安徽省不同区域油菜对氮肥一次性施用方式的响应

韩 上，武 际*，胡现荣，桑亚松，胡 润，胡 鹏，郭熙盛

(1. 安徽省农业科学院土壤肥料研究所，养分循环与资源环境安徽省重点实验室，安徽 合肥 230031；2. 当涂县农业技术推广中心，安徽 马鞍山 243100；3. 肥东县农业技术推广中心，安徽 合肥 230000；4. 池州市贵池区农业技术推广中心，安徽 池州 247100；5. 巢湖市农业技术推广中心，安徽 合肥 238000)

油菜是我国重要的油料作物，菜籽油是国产食用植物油的第一大来源。在油菜生产中坚持“高油、高产、高效”对油菜产业的健康发展和我国的粮食安全具有重要意义[1]。安徽省淮河以南地区是我国重要的冬油菜产区，油菜种植面积和总产量长期居于全国前5位[2]。近年来，因为农村劳动力减少导致的用工难和人工成本提高等问题，加上我国油菜机械化率较低的现状，使油菜在生产中推行轻简化成为一种必然趋势[3]。虽有大量研究表明在油菜上肥料合理分期施用的效果最佳[3-5]，但实际生产中仍有部分农户不进行追肥。不追肥的比例在油菜种植大省的湖南、湖北和四川分别达到了23.7%、14.4%和26.0%，并仍有扩大的趋势[6-8]。同时，当前气候变化导致部分油菜主产区季节性干旱加重的问题[9-10]，也限制了追肥的时间和次数。多次施肥(基肥、苗肥、蕾薹肥和花肥)的方式，已经越来越难以适应当前的生产实际，以减少施肥次数为核心的轻简化养分管理技术越来越受到关注。氮素是影响油菜产量的最主要养分因素，氮肥的一次性施用技术具有省时、省工的优点，但由于当前市场上缓/控释肥料价格仍然偏高[11]，油菜生产中施用的氮肥仍多为速效态为主。速效态氮肥在一次性施用时，容易加大氮素的损失，不利于油菜高产和氮肥利用率的提高，且造成一系列环境问题[12-14]。因此，开展在一次性施肥条件下，移栽和直播油菜的不同氮肥施用方式田间试验，比较两种栽培模式下的氮肥效应显得十分必要和迫切。

有关氮肥用量、基追比、施用时期和施用次数对油菜生长、产量和氮肥利用率影响的研究已有较多报道[4-5,15-16]。关于施用氮肥可以改善油菜农艺性状，进而显著提高籽粒产量的研究结论更是在大量研究中被证实[17-23]。但当前对于一次性施肥条件下，油菜氮肥施用方法的研究仍是鲜见报道[3,24]。一次性施肥在降低劳动力成本的同时，对油菜产量的影响有多大，在常规的氮肥用量下何种施肥方式才能更好地满足两种不同种植方式油菜的正常生长均需试验研究。为此，课题组在长江流域冬油菜主产区安徽省的江淮地区和沿江地区布置了移栽和直播油菜的不同氮肥施用方式田间试验。通过比较两个区域两种栽培模式下不同氮肥施用方式(撒施、撒施后翻耕、条施/穴施)对油菜产量、氮积累量和氮肥利用效率的影响，明确江淮和沿江地区最适宜的施肥方式和不同栽培模式在不同施肥方式下的差异，以期为油菜一次性施肥技术提供依据，顺应油菜轻简化生产的发展方向。

1 材料与方法

1.1 试验材料

2010～2011年度在安徽省江淮地区的肥东县和沿江地区的池州市布置移栽和直播两种种植方式下的氮肥不同施用方式田间试验。试验点供试土壤均为水稻土，其基本理化性质见表1。供试油菜品种为当地主推品种，均为秦油7号，前茬作物均为水稻。

表1 供试土壤基本性状

1.2 试验设计

试验在同一田块进行，分成育苗移栽和直播两种种植方式。每种方式均设4个处理：不施氮肥；氮肥表面撒施；氮肥撒施后翻耕(深度5 cm)；氮肥集中施用(其中移栽油菜穴施、直播油菜条施，施肥深度和距离均为12 cm)。4个处理分别用N0、NB、NBP和NC表示，两种种植方式共计8个处理。每个处理3次重复，小区面积20 m2，随机区组排列。各处理氮肥用量均为180 kg/hm2，一次性基施。整个生育期内其它肥料用量和施用方法保持一致，每公顷施用P2O590 kg，K2O 120 kg，硼砂15 kg，各种肥料全部基施，表面撒施后耙匀。供施肥料品种分别为尿素(N 46%)、过磷酸钙(P2O512%)、氯化钾(K2O 60%)和硼砂(B 12%)。

