長江中下游冬油菜產(chǎn)區(qū)有機無機肥配施下減氮增效潛力分析

蔣倩紅，陸志峰，趙海燕，郭俊杰，劉文波，凌寧，郭世偉

長江中下游冬油菜產(chǎn)區(qū)有機無機肥配施下減氮增效潛力分析

蔣倩紅，陸志峰，趙海燕，郭俊杰，劉文波，凌寧，郭世偉

（南京農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院/江蘇省固體有機廢棄物資源化研究重點實驗室，南京 210095）

【】評估長江中下游冬油菜主產(chǎn)區(qū)化肥減施增效的潛力與區(qū)域適宜性，為該區(qū)域油菜產(chǎn)業(yè)減肥增效提供科學(xué)依據(jù)。于2018年在江蘇（高淳）、湖南（安仁）、湖北（沙洋）、安徽（休寧和當(dāng)涂）四?。ü?個地點）布置以有機肥（M）用量（0、2 250kg·hm-2）和施氮（N）水平（0、90、135、180、225、270kg·hm-2）為控制因素的冬油菜田間試驗，分析有機無機肥配施對油菜產(chǎn)量、化學(xué)氮肥利用率和經(jīng)濟效益的影響，并評估不同區(qū)域冬油菜最佳產(chǎn)量和施肥效益下適宜的有機無機配施技術(shù)模式及其減肥潛力。相比于單施化肥，增施有機肥顯著提升油菜產(chǎn)量，增產(chǎn)幅度達7.7%—43.3%。以最高產(chǎn)量為目標(biāo)，各試驗點在增施有機肥的基礎(chǔ)上推薦化肥氮施用量分別為：高淳195 kg·hm-2，安仁199 kg·hm-2，沙洋195kg·hm-2，休寧179 kg·hm-2，當(dāng)涂185 kg·hm-2。通過模型擬合發(fā)現(xiàn)各試驗點達到單施化肥最高產(chǎn)量時，有機肥施用可替代26.7%—45.9%的化肥氮投入，且隨著土壤基礎(chǔ)肥力提高，化肥氮減施潛力增加。不同有機肥用量下，油菜化學(xué)氮肥利用率均隨施氮量的增加呈下降趨勢，但有機無機配施能夠有效提高各氮肥梯度下油菜的化學(xué)氮肥偏生產(chǎn)力和農(nóng)學(xué)效率，各試驗點化學(xué)氮肥偏生產(chǎn)力增幅為24.4%—53.0%，化學(xué)氮肥農(nóng)學(xué)利用效率增幅為26.3%—89.9%。與不施氮處理（N0）相比，安仁、休寧和當(dāng)涂試驗點在施用180 kg N·hm-2并配施有機肥處理下增收效益最大，依次為8 915、10 358和6 569元/hm2；而高淳和沙洋試驗點在單施化肥（225 kg N·hm-2）處理下增收效益最大，分別為11 252、8 500元/hm2。長江中下游部分冬油菜產(chǎn)區(qū)采用有機無機肥配施技術(shù)可實現(xiàn)減化肥氮26.7%—45.9%的同時提高籽粒產(chǎn)量、化學(xué)氮肥利用率及氮肥或有機肥增收效益，實現(xiàn)減氮增效。

冬油菜；有機無機肥配施；最佳化肥氮用量；減氮潛力；長江中下游地區(qū)

