油菜磷肥增效的基因型與生理調(diào)控技術(shù)

張兵兵，王雅潔，劉海疆，周 雄，邵文勝，袁 盼，丁廣大，汪社亮，蔡紅梅，徐芳森，魯明星，石 磊

（1. 華中農(nóng)業(yè)大學(xué) 作物遺傳改良國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北 武漢 430070；2. 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部長(zhǎng)江中下游耕地保育重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/微量元素研究中心，湖北 武漢 430070；3. 梅川鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心，湖北 武穴 435411；4. 湖北省農(nóng)業(yè)農(nóng)村廳油菜辦公室，湖北 武漢 430070）

磷是植物生長(zhǎng)發(fā)育所必需的大量營(yíng)養(yǎng)元素之一，在植物體中占干物質(zhì)質(zhì)量的0.2% ～1.1%［1-2］。磷供應(yīng)量不足時(shí)，植物生長(zhǎng)受到抑制，光合作用受阻，花青素大量積累，葉片表現(xiàn)出紫色等癥狀，產(chǎn)量顯著降低［3］。施用磷肥是油菜高產(chǎn)和穩(wěn)產(chǎn)的重要途徑。然而，施到土壤中的水溶性和弱酸溶性磷肥70%～90%被土壤固定，磷的有效性降低。

油菜是我國(guó)重要的油料作物。目前，我國(guó)油菜種植面積約740萬(wàn)hm2，占世界油菜總種植面積的1/3；長(zhǎng)江流域油菜種植面積約占世界總種植面積的1/4，是世界最大的油菜產(chǎn)區(qū)［4-5］。油菜缺磷時(shí)，能夠通過(guò)改變根系形態(tài)增加磷的吸收，同時(shí)缺磷會(huì)誘導(dǎo)油菜根系分泌大量有機(jī)酸、質(zhì)子、酸性磷酸酶等，提高土壤中磷的有效性［6］。嚴(yán)重缺磷時(shí)，油菜地上部生長(zhǎng)受到顯著抑制，有效分枝數(shù)和角果數(shù)顯著減少，生物量和產(chǎn)量顯著降低［7-8］。

甘藍(lán)型油菜對(duì)缺磷存在顯著的基因型差異。低磷時(shí)，磷高效品種鄂油長(zhǎng)莢在每個(gè)生育時(shí)期都具有較高的磷效率系數(shù)（低磷土壤油菜地上部生物量或產(chǎn)量與正常磷時(shí)的比值）和較高的產(chǎn)量［9-10］。鄂油長(zhǎng)莢在低磷脅迫下適應(yīng)性較強(qiáng)，主要?dú)w結(jié)于其根系從環(huán)境中獲取磷的能力較強(qiáng)［11］。在低磷條件下，相對(duì)于磷低效親本，磷高效親本形成較大的根系系統(tǒng)，吸收較多的磷和生成較多干物質(zhì)［12］。低磷脅迫下磷高效品種根際土的速效磷、Al-P 和Ca-P 濃度均低于磷低效品種，即磷高效基因型品種具有較強(qiáng)的活化吸收土壤中Al-P和Ca-P的能力［13］。張海偉等的研究也表明低磷脅迫下磷高效基因型品種具有較發(fā)達(dá)的根系，較強(qiáng)的活化土壤難溶性無(wú)機(jī)和有機(jī)磷的能力，以及較高的磷吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)活性［14］。

基于甘藍(lán)型油菜磷高效的生理機(jī)制，筆者團(tuán)隊(duì)制定了油菜磷肥增效基因型和生理調(diào)控技術(shù)規(guī)程，其核心在于選用磷高效品種，采用生根劑和啟動(dòng)磷促根早發(fā)，利用解磷菌協(xié)同增效，噴施葉面肥減緩葉片衰老、提高光合作用以促進(jìn)碳水化合物的累積等。

