我国冬油菜养分精准调控策略与高效施肥技术体系

冬油菜是我国重要的油料作物和南方主要的冬季轮作作物,发展油菜生产对保障我国粮油安全供给具有重要的战略意义。进入21世纪以来,由于油菜移栽种植转变为直播轻简种植,过去的施肥技术不再适合新的生产模式,油菜产业发展对施肥理论和技术提出了新要求。本文总结了近20年来我国油菜施肥技术领域的研究进展。经过协同攻关,我国农业科技工作者提出了冬油菜“氮磷钾硼镁全营养配合与前促后稳”的养分精准调控策略,建立了冬油菜前期“精准施肥壮苗保群体促丰产”和后期“依靠土壤养分稳供促高效保稳产”的养分调控方法,创新了“精准种类、精准配伍、精准用量、精准时期、精准位置”为核心的“五精准”油菜高效施肥技术,创制了油菜专用全营养配方肥、专用缓释肥和专用控释尿素等系列新肥料产品,优化建立了轻简高效施肥模式并实现规模化应用,支撑了油菜产业的绿色高质高效发展。最后针对我国冬油菜生产面临的新机遇和新挑战,从施肥技术角度提出了展望:加强南方短生育期油菜高效施肥技术、油菜多功能利用的配套施肥技术、应对气候多变的抗灾养分管理技术等研究,进一步加强与现代农业发展相匹配的新型高效专用肥料产品研发与施肥技术创新,重视养分高效油菜品种的选育与应用。

油菜缓释配方肥施用效果研究

为探究缓释配方肥在油菜上的施用效果,2021—2022年在江西省赣州市定南县以常规肥、缓释配方肥和6个不同甘蓝型油菜品种为试验材料,开展不同肥料对油菜产量和效益的影响研究,以期为当地油菜轻简化高产高效栽培提供参考。研究结果表明,施用缓释配方肥可延长油菜生育期,提高菌核病抗性与肥料利用率,增加单株角果数与千粒质量,从而获得更高产量。与常规肥处理相比,施用缓释配方肥的油菜生育期延长1~2 d,菌核病发病率降低14.95%,肥料偏生产力提高22.73%,株高增加2.64%,单株角果数增加3.37%,千粒质量增加3.87%,产量为1893.63 kg/hm^(2),增产6.68%。缓释配方肥处理比常规肥处理增收1722.56元/hm^(2),增幅为31.42%。缓释配方肥在实现肥料一次性施用的同时,保证了丰产,节省了肥料、人工成本,显著提高了经济效益,达到了油菜生产节本、增产、增效的目标。

叶面喷施含钾有机肥对油菜薹品质与产量的影响

为探究钾肥对不同类型油菜品种菜薹产量和品质的影响,以甘蓝型油菜品种‘徽油48’和白菜型油菜品种‘皖油13’为材料,采用叶面喷施不同用量含钾有机肥“富万钾”的方式,研究其对不同类型油菜品种主薹和侧薹的外观、口感及菜薹产量的影响。结果表明,甘蓝型油菜品种的菜薹产量和品质优于白菜型油菜品种,每公顷喷施750 g“富万钾”最有利于提高菜薹品质和产量。常规栽培措施下,‘徽油48’和‘皖油13’的菜薹总产量分别可达4 714.94和3 568.80 kg·hm^(-2),‘徽油48’较‘皖油13’增产32.12%。与常规栽培措施相比,每公顷喷施750 g“富万钾”可显著提高菜薹总产量,其中‘徽油48’与‘皖油13’分别提高了14.92%和23.92%。同时,叶面喷施“富万钾”可显著提高菜薹的品质,其中‘徽油48’主薹和侧薹的SPAD值、茎叶比、茎的糖度、胡萝卜素含量以及侧薹叶的糖度,分别显著提高9.88%和15.66%、34.03%和69.54%、21.21%和10.70%、27.20%和19.04%、22.88%,纤维素含量降低9.04%;‘皖油13’主薹和侧薹的茎叶比、茎的糖度、叶的糖度、胡萝卜素含量以及侧薹的SPAD值,分别提高14.24%和37.26%、16.13%和25.41%、18.55%和14.29%、26.12%和10.67%、27.29%,纤维素含量降低29.23%。可见,喷施含钾有机肥“富万钾”能显著提高油菜薹的产量、品质和经济效益。

