油煙輪作區(qū)不同土壤類型油菜對氮鉀養(yǎng)分利用效率研究

陳 華，付利波，趙凱琴，李慶剛，楊兆春，彭 鈺，陳檢鋒，王志遠，王 偉，劉 俊，尹 梅*

(1.云南省農業(yè)科學院農業(yè)環(huán)境資源研究所，云南 昆明 650205； 2.云南省農業(yè)科學院經濟作物研究所，云南 昆明 650205； 3.羅平縣種子管理站，云南 羅平 655800；4.騰沖市農業(yè)技術推廣所 ，云南 騰沖 679100；5.云龍縣農業(yè)農村局 ，云南 云龍 672700)

【研究意義】油菜-烤煙輪作模式是云南的主要種植模式之一，油菜和烤煙兩大主要經濟作物的交替生產，是實現農民增收和周年高效生產的重要途徑[1]。油菜—烤煙輪作模式在云南的種植區(qū)域廣，涉及土壤類型眾多?！厩叭搜芯窟M展】研究表明，不同土壤類型其土壤質地、結構、容重、孔隙度、蓄水能力、土壤溫度和養(yǎng)分含量均有不同，直接導致土壤供肥能力和化肥利用率之間產生差異[2-4]?！颈狙芯壳腥朦c】目前，針對不同土壤類型養(yǎng)分利用情況在烤煙上研究較多，但在油菜上的研究卻很少，油菜作為云南主要油料作物之一，種植面積和總產分別占油料作物的82 %和80 %，占全國比例的4 %左右[5-6]，因油菜需肥量多，全省每年化肥投入總量大，加之施肥技術的不完備，致使油菜產區(qū)肥料資源浪費和產地環(huán)境退化[7-8]?！緮M解決的關鍵問題】本研究針對云南油煙輪作區(qū)不同土壤類型，結合烤煙輕氮重鉀的施肥特性，開展油菜氮、鉀養(yǎng)分利用效率研究，旨在明確不同土壤類型土壤氮鉀供應能力、油菜對氮鉀養(yǎng)分的利用情況和氮鉀用量對油菜產量的影響，為油菜精準養(yǎng)分管理技術和化肥減量增效技術模式建立提供依據。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗于2018年10月在云南省羅平縣板橋鎮(zhèn)金雞村、云南省澄江市龍街鎮(zhèn)后香村和云南省騰沖市界頭鎮(zhèn)張家營村同步開展。其中，羅平試驗點土壤類型為山原紅壤、澄江試驗點土壤類型為水稻土、騰沖試驗點土壤類型為沖積性砂壤土，前作均為烤煙，試驗地土壤養(yǎng)分狀況見表1，油菜品種為云油雙2號，試驗用肥料為尿素、過磷酸鈣和硫酸鉀。

表1 試驗地土壤養(yǎng)分狀況

1.2 試驗設計

試驗設7個處理，分別為處理T1(N0)、處理T2(N1)、處理T3(N2K2)、處理T4(N3)、處理T5(K0)、處理T6(K1)、處理T7(K3)，3次重復，隨機區(qū)組排列，小區(qū)面積20 m2，試驗各處理肥料施用量見表2。

表2 試驗設計

1.3 測定項目及方法

試驗前于各試驗地按 S形法采集10個點后混合為一個基礎土樣，取土深度為20 cm，采用鉻酸鉀容量法測定有機質，玻璃電位法測定pH，堿解擴散法測定堿解N，浸提·鉬銻抗比色法測定速效P，乙酸銨溶液浸提·火焰光度計法測定速效K[9-12]。

油菜收獲時，分小區(qū)分別對籽粒和生物產量進行測產。

每小區(qū)連續(xù)取植株樣10株，105 ℃殺青烘干制樣，分別對籽粒和秸稈進行測定，用凱氏定氮儀測定全N含量，火焰光度計測定全K含量[12]。

相關參數計算方法：氮肥利用率(%)=(施氮區(qū)吸氮量-對照區(qū)吸氮量)÷施氮量×100；氮肥農學效率(kg/kg)=(施氮區(qū)產量-對照區(qū)產量)÷施氮量；氮肥偏生產力=(kg/kg)=施氮區(qū)產量÷施氮量；氮素經濟學利用效率(kg/kg)=經濟學產量÷植株氮素吸收量；氮素生物學利用效率(kg/kg)=生物學產量÷植株氮素吸收量，鉀肥利用效率相關參數計算方法與氮肥類似。

