油菜專用長效配方肥對新疆春油菜產量及肥料利用效率的影響

侯獻飛，趙衛芳，安學春，顧元國，李 強，買買提伊明·斯馬依，賈東海

(1.新疆農業科學院經濟作物研究所 烏魯木齊 830091；2. 昭蘇縣種子管理站，新疆昭蘇 835600；3. 巴里坤縣農業技術推廣中心 新疆巴里坤 839200)

0 引 言

【研究意義】近年來，隨著種植業結構的調整，新疆春油菜面積逐漸增加，除北疆傳統的春油菜區之外，2018年南疆部分地區開始復播春油菜，面積增加到5.33 ×104hm2(80萬畝)左右。春油菜生長發育過程中對N、P、K的需求量差異較大，但許多種植戶為了提高油菜產量，大量使用化肥，化肥使用量過高，導致肥料利用效率降低，最終造成油菜大面積倒伏，更重要的是引起水資源污染、生態環境惡化等問題。研究在春油菜生長發育過程中合理施用肥料。提高產量、緩解資源環境污染具有重要指導意義。【前人研究進展】大量研究發現[1-5]，氮肥和磷肥對春油菜籽粒產量的提高有顯著作用，李月梅等[3]通過研究發現N、P、K肥對油菜籽產量的偏生產力分別為28.0 kg/kg N、46.7 kg/kg P2O5和26 kg/kg K2O，在青海互助縣當春油菜產量水平在3 504 kg/hm2時，NPK配施條件下每生產100 kg籽粒需要吸收N、P2O5、K2O量分別為4.6、2.0和5.6 kg，氮磷鉀比為1∶0.43∶1.21。鄒娟等[4]研究發現在長江流域冬油菜主產區，氮磷鉀肥對油菜籽產量的貢獻率分別為41.9%、21.4%和11.5%；羅照霞等[5]研究發現化肥配施有機肥冬小麥產量顯著提高，尤其以氮磷鉀配施有機肥增產效果最好，平均產量達1 897.49 kg/hm2,較對照(不施任何肥料)增產258.02%；此外，為了更準確評價、分析作物對肥料的響應程度，國內外許多專家利用肥料表觀利用率、肥料偏生產力、肥料農學利用率、肥料生理利用率等重要參數分析、評價了在不同作物上的肥料利用效率[6-9]，其中冬油菜農學效率分別為6.2 kg/kg N、6.3 kg/kg P2O5和2.6 kg/kg K2O；表觀利用率為N 34.0%、P2O517.4%和K2O 36.9%，生理利用率為18.5 kg/kg N、35.5 kg/kg P2O5和9.1 kg/kg K2O[10]。【本研究切入點】以往許多研究，只關注普通氮肥、復合肥施用效果對比，但長效配方肥施用對油菜產量響應目前報道較少。研究油菜對專用長效配方肥利用效率。【擬解決的關鍵問題】在新疆昭蘇主產區不同專用肥處理、常規施肥下油菜產量、肥料利用效率，分析油菜地上部各部分養分積累量以及收支情況，提高油菜肥料利用效率，對新疆春油菜產區油菜產業可持續發展具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 材 料

2017年度在新疆昭蘇縣開展試驗，供試油菜品種為當地主栽品種新油17號，前茬作物為紅花，其基本理化性狀為pH值8.07～8.87(平均8.47)，有機質含量21.9～50.6 g/kg(平均36.25 g/kg)，全氮(N)1.13～4.23 g/kg(平均2.68 g/kg)，有效磷(P)70.7～73.6 mg/kg(平均72.15 mg/kg)，速效鉀(K)285.8～347.4 mg/kg(平均316.6 mg/kg)。供試肥料為NPK總養分46%(N-P2O5-K2O-中微量元素25%～12%～9%)的“全營養長效緩釋型油菜配方肥”，由華中農業大學油菜養分管理研究團隊研制，湖北祥云(集團)化工股份有限公司生產。

