鄂東稻田油菜免耕飛播技術模式的產量及效益評價

陳玲英，任 濤，周志華，程應德，魯明星，程 泰，周瑋峰，魯劍巍

（1.華中農業大學資源與環境學院，武漢 430070；2.湖北省武穴市農業農村局，湖北 武穴 435400；3.湖北省油菜辦公室，武漢 430070）

油菜是中國重要的油料作物，菜子油的市場份額占國民食用植物油的50%以上［1］，但中國植物油自給率僅30.8%，菜子油的短缺嚴重威脅到國家食用油供給安全［2］。擴大油菜生產面積，提高油料作物的產量，對保障國民糧油安全具有重要意義。

長江流域是中國油菜的主要產區，種植面積和總產量均占全國85%左右［3］，其中，該區域種植以水旱輪作的稻田油菜為主。近年來隨著農村勞動力結構的變化及農業種植效益的下降，油菜種植方式由傳統的育苗移栽向大田直播轉變［4］，加上水稻的秋收時間有向后推遲的趨勢［5］，油菜生長時間不足造成產量偏低和穩產性下降，農戶種植油菜的積極性降低，從而導致南方稻區出現大量冬閑田［6］。針對以上問題，科技工作者和種植農戶對具有搶抓農時和輕簡高效特點的油菜免耕直播技術進行了嘗試，尤其是近年來農用無人機的快速發展也為油菜免耕飛播提供了條件，華中農業大學作物養分管理團隊研發的稻草全量還田油菜免耕飛播生產技術模式在湖北省部分地區獲得成功［7］。鄂東是湖北省重要的水稻生產區域，同時也是油菜主要種植區域，近年來冬季空閑稻田面積較大［8］。為了驗證該模式在鄂東的應用效果及細化關鍵技術環節，根據該區域的生產條件并結合氣候和土壤特點，連續2 年組合油菜免耕直播＋無人機播種＋稻草全量還田＋施用油菜專用緩釋肥＋機械開溝等技術，以當地生產中采用的旋耕直播技術模式作對照，比較2 種模式的油菜子產量、肥料利用效率、經濟效益等的差異，為油菜免耕飛播技術模式在鄂東地區的推廣應用提供依據。

1 材料與方法

1.1 試驗概況

試驗于2018 年在湖北省武穴市余川鎮（30°4′27″N，115°45′44″E）開展。油菜供試品種為華早291，前茬作物為晚熟一季稻。2018年耕層（0～20 cm）土壤理化性質：pH 5.86、有機質23.90 g/kg、全氮1.66 g/kg、有效磷12.30 mg/kg、速效鉀76.10 mg/kg；2019年耕層（0～20 cm）土壤理化性質：pH 5.73、有機質24.60 g/kg、全氮1.68 g/kg、有效磷12.50 mg/kg、速效鉀77.80 mg/kg。該地區屬亞熱帶季風性濕潤氣候，年均氣溫17.10 ℃，年均降水量1 427.90 mm。2 年油菜生長期的月均氣溫及月累積降水量見圖1。

圖1 2018—2019 年、2019—2020 年油菜生長季的月均氣溫及降水量變化

1.2 試驗設計

試驗采取對比大區設計，設有旋耕直播與免耕飛播2 個處理。

1）旋耕直播處理。水稻收獲后移除稻草，撒施基肥，使用亞澳1GKNBM 型旋耕機進行旋耕整田，雷沃804 型開溝機開溝，其中廂寬、溝寬、溝深分別為2.00、0.20、0.25 m，然后人工撒播油菜種子，采用電動噴霧器噴灑50%異松·乙草胺乳油1 050 g/hm2，封閉除草，抽薹前期追肥，在初花期采用植保無人機噴灑25%咪鮮胺乳油750 g/hm2防治菌核病。試驗分別于 2018 年 10 月 18 日和 2019 年 10 月 25 日播種，2019 年 5 月 14 日和 2020 年 5 月 16 日收獲，2 年播種量分別為9.0、7.5 kg/hm2。

2）免耕飛播處理。使用大疆MG-1P 型無人機在水稻收獲前3 d 飛播油菜種子，水稻收獲時留茬40 cm，稻草全量還田，水稻收獲后第3 天進行施肥和開溝。先表面撒施油菜專用肥，隨后開溝，封閉除草、菌核病防治方法同旋耕直播處理。2 年試驗分別于 2018 年 10 月 10 日和 2019 年 10 月 18 日播種，收獲日期和播種量與同年的旋耕直播處理一致。

