長(zhǎng)期施肥對(duì)冬油菜產(chǎn)量及養(yǎng)分吸收利用的影響

羅照霞，楊志奇，俄勝哲

（1.天水市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，甘肅天水741000；2.甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院土壤肥料與節(jié)水農(nóng)業(yè)研究所，甘肅蘭州730070）

長(zhǎng)期施肥對(duì)冬油菜產(chǎn)量及養(yǎng)分吸收利用的影響

羅照霞1，楊志奇1，俄勝哲2

（1.天水市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，甘肅天水741000；2.甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院土壤肥料與節(jié)水農(nóng)業(yè)研究所，甘肅蘭州730070）

以1981年設(shè)置在甘肅天水黃綿土上的長(zhǎng)期定位試驗(yàn)為基礎(chǔ)，研究長(zhǎng)期施肥對(duì)冬油菜產(chǎn)量及氮、磷、鉀吸收利用的影響。結(jié)果表明：化肥合理配施能使冬油菜穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)，化肥配施有機(jī)肥冬油菜產(chǎn)量顯著提高，尤其以氮磷鉀配施有機(jī)肥增產(chǎn)效果最好，平均產(chǎn)量達(dá)1 897.49 kg·hm－2，較對(duì)照（不施任何肥料）增產(chǎn)258.02%；氮磷鉀與有機(jī)肥配施氮、磷、鉀地上部攜出量均最多，分別為192.1、21.4、192.8 kg·hm－2，較對(duì)照分別提高了259.65%、362.20%、276.56%；相同施肥條件下，施有機(jī)肥處理氮、磷、鉀表觀利用率較不施有機(jī)肥有不同程度的下降，分別下降了34.87%、22.16%、351.48%。

長(zhǎng)期施肥；有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施；冬油菜；產(chǎn)量；養(yǎng)分吸收；肥料利用率

冬油菜是甘肅省重要油料作物之一，主要分布在干旱半干旱地區(qū)。近年來(lái)隨著種植業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，冬油菜種植面積不斷擴(kuò)大，已成為半干旱山區(qū)農(nóng)民解決食用油的主要途徑。冬油菜單產(chǎn)水平的不斷提高與品種的改良密不可分［1－2］，生產(chǎn)管理中肥料也起著至關(guān)重要的作用［3－5］。大量研究表明，合理的氮、磷、鉀肥配施可以促進(jìn)作物的生長(zhǎng)及養(yǎng)分吸收利用，對(duì)作物的增產(chǎn)效果顯著［6－10］，氮、磷、鉀肥與有機(jī)肥配合施用的土壤培肥及增產(chǎn)效果更佳［11－13］。不同學(xué)者開(kāi)展了大量的田間試驗(yàn)研究工作，從農(nóng)學(xué)角度應(yīng)用肥料表觀利用率、肥料偏生產(chǎn)力、肥料農(nóng)學(xué)利用率、肥料生理利用率等重要參數(shù)分析和評(píng)價(jià)了在不同作物上的肥料利用效率［14－19］，這些肥料利用率定量評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)于準(zhǔn)確分析不同作物對(duì)肥料的響應(yīng)程度和指導(dǎo)施肥具有重要意義。但是在實(shí)際農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，養(yǎng)分管理存在氮、磷肥投入量偏高，而鉀肥施用不足，有機(jī)肥施用減少甚至不施用等問(wèn)題，不僅造成養(yǎng)分資源浪費(fèi)、化肥利用率降低，增產(chǎn)效益和產(chǎn)量的穩(wěn)定性下降，甚至對(duì)生態(tài)環(huán)境帶來(lái)潛在危害［20－21］。肥料不合理施用是肥料利用率低的最主要原因，如何提高作物的肥料利用率已成為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)急需解決的問(wèn)題。為此，本研究以1981年開(kāi)始實(shí)施的黃土高原黃綿土長(zhǎng)期肥料定位試驗(yàn)為基礎(chǔ)，研究長(zhǎng)期有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施對(duì)冬油菜產(chǎn)量及養(yǎng)分吸收利用的影響，以期為同類地區(qū)冬油菜生產(chǎn)和科學(xué)的養(yǎng)分管理提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