两地区移栽油菜均于2010年10月1日育苗，10月31日移栽，种植密度为11.25×104株/hm2(株距22.2 cm，行距40.0 cm)；江淮地区直播油菜于2010年10月10日、沿江地区于9月27日条播，种植密度为30.00×104株/hm2(株距10.0 cm，行距33.3 cm)。田间管理均按照当地生产实际措施进行，并适时进行病虫害防治。

1.3 测定项目与方法

在油菜基肥施用前，采集0～20 cm土层土样，采用常规方法测定土壤有机质、全氮、有效磷、速效钾和pH值等基本指标[25]。

在油菜成熟期，按小区实收油菜籽粒计重。各小区随机选取6株油菜，风干后按籽粒、茎秆和角壳分别计重，根据茎秆和角壳比例混成一份秸秆样品。籽粒和秸秆样品烘干、磨碎后测定氮、磷、钾养分含量。样品经H2SO4-H2O2消化，半微量凯氏法测定全氮含量，钼锑抗比色法测定全磷含量，火焰光度法测定全钾含量[25]。

1.4 数据分析

根据参考文献[26-28]计算如下参数：

经济效益(元/hm2)=籽粒产量×籽粒单价-成本，移栽油菜成本为氮肥成本和劳动力成本之和，直播油菜成本为氮肥成本。

氮收获指数(NHI，kg/kg)，即NHI=籽粒吸氮量/地上部总吸氮量。

氮肥表观利用率(REN，%)，即REN=(U-U0)/F×100，其中U、U0分别为施氮、不施氮时作物收获期地上部总吸氮量，F代表氮肥的投入量。

氮肥偏生产力(PFPN，kg/kg)，即PFPN=Y/F，Y为施氮后所获得的籽粒产量。

氮肥农学效率(AEN，kg/kg)，即AEN=(Y-Y0)/F，Y0为不施氮条件下籽粒产量。

用Excel 2010进行数据分析和表格处理；用SPSS 17.0进行数据统计分析，用LSD法检验P<0.05水平上的差异显著性。

2 结果与分析

2.1 氮肥一次性施用方式对油菜产量和经济效益的影响

不同栽培模式在相同氮肥施用方式下油菜籽粒产量和经济效益存在明显差异(表2)。移栽油菜各处理产量均高于对应直播油菜处理，两者的产量差在江淮地区为42～516 kg/hm2，在沿江地区达492～810 kg/hm2。但在扣除移栽劳动力成本后，移栽油菜经济效益在江淮地区均低于对应直播油菜处理；在沿江地区二者效益较为接近。

施用氮肥能显著提高两种栽培模式下油菜产量，不同氮肥施用方式亦对产量和经济效益影响明显。其中氮肥施用方式对直播油菜产量影响更明显。在江淮地区，以氮肥集中施用处理(NC)，即移栽油菜穴施、直播油菜条施处理获得最高产量和最大经济效益。不施肥处理(N0)产量最低，在扣除移栽劳动力成本后，移栽油菜经济效益出现负值。移栽方式下，氮肥穴施处理和氮肥撒施后翻耕处理(NBP)产量差异不显著，但两处理产量均显著高于氮肥表面撒施处理(NB)，增产幅度分别为9.92%和7.89%，增加收益811元/hm2和645元/hm2。直播方式下，氮肥条施处理油菜产量比氮肥撒施后翻耕处理和氮肥撒施处理分别增产17.78%和25.69%，产量差异均达显著水平，每公顷增收1 325和1 794元。在沿江地区，移栽和直播油菜均以氮肥撒施后翻耕和集中施用(穴施、条施)处理产量较高，两处理间产量接近，均显著高于氮肥表面撒施处理。移栽方式下，氮肥撒施后翻耕处理、氮肥穴施处理比氮肥表面撒施处理分别增产10.79%和9.54%，增加经济效益1 315和1 163元/hm2；直播方式下，增产幅度分别达到了14.54%和12.82%，每公顷增收1 242和1 095元。

表2 氮肥施用方式对移栽和直播油菜产量、经济效益的影响

注：2011年安徽省油菜籽粒价格以4.60元/kg计算，N以4.50元/kg计算，移栽劳动力成本以3 600元/hm2计算。同一地点同列数字后字母不同表示差异达0.05显著水平，下同。