0 引言

【研究意義】油菜是我國重要的糧油和能源作物，其產(chǎn)量的提高對于保障國家糧油安全至關(guān)重要。土壤氮素供應(yīng)是限制油菜高產(chǎn)的主要因子之一[1]，合理的化學(xué)氮肥投入對油菜穩(wěn)產(chǎn)豐產(chǎn)發(fā)揮著不可忽視的作用。長江流域作為油菜的主產(chǎn)區(qū)，其種植面積占全國80%以上[2]，然而該區(qū)域不合理施肥現(xiàn)象較為普遍，前人調(diào)查發(fā)現(xiàn)約30%的農(nóng)戶施肥過量[3]。過量施用氮肥無益于油菜增產(chǎn)，還會引發(fā)眾多環(huán)境問題[4-5]。為積極響應(yīng)國家化肥農(nóng)藥“雙減”政策的要求[6]，優(yōu)化氮肥用量可實現(xiàn)油菜減氮增效的目標(biāo)。不同區(qū)域油菜減氮潛力并不一致，就長江流域而言，在穩(wěn)產(chǎn)前提下其下游地區(qū)化肥氮減量空間約為11%，中游和上游地區(qū)僅為8%和7%[3]。在現(xiàn)有生產(chǎn)管理措施下，部分區(qū)域依靠減施氮肥難以實現(xiàn)協(xié)同油菜減肥、增產(chǎn)和提效的目標(biāo)[7-8]，而有機無機配施作為一項有力的農(nóng)業(yè)措施，能有效提高作物產(chǎn)量和化學(xué)氮肥利用效率。因此，構(gòu)建有機無機配施技術(shù)模式可為長江中下游地區(qū)油菜增產(chǎn)增效提供理論依據(jù)。【前人研究進展】前人研究發(fā)現(xiàn)青海東部及甘肅天水兩個春油菜產(chǎn)區(qū)，在保障產(chǎn)量的同時，施用有機肥可減少32%和8.1%的化肥氮用量[9-10]。而在長江中游湖南瀏陽冬油菜產(chǎn)區(qū)，有機肥在穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)的前提下可替代化肥氮10%—30%[11]，這些研究表明化肥氮的可替代比例在區(qū)域間存在較大差異。【本研究切入點】前人多數(shù)研究僅對單個地區(qū)油菜減肥潛力進行分析，忽視了不同區(qū)域氣候、土壤特征等因素的影響。而本研究立足于長江中下游冬油菜主產(chǎn)區(qū)，針對不同地區(qū)氣候特征、土壤肥力水平，綜合探究有機肥投入對化肥氮減施的潛力，旨在形成一套具有區(qū)域特色的有機無機配施技術(shù)模式。【擬解決的關(guān)鍵問題】本研究分別在江蘇高淳、湖南安仁、湖北沙洋、安徽休寧、安徽當(dāng)涂四?。ü?個地點）設(shè)立試驗地，以冬油菜為研究對象，探究有機替代實現(xiàn)油菜減肥增效的可能性及區(qū)域適宜性，并確定不同地區(qū)在配施有機肥條件下的最佳化肥氮施用量，為建立以高產(chǎn)高效、環(huán)境友好為目標(biāo)、有機無機配施為主要技術(shù)手段的區(qū)域施肥技術(shù)體系提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地點

試驗于2018年在江蘇省南京市高淳區(qū)、湖南省郴州市安仁縣、湖北省荊州市沙洋縣、安徽省黃山市休寧縣、安徽省馬鞍山市當(dāng)涂縣5個地點展開，各試驗點生育期依次為227、192、213、223及219 d。各試驗點土壤基礎(chǔ)理化和氣候特征如表1所示，各試驗點前茬作物均為水稻（高淳點除外）。

表1 試驗點土壤基礎(chǔ)理化和氣候特征

1.2 試驗設(shè)計

本試驗采用雙因素設(shè)計，主因素為施用0和 2 250 kg·hm-2有機肥（施用有機肥用M表示），輔以設(shè)置6個氮水平，即化肥氮用量為0、90、 135、180、225、270 kg·hm-2（分別用N0、N90、N135、N180、N225、N270表示），共12個處理，每個處理均設(shè)3次重復(fù)，隨機區(qū)組排列，小區(qū)面積為50 m2。

