油烟轮作区不同土壤类型油菜对氮钾养分利用效率研究

陈 华，付利波，赵凯琴，李庆刚，杨兆春，彭 钰，陈检锋，王志远，王 伟，刘 俊，尹 梅*

(1.云南省农业科学院农业环境资源研究所，云南 昆明 650205； 2.云南省农业科学院经济作物研究所，云南 昆明 650205； 3.罗平县种子管理站，云南 罗平 655800；4.腾冲市农业技术推广所 ，云南 腾冲 679100；5.云龙县农业农村局 ，云南 云龙 672700)

【研究意义】油菜-烤烟轮作模式是云南的主要种植模式之一，油菜和烤烟两大主要经济作物的交替生产，是实现农民增收和周年高效生产的重要途径[1]。油菜—烤烟轮作模式在云南的种植区域广，涉及土壤类型众多。【前人研究进展】研究表明，不同土壤类型其土壤质地、结构、容重、孔隙度、蓄水能力、土壤温度和养分含量均有不同，直接导致土壤供肥能力和化肥利用率之间产生差异[2-4]。【本研究切入点】目前，针对不同土壤类型养分利用情况在烤烟上研究较多，但在油菜上的研究却很少，油菜作为云南主要油料作物之一，种植面积和总产分别占油料作物的82 %和80 %，占全国比例的4 %左右[5-6]，因油菜需肥量多，全省每年化肥投入总量大，加之施肥技术的不完备，致使油菜产区肥料资源浪费和产地环境退化[7-8]。【拟解决的关键问题】本研究针对云南油烟轮作区不同土壤类型，结合烤烟轻氮重钾的施肥特性，开展油菜氮、钾养分利用效率研究，旨在明确不同土壤类型土壤氮钾供应能力、油菜对氮钾养分的利用情况和氮钾用量对油菜产量的影响，为油菜精准养分管理技术和化肥减量增效技术模式建立提供依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料

试验于2018年10月在云南省罗平县板桥镇金鸡村、云南省澄江市龙街镇后香村和云南省腾冲市界头镇张家营村同步开展。其中，罗平试验点土壤类型为山原红壤、澄江试验点土壤类型为水稻土、腾冲试验点土壤类型为冲积性砂壤土，前作均为烤烟，试验地土壤养分状况见表1，油菜品种为云油双2号，试验用肥料为尿素、过磷酸钙和硫酸钾。

表1 试验地土壤养分状况

1.2 试验设计

试验设7个处理，分别为处理T1(N0)、处理T2(N1)、处理T3(N2K2)、处理T4(N3)、处理T5(K0)、处理T6(K1)、处理T7(K3)，3次重复，随机区组排列，小区面积20 m2，试验各处理肥料施用量见表2。

表2 试验设计

1.3 测定项目及方法

试验前于各试验地按 S形法采集10个点后混合为一个基础土样，取土深度为20 cm，采用铬酸钾容量法测定有机质，玻璃电位法测定pH，碱解扩散法测定碱解N，浸提·钼锑抗比色法测定速效P，乙酸铵溶液浸提·火焰光度计法测定速效K[9-12]。

油菜收获时，分小区分别对籽粒和生物产量进行测产。

每小区连续取植株样10株，105 ℃杀青烘干制样，分别对籽粒和秸秆进行测定，用凯氏定氮仪测定全N含量，火焰光度计测定全K含量[12]。

相关参数计算方法：氮肥利用率(%)=(施氮区吸氮量-对照区吸氮量)÷施氮量×100；氮肥农学效率(kg/kg)=(施氮区产量-对照区产量)÷施氮量；氮肥偏生产力=(kg/kg)=施氮区产量÷施氮量；氮素经济学利用效率(kg/kg)=经济学产量÷植株氮素吸收量；氮素生物学利用效率(kg/kg)=生物学产量÷植株氮素吸收量，钾肥利用效率相关参数计算方法与氮肥类似。