1.2 方 法

1.2.1 試驗設計

試驗設7個處理，分別為：(1)不施肥(CK)；(2)常規施肥；(3)專用肥300 kg/hm2；(4)專用肥450 kg/hm2；(5)專用肥600 kg/hm2；(6)專用肥750 kg/hm2；(7)專用肥900 kg/hm2。其中常規施肥處理667 m2施54%(18-18-18)復合肥25 kg、尿素15 kg，第一次追肥尿素5 kg、第二次追施尿素5 kg，兩次追肥均采用沖施方式，專用肥均為一次基肥施用。小區面積 15 m2， 重復 3 次， 隨機區組排列，田間密度 22.5 × 104株/hm2，其他生產管理方式均采用當地大田常規措施。田間試驗于 2017年4月20日人工開溝播種，2017年8月20日收獲，各小區單打單收。表1

表1 各處理養分投入量
Table 1 Nutrient inputs for each treatment (kg/ hm2)

編號Number處理TreatmentNP2O5K2O1不施肥對照No fertilization control000 2農民習慣施肥Farmers' regular fertilization240.00 67.50 67.50 3油菜示范專用肥-20Special fertilizer for rape demonstration-2075.00 36.00 27.00 4油菜示范專用肥-30Special fertilizer for rape demonstration-30112.50 54.00 40.50 5油菜示范專用肥-40Special fertilizer for rape demonstration-40150.00 72.00 54.00 6油菜示范專用肥-50Special fertilizer for rape demonstration-50187.50 90.00 67.50 7油菜示范專用肥-60Special fertilizer for rape demonstration-60225.00 108.00 81.00

1.2.2 樣品采集

成熟期按各小區實收計產，油菜成熟后，每小區各選取長勢均一的植株5株，3個重復，每個處理共采樣15株，分籽粒、莖稈和角殼 3 部分制備樣品，植株全氮采用蒸餾—滴定法測定，植株全磷采用高氯酸—濃硫酸消煮—鉬銻抗比色法測定; 植株全鉀采用火焰光度法測定。

1.3 數據處理

肥料偏生產力(kg /kg)= 施肥區籽粒產量 /肥料施用量；

肥料表觀利用率(%)=(收獲期施肥區地上部總吸收量-收獲期不施肥區地上部總吸收量)/肥料施用量 × 100；

肥料農學利用率(kg /kg)=(施肥區籽粒產量-不施肥區籽粒產量)/肥料施用量；

生理利用率(kg /kg)=(施肥區籽粒產量-不施肥區籽粒產量)/(收獲期施肥區地上部總吸收量-收獲期不施肥區地上部總吸收量)；

收獲指數(kg /kg)= 籽粒產量/地上部總生物量；

養分收獲指數，以氮為例，氮收獲指數(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( PHI、KHI) ；

肥料增產率(%)=(施肥區產量-不施肥區產量)× 100 /不施肥區產量；

試驗數據采用Excel 2010進行數據整理，用SPSS19.0 軟件進行統計分析，結果均用 SSR法檢驗P<0.05水平上的差異顯著性。

2 結果與分析

2.1 不同施肥量對油菜籽產量及其構成因子的影響

研究表明，隨著油菜專用肥使用量的增加，成熟期有效株數、每株莢角數、每莢粒數、籽粒產量、肥料增產率均呈現先增加，后降低的趨勢。在農民習慣施肥處理下(處理2)，肥料增產率42.60%，使用油菜專用肥處理，處理5肥料增產率最高(54.16%)，且較農民習慣施肥處理增加了11.56%。

在油菜產量構成因子方面，對照處理每株莢角數最高，處理2、5、7每株莢角數最低且之間無顯著差異；處理5成熟期有效株數最高1.87×104/667m2，較對照高出0.52×104/667m2，較處理2高出0.24×104/667m2；處理2較對照高出0.28×104/667m2；處理5籽粒產量最高3 799.92 kg/hm2，較對照高出1 334.97 kg/ hm2，較處理2高出284.96 kg/ hm2。表2

表2 不同處理下油菜籽產量及構成因子
Table 2 The yield and constituent factors of Rapeseed under different treatments

