播種量和播種期對上海綠肥油菜生物產量及養分積累的影響

蔣美艷,李秋紅,李延莉,江建霞,楊立勇,周德平,吳淑杭,王偉榮

(1 上海市農業科學院,上海201403;2 上海市青浦區練塘鎮農業綜合服務中心,上海201715)

綠肥是有機農業重要的有機肥源,對于土壤改良培肥、化肥減施增效、作物增產促優和生態保護維持等方面具有良好的效果,其必將在我國農業現代化轉型過程中發揮重要作用。上海地區一直有利用冬閑田種植綠肥的習慣,綠肥多選用紫云英、蠶豆等豆科植物。隨著農業現代化進程不斷推進,對綠肥種植提出了新的要求:1)抗逆性強,耐旱、耐漬、耐寒;2)對環境要求較低,適應性廣;3)地上植株高大,生長速度快,鮮草產量高;4)有機物含量高;5)種子繁殖率高;6)田間生產資料投入少。蠶豆、紫云英等傳統豆科綠肥具有一定缺陷,其抗逆性差,普遍適應性窄,生長慢,鮮草產量低,種子繁殖困難,特別是種子、化肥等投資成本過高。油菜具有生物產量大、養分含量高等許多明顯的優勢[1],是一種很好的可替代綠肥作物,但目前對其作為綠肥在我國的種植和應用研究尚不多見。本項目通過田間試驗,研究油菜作為可替代綠肥栽培種植的適宜播種期、播種量和養分累積量,以期為油菜作為可替代綠肥在上海地區應用和推廣提供理論基礎。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試油菜品種為‘滬油17’[2],由上海市農業科學院作物育種栽培研究所提供。該品種于2006年通過國家審定(審定編號:國審油2006006),為中熟雙低油菜品種,其耐密植,株高適中,適合機械收獲,較適合作為綠肥油菜使用。

1.2 試驗設計

于2017年秋季在上海市農業科學院莊行綜合試驗站開展田間試驗。綠肥油菜種植方式為直播,播種前開溝、整地,施用30%(N-P2O5-K2O:15-7-8)的復合肥作為基肥,施用量為450 kg∕hm2。

播種量試驗設6個不同處理,分別為3.75 kg∕hm2(播種量1)、6.00 kg∕hm2(播種量2)、8.25 kg∕hm2(播種量3)、10.50 kg∕hm2(播種量4)、12.75 kg∕hm2(播種量5)和15.00 kg∕hm2(播種量6),播種期均為2017年10月23日。每個處理3 次重復,完全隨機區組排列,小區面積20 m2,統一安排在2018年4月11日收獲。

播種期試驗設6個不同處理,從2017年10月23日開始第一次播種,隨后每隔7 d 播種1 次,分別為10月23日(播種期1)、10月30日(播種期2)、11月6日(播種期3)、11月13日(播種期4)、11月20日(播種期5)和11月27日(播種期6),播種量均為10.50 kg∕hm2。每個處理3 次重復,小區面積20 m2,完全隨機區組排列,統一安排在2018年4月11日收獲。

1.3 試驗方法

1.3.1 取樣及收獲

于綠肥油菜收獲前一天,按小區取樣,選擇長勢一致的油菜樣方1個,面積為0.25 m2(0.5 m ×0.5 m),收獲地上部所有植株,稱取鮮樣質量。隨后將樣品運回實驗室,樣品經105 ℃殺青及65 ℃恒溫干燥至恒重后,稱取干物質質量,計算各樣品含水率。

收獲各小區地上部所有植株,稱取鮮樣質量,根據含水率換算成干物質產量。保留干燥后樣品,磨碎后測定其氮、磷、鉀等養分含量,計算養分累積量。

1.3.2 養分測定方法

樣品中鉀含量采用火焰光度法[3]測定,氮、磷含量采用流動注射分析儀測定。

養分積累量=干物質量×養分含量。

1.4 數據處理

采用Excel 2007 軟件進行數據分析,采用DPS 7.05 軟件對數據進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 播種量對油菜生物產量的影響

從表1 可以看出,在播種量較小時,油菜鮮樣產量隨播種量增加而增加,當播種量持續增加到一定量時,油菜鮮樣產量則趨于穩定。播種量為3.75 kg∕hm2時,油菜鮮樣產量最小;播種量為6.00—8.25 kg∕hm2時,各處理間油菜鮮樣產量沒有顯著差異;播種量為10.50—15.00 kg∕hm2時,油菜鮮樣產量顯著高于播種量1 處理,但與播種量2 和播種量3 處理差異不顯著。

油菜干物質產量隨播種量的變化趨勢與鮮鮮樣產量有所不同。播種量為3.75 kg∕hm2時,油菜干物質產量低于其他處理;播種量為10.50 kg∕hm2時,油菜干物質產量高于其他處理。以生物產量為衡量標準時,考慮油菜用種成本,油菜綠肥的適宜播種量為10.5 kg∕hm2左右。

表1 不同播種量對油菜生物產量的影響Table 1 Effects of different sowing rates on rape biomass kg·hm -2

2.2 播種期對油菜生物產量的影響

由表2 可以看出,不同播種期對油菜生物產量影響明顯。油菜鮮樣產量和干物質產量均在播種期為10月23日時最大,播種期為11月6日和11月13日2個處理間差異不顯著,播種期為11月20日和11月27日2個處理間差異不顯著。隨著播種期的推遲,油菜生物產量明顯減少,播種期為11月27日油菜生物產量較播種期為10月23日減產92%。

