速效緩釋型有機無機復(fù)混肥對油菜產(chǎn)量及肥料利用率的影響

余垚穎,張 蕾,劉金丹 ,莫太相,郭應(yīng)菊,陳代容,王明富

(1.四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 植物保護研究所,成都 610066;2.四川省農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣總站,成都 610041;3.四川省中江縣農(nóng)業(yè)局,四川德陽 618000)

肥料作為農(nóng)作物質(zhì)優(yōu)量高的有效保障,存在利用率低、施用不合理、技術(shù)落地難等問題[1-2]。因此實現(xiàn)肥料養(yǎng)分釋放與作物需肥協(xié)調(diào),提高肥料利用率,實現(xiàn)“一次性施肥”是符合現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需求。肥料按作用方式分速效肥與緩效肥,李銀水等[3]發(fā)現(xiàn)氮用量在150kg/hm2時,能較好地協(xié)調(diào)油菜高產(chǎn)與氮肥的合理利用;張輝等[4]認為缺失氮、磷、鉀任何養(yǎng)分均使油菜產(chǎn)量降低;崔文慧等[5]將緩釋肥與速效肥按不同比例混合施用后發(fā)現(xiàn),緩釋肥養(yǎng)分釋放速度具有先低后高再低的趨勢,其釋放高峰期可以滿足油菜生長需求。Grant等[6]和Xie等[7]研究發(fā)現(xiàn),施用包膜控釋氮肥相對于普通尿素對作物有顯著的增產(chǎn)效果。為了解決肥料速效與緩釋性融合的技術(shù)難題,研制出符合作物需肥規(guī)律的速效緩釋型有機無機復(fù)混肥,實現(xiàn)糧油作物“一次性施肥”的輕簡化施肥目標。團隊成員明確了有機物料種類、組合、細度和含量等與肥料養(yǎng)分釋放的相關(guān)性,創(chuàng)新了肥料生產(chǎn)工藝流程[8-11],研制出速效緩釋型有機無機復(fù)混肥[12](肥料由緩釋性母粒與速效性外層組成,緩釋性母粒為油枯、菌渣、牛糞、桔稈等固態(tài)有機物料經(jīng)密閉發(fā)酵后與無機養(yǎng)分按一定比例混合,經(jīng)圓盤造粒,生產(chǎn)出有機質(zhì)含量在20%以上,養(yǎng)分比例占60%～80%的有機無機復(fù)混肥;速效性外層以腐殖酸等可溶性有機物料為主,通過噴漿造粒法噴涂于緩釋性母粒外,形成有機質(zhì)含量在5%～10%,養(yǎng)分比例占20%～40%速效性外層)。通過對四川油菜需肥特性研究[13]和查閱相關(guān)文獻[14-16],研制出3個速效緩釋型有機無機復(fù)混肥油菜專用肥配方,在四川平原與丘陵地區(qū)開展速效緩釋型有機無機復(fù)混肥油菜專用配方和施用方法研究,并進行效果驗證,為油菜輕簡高效栽培提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地點與材料

供試品種為‘德新油49’和‘德邡油1號’。

供試肥料:美豐比利夫復(fù)合肥(22-8-10)、尿素、硼酸、臺沃復(fù)合肥(24-11-5)、SH1(速效緩釋型有機無機復(fù)混肥16-6-8)、SH2(速效緩釋型有機無機復(fù)混肥20-5-5)、SH3(速效緩釋型有機無機復(fù)混肥18-5-7),以上3種有機無機復(fù)混肥均由四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護研究所根據(jù)油菜需肥特性結(jié)合有機無機復(fù)混肥二次成型技術(shù)自主研制,經(jīng)檢測完全符合GB18877-2009標準。

供試土壤見表1。

表1 土壤基本情況Table 1 Basic information of soil

1.2 試驗設(shè)計與處理

速效緩釋型有機無機復(fù)混肥油菜專用配方篩選試驗:為明確自主研發(fā)的3個速效緩釋型有機無機復(fù)混肥配方對油菜產(chǎn)量和肥料貢獻率的影響,篩選出油菜專用配方。在丘陵(四川中江輯慶鎮(zhèn))和平原(四川德陽天元鎮(zhèn)白山村)地區(qū),以當?shù)爻Ｒ?guī)栽培施肥量和方法為標準,開展配方篩選試驗,設(shè)5個處理,C0:無肥;CK:當?shù)爻Ｒ?guī)施肥;C1:SH1;C2:SH2;C3:SH3,每個處理重復(fù)3次,共15個小區(qū),具體施肥方式見表2,每個試驗點除無肥外,其余處理氮、磷、鉀總含量一致,數(shù)據(jù)分析以試驗點為單位,單獨分析。