2.2 氮肥一次性施用方式对油菜地上部氮素吸收积累的影响

不同氮肥施用方式对移栽和直播油菜地上部各部位氮素积累有明显影响(表3)。移栽油菜各处理氮积累量无论是在江淮地区还是在沿江地区均明显高于直播油菜对应处理氮积累量，增幅在11.37～30.05 kg/hm2。在相同的氮肥用量和施用方式下，移栽油菜比直播油菜吸收积累了更多的氮素。在江淮地区，移栽和直播油菜的籽粒和秸秆氮积累量均以氮肥集中施用处理(NC)，即移栽油菜穴施、直播油菜条施处理最高，显著高于其它处理。撒施后翻耕处理(NBP)和氮肥表面撒施处理(NB)次之，不施氮肥处理(N0)地上各部位氮积累量均处于最低水平。不同施氮方式对江淮地区油菜的氮收获指数无明显影响，各施氮处理氮收获指数在0.73～0.74之间。不施氮处理的氮收获指数在直播油菜上达到了0.80。在沿江地区，移栽和直播油菜均以氮肥撒施后翻耕和氮肥集中施用处理地上部氮积累量较高。二者差异未达显著水平，但二者均显著高于氮肥表面撒施处理。籽粒中的氮积累量也具有上述趋势，但在秸秆中表现并不一致。分析氮收获指数可知，移栽和直播油菜氮收获指数均以氮肥集中施用处理和氮肥撒施后翻耕处理较高，与氮肥表面撒施处理相比，更有利于氮素在籽粒中的积累。

表3 氮肥施用方式对油菜地上部氮积累的影响

2.3 不同氮肥施用方式下氮肥利用效率的比较

比较移栽和直播两种栽培模式下油菜的氮肥利用效率(表4)，在氮肥施用方式相同时，沿江地区移栽油菜的氮肥表观利用率、氮肥偏生产力以及氮肥农学利用率均高于直播油菜；江淮地区移栽油菜的氮肥偏生产力均高于直播油菜，而农学效率均低于直播油菜。直播油菜的氮肥农学效率较高与不施氮肥处理产量(102 kg/hm2)较低有关。氮肥表观利用率方面，在氮肥表面撒施和氮肥撒施后翻耕条件下，移栽油菜较直播油菜高；而直播油菜在氮肥集中施用时具有更高的氮肥表观利用率。

氮肥利用效率在不同氮肥施用方式下表现不一。在江淮地区，各处理中氮肥表观利用率、偏生产力和农学效率在移栽油菜和直播油菜上均以氮肥集中施用处理最高，氮肥撒施后翻耕处理次之。二者在氮肥表观利用率上的差异达到了显著水平，其中在直播油菜上表现更明显，氮肥条施处理的氮肥表观利用率、偏生产力和农学利用率比撒施后翻耕处理分别提高了42.18%、17.77%和18.98%。这可能与江淮地区试验点在试验期间出现了持续无有效降雨的状况，天气较干旱有关。在沿江地区，以氮肥撒施后翻耕和氮肥集中施用处理各氮肥利用效率指标较高，二者各指标差异均不显著。氮肥表面撒施处理在两个区域、两种栽培模式下的氮肥表观利用率、氮肥偏生产力以及氮肥农学效率均处于最低水平，明显低于氮肥集中施用和氮肥撒施后翻耕处理。

表4 不同氮肥施肥方式对油菜氮肥利用效率的影响

3 讨论

3.1 移栽和直播油菜对氮肥一次性施用的响应

已有研究表明[15,29]，移栽油菜和直播油菜的施氮效果存在差异，施氮对移栽油菜生长发育和产量形成的影响更为明显；直播油菜对外源氮肥的需求相对较少，但对氮素缺乏更为敏感。本研究发现，在氮肥一次性基施时，相同氮肥施用方式下移栽油菜的产量、氮积累量和氮肥偏生产力在江淮地区和沿江地区均高于直播油菜对应指标。分析原因，这可能与移栽油菜和直播油菜的群体结构和个体形态存在明显差异，但在栽培和养分管理上，针对直播油菜的高产技术仍未普及有关。直播油菜直接大田播种，其出苗和苗期生长发育受田间环境影响较大。与移栽油菜经过苗床培育在移栽时已经具有一定的生物量相比，直播油菜在苗期的抗逆性和植株健壮程度上均劣于移栽油菜。移栽油菜的苗期特征使其个体在整个生育期内生长发育稳定，单株产量较高，最终获得高产和高养分积累；而直播油菜个体植株较弱的特点决定了单株产量较低，需要发挥群体的优势获得高产。这也是本研究中直播油菜的密度达到30.00×104株/hm2，而移栽油菜只有11.25×104株/hm2的原因。但在提高直播油菜播种量的同时又增加了油菜群体内部对养分等各种资源的竞争，进而影响油菜植株养分含量和个体发育，使油菜个体营养不良易受环境胁迫。本研究在江淮地区，肥料集中施用方式下直播油菜的氮肥表观利用率和农学效率高于移栽油菜。原因为油菜生育前期该试验点持续干旱，而直播油菜由于单株较移栽油菜瘦小且生育期缩短、对缺氮更敏感[29-30]，导致其不施氮肥处理的产量只有102 kg/hm2，几近绝收，致使直播油菜的氮肥表观利用率和农学效率偏高。总的来说，在一定施氮量的前提下，移栽油菜氮素利用效率整体上高于直播油菜。这可能与移栽油菜吸收和利用了更多的外源氮素，而直播油菜的群体根系分布特征使其从土壤中吸收氮素的能力更强有关[15,31-32]。因此，针对直播油菜的生育特点，建立以调控群体密度和个体发育为核心的养分管理策略变得尤为重要和迫切。