編號Number有效株數Effective number of plants (104/667m2)每株莢角數(個)Number of pods per plant (part)每莢粒數(個)Number of grains per pod (part)千粒重The weight of one thousand seeds(g)籽粒產量 Grain yield (kg/ hm2)肥料增產率(%)Fertilizer yield increase rate11.35±0.000 85e240.00±1.00a21.33±0.33ab3.76±0.08a2 464.95±0.44g-21.63±0.005 77c215.33±1.45d22.33±0.88ab3.72±0.01a3 514.96±0.33b42.6031.63±0.002 33c225.33±0.88c23.33±0.33a3.81±0.005a2 905.06±2.19e17.8541.82±0.002 52b235.00±2.08b23.33±0.88a3.79±0.02a3 130.04±1.76d26.9851.87±0.029 06a216.33±1.45d22.33±1.20ab3.43±0.33a3 799.92±1.45a54.1661.82±0.009 40b184.00±2.65e19.67±0.88b3.73±0.02a3 354.91±1.76c36.1171.40±0.008 82d214.33±1.20d24.00±1.15a3.73±0.02a2 755.03±2.91f11.76

2.2 不同施肥量對油菜地上部生物產量的影響

研究表明，使用油菜專用肥處理，隨著肥料使用量的增加，籽粒、莖稈產量先增加后降低，而角殼的產量逐漸增加，在處理7下達到最大值；處理5增產率最大(55.64%)，其次是處理2(51.79%)，而收獲指數最高的是對照(0.274 3)，其次是處理4(0.272 3)；處理5的莖稈產量最高，分別為3 799.92、7 579.95 kg/ hm2；處理2的籽粒產量3 514.96 kg/ hm2，與處理5差異顯著；而莖稈產量7 579.95 kg/ hm2，與處理5差異不顯著。表3

表3 不同處理下油菜地上部生物量
Table 3 The aboveground biomass of rape under different treatments

編號Number籽粒Grain(kg/ hm2)莖稈Stem(kg/ hm2)角殼Angular shell(kg/ hm2)增產率Yield rate(%)收獲指數Harvest index12 464.95±0.44g4 900.05±2.963e1 594.95±2.333e-0.274 323 514.96±0.33b7 579.95±2.603a2 494.95±2.186bc51.790.258 432 905.06±2.19e6 049.95±3.179d1 785.00±3.606d19.550.267 843 130.04±1.76d5 910.00±6.557d2 400.00±4.619c27.600.272 353 799.92±1.45a7 579.95±3.480a2 575.05±0.882b55.640.271 063 354.91±1.76c6 634.95±1.453c2 554.95±0.882b39.780.265 472 755.03±2.91f7 165.05±4.409b3 120.00±4.041a46.590.216 1

2.3 不同施肥量對油菜地上部各部分養分積累量的影響

研究表明，隨著油菜專用肥使用量的增加，籽粒、莖稈中N積累量先增加后降低，而角殼中N積累量逐漸增加；處理5籽粒N積累量最大(143.40 kg/ hm2)，較對照增加了55.20 kg/ hm2，較處理2增加了10.05 kg/ hm2，而莖稈、角殼中N積累量處理2與處理5之間無顯著差異；莖稈、角殼中P2O5積累量隨著油菜專用肥使用量的增加，逐漸增加，而籽粒中的積累量先增加后降低，處理2籽粒P2O5積累量最高(70.20 kg/ hm2)，其次是處理5(68.25 kg/hm2)，分別比對照高出28.20 kg/667 m2、26.25 kg/hm2；K2O積累量變化趨勢與P2O5積累量一致，但處理5籽粒、莖稈、角殼K2O積累量均顯著高于處理2，分別高出6.45、27.45、11.25 kg/ hm2。表4

表4 不同處理下油菜地上部各部分養分積累量
Table 4 The nutrient accumulation in different parts of rape under different treatments(kg/ hm2)