表2 具體施肥方式Table 2 Specific fertilization method

速效緩釋型有機無機復(fù)混肥SH3施用方法研究:綜合分析配方篩選試驗,在肥料貢獻率、農(nóng)學(xué)利用率、產(chǎn)量等方面以SH3 (18-5-7)效果最好(見下文2.1部分)。在四川中江對SH3的施用方式進行大田小區(qū)試驗,試驗共設(shè)5個處理,M0:無肥;MK:常規(guī)肥(移栽時窩施600 kg/hm2臺沃復(fù)合肥);M1:基肥一次性施用(移栽時窩施 799.5 kg/hm2SH3);M2:基施+追施(移栽時窩施239.85 kg/hm2SH3,移栽50 d左右窩施 559.65 kg/hm2SH3);M3:追肥一次性施用(移栽 50 d左右窩施799.5 kg/hm2SH3),每個處理重復(fù)3次,共15個小區(qū),除無肥外,其余處理氮、磷、鉀總含量一致。

驗證試驗:為了驗證速效緩釋型有機無機復(fù)混肥油菜專用配方肥SH3的應(yīng)用效果,在四川平原和丘陵地區(qū),布置6個SH3應(yīng)用效果示范試驗,設(shè)3個處理,無重復(fù)。T0:無肥;TK:當?shù)爻Ｒ?guī)施肥(丘陵:移栽時窩施600 kg/hm2臺沃復(fù)合肥;平原:移栽時撒施600 kg/hm2美豐比利夫復(fù)合肥,移栽50 d左右撒施37.5 kg/hm2尿素+ 7.5 kg/hm2硼酸);T1:SH3(丘陵:移栽時窩施799.5 kg/hm2SH3;平原:移栽時撒施856.5 kg/hm2SH3),每個試驗點除無肥外,其余處理氮、磷、鉀總含量一致。

1.3 樣品采集與測定

各試驗點土壤及植物樣品的采集和測定均采用如下方法進行[17-18]。

油菜成熟后,每小區(qū)采集3～5株油菜植株,風(fēng)干脫粒后,分莖稈、角殼和籽粒,于60 ℃烘干粉碎,然后 H2SO4- H2O2消煮,用連續(xù)流動分析儀(AA3) 測定植株全氮、全磷,用火焰光度計測定植株全鉀。

考種與計產(chǎn),收獲期每小區(qū)隨機取樣 10 株,進行株高、有效蘗數(shù)、有效莢果數(shù)、無效莢果數(shù)、千粒質(zhì)量等的測量或計數(shù);油菜籽產(chǎn)量由各小區(qū)單打單收的實收產(chǎn)量換算。

1.4 相關(guān)參數(shù)計算[19-21]

肥料農(nóng)學(xué)利用率(Agronomic efficiency, AE,kg/kg)=(施肥區(qū)產(chǎn)量-無肥區(qū)產(chǎn)量)/(施N量+施P2O5量+施K2O量)。

肥料貢獻率(fertilizer contribution rate, FCR,%)=(施肥區(qū)產(chǎn)量-不施肥區(qū)產(chǎn)量)/施肥區(qū)產(chǎn)量×100%

地力貢獻率(soil contribution rate, SCR, %)=不施肥區(qū)產(chǎn)量/施肥區(qū)產(chǎn)量×100%

收獲指數(shù)(harvest index,HI,kg/kg)=籽粒產(chǎn)量/地上部總產(chǎn)量

氮收獲指數(shù)(nitrogen harvest index,NHI,kg/kg)=籽粒吸氮量/地上部總吸氮量,同理計算磷、鉀收獲指數(shù)(PHI、KHI)