所有試驗點氮肥和有機肥用量統(tǒng)一，其中氮肥按照60%基肥+20%提苗肥+20%越冬肥比例施用，有機肥、磷肥、鉀肥和硼肥一次性基施。高淳試驗點磷肥、鉀肥用量分別為：90和105 kg·hm-2；安仁、休寧、當(dāng)涂試驗點磷肥和鉀肥用量分別為：60和75 kg·hm-2；沙洋試驗點磷肥、鉀肥用量分別為：75和75 kg·hm-2。此外，各試驗點硼肥用量均為9 kg·hm-2。試驗所用氮肥為尿素（N 46%）、磷肥為過磷酸鈣（P2O512%）、鉀肥為氯化鉀（K2O 60%）、硼肥為硼砂（B 10.8%）。5個試驗點均采用直播的播種方式，播種量為6 kg·hm-2，播種期為各地直播油菜的最佳時期。

1.3 試驗材料

試驗所用有機肥均由安徽寧國司爾特有機肥廠提供（有機質(zhì)34.6%、N 2.22%、P2O56.94%、K2O 2.11%）；氮、磷及鉀肥均由試驗點當(dāng)?shù)胤柿辖?jīng)銷商提供。種植品種均為當(dāng)?shù)厣a(chǎn)中推薦和適宜的油菜品種，其中高淳為寧油18，安仁為湘油420，沙洋、休寧和當(dāng)涂為華油雜62R。

1.4 測定項目及方法

1.4.1 油菜籽粒收獲 各試驗點每個小區(qū)收割長勢均勻的10 m2植株，裝入網(wǎng)袋待風(fēng)干后脫粒，稱重并計產(chǎn)。

1.4.2 數(shù)據(jù)處理及分析 本研究采用線性加平臺模型將油菜籽粒產(chǎn)量與化肥氮用量的關(guān)系進行擬合，模型由直線-平臺兩部分組成，直線與平臺交點所對應(yīng)的橫坐標(biāo)值為適宜的化肥氮用量（也稱最佳化肥氮用量），其對應(yīng)的C值為最佳產(chǎn)量。通過模型明確適合于不同區(qū)域的最佳化肥氮用量，以計算各區(qū)域節(jié)氮潛力[12]。

線性加平臺模型：

Y=a + bx（x＜joint）

Y=C（x≥joint）

式中，Y為油菜籽粒產(chǎn)量（kg·hm-2），a為截距，b為回歸系數(shù)，x為化肥氮用量（kg·hm-2），C為最佳產(chǎn)量（kg·hm-2），joint為最佳化肥氮用量（kg·hm-2）。

1.4.3 參數(shù)計算[13]化學(xué)氮肥偏生產(chǎn)力（kg·kg-1）=施氮區(qū)籽粒產(chǎn)量/化肥氮用量；

化學(xué)氮肥農(nóng)學(xué)效率（kg·kg-1）=（施氮區(qū)籽粒產(chǎn)量-不施氮區(qū)籽粒產(chǎn)量）/化肥氮用量；

施用氮肥或有機肥增加產(chǎn)值（增加產(chǎn)值，元/hm2）=施肥處理產(chǎn)值（氮肥和有機肥）-不施氮處理產(chǎn)值（N0）；

施用氮肥或有機肥增收效益（增收效益，元/hm2）=施用氮肥或有機肥增加產(chǎn)值-施用氮肥或有機肥成本-施用有機肥人工成本。

1.4.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計 試驗數(shù)據(jù)用Excel 2007進行數(shù)據(jù)處理，SPSS 16.0和R 3.3.1進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析。用LSD法檢驗處理間的顯著性差異（＜0.05）。

