镁肥基施及后期喷施对油菜产量与品质的影响

田贵生，陆志峰，任 涛，鲁剑巍

（华中农业大学资源与环境学院/华中农业大学微量元素研究中心，湖北 武汉 430070）

长江流域是我国冬油菜种植的主产区，也是土壤有效镁含量较为缺乏区域［1］。随着农业生产中对氮磷钾肥的重视和作物产量的提高，作物缺镁现象日益突出。作为植物的必需营养元素，镁在叶绿素的形成和光合作用等方面起着其他养分不可替代的作用［2］，镁的缺乏会导致作物产量和品质的下降，而其他农业投入（包括其他肥料的投入）得不到充分的回报，缺镁逐渐成为提高作物产量与品质的限制因素。近年来，大量研究表明，镁肥的施用可提高作物的产量与品质。在赤红壤、红壤和水稻土施用镁肥后，玉米干物质量显著增加，平均比对照增产8.8%，增产幅度为7.2%～11.4%［3］；在红壤旱地上施用镁肥后，黄豆和花生增产幅度最大，达25%～40%，其次是茶叶和烤烟，增产幅度在20%～25%，水稻增幅较小，仅为6%左右［4］；油菜施用镁肥后，籽粒产量与农民习惯施肥相比增产202.5～258.0 kg/hm2［5］；油菜施用硫酸钾镁肥后，籽粒产量与油脂含量较对照分别提高21.6%和16.4%［6］；以往研究大都关注镁的营养特性与有关含镁肥料的应用效果，并未明确不同用量镁肥基施对油菜响应及油菜后期根外补镁可行性。本研究以直播油菜为对象，以镁肥基施及后期喷施相结合的施肥策略，探究镁肥基施的适宜用量及后期喷镁对油菜产量与品质的影响，为油菜合理施肥提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验于2017～2018年在湖北省武穴市梅川镇郭坦村（N 30°06′47″，E 115°35′35″）进行，前茬作物为水稻。土壤类型为花岗片麻岩发育的水稻土，质地为砂壤土。耕层（0～20 cm）土壤基础理化性状为：pH值5.7，有机质含量13.2 g/kg，全氮含量0.7 g/kg，有效磷含量15.8 mg/kg，速效钾含量73.1 mg/kg，交换性镁含量175.4 mg/kg，有效硼含量0.36 mg/kg。供试油菜品种均为“大地199”，千粒重为4.1 g，采用直播种植方式，播种量为4.5 kg/hm2。2017年10月13日播种，2018年5月6日收获。其它田间管理同当地常规生产。

1.2 试验设计

试验采用裂区设计，主处理为基施镁肥，用量分别为MgO 0、15、30、45、60 kg/hm2；副处理为叶面喷施清水和镁肥。于油菜终花期（即播种后180 d）喷施等量（750 L/hm2）清水和0.5%硫酸镁（分析纯）。小区面积20 m2（8 m×2.5 m），随机区组排列，4次重复。

氮肥（N）、磷肥（P2O5）和钾肥（K2O）用量分别为195、90和120 kg/hm2，硼肥用量为硼砂15 kg/hm2。供试肥料为尿素（N 46%）、磷酸二铵（N 18%，P2O546%）、氯化钾（K2O 60%）、硫酸镁（MgO 16%）和硼砂（B 10%）。除氮肥分次施用（60%基肥+20%越冬肥+20%薹肥）外，其他肥料均做基肥一次性施用。

1.3 测试项目及方法

1.3.1 土壤样品采集与测定

试验开展前，采集0～20 cm耕层土壤，风干磨碎过筛，按照实验室常规方法测定土壤pH值、有机质、全氮、有效磷、速效钾、交换性镁和有效硼含量［7］。

1.3.2 角果叶绿素含量测定

于喷肥后第7 d（播种后187 d），分别在各小区选择有代表性的0.36 m2（0.6 m×0.6 m）样方，取地上部角果，将新鲜角果剥开分成角果皮和籽粒两部分，然后分别剪碎用丙酮乙醇混合液避光浸提48 h，浸提至角果皮和籽粒颜色完全发白为止，再用丙酮乙醇混合液进行空白校正，浸提液用分光光度计测定［8］。

1.3.3 植物样品采集与测定

油菜收获前，分别在各小区选择有代表性的0.36 m2（0.6 m×0.6 m）样方，取地上部植株样品，风干脱粒后测试油菜的生物量。植物样品采用体积比HNO3∶HClO4=4∶1的混合酸（优级纯）消化，再经全谱直读电感耦合等离子体—原子发射光谱仪（ICAP6300）测定镁含量［9］。

1.3.4 产量构成因子调查与产量收获

油菜收获前，分别在各小区选择有代表性的0.36 m2（0.6 m×0.6 m）样方植株，调查油菜密度、单株角果数和每角粒数。将代表性植株齐地割后装入网袋带回室内，悬挂风干脱粒后将籽粒烘干，用千粒板随机选取一定量的籽粒测定千粒重。油菜成熟后，各小区单收单打并记录产量。