試驗供試肥料為油菜專用緩釋肥（湖北宜施壯農業科技有限公司），N∶P2O5∶K2O=25∶7∶8、尿素（含N 46%）、復合肥（N∶P2O5∶K2O=15∶15∶15）、氯化鉀（含K2O 60%）。施肥方式均采用人工撒施。其中，旋耕直播處理采用“基肥+1 次追肥”的方式，以復合肥為基肥，以尿素、氯化鉀作為追肥在蕾薹期施用；免耕飛播處理采用“一次性基施”的方式施用油菜專用緩釋肥。具體肥料施用情況見表1。

表1 施肥與養分投入情況 （單位：kg/hm2）

1.3 測定指標

在油菜收獲前一周，選取3個具有代表性的0.6 m×0.6 m 樣方，調查油菜成熟期的密度；同時，選取6 株具有代表性的植株，調查單株角果數，每角粒數，千粒重。收獲當天，每個處理內選取3 個長勢均勻的2.0 m×2.5 m 樣方，測定油菜子實際產量。

2019—2020 年在油菜苗期（2019 年 11 月 21日），每個處理內選取3 個長勢均勻的0.6 m×0.6 m 樣方，調查油菜密度、株高、葉片數、根長和葉面積。葉面積采用汪瑞清等［9］的方法測定。最后，將樣方內植株烘干至恒重，測其地上部生物量。

1.4 肥料偏生產力

肥料偏生產力測定參考文獻［10］。

1.5 經濟效益計算

經濟效益計算公式如下。

所有價格參照當地價格計算。2018—2019 年與2019—2020 年的油菜子收購價格分別為4.8 元/kg和5.2 元/kg。農業生產資料包括種子、肥料、農藥、人工、機械等支出。2年種子的價格分別為22.0元/kg和28.0元/kg，其他農資價格保持一致；油菜專用緩釋肥 2.7 元/kg，復合肥 2.5 元/kg，尿素 2.0 元/kg，氯化鉀肥3.2元/kg；農藥170.0元/hm2；人工播種180.0元/hm2，人工電動噴藥 300.0 元/hm2，人工清溝 150.0 元/hm2；無人機播種 150.0 元/hm2，機械開溝 600.0 元/hm2，無人機施藥 150.0 元/hm2，旋耕機整田 450.0 元/hm2，油菜機械收獲脫粒1 500.0 元/hm2。

1.6 數據處理

采用Microsoft Excel 2019 軟件進行數據分析處理，Origin 2019 軟件作圖，SPSS 22.0 軟件進行數據的統計分析，獨立樣本t檢驗（P＜0.05）。

2 結果與分析

2.1 油菜苗期農藝性狀

2019 年11 月21 日測定苗期油菜的農藝性狀，免耕飛播處理能促進油菜生長（表2）。與旋耕直播相比，盡管免耕飛播處理的密度降低10.5%，但油菜株高、單株葉面積、主根長、生物量分別顯著增加23.1%、97.8%、44.2%和36.4%。

表2 2 種不同種植模式的油菜苗期農藝性狀

2.2 油菜產量及構成因子

免耕飛播處理顯著提高油菜子產量（圖2）。與旋耕直播處理相比，免耕飛播處理在2018—2019 年增產 174 kg/hm2，增幅 8.7%，在 2019—2020 年增產257 kg/hm2，增幅11.0%，2 年的產量平均增幅9.9%。通過對比分析2 種模式下的產量構成因子（表3），與旋耕直播相比，免耕飛播處理2 年的單株角果數、每角粒數平均增加 27.4 個/株和 1.4 粒/角，增幅為24.7%和7.4%。表明免耕飛播處理通過提高油菜單株角果數和每角粒數來增加油菜產量。

圖2 2 種不同種植模式的油菜產量

表3 2 種不同種植模式的產量構成因子

2.3 肥料偏生產力

免耕飛播處理顯著提高肥料的偏生產力（表4）。與旋耕直播處理相比，免耕直播處理在2018—2019 年，N、P、K 肥料偏生產力分別提高 8.3%、165.5%、187.4%，在 2019—2020 年分別提高 7.8%、137.3%、107.7%。N、P、K 肥的肥料偏生產力2 年平均提高8.1%、151.4%和147.6%。

表4 2 種不同種植模式的肥料偏生產力（單位：kg/kg）

2.4 經濟效益

免耕飛播處理能明顯減少油菜種植總成本并提高收益（表5）。與旋耕直播處理相比，免耕飛播處理在2018—2019 年和2019—2020 年總成本分別降低了1 272、960 元/hm2，降幅為19.8%和15.1%；利潤分別增加了 2 107、2 297 元/hm2，增幅為 66.8% 和39.3%。