数据分析采用SPSS 25.0软件和Excel 2010软件。

2 结果与分析

2.1 不同氮钾用量对油菜产量的影响

表3显示，不同氮用量对产量影响较明显，在山原红壤上，处理T1(不施氮肥)产量最低，仅为2302.82 kg/hm2，与其它3个处理差异极显著；油菜产量最高为处理T2(施氮90 kg/hm2)，继续增施氮肥产量下降， 处理T4产量下降差异显著，各处理产量从高到低依次为处理T2>处理T3>处理T4>处理T1；在水稻土条件下，处理T1(不施氮肥)产量为1702.67 kg/hm2，与其它3个处理差异极显著，处理T3产量最高，为3638.45 kg/hm2， 与处理T2产量差异极显著，与处理T4差异显著，在处理T3水平上减施或增施氮肥产量均有下降，各处理产量从高到低依次为处理T3>处理T4>处理T2>处理T1；在砂壤土条件下，随施氮量的增加，产量呈增加趋势，处理T1(不施氮肥)产量最低，为1258.04 kg/hm2，与其它3个处理差异极显著，产量最高为处理T4，为3442.35 kg/hm2，与其它处理产量差异极显著，各处理产量从高到低依次为处理T4>处理T3>处理T2>处理T1；3种土壤类型处理T1(不施氮肥)产量表现为山原红壤>水稻土>砂壤土，施氮对产量的增产效应为砂壤土>水稻土>山原红壤。

不同钾用量对产量的影响不如氮明显，在红壤条件下，处理T5、处理T6、处理T7和处理T8产量无显著差异；在水稻土条件下，处理T5(不施钾肥)产量最低，为3003.43 kg/hm2，与施钾处理产量差异极显著，处理T5、处理T6、处理T7间无显著差异；在砂壤土条件下，产量最高为处理T6，与处理T5和处理T7产量差异显著。处理T5(不施钾肥)3种土壤类型油菜产量表现为山原红壤>水稻土>砂壤土，施钾对产量的增产效应为水稻土>砂壤土>山原红壤。

表3 不同氮钾用量的油菜产量

表4 不同氮用量油菜氮肥利用效率

表5 不同钾用量油菜钾肥利用效率

2.2 不同氮用量对油菜氮肥利用的影响

由表4可见，在山原红壤上，各施氮处理氮肥农学效率、偏生产力、经济学利用效率和氮肥利用率均表现为随施氮量的增加而下降，处理T2氮肥农学效率、偏生产力、经济学利用效率和氮肥利用率最高，分别为16.76、42.35、19.45 kg/kg和63.68 %；在水稻土上， 处理T2农学效率、氮肥偏生产力和氮肥利用率最高，分别为12.72、31.64 kg/kg和54.95 %，随施氮量的增加，氮养分利用效率下降；在砂壤土上，氮肥农学效率和氮肥利用率表现为随施氮量增加呈先增后减的趋势，处理T3氮肥农学效率和氮肥利用率最高，分别为9.0 kg/kg和37.14 %。分析不同施氮量在3种土壤类型下各氮肥利用指标得出，氮肥用量在90 kg/hm2时，氮肥利用效率为山原红壤>水稻土>砂壤土；氮肥用量在180 kg/hm2时，氮肥利用效率为水稻土>砂壤土>山原红壤，氮肥用量在270 kg/hm2时，氮肥利用效率为砂壤土>水稻土>山原红壤。

2.3 不同钾用量对油菜钾肥利用的影响

由表5可见，在山原红壤上，各施钾处理钾肥利用效率表现为随施钾量的增加而下降， 处理T6的钾肥偏生产力、钾素经济学利用效率和钾肥利用率最高，分别为70.43、21.18 kg/kg和46.52 %；在水稻土上，处理T6的钾肥偏生产力、钾素经济学利用效率、钾素生物学利用效率和钾肥利用率最高，分别为77.11、24.74、36.05 kg/kg和38.91 %，钾肥利用效率表现为随施钾量的增加而下降；在砂壤土上，处理T6的钾肥农学效率、钾肥偏生产力、钾素经济学利用效率、钾素生物学利用效率和钾肥利用率最高，分别为11.03、64.94、26.73、39.65 kg/kg和55.6 %，继续增施钾肥钾肥利用效率下降。分析不同施钾量在3种土壤类型下各钾肥利用指标得出，钾肥用量在50和100 kg/hm2时，钾肥利用效率为砂壤土>水稻土>山原红壤；钾肥用量在150 kg/hm2时，钾肥利用效率为山原红壤>水稻土>砂壤土。