2 結(jié)果

2.1 有機肥與化學(xué)氮肥配施對籽粒產(chǎn)量的影響

長江中下游各試驗點氮肥和有機肥施用后冬油菜的產(chǎn)量變化規(guī)律總體一致（圖1，表2）。單施化肥處理下，油菜籽粒產(chǎn)量與化肥氮用量呈線性加平臺關(guān)系。在單施化肥時，各試驗點的最佳化肥氮用量分別為高淳205 kg·hm-2、安仁213 kg·hm-2、沙洋237 kg·hm-2、休寧258 kg·hm-2、當(dāng)涂202 kg·hm-2，其對應(yīng)的最高產(chǎn)量分別為2 486、1 754、2 159、3 369和3 024 kg·hm-2。在N0處理下，與休寧（1 292 kg·hm-2）和當(dāng)涂（1 414 kg·hm-2）相比，高淳、安仁、沙洋試驗點油菜籽粒產(chǎn)量較低，分別為123、112和85 kg·hm-2。與單施化肥處理相比，增施有機肥可提高各氮肥處理下油菜籽粒產(chǎn)量（7.7%—43.3%），其中以安仁試驗點增產(chǎn)幅度最高，休寧試驗點最低（圖1，表2）。增施有機肥處理下達到最高產(chǎn)量時的氮肥用量分別為：高淳195 kg·hm-2、安仁199 kg·hm-2、沙洋195 kg·hm-2、休寧179 kg·hm-2、當(dāng)涂185 kg·hm-2，其對應(yīng)的最高產(chǎn)量依次為2 777、2 514、2 342、3 629和3 577 kg·hm-2。

表示在有機無機配施處理下達到最高產(chǎn)量時的化肥氮用量和籽粒產(chǎn)量；表示在單施化肥處理下達到最高產(chǎn)量時的化肥氮用量和籽粒產(chǎn)量；表示有機無機配施下達到單施化肥最高產(chǎn)量時的化肥氮用量和籽粒產(chǎn)量。替代比例指在相同目標(biāo)產(chǎn)量下，施用有機肥后化肥氮的減施比例。N：單施化肥處理；M+N：有機無機配施處理。下同

2.2 化學(xué)氮肥減施潛力及其影響因子

通過圖1模型可以得到與單施化肥相同最高產(chǎn)量下的有機無機配施方案，即各試驗點增施有機肥均顯著降低化肥氮用量并達到單施化肥處理下的最高產(chǎn)量，降幅可達26.7%—45.9%，其中以當(dāng)涂試驗點的化肥氮降幅最高，沙洋試驗點最低。圖2相關(guān)性分析結(jié)果顯示，化肥氮可替代比例與土壤有機質(zhì)含量之間呈顯著正相關(guān)（=0.016，2=0.890），與土壤全氮、速效磷及速效鉀含量之間無顯著相關(guān)性。

圖2 化肥氮可替代比例與土壤基本理化因子的關(guān)系

2.3 有機肥與化學(xué)氮肥配施對油菜化學(xué)氮肥利用率的影響

由表3 所示，有機肥用量、化肥氮用量以及有機肥和氮肥交互作用均會影響油菜化學(xué)氮肥利用率。各試驗點在單施化肥和增施有機肥處理下均表現(xiàn)為，隨著施氮量增加，油菜化學(xué)氮肥偏生產(chǎn)力和農(nóng)學(xué)效率呈下降趨勢。等化肥氮用量下，增施有機肥能提升化學(xué)氮肥偏生產(chǎn)力和農(nóng)學(xué)效率，高淳、安仁、沙洋、休寧和當(dāng)涂5個試驗點化學(xué)氮肥偏生產(chǎn)力分別增加31%、53%、33%、29%和24%，而化學(xué)氮肥農(nóng)學(xué)效率依次提高36%、66%、26%、90%和50%，其中以安仁和休寧試驗點效果較為顯著。在同等化肥氮施用水平下，當(dāng)化肥氮用量低于180 kg·hm-2時，增施有機肥處理下氮肥偏生產(chǎn)力和氮肥農(nóng)學(xué)效率顯著高于單施化肥處理（安仁點除外），且均以M+N90處理最高（沙洋點除外）。

