 不同鎂肥用量下葉面噴鎂對(duì)油菜地上部鎂吸收量的影響

2.4 鎂肥基施及后期噴施對(duì)油菜籽粒品質(zhì)的影響

施用鎂肥能顯著提高油菜籽粒含油量和產(chǎn)油量（表4）。與不施鎂相比，施鎂的含油量增加2.83～3.10個(gè)百分點(diǎn)，產(chǎn)油量增加253～409 kg/hm2，增幅為21.12%～34.19%；鎂肥后期噴施可進(jìn)一步提高油菜籽粒含油量和產(chǎn)油量（表4），與噴水相比，噴鎂的油脂含量增加0.02～0.29個(gè)百分點(diǎn)，產(chǎn)油量增加44～138 kg/hm2，增幅為2.81%～9.56%?？梢?jiàn)，鎂肥基施及后期噴鎂均能明顯增加油菜籽粒含油量和產(chǎn)油量，從而提高了油菜籽粒品質(zhì)。

表4 不同鎂肥用量下葉面噴鎂對(duì)油菜籽粒品質(zhì)的影響

3 討論

3.1 鎂肥施用對(duì)油菜籽粒產(chǎn)量的影響

隨著氮、磷、鉀肥用量的增加，土壤鎂素自身不平衡的問(wèn)題日益突出，已成為提高作物產(chǎn)量與品質(zhì)的限制因素。李伏生［3］研究認(rèn)為土壤交換性鎂含量愈低，鎂肥對(duì)作物的增產(chǎn)效果愈顯著。作物地上部含鎂量和鎂吸收量也決定于交換性鎂含量大小，交換性鎂含量與含鎂量和鎂吸收量呈顯著正相關(guān)。因此，土壤交換性鎂能較好地反映土壤鎂素對(duì)作物的有效性。根據(jù)我國(guó)土壤養(yǎng)分狀況系統(tǒng)研究法的推薦施肥指標(biāo)，白由路等［11］將土壤有效鎂含量分為5級(jí)，即土壤有效鎂含量小于60 mg/L的為嚴(yán)重缺乏，60～120 mg/L為缺乏，120～300 mg/L為中等，300～600 mg/L為豐富，大于600 mg/L的為極豐富。而本試驗(yàn)結(jié)果表明，即使土壤交換性鎂含量（175.4 mg/kg）界于缺乏與潛在缺乏之間，施用鎂肥也取得了顯著的增產(chǎn)效果，施鎂處理較不施鎂處理的油菜產(chǎn)量和地上部鎂吸收量分別增加了370～675和4.32～11.55 kg/hm2，增幅分別為14.08%～25.68%和15.67%～41.89%。由于尚不能確定油菜缺鎂時(shí)土壤交換性鎂含量的臨界水平，如按照120 mg/kg來(lái)計(jì)算，我國(guó)長(zhǎng)江流域油菜主產(chǎn)區(qū)土壤有效鎂含量處在潛在缺乏的比例達(dá)到了50%左右［11］，需要不同程度地補(bǔ)充鎂肥。

土壤施肥和葉面噴施是施肥的兩種重要方式。雖然葉面施肥不能取代根部施肥，但能提供養(yǎng)分，促進(jìn)作物生長(zhǎng)和對(duì)土壤養(yǎng)分的吸收。葉面噴施的肥料能很快被植物吸收利用，可減少由于淋洗、揮發(fā)、土壤固定和環(huán)境因素引起的肥料損失［12］。特別是在作物需求養(yǎng)分旺盛而根系吸收減緩或養(yǎng)分暫時(shí)供不應(yīng)求時(shí)，噴施葉面肥的補(bǔ)充效果更加明顯。油菜自出苗后鎂吸收量持續(xù)上升，在角果期達(dá)到最大值（35.8 kg/hm2），此時(shí)是油菜一生對(duì)鎂素需求的旺盛時(shí)期［13］，葉面噴施鎂肥既可及時(shí)補(bǔ)充油菜角果期對(duì)鎂養(yǎng)分的需求，還可緩解油菜后期根系吸收養(yǎng)分能力差的問(wèn)題。本研究發(fā)現(xiàn)，不同基施鎂肥用量下，于油菜終花期噴鎂，油菜角果鎂含量和籽粒產(chǎn)量都有增加。在不施鎂（0 kg/hm2）和低鎂（15 kg/hm2）的條件下后期噴鎂，油菜地上部鎂吸收量和籽粒產(chǎn)量較對(duì)照相比均達(dá)到顯著差異，且在鎂肥用量為15 kg/hm2時(shí)，噴施效果最佳。而當(dāng)鎂肥用量超過(guò)30 kg/hm2時(shí)，噴鎂的效果卻不明顯。說(shuō)明在基施鎂肥水平較低時(shí)，土壤鎂養(yǎng)分供應(yīng)不足，后期噴鎂能及時(shí)補(bǔ)充油菜角果期對(duì)鎂養(yǎng)分的快速需求，使得油菜角果皮與籽粒的鎂含量和葉綠素含量均有所增加（圖1和2），從而增強(qiáng)了角果皮的光合作用，提高了光合產(chǎn)物向籽粒中轉(zhuǎn)運(yùn)速率，增加了每角粒數(shù)和千粒重，達(dá)到增產(chǎn)的目的。