產(chǎn)值(元/hm2)=籽粒產(chǎn)量×油菜籽價格

投入成本(元/hm2)=肥料成本+施肥用工成本

肥料效益(元/hm2)=施肥產(chǎn)值-不施肥產(chǎn)值-投入成本

產(chǎn)投比=(施肥產(chǎn)值-不施肥產(chǎn)值)/投入成本

使用Microsoft Excel 2007處理數(shù)據(jù)和作圖,用SPSS軟件進行其他統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 速效緩釋型有機無機復(fù)混肥油菜專用配方的篩選

2.1.1 有機無機復(fù)混肥不同配方對油菜產(chǎn)量的影響 表3表明,不同配方對油菜產(chǎn)量構(gòu)成因子差異較大,C2和C3在株高、單株有效角數(shù)、千粒質(zhì)量上均要好于CK,但不存在顯著性差異;C1、C2和C3的產(chǎn)量均高于CK,以C3處理產(chǎn)量最高,且平原試驗點的C3與CK之間存在顯著性差異;C2和C3收獲指數(shù)高于CK,且平原試驗點C3與CK之間存在顯著性差異。可見,自主研發(fā)的3個有機無機復(fù)混肥與當?shù)爻Ｒ?guī)肥相比,更能促進光合產(chǎn)物向油菜籽粒轉(zhuǎn)移,從而提高油菜產(chǎn)量,以SH3(18-5-7)增產(chǎn)效果最好。

表3 不同配方有機無機復(fù)混肥油菜植株生長及產(chǎn)量Table 3 Plant growth and yield of rape with different formula of organic inorganic compound fertilizer

2.1.2 有機無機復(fù)混肥不同配方對肥料貢獻率與農(nóng)學(xué)利用率的影響 肥料貢獻率是反映年投入肥料的生產(chǎn)能力的指標,兩試驗點肥料對油菜產(chǎn)量的貢獻率變幅為23.45%～42.01%,以C3處理最高,平原試驗點C3與CK之間存在顯著性差異;不同處理間農(nóng)學(xué)利用率的變幅為2.34～ 6.33 kg/kg,其中C3處理的農(nóng)學(xué)利用率顯著高于CK(表4)。表明:自主研發(fā)的3個有機無機復(fù)混肥能提高肥料貢獻率和農(nóng)學(xué)利用率,以SH3(18-5-7)最好。

表4 不同配方有機無機復(fù)混肥肥料貢獻率和農(nóng)學(xué)利用率Table 4 Fertilizer contribution rate and agricultural utilization rate of new fertilizer with different formulas

2.1.3 有機無機復(fù)混肥不同配方對養(yǎng)分收獲指數(shù)的影響 養(yǎng)分收獲指數(shù)是反映作物生長后期養(yǎng)分由營養(yǎng)體向籽粒轉(zhuǎn)移的強度。由表5可知:平原試驗點,氮收獲指數(shù)(NHI)、磷收獲指數(shù)(PHI)和鉀收獲指數(shù)(KHI)值以C3處理最高,且C3的NHI和PHI與CK存在顯著性差異;丘陵試驗點:C2和C3的NHI和KHI均大于CK。表明:SH3(18-5-7)與當?shù)爻Ｒ?guī)肥相比,更有利于養(yǎng)分向油菜籽粒運輸,增加收獲期植株養(yǎng)分總量中籽粒養(yǎng)分所占的比例。

表5 不同配方有機無機復(fù)混肥養(yǎng)分收獲指數(shù)分析Table 5 Analysis of nutrient harvest index of different formulas of new fertilizer

2.2 SH3施用方法研究

2.2.1 不同施肥方式對油菜產(chǎn)量的影響 由表6可知,SH3不同施肥方式間油菜產(chǎn)量構(gòu)成因子差異較大,株高的排序為M2>M3、MK>M1>M0,且MK、M1、M2及M3在株高上顯著高于M0;單株有效角數(shù)和千粒質(zhì)量的排序為M2>M3>M1>MK>M0,其中M2千粒質(zhì)量顯著好于其他處理;產(chǎn)量變幅在1 884～3 530 kg/hm2,其中 M1、M2、M3的產(chǎn)量顯著好于MK,以M1產(chǎn)量最高,M1與M2差異不顯著,與常規(guī)肥相比,SH3不同施用方式最高增產(chǎn)率為25.49%。表明SH3(18-5-7)“基施+追施”方式效果最好,“基肥一次性施用”次之,但兩者之間差異不顯著。