3.2 根据不同区域生产实际选择适宜的施肥方式

已经有大量研究证实[3-5,16,33-34]，在油菜上氮肥分次施用能提高籽粒产量。但在我国油菜机械化率不高的大背景下，多次施肥面临劳动力数量不足、人工成本较高和气候限制等问题[1,3,10,35]。轻简化的生产需求迫切需要轻简化的养分管理技术。本研究在肥料一次性施用的基础上，比较了不同油菜产区适宜的氮肥施用方式及其在不同栽培方式上的差异。结果表明，在江淮地区，氮肥集中施用(移栽油菜穴施、直播油菜条施)方式下，油菜产量和氮积累最高、氮肥利用效率最优；氮肥撒施后翻耕的方式效果次之，余常兵等[3]也得到类似结论；在沿江地区则以氮肥撒施后翻耕和氮肥集中施用两种方式获得较高产量、氮积累量和氮肥利用效率；而氮肥表面撒施的方式，在两个地区的油菜产量、氮积累量和氮肥利用效率均显著低于上述两种施肥方式。从产量和肥料的吸收利用角度考虑，在一次性施肥条件下，氮肥集中施用是江淮地区的最优施肥方式，氮肥撒施后翻耕和氮肥集中施用均是沿江地区的较佳选择。但选择合适的施肥方式仍需考虑当地生产实际。例如，采用肥料穴施的施肥方式需要考虑当地的劳动力状况；采用肥料条施和撒施后翻耕时，需要具有相关机械且田块适宜机械操作等条件；肥料表面撒施虽然施用效果较差，但也具备省时省工的优点。

江淮地区和沿江地区是安徽省冬油菜主产区，在本研究条件下，两地的最优氮肥施用方式并不一致。分析原因，笔者认为主要与两地的气候特征，特别是水资源状况有关。安徽省沿江地区雨量充沛，且雨热同季，为农业生产提供了良好的条件[36]。在沿江地区，氮肥撒施后翻耕和氮肥集中施用在移栽和直播油菜上均获得较高产量。安徽省江淮地区，特别是江淮丘陵区历史上就是干旱缺水比较严重的地区，旱灾频发，水资源严重不足[37]，且降雨集中在夏季和春季，在油菜生育前期(10～12月)降雨较少，经常出现持续无有效降雨的状况。本试验期间，江淮地区就出现了持续干旱，气象资料[38]统计结果显示直播油菜出苗后一个月内只有一次有效降雨，降雨量为39 mm；育苗油菜移栽后，15 d内也无降雨。育苗油菜在移栽时大量根系受损，使根系呈现出分布较浅且相对集中的特点，这使得移栽油菜在移栽初期耐旱性较差、对养分的吸收能力有限；直播油菜虽有形成庞大“根群”的潜力，但苗期水分缺乏造成的地上部生长受阻会导致根系发育停滞，进一步影响根系对地上部正常的肥水供应[39]。油菜前期营养供应不足会出现生长缓慢的现象，进而导致油菜后期角果发育受到限制[40]，这也是本研究条件下江淮地区移栽油菜和直播油菜的产量均低于沿江地区的主要原因。在江淮地区持续干旱的条件下，与其他氮肥施用方式相比，氮肥集中施用(移栽油菜穴施、直播油菜条施)能有效减少氮肥损失，更利于油菜根系对氮素的吸收利用，使移栽油菜和直播油菜均获得更高产量。综上所述，在实际生产中应根据不同区域气候特征，综合考虑该区域劳动力现状、机械化水平和种植规模等确定最适宜的氮肥施用方式。

4 结论

相同氮肥施用方式下，移栽油菜在江淮地区和沿江地区产量均高于直播油菜；但在扣除移栽劳动力成本后，江淮地区以直播油菜经济效益较高，沿江地区移栽和直播油菜效益接近。直播栽培是油菜轻简化发展的方向。

不同地区油菜籽粒产量、地上部氮积累量和氮素利用效率受氮肥施用方式影响明显。在氮肥用量为180 kg/hm2且一次性基施的条件下，无论是移栽油菜还是直播油菜，江淮地区以氮肥集中施用(移栽油菜穴施、直播油菜条施)的施肥方式获得最高产量、最大氮积累量和最优氮肥利用效率；沿江地区以氮肥撒施后翻耕和氮肥集中施用两种方式的产量、氮积累量较高，氮肥利用效率较佳。

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