編號NumberN積累量N accumulationP2O5積累量 P2O5 AccumulationK2O積累量K2O accumulation籽粒Grain莖稈Stem角殼Angular shell籽粒Grain莖稈Stem角殼Angular shell籽粒Grain莖稈Stem角殼Angular shell188.20±0.212 3e25.95±0.069 8d11.25±0.034 8e42.00±0.036 1f4.95±0.028 5f3.75±0.020 3e20.10±0.031 8e58.50±0.031 8d33.30±0.031 8f2133.35±0.087 3b59.70±0.072 3a26.25±0.033 8b70.20±0.065 1a23.25±0.032 1b12.30±0.037 9b26.55±0.045 8c72.00±0.012 0c46.80±0.066 9d397.80±0.196 6d46.20±0.052 9c14.25±0.060 8d48.15±0.038 4e10.5±0.053 6e3.60±0.026 0e21.90±0.032 1d73.20±0.046 2c37.80±0.036 1e4116.70±0.043 3c47.10±0.029 1c23.25±0.020 3c56.70±0.068 3d15.75±0.035 1d7.50±0.044 8d25.35±0.057 8c74.40±0.058 6c51.60±0.115 7c5143.40±0.049 8a62.40±0.008 8a28.20±0.063 9b68.25±0.071 3ab18.6±0.028 5c9.60±0.035 3c33.00±0.027 3a99.45±0.083 9a58.05±0.006 7b6127.95±0.176 4b54.00±0.251 7b28.35±0.037 8b65.85±0.073 1b18.15±0.020 3c11.25±0.020 8b29.10±0.028 9b88.65±0.025 2b58.65±0.046 7b7114.30±0.020 2c61.35±0.043 3a37.80±0.038 4a61.20±0.026 0c27.45±0.025 2a14.25±0.011 5a25.35±0.031 8c97.95±0.217 3a73.50±0.040 4a

2.4 不同處理養分收支情況與肥料利用率

研究表明，隨著油菜專用肥使用量的增加，N、P2O5產出先增加后降低，且在處理3、4、5 N產出量均大于投入量，處理2習慣施肥，N投入量240.0 kg/ hm2，而產出量為133.05 kg/ hm2，P2O5產出量均低于投入量，處理6的P2O5產出量最高136.95 kg/ hm2，投入量90.00 kg/hm2。處理3肥料中N的養分利率最高(89.8%)，處理5肥料中P2O5的養分利率最高(46.9%)；肥料表觀利用率最高的是處理3(86.84%)，其次是處理5(85.27%)，較處理2分別高出了33.64%、32.07%。表5

表5 不同處理養分收支情況及利用率

編號Number養分投入Nutrient input(kg/ hm2)養分產出Nutrient production(kg/ hm2)肥料中的養分利用Nutrient Utilization in Fertilizer(kg/ hm2)肥料中的養分利率Nutrient Interest Rate in Fertilizer(%)NP2O5K2ONP2O5K2ONP2O5K2ONP2O5K2O肥料表觀利用率Apparent Utilization Rate of Fertilizer ( % )1000 63.75 20.25 40.50 -------2240.00 67.50 67.50 133.05 46.05 144.90 69.30 25.80 104.40 28.90 38.20 -53.200 0f375.00 36.00 27.00 131.10 34.35 78.90 67.35 14.10 38.40 89.80 39.20 -86.847 8a4112.50 54.00 40.50 132.60 43.80 109.50 68.85 23.55 69.00 61.20 43.60 -77.971 0c5150.00 72.00 54.00 166.65 54.00 139.20 102.90 33.75 98.70 68.60 46.90 -85.271 7b6187.50 90.00 67.50 136.95 56.25 146.85 73.20 36.00 106.35 39.00 40.00 -62.478 3d7225.00 108.00 81.00 118.50 50.25 177.75 54.75 30.00 137.25 24.30 27.80 -53.623 2e

2.5 不同處理下有關肥料養分利用效率

研究表明，油菜示范專用肥-40(處理5)肥料農學利用率最大(4.837 0)，較農民習慣用肥(處理2)高出2.037；隨著專用肥用量的增大，肥料偏生產力逐漸降低，油菜示范專用肥-20(處理3)肥料偏生產力最大(21.05)，處理5、處理2肥料偏生產力分別為9.724 6、9.373 3 ；生理利用效率最大的是處理3(26.717 6)，其次是處理2(25.383 4)。圖1