數據分析采用SPSS 25.0軟件和Excel 2010軟件。

2 結果與分析

2.1 不同氮鉀用量對油菜產量的影響

表3顯示，不同氮用量對產量影響較明顯，在山原紅壤上，處理T1(不施氮肥)產量最低，僅為2302.82 kg/hm2，與其它3個處理差異極顯著；油菜產量最高為處理T2(施氮90 kg/hm2)，繼續(xù)增施氮肥產量下降， 處理T4產量下降差異顯著，各處理產量從高到低依次為處理T2>處理T3>處理T4>處理T1；在水稻土條件下，處理T1(不施氮肥)產量為1702.67 kg/hm2，與其它3個處理差異極顯著，處理T3產量最高，為3638.45 kg/hm2， 與處理T2產量差異極顯著，與處理T4差異顯著，在處理T3水平上減施或增施氮肥產量均有下降，各處理產量從高到低依次為處理T3>處理T4>處理T2>處理T1；在砂壤土條件下，隨施氮量的增加，產量呈增加趨勢，處理T1(不施氮肥)產量最低，為1258.04 kg/hm2，與其它3個處理差異極顯著，產量最高為處理T4，為3442.35 kg/hm2，與其它處理產量差異極顯著，各處理產量從高到低依次為處理T4>處理T3>處理T2>處理T1；3種土壤類型處理T1(不施氮肥)產量表現為山原紅壤>水稻土>砂壤土，施氮對產量的增產效應為砂壤土>水稻土>山原紅壤。

不同鉀用量對產量的影響不如氮明顯，在紅壤條件下，處理T5、處理T6、處理T7和處理T8產量無顯著差異；在水稻土條件下，處理T5(不施鉀肥)產量最低，為3003.43 kg/hm2，與施鉀處理產量差異極顯著，處理T5、處理T6、處理T7間無顯著差異；在砂壤土條件下，產量最高為處理T6，與處理T5和處理T7產量差異顯著。處理T5(不施鉀肥)3種土壤類型油菜產量表現為山原紅壤>水稻土>砂壤土，施鉀對產量的增產效應為水稻土>砂壤土>山原紅壤。

表3 不同氮鉀用量的油菜產量

表4 不同氮用量油菜氮肥利用效率

表5 不同鉀用量油菜鉀肥利用效率

2.2 不同氮用量對油菜氮肥利用的影響

由表4可見，在山原紅壤上，各施氮處理氮肥農學效率、偏生產力、經濟學利用效率和氮肥利用率均表現為隨施氮量的增加而下降，處理T2氮肥農學效率、偏生產力、經濟學利用效率和氮肥利用率最高，分別為16.76、42.35、19.45 kg/kg和63.68 %；在水稻土上， 處理T2農學效率、氮肥偏生產力和氮肥利用率最高，分別為12.72、31.64 kg/kg和54.95 %，隨施氮量的增加，氮養(yǎng)分利用效率下降；在砂壤土上，氮肥農學效率和氮肥利用率表現為隨施氮量增加呈先增后減的趨勢，處理T3氮肥農學效率和氮肥利用率最高，分別為9.0 kg/kg和37.14 %。分析不同施氮量在3種土壤類型下各氮肥利用指標得出，氮肥用量在90 kg/hm2時，氮肥利用效率為山原紅壤>水稻土>砂壤土；氮肥用量在180 kg/hm2時，氮肥利用效率為水稻土>砂壤土>山原紅壤，氮肥用量在270 kg/hm2時，氮肥利用效率為砂壤土>水稻土>山原紅壤。

2.3 不同鉀用量對油菜鉀肥利用的影響

由表5可見，在山原紅壤上，各施鉀處理鉀肥利用效率表現為隨施鉀量的增加而下降， 處理T6的鉀肥偏生產力、鉀素經濟學利用效率和鉀肥利用率最高，分別為70.43、21.18 kg/kg和46.52 %；在水稻土上，處理T6的鉀肥偏生產力、鉀素經濟學利用效率、鉀素生物學利用效率和鉀肥利用率最高，分別為77.11、24.74、36.05 kg/kg和38.91 %，鉀肥利用效率表現為隨施鉀量的增加而下降；在砂壤土上，處理T6的鉀肥農學效率、鉀肥偏生產力、鉀素經濟學利用效率、鉀素生物學利用效率和鉀肥利用率最高，分別為11.03、64.94、26.73、39.65 kg/kg和55.6 %，繼續(xù)增施鉀肥鉀肥利用效率下降。分析不同施鉀量在3種土壤類型下各鉀肥利用指標得出，鉀肥用量在50和100 kg/hm2時，鉀肥利用效率為砂壤土>水稻土>山原紅壤；鉀肥用量在150 kg/hm2時，鉀肥利用效率為山原紅壤>水稻土>砂壤土。