表2 各試驗點籽粒產(chǎn)量與化肥氮用量擬合關(guān)系式

表3 各施肥處理對油菜化學(xué)氮肥利用率的影響

雙因素方差分析結(jié)果中，N表示氮肥用量，M表示有機肥用量；同一有機肥用量下，平均值后不同小寫字母表示處理間差異顯著（＜0.05）；同一氮肥用量下，平均值后的符號表示兩種有機肥用量之間的差異顯著性，**代表＜0.01；*代表＜0.05；NS代表＞0.05。下同

In the results of two-way ANOVA, N indicates nitrogen fertilizer gradients, M indicates manure dosages; Different lowercases after mean value indicate significant difference among treatments (＜0.05); Under the same nitrogen gradient，the symbols after the mean value indicates the significant difference between the two manure dosages, ** represents＜0.01, * represents＜0.05, NS represents＞0.05. The same as below

2.4 有機肥與化學(xué)氮肥配施對油菜產(chǎn)值及收益的影響

表4結(jié)果顯示，有機肥用量、有機肥與氮肥交互作用均顯著影響安仁和沙洋試驗點油菜增收效益。與N0處理相比，安仁、休寧及當(dāng)涂試驗點均在M+N180處理下增收效益最多，依次為8 915、1 0358和6 569元/hm2，而高淳和沙洋試驗點在N225處理下增收效益最多，分別為11 252和8 500元/hm2。因此，就考慮氮肥和有機肥的增收效益而言，安仁、休寧及當(dāng)涂3個試驗點推薦采取有機無機配施技術(shù)模式，而高淳和沙洋試驗點推薦單施化肥技術(shù)模式。

2.5 養(yǎng)分貢獻模式圖

化肥和有機肥對油菜籽粒產(chǎn)量的貢獻可分為四部分，分別為土壤基礎(chǔ)肥力貢獻、單施有機肥貢獻、單施化肥貢獻和有機肥促效貢獻，其對油菜籽粒產(chǎn)量的貢獻分別為605、751、1917和439 kg·hm-2（圖3）。各氮肥處理下，增施有機肥均能提高油菜籽粒產(chǎn)量，且在單施化肥處理達到最高產(chǎn)量時，增施有機肥可產(chǎn)生促效作用，進一步提高17.4%的作物產(chǎn)量。

3 討論

3.1 有機肥在油菜減肥增效中的作用

本研究綜合考慮了化肥和有機肥對油菜籽粒產(chǎn)量的貢獻。結(jié)果表明，在油菜生產(chǎn)中，有機肥與化學(xué)氮肥配施技術(shù)可實現(xiàn)化肥氮減施和增產(chǎn)促效的作用（圖3）。據(jù)統(tǒng)計，我國油菜生產(chǎn)的氮肥平均用量為181 kg·hm-2，其中長江中游地區(qū)習(xí)慣施氮量與全國平均水平一致，而下游地區(qū)明顯高于全國平均水平，為227 kg·hm-2 [7]。在配施2 250 kg·hm-2有機肥的條件下，投入109—174 kg·hm-2化肥氮即可達到各試驗點單施化肥處理下的最高產(chǎn)量（圖1），該氮肥投入量顯著低于長江中下游流域的農(nóng)民習(xí)慣用量[7]，這可能是由于長期不合理的化肥施用破壞了該地區(qū)土壤結(jié)構(gòu)并且降低了土壤對養(yǎng)分的固持能力[15]，而有機肥投入不僅可以提供部分有效養(yǎng)分，還能活化土壤中難以溶解的氮磷鉀養(yǎng)分，一定程度上提高了根際土壤養(yǎng)分[16]，并能提升大團聚體的比例，改善土壤結(jié)構(gòu)[17-18]。此外，前人研究表明有機肥施用能夠改變土壤微生物區(qū)系特征，增加微生物多樣性，增強土壤微生物-微生物之間的互作[19]，進而促進作物生長，實現(xiàn)增產(chǎn)增效。