1.3.5 油菜籽粒品质的测定

将油菜籽粒脱粒后风干，用南京中地仪器有限公司研制的近红外粮油品质分析仪（NYDL-3000），定量分析油菜籽粒的油脂含量［10］。

1.4 参数计算

地上部镁吸收量（Mg kg/hm2）=地上部生物量×镁含量产油量（kg/hm2）=油菜籽粒产量×籽粒油脂含量

1.5 数据统计

试验数据利用Excel 2010软件进行处理，采用SPSS 20.0数据处理软件进行数据的统计分析，采用Origin 8.0软件作图。

2 结果与分析

2.1 镁肥基施及后期喷施对油菜产量的影响

施用镁肥显著提高了油菜产量（表1），与不施镁相比，施镁的油菜产量增加了370～675 kg/hm2，增幅为14.08%～25.68%，在镁肥用量为45 kg/hm2时油菜产量达到最高，达3 303 kg/hm2，再继续增加镁肥用量，油菜产量不再增加。镁肥基施及后期喷施可进一步提高油菜产量（表1），与喷水相比，喷镁的油菜产量增加了89～267 kg/hm2，增幅为2.74%～9.36%，在基施镁肥15 kg/hm2时，喷镁增产效果最佳，达266 kg/hm2，当基施镁肥超过30 kg/hm2时，喷镁增产效果不明显。可见，当土壤交换性镁含量为175.4 mg/kg时，基施镁肥15 kg/hm2，油菜后期喷镁增产效果最佳；在基施镁肥30～45 kg/hm2时，即可满足整个油菜生育期的镁养分需求。

表1 不同镁肥用量下叶面喷镁对油菜产量的影响

2.2 镁肥基施及后期喷施对油菜产量构成因子的影响

施用镁肥显著提高了直播油菜的收获密度和单株角果数（表2），与不施镁相比，施镁的收获密度增加了1.7万～2.6万株/hm2，单株角果数增加了5.9～10.3个/株。镁肥基施及后期喷施可进一步提高油菜的每角粒数和千粒重（表2），与喷水相比，喷镁的每角粒数增加了0.5～2.2粒/角，千粒重增加0.06～0.35 g。可见，镁肥基施具有增加直播油菜的收获密度和单株角果数的作用，后期喷镁具有增加直播油菜的每角粒数和千粒重的作用。

表2 不同镁肥用量下叶面喷镁对油菜产量构成因子的影响

2.3 镁肥基施及后期喷施对油菜地上部镁吸收量的影响

施用镁肥后油菜地上部镁吸收量显著提高（表3），且随着镁肥用量的增加持续上升，在镁肥用量为45 kg/hm2时达到最高，相比不施镁的增量和增幅分别为11.55 kg/hm2和41.89%，其后随着镁肥用量增加地上部镁吸收量不再增加；镁肥基施及后期喷施可进一步提高油菜地上部镁吸收量（表3）。与喷水相比，喷镁的油菜地上部镁吸收量增加了1.51～2.32 kg/hm2，增幅为4.02%～7.28%。可见，镁肥基施及后期喷镁均能显著提高油菜地上部镁吸收量。

表3 不同镁肥用量下叶面喷镁对油菜地上部镁吸收量的影响

2.4 镁肥基施及后期喷施对油菜籽粒品质的影响

施用镁肥能显著提高油菜籽粒含油量和产油量（表4）。与不施镁相比，施镁的含油量增加2.83～3.10个百分点，产油量增加253～409 kg/hm2，增幅为21.12%～34.19%；镁肥后期喷施可进一步提高油菜籽粒含油量和产油量（表4），与喷水相比，喷镁的油脂含量增加0.02～0.29个百分点，产油量增加44～138 kg/hm2，增幅为2.81%～9.56%。可见，镁肥基施及后期喷镁均能明显增加油菜籽粒含油量和产油量，从而提高了油菜籽粒品质。

表4 不同镁肥用量下叶面喷镁对油菜籽粒品质的影响

3 讨论

3.1 镁肥施用对油菜籽粒产量的影响

随着氮、磷、钾肥用量的增加，土壤镁素自身不平衡的问题日益突出，已成为提高作物产量与品质的限制因素。李伏生［3］研究认为土壤交换性镁含量愈低，镁肥对作物的增产效果愈显著。作物地上部含镁量和镁吸收量也决定于交换性镁含量大小，交换性镁含量与含镁量和镁吸收量呈显著正相关。因此，土壤交换性镁能较好地反映土壤镁素对作物的有效性。根据我国土壤养分状况系统研究法的推荐施肥指标，白由路等［11］将土壤有效镁含量分为5级，即土壤有效镁含量小于60 mg/L的为严重缺乏，60～120 mg/L为缺乏，120～300 mg/L为中等，300～600 mg/L为丰富，大于600 mg/L的为极丰富。而本试验结果表明，即使土壤交换性镁含量（175.4 mg/kg）界于缺乏与潜在缺乏之间，施用镁肥也取得了显著的增产效果，施镁处理较不施镁处理的油菜产量和地上部镁吸收量分别增加了370～675和4.32～11.55 kg/hm2，增幅分别为14.08%～25.68%和15.67%～41.89%。由于尚不能确定油菜缺镁时土壤交换性镁含量的临界水平，如按照120 mg/kg来计算，我国长江流域油菜主产区土壤有效镁含量处在潜在缺乏的比例达到了50%左右［11］，需要不同程度地补充镁肥。