表6 不同施肥方式油菜植株生長及產(chǎn)量構(gòu)成因素Table 6 Rape plant growth and yield constituents of different fertilization patterns

2.2.2 不同施肥方式對肥料貢獻率的影響 表7表明,不同處理間的肥料貢獻率和農(nóng)學(xué)利用率的變幅分別為32.94%～46.55%和3.62～6.42 kg/kg,排序為M2>M1>M3>MK,其中M2和M1顯著高于MK,且M2與M1之間差異不顯著。表明:SH3采用“基施+追施”的方式更有利于養(yǎng)分向籽粒運輸,“基肥一次性施用”效果次之,兩者之間差異不顯著。

2.2.3 不同施肥方式對油菜經(jīng)濟效益的影響 由表8可知,油菜籽產(chǎn)值排序為M2>M1>M3>MK>M0,其中M2是M0的近2倍;投入成本以M2處理最高,4 118元/hm2;肥料效益為M2>M1>M3>MK,M2較MK高2 498元/hm2,M2與M1之間相差490元/hm2;產(chǎn)投比排序為M1>M2>M3>MK,其中MK、M1和M2處理產(chǎn)投比均大于2 ,均達到經(jīng)濟效益顯著(根據(jù)中國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實際情況,當施用肥料的產(chǎn)投比>2. 0 時認為經(jīng)濟效益顯著[22-23])。上述結(jié)果表明:速效緩釋型有機無機復(fù)混肥SH3從產(chǎn)值、效益、產(chǎn)投比上均要高于常規(guī)肥,以“基施+追施”方式產(chǎn)值及效益最好,“基肥一次性施用”效果次之,產(chǎn)投比則是“基肥一次性施用”最高,“基施+追施”方式次之。

表8 不同施肥方式油菜經(jīng)濟效益分析Table 8 Analysis of economic benefit of rape with different fertilization patterns

2.3 速效緩釋型有機無機復(fù)混肥油菜專用肥(SH3)效果驗證

2.3.1 SH3對油菜產(chǎn)量及經(jīng)濟效益的影響 從表9可知,各試驗點油菜基礎(chǔ)產(chǎn)量與施肥后增產(chǎn)效果差異較大,與T0(不施肥)處理相比,TK與T1處理均能顯著增加油菜產(chǎn)量,平均增加 1 087 kg/hm2和1 557 kg/hm2,T1較TK增產(chǎn)470 kg/hm2,且兩者之間達到顯著性差異;TK與T1產(chǎn)值均顯著高于無肥,且平均施肥效益均達 2 500元以上;T1油菜產(chǎn)值為18 329元/hm2,較常規(guī)肥平均增加2 493元/hm2;T1處理肥料成本(SH3產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)后,將會明顯地降低其肥料成本)和施肥用工成本,較常規(guī)肥增加860元/hm2和-100元/hm2;扣除投入成本后,T1處理施肥效益4 451元/hm2,較常規(guī)肥增加1 632 元/hm2;T1處理產(chǎn)投比2.23,較常規(guī)肥高0.27。表明:施肥后能顯著提高油菜籽產(chǎn)量、產(chǎn)值及效益,且SH3肥料效果更好,經(jīng)濟效益顯著。

表9 常規(guī)肥與新肥油菜經(jīng)濟效益對比分析Table 9 Comparative analysis of rape economic benefit between conventional fertilizers and new fertilizers

2.3.2 SH3對肥料貢獻率和農(nóng)學(xué)利用率的影響 由表10可知,N、P、K 養(yǎng)分指數(shù)均為T1高于TK處理,且T1處理的NHI顯著高于TK;T1處理的肥料貢獻率為41.98%,較TK顯著提高 8.57%;T1的農(nóng)學(xué)利用率與TK相比提高 1.62 kg/kg,且兩者之間存在顯著性差異。說明速效緩釋型有機無機復(fù)混肥油菜專用肥SH3有利于氮養(yǎng)分向油菜籽粒運輸,增加了收獲期植株養(yǎng)分總量中籽粒養(yǎng)分所占的比例。

表10 養(yǎng)分收獲指數(shù)、肥料貢獻率及農(nóng)學(xué)利用率Table 10 Nutrient harvest index,fertilizer contribution rate and agricultural utilization rate