冬油菜為天水市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所中梁試驗(yàn)站自育品種：2000年為813－1－2－1，2003年為986－1， 2011年和2014年為天油8號(hào)。供試有機(jī)肥為精雞糞（全氮、全磷和全鉀的平均含量分別為0.3%、0.12%和1.11%），氮肥為尿素（N 46.4%），磷肥為過(guò)磷酸鈣（P2O512%），鉀肥為硫酸鉀（K2O 50%）。

1.2 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)開(kāi)始于1981年，試驗(yàn)地位于天水市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所中梁試驗(yàn)站試驗(yàn)示范基地（34°05′N，104°5′E），該區(qū)屬半干旱山區(qū)，海拔1 650 m，降雨量500～600mm，年平均氣溫為11.5℃，無(wú)霜期185 d。試驗(yàn)地土壤屬中壤黃綿土，養(yǎng)分含量、地貌特征在黃土高原黃綿土區(qū)有一定代表性。試驗(yàn)初期土壤0～20 cm基礎(chǔ)理化性狀見(jiàn)表1。

表1 1981年0～20 cm土層土壤基礎(chǔ)理化性狀Table 1 Soil physical and chemical propertiesat0～20 cm layer in 1981

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

在長(zhǎng)期定位施肥的基礎(chǔ)上選取2000、2003、2011、2014年種植冬油菜的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，冬油菜生育期內(nèi)降水量分別為311.3、375.7、356.0、372.1mm，除2014年4月中旬冬油菜花期的一場(chǎng)強(qiáng)降雪外，其它年份天氣基本無(wú)異常。

試驗(yàn)設(shè)8個(gè)處理：不施任何肥料（CK）；單施氮肥（N）；施氮磷肥（NP）；施氮磷鉀肥（NPK）；有機(jī)肥（M）；有機(jī)肥＋氮肥（MN）；有機(jī)肥＋氮磷肥（MNP）；有機(jī)肥＋氮磷鉀肥（MNPK）。裂區(qū)設(shè)計(jì)，每個(gè)處理重復(fù)3次，小區(qū)面積33.32 m2。2000、2003、2011年和2014年冬油菜種植年限施肥量一致，施N150、P2O575 kg·hm－2，K2O 75 kg·hm－2，有機(jī)肥30 000 kg·hm－2。所有肥料均作基肥，于冬油菜播種前結(jié)合整地一次性施入。冬油菜一般于8月下旬播種，次年6月中旬收獲，播量42萬(wàn)株·hm－2，人工撒播，4～5葉期間苗、定苗。其它田間管理措施同當(dāng)?shù)卮筇铩?/p>

1.4 測(cè)定項(xiàng)目與計(jì)算方法

產(chǎn)量按冬油菜成熟后各小區(qū)單打單收實(shí)產(chǎn)計(jì)算；籽粒和秸稈氮、磷、鉀采用H2SO4－H2O2消煮，氮采用凱氏法測(cè)定，磷采用釩鉬黃比色法測(cè)定，鉀采用火焰光度計(jì)法測(cè)定。有關(guān)肥料利用率及相關(guān)計(jì)算公式分別為［14－15］：

養(yǎng)分累積量（kg·hm－2）＝籽粒產(chǎn)量×籽粒養(yǎng)分含量＋秸稈產(chǎn)量×秸稈養(yǎng)分含量

肥料偏生產(chǎn)力（kg·kg－1）＝施肥區(qū)籽粒產(chǎn)量／肥料施用量

肥料農(nóng)學(xué)效率（kg·kg－1）＝（施肥區(qū)籽粒產(chǎn)量－不施肥區(qū)籽粒產(chǎn)量）／肥料施用量

肥料表觀利用率（%）＝（施肥區(qū)地上部總吸收量－不施肥區(qū)地上部總吸收量）／肥料施用量×100

肥料生理利用率（kg·kg－1）＝（施肥區(qū)籽粒產(chǎn)量－不施肥區(qū)籽粒產(chǎn)量）／（施肥區(qū)地上部總吸收量－不施肥區(qū)地上部總吸收量）