土壤施肥和叶面喷施是施肥的两种重要方式。虽然叶面施肥不能取代根部施肥，但能提供养分，促进作物生长和对土壤养分的吸收。叶面喷施的肥料能很快被植物吸收利用，可减少由于淋洗、挥发、土壤固定和环境因素引起的肥料损失［12］。特别是在作物需求养分旺盛而根系吸收减缓或养分暂时供不应求时，喷施叶面肥的补充效果更加明显。油菜自出苗后镁吸收量持续上升，在角果期达到最大值（35.8 kg/hm2），此时是油菜一生对镁素需求的旺盛时期［13］，叶面喷施镁肥既可及时补充油菜角果期对镁养分的需求，还可缓解油菜后期根系吸收养分能力差的问题。本研究发现，不同基施镁肥用量下，于油菜终花期喷镁，油菜角果镁含量和籽粒产量都有增加。在不施镁（0 kg/hm2）和低镁（15 kg/hm2）的条件下后期喷镁，油菜地上部镁吸收量和籽粒产量较对照相比均达到显著差异，且在镁肥用量为15 kg/hm2时，喷施效果最佳。而当镁肥用量超过30 kg/hm2时，喷镁的效果却不明显。说明在基施镁肥水平较低时，土壤镁养分供应不足，后期喷镁能及时补充油菜角果期对镁养分的快速需求，使得油菜角果皮与籽粒的镁含量和叶绿素含量均有所增加（图1和2），从而增强了角果皮的光合作用，提高了光合产物向籽粒中转运速率，增加了每角粒数和千粒重，达到增产的目的。

图1 不同镁肥用量下叶面喷镁对油菜角果期镁含量的影响

图2 不同镁肥用量下叶面喷镁对油菜角果期叶绿素含量的影响

3.2 镁肥施用对油菜籽粒品质的影响

不同作物的品质特征各不相同，因此施肥对作物品质的影响也因作物特性的不同而异。镁素主要集中在籽粒和果实中，对作物品质的影响很大［14］。因此，除了注意镁肥在提高产量上的效用以外，还应该考虑它在提高作物品质上的作用。阮建云等［15］在福建安溪县芦田茶场的试验中得到，乌龙茶的品质与茶叶中的镁含量呈正相关，茶园施镁肥后，鲜叶的酚/氨值下降、茶叶香气提高，茶叶产量和品质都显著提高。潘海发等［16］研究砀山酥梨叶面施镁后，显著提高了叶片镁含量和砀山酥梨果实的可溶性糖、维生素C含量，降低了果实含酸量。而油菜生产的最终目的是获取菜籽油，因此油菜籽粒的产油量是非常重要的品质指标。本试验研究发现，施镁能显著提高油菜的产油量，施镁较不施镁的产油量增加了253～409 kg/hm2，增幅为21.12%～34.19%；不同基施镁肥用量下，后期喷镁可进一步提高油菜的产油量，喷镁的产油量较喷水增加了44～138 kg/hm2，增幅2.81%～9.56%。也有研究结果表明，在土壤有效镁含量较低时，镁肥基施及叶面喷施油菜籽粒的油脂含量能显著提高；而在土壤有效镁含量较高时，效果反而下降［17］。这一变化趋势与不同基施镁肥水平及后期喷镁对油菜角果镁含量和籽粒产量的影响相一致，说明油菜角果镁含量与其产量和产油量相关性较高。

4 结论

施用镁肥显著提高了油菜产量和产油量，与不施镁相比，施镁的油菜产量和产油量分别增加了370～675和253～409 kg/hm2，增幅分别为14.08%～25.68%和21.12%～34.19%，在基施镁肥用量为45 kg/hm2时产量和产油量均达到最高，分别为3 303和1 606 kg/hm2，再继续增加镁肥用量，油菜产量和产油量不再增加。

镁肥基施及后期喷镁可进一步提高油菜产量和产油量，与喷水相比，喷镁的油菜产量和产油量分别增加了89～267和44～138 kg/hm2，增幅分别为2.74%～9.36%和2.81%～9.56%，在基施镁肥15 kg/hm2时，喷镁的油菜产量和产油量增产效果最佳，分别为266和138 kg/hm2，当基施镁肥超过30 kg/hm2时，喷镁的增产效果不明显。

因此，当土壤交换性镁含量（175.4 mg/kg）界于缺乏与潜在缺乏之间，在基施镁肥30～45 kg/hm2时，即可满足整个油菜生育期的镁养分需求；在基施镁肥用量较低（15 kg/hm2）时，油菜后期喷镁可以达到相应的增产效果。

致谢：田间试验得到了湖北省武穴市农业局的支持，特别感谢吴海亚、游秋香、王少华、周雄、陈少卿、张少楠等专家在试验管理上的大力帮助。