磷肥用量对油菜产量、养分吸收及经济效益的影响

利用大田试验研究了磷肥用量对油菜生长、产量、养分含量、养分积累及经济收益的影响。结果表明,在4个施磷水平下,蕲春和黄冈两个试验点磷肥(P2O5 )用量分别为135kg/hm2 和90kg/hm2 时效果最好,分别提高产量148. 5%和81. 5%,增加纯利润2 532元/hm2 和1 038元/hm2。施磷能大幅度的增加油菜分枝数、每株角果数、每角籽粒数及在一定程度上提高籽粒千粒重。施磷能不同程度地提高油菜各部位N、P、K养分含量,显著地提高油菜地上部对N、P和K的积累量。根据肥料效应方程和油菜籽及磷肥价格确定,蕲春和黄冈试验点最高产量水平时的磷肥用量分别为145. 3kg/hm2 和119. 2kg/hm2,而最佳施磷量则分别为141. 4kg/hm2 和113. 5kg/hm2。

密度和氮肥用量对油菜产量及氮肥利用率的影响

为机械化种植油菜,研究不同施氮水平下密度对直播油菜生长发育和氮肥利用效率的影响。以甘蓝型油菜品种中双11号为材料,在低密(15万株/hm2)和高密(45万株/hm2)条件下,设施氮0、90、180和270kg/hm2处理,分析施氮量与密度对油菜农学性状、产量、氮肥利用效率的影响,并对比分析了密度与油菜需氮量之间的关系。结果表明,增密后油菜的株高、分枝数、单株角果数和每角粒数显著降低,分枝高度和千粒重显著增加。高密油菜群体株型结构整齐均一,更能满足机械化收获需要。高密处理油菜籽粒产量高于低密处理。施氮0～180kg/hm2时,两个密度下的籽粒产量均随施氮量增加而显著提高,但在270kg/hm2时两密度下油菜产量均有所下降。油菜氮肥表观利用率随着施氮量的增加而下降,但是又随种植密度的增加而增加。说明增加密度能促进氮素向油菜籽粒转移,降低每生产100kg籽粒油菜需氮量,提高氮肥表观利用率。在相同的目标产量(低密下的经济产量、湖北省油菜平均单产和全国油菜平均单产)下,油菜增密后可以节约氮肥用量22.9%～30.6%,增密减氮效果明显。

直播油菜施肥效应及适宜肥料用量研究

采用"3414"肥料效应试验设计方案进行田间试验,探讨直播油菜氮磷钾(NPK)肥效应及肥料的适宜用量。结果表明,NPK配合施用显著提高了油菜产量,三因素增产大小顺序为N>K>P;油菜各器官养分含量和积累量随相应养分的施用明显提高;试验条件下,N、P2O5和K2O用量为180、30和90kg/hm2时,氮磷钾肥表观利用率最大,分别为35.1%、23.1%和73.9%。用一元二次肥料效应模型对试验结果进行模拟,结果显示,直播油菜N、P2O5和K2O适宜施用量为212、23和112kg/hm2。

优质油菜中油杂8号施用氮磷硼肥的产量和品质效应

双低油菜新品种中油杂8号施用氮磷硼肥的田间试验结果显示,苗期、抽薹期、成熟期的干物重都有增加,以抽薹期至成熟期的干物重增加最为显著,表明施用氮磷硼肥的作用主要是促进油菜后期的生长发育,显著增加分枝数、角果数和单株粒重;以氮磷和氮磷硼处理增加幅度最大.不同施肥处理均显著增加籽粒产量,增产幅度为12.1%～30.5%,增产效果顺序为:N＞P＞B,以配合施用的增产效果最佳,NP、NB、NPB处理分别增产30.5%、29.3%、28.5%.增施B可提高菜籽油分含量,而N、P及NP配合施用则可提高蛋白质含量,降低油分含量.增施B还可提高油酸、亚油酸含量,降低芥酸和硫甙含量.同时对中油杂8号施肥增产和提高品质成分的原因进行了分析讨论,提出了增施硼肥和氮磷硼配合施用是保证中油杂8号高产高油优质特性充分发挥的技术关键.