采用DPS3.11專業(yè)版統(tǒng)計(jì)分析軟件分析數(shù)據(jù)，并用LSD法進(jìn)行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 長(zhǎng)期不同肥料配施對(duì)冬油菜產(chǎn)量的影響

不同施肥處理冬油菜產(chǎn)量變化顯著（表2），不施肥料處理冬油菜產(chǎn)量隨著試驗(yàn)?zāi)晗薜难娱L(zhǎng)逐漸減少，單施氮肥和有機(jī)肥處理產(chǎn)量有遞減趨勢(shì)，肥料配施處理產(chǎn)量保持穩(wěn)定或一定程度的提高，這與降雨量和氣溫的影響有關(guān)，降雨量偏高或偏低都會(huì)影響肥料的肥效。2014年產(chǎn)量較往年減產(chǎn)幅度達(dá)一半左右，是因?yàn)?014年4月中旬一場(chǎng)強(qiáng)降雪導(dǎo)致冬油菜較高和脆弱的植株經(jīng)不起重壓造成莖稈折斷，大部分油菜花朵脫落和雪后低溫冷凍使花期縮短，嚴(yán)重影響了冬油菜產(chǎn)量。

四年冬油菜平均產(chǎn)量以MNPK處理最高（表2），達(dá)到1 897 kg·hm－2，較對(duì)照增產(chǎn)258.02%，較M、MN和MNP分別提高86.53%、29.49%和7.30%。MNP處理產(chǎn)量次之，為1 768 kg·hm－2，較CK增產(chǎn)233.56%，較NP處理增產(chǎn)6.70%。NPK處理產(chǎn)量為1 720 kg·hm－2，較CK、N、NP處理分別增產(chǎn)224.53%、49.18%、3.80%。NP處理和MN處理產(chǎn)量分別為1 657 kg·hm－2和1 465 kg·hm－2，較對(duì)照分別增產(chǎn)212.59%和176.44%；肥料單施處理產(chǎn)量明顯下降，N處理和M處理產(chǎn)量分別為1 153 kg·hm－2和1 017 kg·hm－2，較對(duì)照增產(chǎn)117.57%和91.85%。相同施肥條件下，施有機(jī)肥處理四年平均產(chǎn)量較不施有機(jī)肥處理分別提高了27.06%、6.70%、10.29%，有機(jī)肥與化肥配施表現(xiàn)出的增產(chǎn)率大于二者分別單施。

2.2 長(zhǎng)期不同肥料配施對(duì)冬油菜養(yǎng)分吸收的影響

2.2.1 長(zhǎng)期不同肥料配施對(duì)冬油菜氮素吸收的影響長(zhǎng)期不同施肥處理下冬油菜籽粒氮含量明顯高于秸稈，有機(jī)肥與氮、磷、鉀肥配施效果更顯著，施氮肥有利于促進(jìn)冬油菜氮素向籽粒轉(zhuǎn)移（表3）。

表2 不同施肥處理下冬油菜產(chǎn)量Table 2 Yield ofwinter rapeseed under different fertilization treatments

表3 冬油菜地上部不同器官中氮吸收量Table 3 The nitrogen uptake rate in grain and straw ofwinter rapeseed