圖中各點均為各氮肥用量下5個試驗點油菜籽粒的平均產(chǎn)量

表4 不同施肥處理下的增加產(chǎn)值和增收效益評估（元/hm2）

各試驗點油菜籽售價：高淳 5.24 元/kg，安仁4.8元/kg ，沙洋 4.7元/kg ，休寧5.6元/kg，當(dāng)涂4.6元/kg；施用有機肥：4.2人·hm-2·d-1，各試驗點人工成本：高淳 150 元·人-1·d-1，安仁120元·人-1·d-1，沙洋 140元·人-1·d-1，休寧100元·人-1·d-1，當(dāng)涂120元·人-1·d-1；肥料價格：尿素2.25元/kg，過磷酸鈣0.70元/kg，氯化鉀3.00元/kg，硼砂15元/kg，有機肥0.80元/kg

Rapeseed prices at each site: Gaochun 5.24 yuan/kg, Anren 4.8 yuan/kg, Shayang 4.7 yuan/kg, Xiuning 5.6 yuan/kg, Dangtu 4.6 yuan/kg. Applying organic fertilizer: 4.2 labor·d-1·hm-2, labor costs at Gaochun, Anren, Shayang, Xiuning and Dangtu: 150, 120, 140, 100 and 120 yuan·labor-1·d-1, respectively. Fertilizer prices: Urea 2.25 yuan/kg, Superphosphate 0.70 yuan/kg, Potassium chloride 3.00 yuan/kg, Borax 15 yuan/kg, Organic fertilizer 0.80 yuan/kg

油菜是一種低氮效率作物[20]，而增施有機肥能有效提高作物氮肥利用率[21]。本研究結(jié)果顯示，相比單施化肥處理，油菜化學(xué)氮肥偏生產(chǎn)力和農(nóng)學(xué)效率在有機無機配施處理下分別提高24.4%—53.0%和26.3%—89.9%（表3），可能是由于有機肥中氮素營養(yǎng)釋放緩慢，利于后期氮素的補充及其積累[22]；有機肥的投入提供了豐富的碳源和氮源，促進土壤微生物增殖的同時增加氮的固定，避免了前期大量無機氮以氨揮發(fā)、淋洗等形式損失[23-25]。此外，增施有機肥能夠改善土壤保水保肥性能，促進土壤養(yǎng)分的供應(yīng)及作物的吸收，從而提高氮肥利用率[26]。然而，單施化肥處理在生長后期氮素難以得到充分轉(zhuǎn)移和再利用，從而導(dǎo)致作物氮素需求和外源氮素供應(yīng)不協(xié)調(diào)[27]。因此，有機無機配施可作為一種有效的技術(shù)手段，以提高油菜的氮肥利用率。