圖1 不同處理下有關肥料養分利用效率
Fig. 1 Nutrient utilization efficiency of fertilizer under different treatments

3 討 論

合理施肥對作物增產具有重要的作用[11-13]，研究中習慣施肥處理下，肥料增產率高達42.60%，而使用油菜專用肥處理5，肥料增產率高達54.16%，說明肥料中NPK合理配比能夠進一步提高油菜產量，羅龍皂等[14]通過研究長期施肥下黃壤旱地玉米產量的變化特征，發現合理的NPK處理在提高玉米鉀肥利用率方面作用明顯，長期均衡施肥，尤其是有機肥與化肥配施對提高作物產量和肥料效益具有積極作用；魯澤剛等[15]研究發現NPK 配施對大麥穗長、穗粒數、有效穗數和產量存在顯著差異，且氮、磷、鉀肥間存在顯著互作效應，在中氮、中磷和中鉀施肥水平大麥產量可達最佳，其肥料效應順序為 N>P2O5>K2O；同時水稻、高粱等作物中研究發現，合理的氮磷鉀施肥量對其籽粒產量有顯著效應。研究處理5油菜示范專用肥-40，NPK的使用量分別為10.0、4.8、3.6 kg/hm2，其地上部增產率最大，較習慣用肥高出3.85%，且籽粒產量最高，較習慣用肥高出4 274.4 kg/ hm2，農民習慣用肥中N素含量較高，PK含量一致，而處理5中P含量高于K，李月梅[3]在氮磷鉀肥施用對甘藍型春油菜產量影響研究中發現春油菜養分主要限制因子為 N、P，其次是K，且氮肥、磷肥和鉀肥的不同配施均有利于春油菜籽粒產量的提高，與不施肥對照相比NPK平衡施用增產81%，產量平均增加1 572 kg/hm2，且增施氮肥和磷肥后的增產率明顯高于鉀肥的施用效應。

通過合理施用不同配比NPK肥，土壤理化性質、培肥水平、表征肥料利用效率均會發生變化[16-18]，通過計算肥料偏生產力、肥料表觀利用率、生理利用率、肥料農學利用率等指標來衡量油菜專用肥肥料有效利用率，其中農學利用率主要反映單位施肥量增加作物產量的能力，是衡量肥料利用效率的一個重要指標，而偏生產力主要反映當地土壤基礎養分水平和化肥施用量的綜合效應。研究發現,油菜示范專用肥-40(處理5)肥料農學利用率最大，隨著專用肥用量的增大，肥料偏生產力逐漸降低，油菜示范專用肥-20(處理3)肥料偏生產力最大，新疆春油菜區施用油菜專用肥，較傳統的施用肥料，其效率均增加，且從養分收支情況分析發現，處理3、4、5 N素產出量大于投入量，農民習慣施肥的N、P產出量均低于投入量，說明肥料被土壤吸收，如果長期采用傳統比例施用肥料，會導致土壤中N、P含量過剩，造成水土資源污染，目前玉米[12，14]、水稻[13]、蔬菜[18]等作物研究發現，平衡施肥有利于植株對養分的均衡吸收，通過調整氮、磷、鉀比例，在保證作物高產、穩產的前提下最大限度地提高肥料利用率，而傳統施肥，造成土壤中N、P 養分大量富積，土壤中多種養分處于不平衡狀態，常常出現缺素的生理病害，一些其他微量元素成為作物養分新的限制因子，因此，研究在施用油菜專用肥對油菜產量、地上部養分收支情況的同時，對土壤中NPK的動態變化規律進行研究，但由于研究試驗條件的限制，所得出的研究結果具有一定的局限性，仍需大量田間試驗來進行驗證和補充。

4 結 論

隨著油菜專用肥使用量的增加，成熟期有效株數、每株莢角數、每莢粒數、籽粒產量、莖稈產量、肥料增產率均呈現先增加，施用專用肥600 kg/hm2，N、P2O5、K2O分別為10.0、4.8和3.6 kg/hm2，肥料增產率最高(54.16%)，籽粒產量3 799.92 kg/hm2，與對照、習慣用肥達到顯著差異。