與對(duì)照相比，N、NP、NPK處理冬油菜地上部攜出量分別增加117.19%、205.15%和218.87%，配施有機(jī)肥后冬油菜地上部攜出量分別增加177.70%、237.09%和259.65%。施有機(jī)肥處理地上部攜出量明顯高于不施有機(jī)肥，相同施肥條件下分別提高79.08%、27.86%、10.47%和12.79%，說(shuō)明有機(jī)肥對(duì)冬油菜地上部攜出量有顯著的增加促進(jìn)作用，且隨有機(jī)氮投入的增加，作物產(chǎn)量和吸收的養(yǎng)分向籽粒中轉(zhuǎn)移的比例也相應(yīng)增加。

2.2.2 長(zhǎng)期不同肥料配施對(duì)冬油菜磷素吸收的影響不同施肥處理冬油菜籽粒磷含量明顯高于秸稈，但磷累積量的變化卻沒(méi)有明顯的規(guī)律性，而且籽粒和秸稈中的磷累積量變化相差不大，相同施肥水平下，施有機(jī)肥處理磷累積量較不施有機(jī)肥處理顯著增加。

不同肥料配比對(duì)冬油菜地上部磷攜出量有顯著影響（表4）。NPK和NP處理地上部磷攜出量較CK和N處理分別提高301.73%、95.58%和282.07%、86.01%，MNPK和MNP處理地上部磷攜出量較M和MN處理分別提高147.40%、68.77%和131.79%、58.13%。相同施肥水平下，施有機(jī)肥處理地上部磷攜出量較不施有機(jī)肥處理分別提高86.83%、33.33%、13.34%和15.05%。由以上結(jié)果可以看出，施用鉀肥對(duì)冬油菜地上部磷攜出量影響并不大，施用氮、磷肥的影響相對(duì)較強(qiáng)，尤其施用磷肥后磷素地上部攜出量顯著增加。

表4 冬油菜地上部不同器官中磷吸收量Table 4 The phosphorus uptake rate in grain andstraw ofwinter rapeseed

2.2.3 長(zhǎng)期不同肥料配施對(duì)冬油菜鉀素吸收的影響與氮、磷含量的變化趨勢(shì)不一致，冬油菜秸稈鉀含量明顯大于籽粒鉀含量，施用鉀肥后地上部鉀攜出量顯著增加（表5）。

表5 冬油菜地上部不同器官中鉀吸收量Table 5 The potassium uptake rate in grain and straw ofwinter rapeseed

不施有機(jī)肥條件下，NPK處理地上部鉀攜出量較NP、N和CK處理分別提高13.04%、65.21%和229.55%，施有機(jī)肥條件下，MNPK處理地上部鉀攜出量較MNP、MN和M處理分別提高10.7%、40.47%和113.32%，較CK提高276.56%。可以看出，施用鉀肥使冬油菜植株體內(nèi)鉀素累積量急速上升，施用氮肥和磷肥鉀素累積量增加則相對(duì)較小。鉀肥與氮、磷肥配施，冬油菜植株發(fā)育良好，鉀素向秸稈中積累量增加，籽粒中吸鉀量下降。相同施肥水平下，施有機(jī)肥處理地上部鉀攜出量較不施有機(jī)肥處理分別提高76.52%、34.39%、16.67%和 14.27%，有機(jī)肥對(duì)冬油菜地上部鉀攜出量影響較大。

2.3 長(zhǎng)期不同肥料配施對(duì)冬油菜氮、磷、鉀肥利用率的影響

肥料偏生產(chǎn)力、農(nóng)學(xué)利用率、表觀利用率和生理利用率從不同的角度展現(xiàn)作物對(duì)肥料養(yǎng)分的利用情況，其中肥料表觀利用率反映了作物對(duì)化學(xué)養(yǎng)分的吸收情況，備受學(xué)術(shù)界和政府的關(guān)注［14］。偏生產(chǎn)力主要反映當(dāng)?shù)赝寥阑A(chǔ)養(yǎng)分水平和化肥施用量的綜合效應(yīng)，農(nóng)學(xué)利用率則反映單位施肥量增加作物產(chǎn)量的能力。

表6 不同施肥處理下冬油菜的氮、磷、鉀肥效率Table 6 Fertilizer use efficiency of N、P and K under different fertilization treatments