1 適用范圍

該技術(shù)規(guī)程適合長(zhǎng)江流域冬油菜主產(chǎn)區(qū)，種植方式為移栽。我國(guó)冬油菜一般9月中下旬播種，苗田與大田面積比為1 ∶5，苗田播種量為7.5 kg/hm2，均勻撒播。育苗1 個(gè)月（5～6 葉期，10 月下旬）移栽，移栽前翻耕、整地，開(kāi)溝，根據(jù)規(guī)程要求采用磷肥優(yōu)化施用技術(shù)和生理調(diào)控技術(shù)，移栽時(shí)盡可能選擇陰天、午后，移栽后按穴澆透定根水，移栽株行距選擇0.3 m × 0.3 m，種植密度以111 000株/hm2為宜。

2 技術(shù)原理

2.1 基因型差異的增產(chǎn)潛力

表1 不同磷肥施用量下不同油菜品種產(chǎn)量和產(chǎn)量構(gòu)成因子的變異系數(shù)

不同基因型油菜產(chǎn)量構(gòu)成因子對(duì)于磷肥施用量的響應(yīng)具有顯著差異（表1）。其中中雙11號(hào)（ZS11）角果數(shù)和籽粒產(chǎn)量的變異系數(shù)分別為25.8%和16.1%，受缺磷影響最大，產(chǎn)量均值最低；圣光168（SG168）角果數(shù)和籽粒產(chǎn)量變異系數(shù)分別為17.3%和13.4%，受缺磷影響相對(duì)較小，產(chǎn)量均值最大。與ZS11品種相比，SG168品種表現(xiàn)為磷高效特性（表1）。

2.2 磷肥的特性及使用規(guī)范

黃棕壤等壤土選用生理酸性肥料磷酸二銨（pH3.8 ～4.4），該肥料有效性高（w（P2O5）46%），并且有利于油菜根系吸收NH4+的同時(shí)釋放H+，增加土壤酸性，活化根際難溶性磷［15-17］。紫色砂頁(yè)巖發(fā)育的灰紫色土和花崗片麻巖發(fā)育的水稻土選用鈣鎂磷肥（移栽或直播前作基肥）。鈣鎂磷肥屬于枸溶性磷肥，可緩慢供應(yīng)磷營(yíng)養(yǎng)，滿(mǎn)足作物生長(zhǎng)需要。

2.3 根系調(diào)控

2.3.1 生根劑

移栽7 d后施用生根劑，667 m2施供果1號(hào)200 mL+抗逆劑100 mL，溶于水后灌入根系。其產(chǎn)品可促進(jìn)作物新生根系和地上部的生長(zhǎng)，顯著提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)。該產(chǎn)品來(lái)源于美國(guó)世多樂(lè)集團(tuán)公司-世多樂(lè)（青島）農(nóng)業(yè)科技有限公司（中國(guó)分公司）。

2.3.2 啟動(dòng)磷

移栽7 d 后，采用質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.24%的磷酸氫二鈉-磷酸二氫鈉緩沖液（1 500 kg/hm2）灌根，其目的是提高緩苗期油菜根系活力及對(duì)磷的吸收能力，縮短緩苗期。

2.4 根際調(diào)控

2.4.1 肥料特性的根際調(diào)控

速效、緩效肥料配合施用，速效的磷酸一銨配合緩效的生理堿性肥料鈣鎂磷肥（以P2O5計(jì)各占50%）基施，磷酸一銨的磷有效性高，能夠滿(mǎn)足苗期油菜對(duì)磷的需要［15］；鈣鎂磷肥屬于緩效磷肥，能夠增加土壤pH，有利于后期磷肥供應(yīng)。

2.4.2 解磷菌

選用可以活化土壤難溶性磷的解淀粉芽孢桿菌微生物菌劑（108cfu/g），施用量為45 kg/hm2。解磷菌有利于活化土壤中被固定的磷，提高土壤有效磷含量，促進(jìn)植物對(duì)磷的吸收，從而降低磷肥施用量，提高產(chǎn)量［18］。