磷肥用量对油菜产量及磷素利用效率的影响

通过大田试验研究磷肥用量对油菜产量、养分含量、养分累积量及磷肥利用效率的影响。结果表明,与不施磷相比,施磷肥(P2O5)37.5、75.0和112.5kg/hm2平均分别增产24.2%、42.9%和43.2%,籽粒含磷量增加10.5%、16.7%和27.1%,植株地上部磷素总累积量提高36.1%、59.1%和78.7%。施磷促进油菜生长,提高油菜对磷素的吸收和累积,显著增加100kg籽粒需磷量。但磷肥农学利用率、偏生产力、表观利用率和生理利用率均随磷肥用量的增加显著下降。磷肥用量为75.0kg/hm2时可达到油菜的高产高效生产。

三种氮素营养快速诊断方法在油菜上的适宜性分析

通过大田试验研究SPAD仪(叶绿素仪)法、硝酸盐反射仪法和光谱仪法在油菜氮素营养快速诊断上的适宜性。试验设施氮0、60、120、180、240、300和400kg/hm2处理,在八叶期、十叶期和蕾薹期对各处理SPAD值、冠层归一化植被指数(NDVI值)和硝酸盐含量进行检测,并测定各时期油菜生物量和收获期籽粒产量。对不同施氮量下的油菜产量进行显著性检验及方程拟合,并对三种诊断方法各测定指标与氮肥用量、籽粒产量进行相关分析。结果表明,油菜施氮量与籽粒产量具有较好的相关关系,满足进行氮素营养快速诊断要求。三种诊断方法中,硝酸盐反射仪法能在一定程度上反映油菜氮素营养状况,但受油菜生理特性(苗期生物量小、蕾薹期氮素奢侈性吸收等)影响,诊断结果的可信度和稳定性不高。光谱仪法比较适宜于油菜蕾薹期氮素营养诊断,但存在追肥时期过晚、操作不方便等缺点。综合分析认为,SPAD仪法诊断结果稳定,并且具有快速、简便、低耗等优点,适合于油菜氮素营养快速诊断。

氮肥用量对油菜产量及氮素利用效率的影响

通过大田试验研究氮肥用量对油菜产量、养分含量、养分累积量及氮肥利用效率的影响。结果表明,与不施氮相比,施氮肥75、150和225kg/hm2平均分别增产41.9%、70.3%和66.2%,籽粒含氮量分别提高9.1%、14.2%和13.1%,植株地上部氮素总累积量分别增加59.6%、111.6%和108.0%。施氮促进油菜生长发育,显著提高油菜对氮素的吸收、累积和籽粒需氮量,但氮肥农学利用率、偏生产力和表观利用率均随氮肥用量的增加显著下降。氮肥用量在150kg/hm2时,能较好地协调油菜高产与氮肥合理利用的统一。

不同氮水平对双低油菜中双9号产量和品质的影响

通过不同供氮水平的田间试验，研究氮肥对双低油菜新品种中双9号的生长发育、产量构建、营养品质及经济效益的影响。结果表明，在充分供给磷、钾、硼肥的条件下，施氮肥促进苗期生长，增加干物质积累，以施N270kg／hm^2处理的干物质积累量最大；施N180kg／hm^2最有利于生育后期的产量构建，单株角果、单株粒重及千粒重均居首位，其单位面积产量亦为最高，两个试验点分别为4233kg／hm^2、2726kg／hm^2；施N360kg／hm^2的单产及主要经济性状角果数、粒重、千粒重均有降低。相关统计分析结果，施N241．5～257．3kg／hm^2的氮肥经济效益最高；施氮肥提高菜籽的蛋白质含量，降低了硫甙和芥酸含量，提高油酸含量，表明施氮改善双低油菜籽的营养品质。在本试验条件下中双9号氮肥适宜用量为纯N180～257．3kg／hm^2，低于180kg不能满足高产优质的氮素需求，高于257．3kg则会降低产量和施肥经济效益。