表6結(jié)果顯示，肥料配施處理偏生產(chǎn)力、農(nóng)學(xué)利用率較肥料單施效果好，相同施肥條件下，不施有機(jī)肥處理肥料偏生產(chǎn)力和農(nóng)學(xué)利用率顯著高于施有機(jī)肥處理。不同施肥處理氮、磷、鉀肥平均偏生產(chǎn)力分別為8.98、24.88、8.07 kg·kg－1，相應(yīng)農(nóng)學(xué)利用率下降至5.68、15.87、5.44 kg·kg－1。肥料表觀利用率反映作物對(duì)肥料養(yǎng)分吸收狀況，在相同施肥條件下，不施有機(jī)肥處理氮、磷、鉀肥表觀利用率隨N、NP、NPK呈遞增趨勢(shì)，施有機(jī)肥條件下，配施氮肥后各處理氮肥表觀利用率遞增，配施磷、鉀肥后磷、鉀肥表觀利用率卻下降。這可能是因?yàn)楣┰囎魑飳?duì)土壤缺失肥料消耗較多，導(dǎo)致其他肥料利用率不高，另一方面充分說(shuō)明肥料合理配施是提高肥料利用率的有效途徑［22］。不同施肥處理肥料平均表觀利用率以氮肥表觀利用率最大，為55.68%，鉀肥表觀利用率次之，為53.19%，磷肥表觀利用率最小，僅為16.63%。生理利用率是表征作物吸收的養(yǎng)分轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量的能力，本研究中不同處理氮、鉀肥平均生理利用率大小相近，分別為10.21 kg·kg－1和10.98 kg·kg－1，磷肥平均生理利用率最大，為99.74 kg·kg－1。由以上分析可以得出，在冬油菜生產(chǎn)中需要同時(shí)關(guān)注地力水平和肥料平衡施用才能實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)。

3 結(jié)論與討論

作物產(chǎn)量受多種因素影響，其中肥料對(duì)提高作物產(chǎn)量的效果最好［23］。多年試驗(yàn)證明施用氮、磷、鉀及有機(jī)肥較不施肥料都有明顯的增產(chǎn)效應(yīng)，在施用氮肥的基礎(chǔ)上合理配施磷肥，能夠顯著提高作物產(chǎn)量［24］。不論施有機(jī)肥與否，氮肥、氮磷肥配施的增產(chǎn)率明顯高于鉀肥增產(chǎn)率，鉀肥的增產(chǎn)效益不明顯。長(zhǎng)期化肥配施（NKP）可顯著提高作物產(chǎn)量［5，25］，化肥與有機(jī)肥配施（NPKM）處理作物增產(chǎn)效果更好［26－27］，產(chǎn)量達(dá)1 897 kg·hm－2，較對(duì)照增產(chǎn)258.02%，有機(jī)肥對(duì)作物的增產(chǎn)作用不容忽視。說(shuō)明在冬油菜生產(chǎn)中氮磷鉀肥與有機(jī)肥平衡配施增產(chǎn)作用顯著，可作為冬油菜高產(chǎn)的施肥模式。