3.2 化肥氮減施潛力及區(qū)域間差異

本研究結(jié)果顯示，增施有機肥可在穩(wěn)產(chǎn)的基礎(chǔ)上替代26.7%—45.9%的化肥氮，且不同地區(qū)減氮潛力不同，這可能是受到土壤地力條件的影響[28]。研究表明化肥氮的可替代比例與土壤有機質(zhì)含量呈顯著正相關(guān)（圖2，＜0.05），土壤有機質(zhì)是衡量土壤肥力的重要因子，有機質(zhì)含量越高，說明土壤肥力越高[29]。總體來看，當(dāng)涂、休寧和安仁試驗點土壤有機質(zhì)含量較高，其減氮空間較大，高淳和沙洋兩個試驗點基礎(chǔ)土壤肥力低，其減氮空間較?。▓D1），這與張智等[30]的研究結(jié)果一致。高肥力土壤氮素持留和供應(yīng)能力普遍高于低肥力土壤[31]，施用有機肥后可產(chǎn)生激發(fā)效應(yīng)促進土壤養(yǎng)分供應(yīng)，顯著提高微生物量及可溶性有機氮含量，以滿足油菜后期生長的需求[32-34]，因而具備更大的減氮空間。低肥力土壤形成的微生物群落功能相對較弱，在施用有機肥后因微生物的分解能力不足，土壤養(yǎng)分釋放能力及活性氮量低于高肥力土壤[35]，相應(yīng)的其減氮空間較小。不同地區(qū)減氮潛力也會受到種植制度，氣候條件等因素的影響[36-37]，賀亞琴[38]指出有效積溫是影響油菜生長的重要因素，當(dāng)有效積溫低于1 650℃時籽粒發(fā)育受抑制。此外，我國不同油菜產(chǎn)區(qū)在溫度、降水和土壤性質(zhì)等方面均有明顯差異，因此其適宜的化肥氮用量不同[39-41]。本研究制定的有機無機配施技術(shù)對于長江中下游冬油菜主產(chǎn)區(qū)化肥氮減施具有一定的參考意義，然而不同地區(qū)的土壤肥力存在較大差異，應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)貙嶋H情況進行調(diào)整，進而為不同區(qū)域油菜施肥提供科學(xué)依據(jù)。

3.3 有機無機配施的發(fā)展前景

經(jīng)濟效益評估結(jié)果顯示，不同地區(qū)產(chǎn)值、有機肥和氮肥成本以及氮肥與有機肥增加收益均存在較大差異。其中高淳和沙洋試驗點在單施化肥（225 kg N·hm-2）時氮肥與有機肥增收收益最多，而安仁、休寧和當(dāng)涂試驗點在單施化肥（180 kg N·hm-2）基礎(chǔ)上增施有機肥時氮肥與有機肥增收收益最多（表4），說明有機肥投入在以上3個試驗點能得到較高的經(jīng)濟回報。造成這種區(qū)域間差異的原因一方面是由于不同地區(qū)施用有機肥的增產(chǎn)效果不同（圖1），另一方面可能是區(qū)域間土壤養(yǎng)分和施肥狀況不同，進而產(chǎn)生肥料成本上的差異[42]。同時在這項研究中，我們發(fā)現(xiàn)過量的氮肥投入無益于油菜的增產(chǎn)增效，反而會增加肥料成本并且減少收益（表4），這與前人在玉米[43]、小麥[44]、番茄[45]等作物上的研究結(jié)果一致，且研究指出長期不合理施用化肥會破壞土壤結(jié)構(gòu)、降低農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性[46]。試驗結(jié)果也表明，安仁、休寧及當(dāng)涂3個試驗點均在增施有機肥條件下獲得最高產(chǎn)量，且此時氮肥與有機肥增加收益最多（圖1，表4），說明有機替代在長江中下游部分區(qū)域增產(chǎn)增效作用顯著，可同時兼顧產(chǎn)量和經(jīng)濟效益，具有良好的發(fā)展前景。

4 結(jié)論

在長江中下游部分冬油菜產(chǎn)區(qū)，增施有機肥對油菜具有增產(chǎn)增效作用。相比單施化肥，增施有機肥能夠提高油菜產(chǎn)量，增產(chǎn)幅度為7.7%—43.3%。在配施2 250 kg·hm-2有機肥條件下，該地區(qū)可實現(xiàn)26.7%—45.9%化肥氮減施，同時達到與單施化肥相同的最高產(chǎn)量。此外，有機無機配施在不同區(qū)域?qū)实臏p施效果不同，土壤基礎(chǔ)肥力越高，化肥氮可替代比例越高。綜合考慮產(chǎn)量、經(jīng)濟效益，有機無機配施為長江中下游冬油菜產(chǎn)區(qū)的減肥增效的有效措施。