2.5 花期追施葉面肥

油菜花期為營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)和生殖生長(zhǎng)兩旺期，追施葉面肥有利于緩解葉片營(yíng)養(yǎng)的不足，促進(jìn)光合產(chǎn)物累積和生殖器官形成。施用標(biāo)準(zhǔn)為花期葉面噴施質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.24%的磷酸二氫鈉-磷酸氫二鈉緩沖液（1 500 kg/hm2）。

3 最高目標(biāo)產(chǎn)量與臨界施磷量

根據(jù)最高產(chǎn)量需磷閾值與零點(diǎn)表觀盈余需磷量之間的關(guān)系，中低肥力田塊獲得最高目標(biāo)產(chǎn)量時(shí)，SG128、HYZ9、ZYZ19和ZS11臨界施磷量應(yīng)分別為磷吸收量的2.4倍、1.9倍、1.7倍和1.4倍，屬于培肥地力品種（表2）；SG168獲得最高目標(biāo)產(chǎn)量所需要的臨界施磷量應(yīng)為磷吸收量的0.8 倍，屬于土壤磷耗竭型品種（表2），按照磷肥用量與磷吸收量之比1∶1施用磷肥即可獲得持續(xù)高產(chǎn)。對(duì)于中高肥力田塊，ZS11 和ZYZ19 依然是培肥地力的品種，而SG168、SG128 和HYZ9 則表現(xiàn)為土壤磷耗竭特征，磷肥用量與磷吸收量比值分別為0.7、0.9和0.9（表2），可通過(guò)調(diào)節(jié)施磷量與磷吸收量之比為1∶1施用磷肥實(shí)現(xiàn)培肥地力和持續(xù)穩(wěn)定高產(chǎn)的目的。

表2 不同油菜品種磷吸收量與目標(biāo)產(chǎn)量的關(guān)系

4 基于目標(biāo)產(chǎn)量的磷肥優(yōu)化施用技術(shù)

不同品種目標(biāo)產(chǎn)量標(biāo)準(zhǔn)值差異顯著，同等肥力田塊SG168目標(biāo)產(chǎn)量標(biāo)準(zhǔn)值均最高。不同品種對(duì)施磷量的敏感性和利用率差異顯著，其中SG168不同肥力田塊高產(chǎn)潛力最大并可以有效節(jié)肥。不同肥力田塊，不同品種對(duì)于優(yōu)化施磷處理的響應(yīng)不同。ZS11添加解磷菌和生根劑均可實(shí)現(xiàn)減磷增效；當(dāng)中低和中高肥力田塊在施磷（P2O5）量分別為23.9 kg/hm2和20.6 kg/hm2時(shí)，可獲得最高產(chǎn)量的同時(shí)實(shí)現(xiàn)磷肥輸入和輸出平衡，實(shí)現(xiàn)持續(xù)增產(chǎn)的目的（表3）。SG168對(duì)于所有磷肥優(yōu)化施用措施的響應(yīng)均有著顯著的增產(chǎn)潛力，中低和中高肥力土壤施磷（P2O5）量分別達(dá)到30.9 kg/hm2和29.8 kg/hm2時(shí)，才能實(shí)現(xiàn)獲得最高產(chǎn)量的同時(shí)保證磷肥的輸入和輸出平衡，達(dá)到可持續(xù)增產(chǎn)的目的（表3）。

ZS11和SG168基于最高產(chǎn)量水平的優(yōu)化施肥標(biāo)準(zhǔn)參照表4。根據(jù)土壤肥力和目標(biāo)產(chǎn)量，選用磷高效品種，采用合適的根系和根際調(diào)控途徑，提高磷肥利用效率并減少磷肥用量。

表3 基于目標(biāo)產(chǎn)量水平的油菜優(yōu)化施肥措施在減磷和培肥地力中的潛力

表4 基于最高產(chǎn)量水平的油菜優(yōu)化施肥標(biāo)準(zhǔn)