我国冬油菜区土壤肥力变化及施肥效果演变

本文分析了1961-1965年、1981-1985年及2004-2006年3个时期我国冬油菜种植区的土壤肥力状况,氮、磷、钾及硼肥的施用效果,氮、磷、钾肥的农学效率及肥料贡献率。结果表明,与20世纪60年代相比,近期油菜主产区耕地土壤有机质、全氮、碱解氮、速效磷及有效硼含量大幅度上升;土壤有机质、速效磷及有效硼含量较20世纪80年代也略有增加。但由于土壤养分临界值水平的提高,近期土壤有效氮、磷、钾、硼的缺乏范围存在扩大趋势。田间肥效试验结果表明,以增产量为标准,近期施用氮、磷、钾、硼油菜籽增产高于其它两个时期。施肥在油菜籽产量中的贡献率从1961-1965年间的23.8%和1981-1985年间的54.5%增长到2004-2006年间的55.1%。总体上,我国冬油菜种植区土壤养分肥力稳中有升,但速效养分相对缺乏面积扩大;施肥对油菜籽单产的贡献率增大,油菜丰产必须建立在科学施肥的基础上。

钾肥用量对油菜产量及钾素利用效率的影响

通过11个大田试验研究了钾肥用量对油菜产量、养分含量、养分累积量及钾肥利用效率的影响。结果表明,施钾(K2O)60、120和180kg/hm2与不施钾相比平均籽粒产量分别增加16.9%、21.6%和19.8%,籽粒含钾量增加2.7%、9.0%和7.8%,植株地上部钾素总累积量提高42.9%、63.0%和82.2%。说明施钾能提高油菜籽产量、提高油菜对钾素吸收和累积。油菜钾肥农学利用率、偏生产力、表观利用率和生理利用率均随钾肥用量的增加而显著下降,100kg籽粒需钾量随钾肥用量的增加而增加。综合结果表明,湖北省油菜钾肥高产高效生产的推荐使用范围为60～120kg K2O/hm2。

施钾对直播油菜产量及钾钙镁养分吸收的影响

直播冬油菜由于个体植株小、抗病性差等特点对钾、钙、镁养分的缺乏尤为敏感。通过研究不同施钾水平对直播油菜钾、钙、镁的吸收和积累的影响,为直播油菜平衡施肥提供科学依据。2011/2012年在湖北蕲春开展田间试验,分析施钾量对直播油菜产量及各部位生物量,钾、钙、镁养分含量和积累量的影响。结果表明,施钾显著提高油菜籽粒产量、各部分生物量以及油菜根、茎、叶钾素含量和积累量,但是K120(施钾120kg/hm2K2O)和K160(施钾160kg/hm2K2O)处理间差异均不显著。施钾尤其是高量施钾降低了叶片和茎秆钙、镁的含量,而对油菜根的钙和籽粒的钙、镁含量影响较小。施钾能够显著提高油菜钾、钙、镁总积累量。从整株油菜养分平衡的角度分析,越冬期施钾(尤其是高量施钾)显著增加了油菜对钾的吸收而抑制了钙、镁的吸收。为了能实现钾、钙、镁三种养分的吸收平衡,建议当前生产条件下最佳钾肥施用量为120kg/hm2。

不同施肥水平对甘蓝型黄籽油菜含油量的效应研究

采用4因素正交旋转组合设计,研究了氮、磷、钾、硼施用量对供试品种渝黄1号和GH06种子含油量的影响。结果表明:1)氮、磷、钾、硼养分因子对含油量均有较大影响;2)施用氮肥有降低含油量的作用,而钾、硼肥有提高含油量的作用,增施磷肥在一定范围内可以提高含油量,超出适宜范围则会降低含油量;3)氮、磷肥水平之间有较显著的互作效应,并与土壤本身的理化性状有关。

红壤旱地施用石灰对土壤酸度、油菜产量和肥料利用率的长期影响

长达１５年的田间石灰长期定位试验结果显示：红壤施用３．７５～１５．００ｔ／ｈｍ２石灰石粉降低土壤酸度的后效可以维持４～１５年，使油菜增产和肥料利用率提高所维持的时间则可达１５年以上。红壤施用石灰可以提高油菜籽粒产量１７．５％～２９．８％，提高Ｎ、Ｐ和Ｋ肥料利用率的幅度分别为１７．６％～３３．０％，２５．６％～３９．７％和６．８％～３６．１％。