圖1 不同鎂肥用量下葉面噴鎂對(duì)油菜角果期鎂含量的影響

圖2 不同鎂肥用量下葉面噴鎂對(duì)油菜角果期葉綠素含量的影響

3.2 鎂肥施用對(duì)油菜籽粒品質(zhì)的影響

不同作物的品質(zhì)特征各不相同，因此施肥對(duì)作物品質(zhì)的影響也因作物特性的不同而異。鎂素主要集中在籽粒和果實(shí)中，對(duì)作物品質(zhì)的影響很大［14］。因此，除了注意鎂肥在提高產(chǎn)量上的效用以外，還應(yīng)該考慮它在提高作物品質(zhì)上的作用。阮建云等［15］在福建安溪縣蘆田茶場(chǎng)的試驗(yàn)中得到，烏龍茶的品質(zhì)與茶葉中的鎂含量呈正相關(guān)，茶園施鎂肥后，鮮葉的酚/氨值下降、茶葉香氣提高，茶葉產(chǎn)量和品質(zhì)都顯著提高。潘海發(fā)等［16］研究碭山酥梨葉面施鎂后，顯著提高了葉片鎂含量和碭山酥梨果實(shí)的可溶性糖、維生素C含量，降低了果實(shí)含酸量。而油菜生產(chǎn)的最終目的是獲取菜籽油，因此油菜籽粒的產(chǎn)油量是非常重要的品質(zhì)指標(biāo)。本試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，施鎂能顯著提高油菜的產(chǎn)油量，施鎂較不施鎂的產(chǎn)油量增加了253～409 kg/hm2，增幅為21.12%～34.19%；不同基施鎂肥用量下，后期噴鎂可進(jìn)一步提高油菜的產(chǎn)油量，噴鎂的產(chǎn)油量較噴水增加了44～138 kg/hm2，增幅2.81%～9.56%。也有研究結(jié)果表明，在土壤有效鎂含量較低時(shí)，鎂肥基施及葉面噴施油菜籽粒的油脂含量能顯著提高；而在土壤有效鎂含量較高時(shí)，效果反而下降［17］。這一變化趨勢(shì)與不同基施鎂肥水平及后期噴鎂對(duì)油菜角果鎂含量和籽粒產(chǎn)量的影響相一致，說(shuō)明油菜角果鎂含量與其產(chǎn)量和產(chǎn)油量相關(guān)性較高。

4 結(jié)論

施用鎂肥顯著提高了油菜產(chǎn)量和產(chǎn)油量，與不施鎂相比，施鎂的油菜產(chǎn)量和產(chǎn)油量分別增加了370～675和253～409 kg/hm2，增幅分別為14.08%～25.68%和21.12%～34.19%，在基施鎂肥用量為45 kg/hm2時(shí)產(chǎn)量和產(chǎn)油量均達(dá)到最高，分別為3 303和1 606 kg/hm2，再繼續(xù)增加鎂肥用量，油菜產(chǎn)量和產(chǎn)油量不再增加。

鎂肥基施及后期噴鎂可進(jìn)一步提高油菜產(chǎn)量和產(chǎn)油量，與噴水相比，噴鎂的油菜產(chǎn)量和產(chǎn)油量分別增加了89～267和44～138 kg/hm2，增幅分別為2.74%～9.36%和2.81%～9.56%，在基施鎂肥15 kg/hm2時(shí)，噴鎂的油菜產(chǎn)量和產(chǎn)油量增產(chǎn)效果最佳，分別為266和138 kg/hm2，當(dāng)基施鎂肥超過(guò)30 kg/hm2時(shí)，噴鎂的增產(chǎn)效果不明顯。

因此，當(dāng)土壤交換性鎂含量（175.4 mg/kg）界于缺乏與潛在缺乏之間，在基施鎂肥30～45 kg/hm2時(shí)，即可滿足整個(gè)油菜生育期的鎂養(yǎng)分需求；在基施鎂肥用量較低（15 kg/hm2）時(shí)，油菜后期噴鎂可以達(dá)到相應(yīng)的增產(chǎn)效果。

致謝：田間試驗(yàn)得到了湖北省武穴市農(nóng)業(yè)局的支持，特別感謝吳海亞、游秋香、王少華、周雄、陳少卿、張少楠等專家在試驗(yàn)管理上的大力幫助。