2.4 不同土壤類型下施氮量與油菜氮肥利用率的關系

分別對3種土壤類型進行Quadratic二次模型曲線回歸分析。由表6可見，山原紅壤回歸方程為y= -0.002x2+ 0.665x+ 5.753；水稻土二次回歸方程為y= -0.002x2+ 0.651x+ 3.339；砂壤土回歸方程為y= -0.001x2+ 0.415x+ 0.887。在3種土壤類型下，施氮量與油菜氮肥利用率曲線回歸估算P值均小于0.01，曲線參數估計達極顯著水平。

分別對3種土壤類型進行Quadratic二次模型曲線回歸分析，由表7可見，山原紅壤回歸方程為y= -0.005x2+ 0.865x+ 3.856；水稻土回歸方程為y= -0.004x2+ 0.719x+ 3.382；砂壤土回歸方程為y= -0.007x2+ 1.089x+ 4.565。施鉀量與油菜鉀肥利用率曲線回歸估算P值均小于0.05，曲線參數估計達顯著水平。

3 討 論

生產中，氮、鉀肥投入不合理限制其肥效及利用效率，影響作物的產量潛力，合理的肥料施用量，對提高肥料利用率、減少化肥浪費和油菜病害是實現輕減栽培的技術關鍵[13-15]。研究表明，不同土壤類型的肥力差異和理化性狀等因素直接影響作物養(yǎng)分吸收和利用[16-17]。在烤煙生產中為提高煙葉質量，重施鉀肥是其主要施肥特點[18-19]，在不同產地環(huán)境下生產管理方式的不同，導致煙后土壤養(yǎng)分殘留也不同[20]，對后季油菜養(yǎng)分利用形成一定影響。

試驗結果顯示，不同氮用量油菜產量最高的在山原紅壤上為處理T2(施氮90 kg/hm2)，在水稻土上為處理T3(施氮180 kg/hm2)，在砂壤土上為處理T2(施氮90 kg/hm2)，說明在不同土壤類型下，對氮肥需求差異較大，這跟不同土壤類型的養(yǎng)分含量和供氮能力有一定關系[21]；氮肥利用效率與施肥量、土壤養(yǎng)分差異都具有明顯關系[22-23]，處理T2(施氮90 kg/hm2)在山原紅壤和水稻土上氮肥利用效率最高，氮肥利用率與氮用量呈負相關，砂壤土氮肥利用效率最高為處理T3(施氮180 kg/hm2)，繼續(xù)增施氮肥利用效率降低，處理T2(施氮90 kg/hm2)下，氮肥利用效率最高為山原紅壤，處理T3(施氮180 kg/hm2)下，氮肥利用效率最高為水稻土，處理T4(施氮270 kg/hm2)下，氮肥利用效率最高為砂壤土，3種土壤類型下，施氮量與氮肥利用率曲線參數估計均達極顯著水平，具有一定相關性。

表6 不同氮用量與氮肥利用率的關系

表7 不同鉀用量與鉀肥利用率的關系

施鉀對產量增產作用不如施氮明顯，山原紅壤各處理產量無顯著差異，水稻土和砂壤土處理T6(施鉀50 kg/hm2)產量最高，3種土壤類型烤煙季殘留鉀養(yǎng)分對產量的貢獻表現為山原紅壤>水稻土>砂壤土，施鉀后增產效果為水稻土最明顯；鉀肥利用效率3種土壤類型上都表現為隨施鉀量的增加而降低的趨勢，在處理T6(施鉀50 kg/hm2)和處理T7(施鉀100 kg/hm2)下，鉀肥利用效率最高均為砂壤土， 處理T8(施鉀150 kg/hm2)下最高為山原紅壤；對施鉀量與鉀肥利用率關系進行曲線回歸模擬，曲線參數估計均達顯著水平，具有一定相關性。

4 結 論

在油煙輪作區(qū)，通過試驗比較，羅平試驗點山原紅壤土壤類型施用氮肥90 kg/hm2的油菜產量最高，繼續(xù)增施氮肥產量和養(yǎng)分利用效率均開始下降，施用鉀肥對產量無顯著增產作用，在該區(qū)域煙后油菜氮鉀用量上應少施輕施，具有很大化肥減量空間；澄江試驗點水稻土土壤類型下施用氮肥180 kg/hm2的油菜產量最高，繼續(xù)增施氮肥產量和養(yǎng)分利用效率均開始下降，3個施鉀處理產量無顯著差異，在保證該區(qū)域氮肥供應的前提下可控施鉀肥；騰沖試驗點沙壤土土壤類型施用氮肥270 kg/hm2的油菜產量最高，施鉀50 kg/hm2的油菜產量和養(yǎng)分利用效率最好，在該區(qū)域應適當增施氮肥和控施鉀肥。