不同磷效率基因型油菜对低磷胁迫的生理响应

磷高效油菜品种(中油821,Z821)和磷低效品系(W182)在低磷胁迫条件下过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)、脯氨酸、丙二醛(MDA)、可溶性糖、可溶性蛋白以及叶绿素含量、光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)等的变化趋势均表现一致,Z821和W182对低磷响应差异主要表现在变化幅度上。Z821植株组织中的脯氨酸、可溶性糖含量显著增加,显示体内氧清除系统活性提高,有利于减少膜脂化程度,降低磷胁迫损伤,但SOD、POD、CAT、可溶性蛋白和光合指标(Pn、Tr和Gs)变化不显著,产量和其它农艺性状也无显著变化;相反,磷低效品系W182在低磷胁迫下测定的各指标均变化显著。此外,磷低效和磷高效油菜品种(系)的类胡萝卜素、脯氨酸含量、SOD活性、Tr、Gs等以及它们的耐低磷指数差(DTLP)较大,分别达到27.7%、69.4%、45.0%、27.0%和26.0%。表明DTLP可以作为磷高效基因型油菜的评价指标。

氮磷钾肥施用对油菜产量及养分吸收利用的影响

为油菜科学施肥提供依据，利用当前推广的6个油菜品种秦优11号（QY11）、中农油2008（ZNY2008）、中油杂11号（ZYZ11）、湘油17（XY17）、浙油601（ZY601）和沪油杂1号（HYZ1），在大田试验条件下研究了氮、磷、钾肥施用对油菜产量及氮、磷、钾素吸收利用的影响，并比较了不同品种对施肥响应的差异。结果显示，相同施肥处理下不同品种籽粒产量差异显著，不施N（PKB）、不施P（NKB）、不施K（NPB）及NPK全施（NPKB）处理下品种间最大差异分别为385、244、759和720kg/hm2，变异系数分别为18．1％、25．5％、16．4％和11．0％。氮、磷、钾施用可显著提高各品种产量和相应养分积累量，NPKB处理相比PKB、NKB及NPB处理分别增产1101～2012、1681～2459和293～1567kg/hm2，N、P、K积累量分别增加63．0～113．2、17．2～23．8和94．1～166．3kg/hm2。不同品种氮、磷、钾肥利用率也存在显著差异。同一品种对氮、磷、钾的响应一致，其中秦优11号对氮、磷、钾肥施用的敏感程度均大于其它品种，湘油17耐低氮、低磷和低钾的能力均高于其它品种。

施肥对贵州直播油菜产量和养分吸收的影响

2011-2012年于贵州省油菜主产区设置直播油菜氮磷钾硼肥田间试验,以推广品种油研599为材料,研究施肥对产量、养分累积量、肥料利用率及经济效益的影响,了解当地(典型的南方水稻土)的养分限制因子,为该地区直播油菜的合理施肥提供依据。结果表明,与不施肥相比,施肥提高了直播油菜的产量,各处理中以NPKB处理的产量最高,平均为2 189kg/hm2。缺氮、缺磷、缺钾和缺硼处理相比NPKB处理分别减产961、342、295和184kg/hm2,表明该地区直播油菜的养分限制因子依次为N>P>K>B。与当地农民习惯施肥(FFP)相比,NPKB处理增加了施肥量,产量明显提升,平均增产430kg/hm2;养分累积量和肥料利用率也均有明显提高,氮、磷、钾及相应肥料利用率分别增加28.6kg/hm2和13.5%、9.6kg/hm2和3.3%、71.4kg/hm2和23.9%。从经济效益看,NPKB处理相比FFP处理收益平均增加1 109元/hm2。肥料合理配施可以明显提高直播油菜产量、养分累积和经济效益,在当前贵州省直播油菜的生产中,应积极推行合理的平衡施用技术和科学的施肥方法,从而达到高产、高效、高收益的目的。

硼、钼营养对甘蓝型油菜脂肪酸组分的影响

盆栽试验研究表明:硼、钼及其配合施用使甘蓝型油菜中双6号和中油821的含油量提高4.3%～6.2%,并提高油酸含量,降低芥酸和亚麻酸含量。比较两品种不同施肥处理的效果发现,单施硼肥对提高中油821含油量的效果高于其它处理;单施钼肥对中双6号的含油量及油酸和芥酸含量有显著的影响,而对中油821的影响不显著。综合分析认为,硼、钼配合施用对中油821的品质效应好于中双6号。