本試驗(yàn)氮、磷、鉀肥施用后肥料偏生產(chǎn)力較高，但肥料農(nóng)學(xué)利用率有所下降［25］，說(shuō)明基礎(chǔ)地力對(duì)冬油菜產(chǎn)量有較大影響。試驗(yàn)中氮、鉀肥的生理利用率較小，但磷肥的生理利用率卻很大，說(shuō)明吸收每千克磷轉(zhuǎn)化為油菜籽粒產(chǎn)量的能力很強(qiáng)。不同肥料配施冬油菜對(duì)氮、磷、鉀的吸收利用存在顯著差異，本研究所得出肥料表觀利用率與其他冬油菜種植區(qū)域相比較低［11］，可能與試驗(yàn)地土壤養(yǎng)分含量、生育期降雨量、氣候、作物品種等各種因素有關(guān)。試驗(yàn)鉀肥表觀利用率超過(guò)100%（NPK處理），說(shuō)明冬油菜吸收的鉀素遠(yuǎn)大于化肥提供的鉀素，表明施用化學(xué)鉀肥后植株表觀上仍需要從土壤中吸收大量鉀素［11］，水稻［28］、小麥［29］等作物研究有相似的結(jié)論。產(chǎn)生原因一方面可能是施用鉀肥顯著促進(jìn)作物生長(zhǎng)，促進(jìn)了作物對(duì)土壤鉀素的吸收，另一方面是可能低估了施鉀后作物從土壤中吸收的鉀素，因此，以表觀利用率表征鉀肥利用率的合理性有待進(jìn)一步商榷。試驗(yàn)中相同施肥條件下，配施有機(jī)肥肥料表觀利用率反而下降［30］，可能是有機(jī)肥中含有豐富的鉀素，配施化肥后鉀素過(guò)剩反而影響作物對(duì)鉀的吸收利用，導(dǎo)致耕層土壤中的鉀素殘留量較高，在此后的農(nóng)業(yè)施肥指導(dǎo)中可考慮適當(dāng)減少有機(jī)肥的投入，這當(dāng)然與有機(jī)肥中氮、磷、鉀的含量有關(guān)。因此，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，要根據(jù)各地土壤肥力水平及作物對(duì)養(yǎng)分的需求規(guī)律，在充分利用土壤養(yǎng)分的基礎(chǔ)上，合理施肥，以減少肥料的損失，提高肥料利用率。

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Effects of long-term fertilization on yield and nutrient uptake utilization of winter rapeseed

LUO Zhao-xia1，YANG Zhi-qi1，E Sheng-zhe2
（1.Institute of Agriculturɑl Sciences，Tiɑnshui，Gɑnsu 741000，Chinɑ；2.Institute of Soil Fertilizerɑnd Wɑter Sɑving Agriculture，Gɑnsu Acɑdɑmy of Agriculturɑl Sciences，Lɑnzhou，Gɑnsu 730070，Chinɑ）

A long-term（1981—2014）field experiment was conducted on Loessal soil at Tianshui city，Gansu province to investigate the effects of long-term fertilization on yield and nutrientuptake utilization ofwinter rapeseed.The results showed that the yield was increased significantly under the combination of chemical fertilizers and manure，with the average yield being 1 897.49 kg·hm－2as increased by 258.02%compared with CK.The total nutrientuptake of N、Pand K was192.09、21.40、192.8 kg·hm－2，under theMNPK treatmentand were increased by 259.65%，362.20%，76.56%，respectively compared with CK.Under the same chemical fertilizer，apparent recovery efficiency of N，P，and K were decreased by 34.87%，22.16%，and 351.48%under the application ofmanure treatment.

long-term fertilization；combined application of organic and inorganic fertilizers；winter rapeseed；yield；nutrient uptake；fertilizer use efficiency

S565.4

：A

1000-7601（2017）01-0122-06

10.7606／j.issn.1000-7601.2017.01.19

2015-11-20

“十二五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃“中低產(chǎn)田障礙因子消減與地力提升共性關(guān)鍵技術(shù)研究”（2012BAD05B06）；甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新專項(xiàng)“創(chuàng)新基地土壤肥料長(zhǎng)期定位試驗(yàn)科研協(xié)作網(wǎng)建設(shè)”（2013GAAS12）

羅照霞（1977—），女，甘肅蘭州人，碩士，助理研究員，主要從事植物營(yíng)養(yǎng)與土壤肥力研究。E-mail：13919669125＠163.com。

俄勝哲（1978—），男，甘肅慶陽(yáng)人，博士，副研究員，主要從事植物營(yíng)養(yǎng)與土壤生態(tài)等方面的研究。E-mail：eshengzhe＠163.com。