表2 不同播種期對油菜生物產量的影響Table 2 Effects of different sowing dates on rape biomass kg·hm -2

2.3 播種量對油菜養分積累量的影響

由圖1 可見,油菜地上部氮、磷、鉀3 種養分積累趨勢在不同播種量處理間并不一致。隨著播種量的增加,氮元素積累量總體呈現先增高后降低的趨勢,在播種量2 處理下達到積累量最高值81.11 kg∕hm2,各處理間差異較為明顯。磷元素積累量在播種量5 處理下達最高值13.89 kg∕hm2,在播種量2 處理下達較高值。鉀元素積累量與氮元素積累量變化趨勢相近,在播種量2 處理下達到積累量最高值67.59 kg∕hm2,但各處理間差異均不顯著。可見,以3 種主要營養元素積累量為衡量標準時,播種量為6.00 kg∕hm2(播種量2)較為適宜。

圖1 不同播種量對油菜養分積累量的影響Fig.1 Effects of different sowing rates on nutrient accumulation of rape

2.4 播種期對油菜養分積累量的影響

由圖2 可見,播種期對油菜養分積累量有明顯的影響,隨著播種期推遲,氮、磷、鉀積累量逐漸降低。當播種期較早時(11月13日之前),油菜地上部分營養元素積累量相對較高,各處理間氮、磷元素積累量有顯著差異,其中播種期1 油菜地上部分各元素積累量最高。當播種期推遲至11月20日之后,氮、磷、鉀元素積累量較低,各處理間氮和鉀元素積累量差異不顯著,磷元素積累量差異顯著。氮、磷、鉀積累量在10月23日播種(播種期1)最高,在11月27日播種(播種期6)最低。

圖2 不同播種期對油菜養分積累量的影響Fig.2 Effects of different sowing dates on nutrient accumulation of rape

3 討論

油菜作綠肥種植不僅具有很好的肥田效果,而且用種量少、播種期寬松、生育期短、鮮草產量高、生產成本低、養分豐富。近年來,油菜作為綠肥種植成為迅速興起的一項提升耕地質量的技術措施,為開辟有機肥肥源提供了新的途徑。目前,油菜作為一種替代型綠肥在我國種植和應用還不常見,本試驗研究了油菜作為綠肥種植的適宜播種量和播種期,初步探討了其對油菜地上部分養分積累量的影響。

適宜的播種量對建立合理群體結構、促進個體健壯發育、提高產草量非常重要。本研究中,隨著播種量的增加,油菜地上部鮮樣產量顯著增加,這可能是由于高密度播種能夠增加油菜的葉面積指數,使其充分利用水、熱、光等資源,從而增加油菜地上部鮮樣質量[4-5]。但是并非播種量越高,鮮樣產量越高,當播種量達到10.5 kg∕hm2后,油菜鮮樣產量趨于穩定,因此,在播種綠肥油菜品種時,要合理密植。本研究中,不同播種量對油菜鉀積累量的影響未表現出顯著差異,可能是由于土壤和施肥中鉀含量能滿足油菜需求,不存在個體競爭關系所致。而不同播種量對油菜氮和磷積累量影響較為明顯,可能是由于土壤中氮、磷缺乏,故隨著播種量的增加,油菜氮和磷積累量減少。本試驗中,通過施肥投入的氮、磷和鉀分別為67.5 kg∕hm2、13.8 kg∕hm2和30.0 kg∕hm2,各處理油菜綠肥鉀積累量明顯高于投入量,但氮和磷積累量相差較小,說明在本試驗施肥量水平下,種植油菜綠肥可以活化土壤鉀元素,但對土壤氮、磷元素活化作用不大,仍需進一步研究和確定油菜綠肥適宜的施肥量。

播種期對作物的生長、養分積累及產量有顯著影響[6-7]。本研究中,播種期對油菜生物產量影響顯著,隨著播種期的推遲,油菜鮮樣產量和干物質產量均明顯下降。因此,在保證前茬作物正常生長的前提下,應適當早播,最遲不能晚于11月中旬,在10月中下旬播種較為適宜。播種期推遲,外界的溫度降低,不利于油菜出苗;且冬前積溫無法滿足油菜正常生長需求,導致生物產量降低。而油菜作為綠肥,最主要的作用就是培肥地力。隨著播種期的推遲,養分積累量明顯下降,因此,播種期不宜太晚。本研究中,10月23日播種的油菜,其氮、磷和鉀元素積累量最高。10月30日之前播種,鉀積累量相比投入量高11.25—31.44 kg∕hm2。本研究中,油菜對磷元素的積累量均低于磷肥的投入量,有6.05—12.97 kg∕hm2的磷元素未被利用,因此實際生產中,可以適當減少磷肥施用量。

種植綠肥油菜,對拓展上海地區油菜生產功能、改良土壤、培肥地力、減少化肥農藥使用具有重要意義。今后應加快綠肥油菜新品種培育,以提高鮮草產量,為土壤和作物提供更多的養分;同時,應研究推廣綠肥油菜的輪作模式及配套栽培利用技術。本研究初步明確了綠肥油菜的適宜播種期和播種量,探討了油菜地上部營養元素的積累情況,為綠肥油菜推廣應用提供了理論依據。