表5 2 種不同種植模式的油菜經濟效益 （單位：元/hm2）

3 討論

有學者研究表明，免耕飛播油菜可以充分利用水稻收獲前的墑情，促使油菜子萌發并有效利用光溫資源，積累更多物質，因此有利于油菜越冬及后期產量的形成［7］。本研究中免耕飛播處理的播種時間比旋耕直播處理提早7～8 d 且10 月日均氣溫20 ℃，早播種可充分利用茬口期光溫資源，促進苗期油菜的株高、葉面積、根長和生物量的增加，因此免耕飛播模式可以促進油菜生長，有利于后期產量的形成。有研究表明增加單株角果數、每角粒數和千粒重能明顯提高油菜子的產量［10］。本研究免耕飛播模式單株角果數平均增加27.4 個，每角粒數平均增加1.4粒，油菜產量增加，這與Zhang 等［10］研究結果一致。

油菜是一種需肥量較多的作物［11］，傳統的肥料養分釋放速度快，也易隨雨水流失，而油菜專用緩釋肥能保證油菜生育期內養分供應［12］；此外，有研究表明秸稈覆蓋還田可以增加鉀素的含量［13，14］。本研究免耕飛播模式通過施用油菜專用緩釋肥既可以減少N、K養分的投入，且顯著提高N、P、K肥料的利用率。

相較于傳統翻耕，免耕飛播模式采用免耕栽培種植技術，一方面可以增加土壤生物活性和土壤碳庫等，有利于農業生態系統的可持續發展，另一方面可以省去翻耕的投入成本［15］。同時，隨著無人機、開溝機、秸稈粉碎裝置聯合收割機等設備在中國農業中得到應用，機械化的發展提高了油菜種植工作效率［16，17］。在免耕飛播模式中，綜合無人機播種、機械開溝、機械收獲、機械秸稈粉碎還田和一次性基施油菜專用緩釋肥顯著降低了農業生產資料投入。本研究中免耕飛播模式每公頃可減少旋耕機整田投入450 元、播種投入30 元。在油菜的生產過程中，為保證油菜生育期養分的供應，往往需要進行1～3 次追肥，而施用油菜專用緩釋肥則只需要一次性施肥，減少勞動力成本的投入［18］。本研究中免耕飛播模式投入的肥料成本比旋耕直播模式2 年的肥料投入成本分別減少 462、150 元/hm2，人工施肥投入成本 2 年分別減少150、150 元/hm2，有效降低了投入肥料與施肥勞動力的成本，與其他學者研究一致［19，20］。

油菜免耕飛播模式能夠充分地利用光溫水熱和養分資源，促進油菜生長，進而提高產量。同時，該模式采用輕簡化機械種植方式，大幅度提高了油菜生產的機械化程度，降低了人工勞動強度和投入成本，從而增加凈收益。

4 結論

4.1 小結

通過2 年的同一田塊對比試驗，鄂東地區晚收稻田的直播油菜采用免耕飛播技術模式比旋耕直播模式的種植投入平均減少1 116 元/hm2，油菜子平均增產 216 kg/hm2，凈利潤平均增加 2 202 元/hm2，2 年結果均表現出節本增效。因此，免耕飛播模式是一項可以在鄂東推廣應用的技術模式。

4.2 模式要點

總結2 年試驗經驗并結合前期的研究，適合鄂東地區晚收稻田的稻草全量還田油菜免耕飛播生產技術模式的技術要點歸納如下。

1）無人機播種。選用早中熟優質甘藍型油菜品種，全生育期180～220 d，在水稻收獲前3 d 內采用無人機飛播，無人機飛行高度為3.00 m 左右，播種量為7.5～9.0 kg/hm2。

2）機械收獲秸稈還田。采用加裝秸稈粉碎裝置聯合收割機收獲水稻，留樁40 cm，稻草粉碎后均勻拋撒在田面上，長度約5～10 cm。

3）簡化施肥。在水稻收獲后應利用土壤墑情盡早施肥，一次性基施油菜專用緩效肥（如“宜施壯”油菜專用緩釋肥，N∶P2O5∶K2O=25∶7∶8）660～750 kg/hm2。

4）機械開溝。在施肥后根據土壤墑情，在土壤含水量30%左右時機械開溝，溝土覆蓋肥料。廂寬為2.00～2.50 m、溝寬0.20 m 左右，溝深0.25～0.30 m。

5）科學施藥。在水稻收獲后選用異松·乙草胺封閉除草，用藥量可比常規技術減少30%～50%；在初花期選用咪鮮胺防治菌核病。

6）機械收獲。油菜全株角果2/3 呈黃綠色，子粒種皮呈黑褐色時，采用加裝秸稈粉碎裝置聯合收割機進行收獲，同時進行秸稈還田。