2.4 不同土壤类型下施氮量与油菜氮肥利用率的关系

分别对3种土壤类型进行Quadratic二次模型曲线回归分析。由表6可见，山原红壤回归方程为y= -0.002x2+ 0.665x+ 5.753；水稻土二次回归方程为y= -0.002x2+ 0.651x+ 3.339；砂壤土回归方程为y= -0.001x2+ 0.415x+ 0.887。在3种土壤类型下，施氮量与油菜氮肥利用率曲线回归估算P值均小于0.01，曲线参数估计达极显著水平。

分别对3种土壤类型进行Quadratic二次模型曲线回归分析，由表7可见，山原红壤回归方程为y= -0.005x2+ 0.865x+ 3.856；水稻土回归方程为y= -0.004x2+ 0.719x+ 3.382；砂壤土回归方程为y= -0.007x2+ 1.089x+ 4.565。施钾量与油菜钾肥利用率曲线回归估算P值均小于0.05，曲线参数估计达显著水平。

3 讨 论

生产中，氮、钾肥投入不合理限制其肥效及利用效率，影响作物的产量潜力，合理的肥料施用量，对提高肥料利用率、减少化肥浪费和油菜病害是实现轻减栽培的技术关键[13-15]。研究表明，不同土壤类型的肥力差异和理化性状等因素直接影响作物养分吸收和利用[16-17]。在烤烟生产中为提高烟叶质量，重施钾肥是其主要施肥特点[18-19]，在不同产地环境下生产管理方式的不同，导致烟后土壤养分残留也不同[20]，对后季油菜养分利用形成一定影响。

试验结果显示，不同氮用量油菜产量最高的在山原红壤上为处理T2(施氮90 kg/hm2)，在水稻土上为处理T3(施氮180 kg/hm2)，在砂壤土上为处理T2(施氮90 kg/hm2)，说明在不同土壤类型下，对氮肥需求差异较大，这跟不同土壤类型的养分含量和供氮能力有一定关系[21]；氮肥利用效率与施肥量、土壤养分差异都具有明显关系[22-23]，处理T2(施氮90 kg/hm2)在山原红壤和水稻土上氮肥利用效率最高，氮肥利用率与氮用量呈负相关，砂壤土氮肥利用效率最高为处理T3(施氮180 kg/hm2)，继续增施氮肥利用效率降低，处理T2(施氮90 kg/hm2)下，氮肥利用效率最高为山原红壤，处理T3(施氮180 kg/hm2)下，氮肥利用效率最高为水稻土，处理T4(施氮270 kg/hm2)下，氮肥利用效率最高为砂壤土，3种土壤类型下，施氮量与氮肥利用率曲线参数估计均达极显著水平，具有一定相关性。

表6 不同氮用量与氮肥利用率的关系

表7 不同钾用量与钾肥利用率的关系

施钾对产量增产作用不如施氮明显，山原红壤各处理产量无显著差异，水稻土和砂壤土处理T6(施钾50 kg/hm2)产量最高，3种土壤类型烤烟季残留钾养分对产量的贡献表现为山原红壤>水稻土>砂壤土，施钾后增产效果为水稻土最明显；钾肥利用效率3种土壤类型上都表现为随施钾量的增加而降低的趋势，在处理T6(施钾50 kg/hm2)和处理T7(施钾100 kg/hm2)下，钾肥利用效率最高均为砂壤土， 处理T8(施钾150 kg/hm2)下最高为山原红壤；对施钾量与钾肥利用率关系进行曲线回归模拟，曲线参数估计均达显著水平，具有一定相关性。

4 结 论

在油烟轮作区，通过试验比较，罗平试验点山原红壤土壤类型施用氮肥90 kg/hm2的油菜产量最高，继续增施氮肥产量和养分利用效率均开始下降，施用钾肥对产量无显著增产作用，在该区域烟后油菜氮钾用量上应少施轻施，具有很大化肥减量空间；澄江试验点水稻土土壤类型下施用氮肥180 kg/hm2的油菜产量最高，继续增施氮肥产量和养分利用效率均开始下降，3个施钾处理产量无显著差异，在保证该区域氮肥供应的前提下可控施钾肥；腾冲试验点沙壤土土壤类型施用氮肥270 kg/hm2的油菜产量最高，施钾50 kg/hm2的油菜产量和养分利用效率最好，在该区域应适当增施氮肥和控施钾肥。