致謝：感謝華中農(nóng)業(yè)大學(xué)的任濤副教授、沙洋縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村局楊運清高級農(nóng)藝師、湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)宋海星教授、安徽省農(nóng)科院侯樹敏研究員、當(dāng)涂縣農(nóng)業(yè)委員會胡現(xiàn)榮主任、休寧縣農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心陳寶才站長、江蘇高淳禾田坊谷物種植家庭農(nóng)場魏清技術(shù)員等提供指導(dǎo)與幫助。

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Potential Analysis of Reducing Chemical Nitrogen Inputs While Increasing Efficiency by Organic-Inorganic Fertilization in Winter Rapeseed Producing Areas of the Middle and Lower Reaches of the Yangtze River

JIANG QianHong, LU ZhiFeng, ZHAO HaiYan, GUO JunJie, LIU WenBo, LING Ning, GUO ShiWei

(1College of Resources and Environmental Sciences, Nanjing Agricultural University /Jiangsu Provincial Key Laboratory of Solid Organic Waste Utilization, Nanjing 210095)

【】In order to provide a scientific basis for reducing chemical nitrogen (N) inputs and improving N efficiency in the rapeseed production, the reduction potential of chemical fertilizer and regional suitability was evaluated in winter rapeseed producing areas along the middle and lower reaches of the Yangtze River. 【】To analyze the effects of organic and inorganic fertilizer on yield and chemical N fertilizer use efficiency of rapeseed, the experiments were set up in Gaochun, Anren, Shayang, Xiuning and Dangtu across in 4 provinces in 2018, which consisted of two factors, including manure dosages (0, and 2 250 kg·hm-2) and nitrogen application rates (0, 90, 135, 180, 225, and 270 kg·hm-2). In total, 12 treatments were contained in all field experiments. Meanwhile, the optimal chemical nitrogen rates for winter rapeseed were evaluated in different regions under the optimal yield and fertilization benefit. 【】Compared with only application of chemical fertilizer, applying organic fertilizer could significantly increase the yield of rapeseed by 7.7% to 43.3%. With the target to the highest yield under the application of organic fertilizer, the recommended chemical N fertilizers rates were: 195, 199, 195, 179 and 185 kg·hm-2in Gaochun, Anren, Shayang, Xiuning and Dangtu, respectively. 26.7%-45.9% of chemical N could be replaced by organic fertilizer to maintain the same highest yield at each site. Moreover, as the soil fertility was better, the substitution rate on chemical N by organic fertilizer got higher.In addition, the N use efficiency decreased with the increase of chemical N rate under different dosage of organic fertilizer, while the combined application of manure and mineral fertilizer could significantly increase the nitrogen fertilizer partial productivity by 24.4%-53.0% and agronomic utilization efficiency by 26.3%-89.9% in rapeseed production. In Anren, Xiuning and Dangtu, the income increases were the highest under 180 kg N·hm-2input combined with organic fertilizer, and the corresponding values were 8 915, 1 0358 and 6 569 yuan/hm2, respectively. However, in Gaochun and Shayang, the highest income increases were under only application of chemical fertilizer (225 kg N·hm-2input), and were 11 252 and 8 500 yuan/hm2, respectively. 【】In the experimental sites along middle and lower reachesof the Yangtze River, combined application of chemical and organic fertilizer couldreduce 26.7%-45.9% chemical N fertilizer input, increase grain yield, chemical nitrogen use efficiency and income increases for winter rapeseed production, and achieve the goal of reducing chemical N input with increased efficiency.

winter rapeseed;organic-inorganic fertilization; optimal chemical nitrogen rate;chemical nitrogen reduction potential; areas of the middle and lower reaches of the Yangtze River

10.3864/j.issn.0578-1752.2020.14.014

2019-09-12；

2019-11-06

國家重點研發(fā)計劃（2018YFD0200900）

蔣倩紅，E-mail：2018803199@njau.edu.cn。通信作者凌寧，E-mail：nling@njau.edu.cn

（責(zé)任編輯 李云霞）