3 討 論

目前,農(nóng)民常規(guī)施肥是以國家測土配方施肥項目成果為依據(jù)的推薦施肥,其肥料用量、養(yǎng)分配比和施肥方式均有較大改進,但肥料品種依舊受市場控制[24]。市面上銷售的肥料以化學(xué)肥料和復(fù)合肥為主,一次性集中施用,肥料養(yǎng)分釋放快,肥效短,難以滿足作物整個生育期的養(yǎng)分需求且易造成燒苗現(xiàn)象 。本試驗對研制出的3個速效緩釋型有機無機復(fù)混肥油菜專用配方和施用方法進行大田小區(qū)試驗表明:SH3(18-5-7)和SH2(20-5-5)兩個配方在肥料貢獻率、農(nóng)學(xué)利用率、NHI、KHI、養(yǎng)分收獲指數(shù)、產(chǎn)量上均優(yōu)于常規(guī)肥,其中SH3(18-5-7)效果最佳;采用“基施+追施”的方式更有利于養(yǎng)分向籽粒運輸,從而增加油菜籽產(chǎn)量與產(chǎn)值,“基肥一次性施用”次之,但兩者之間差異不顯著,產(chǎn)投比則是“基肥一次性施用”最高。綜上所述,速效緩釋型有機無機復(fù)混肥油菜最適配方為SH3(18-5-7),采用“基肥一次性施用”和“基施+追施”兩種方式次均顯著地提高油菜籽產(chǎn)量和產(chǎn)值。

油菜作為耐肥性作物,產(chǎn)量、效益的提高與施肥關(guān)系密切。普通化肥,養(yǎng)分易淋失,單獨一次性施用,難以滿足作物整個生育期的需求,需根據(jù)作物需肥規(guī)律,分次施用或與具有緩釋效果的肥料配合施用[25];緩控肥,目前的技術(shù)已能生產(chǎn)出滿足作物需求的肥料,但其工藝復(fù)雜價格高,部分包膜類緩控釋肥,長期使用會給土壤環(huán)境和作物帶來不良影響;有機肥改良土壤,但養(yǎng)分含量有限,需與其他肥料配合施用;有機無機復(fù)混肥是以堆肥為有機原料,以無機氮磷鉀為主要養(yǎng)分來源的一種能改良土壤的緩釋性肥料,兼有有機肥料和無機肥料特點[26]。本試驗研制出與油菜養(yǎng)分需求基本協(xié)調(diào)的速效緩釋型有機無機復(fù)混肥,其緩釋內(nèi)層養(yǎng)分比例占60%～80%,有機質(zhì)≥20%,為油菜中后期生長提供養(yǎng)分;速效性外層養(yǎng)分比例占20%～40%,有機質(zhì)<10%,為油菜前期生長提供養(yǎng)分。在6個試驗點進行SH3(18-5-7)示范效果驗證表明:肥料貢獻率、產(chǎn)量、肥料效益和產(chǎn)投比均值分別為41.98%、3 458 kg/hm2、4 451元/hm2和2.23,較常規(guī)肥農(nóng)學(xué)利用率提高1.62 kg/kg,肥料貢獻率提高8.57%,增產(chǎn)470 kg/hm2,肥料效益提高1 632元/hm2,實現(xiàn)了“底肥一道清”輕簡施肥目標。在四川120萬hm2的油菜田中推廣速效緩釋型有機無機復(fù)混肥油菜專用肥,同時結(jié)合免耕、直播、機械收割、秸稈粉碎還田等輕簡化技術(shù),將顯著地提高油菜籽的產(chǎn)量及經(jīng)濟效益,從而提高農(nóng)民種植油菜的積極性。

4 結(jié) 論

本試驗以速效緩釋型有機無機復(fù)混肥為研究對象,以油菜為栽體作物,綜合分析肥料貢獻率、農(nóng)學(xué)利用率、產(chǎn)量、經(jīng)濟效益、產(chǎn)投比等表明:有機無機復(fù)混肥SH3(18-5-7)是適合油菜種植的最佳配方,采用“基肥一次性施用”和“基施+追施”兩種方式均顯著提高油菜籽的產(chǎn)量及經(jīng)濟效益,結(jié)合各地勞動力實際情況可任選其一,從而提高農(nóng)民種植油菜的積極性,提高國內(nèi)食用油自給率。