江苏沿江地区不同地力水平下油菜的肥料效应分析

张 静，苏 胜，毛 伟，曾洪玉，仇建荣，赵海涛

（1.扬州市职业大学∕江苏省农业安全生产与环境保护工程技术研究中心，江苏 扬州 225009；2.扬州市耕地质量保护站∕江苏耕地质量与测土配方施肥数据中心，江苏 扬州 225009；3.农业农村部耕地质量监测与评价重点实验室，江苏 扬州 225009；4.扬州市江都区农业技术综合服务中心，江苏 扬州 225200；5.扬州大学环境科学与工程学院，江苏 扬州 225127）

油菜是我国种植面积最大的油料作物，也是世界四大油料作物之一，具有需肥量大、耐肥性强等特点[1]。目前，能够实现油菜优质高产高效的重要措施之一是优化施肥技术，提高施肥效率[2]。氮、磷、钾是油菜生长必需的营养三要素，合理配施氮、磷、钾肥对油菜生长至关重要。国内外关于油菜生产中氮、磷、钾肥施用及作用效果的研究很多。如李慧等[3]分析了2005—2010 年国内2 106 个油菜数据，结果表明，施用氮、磷、钾肥后油菜增产效果显著，氮、磷、钾肥增产效果依次为氮肥＞磷肥＞钾肥，且氮素是影响油菜产量最重要的因素。王寅等[4]研究表明，适量施用氮、磷、钾肥可显著提高油菜体内各养分的含量，提高油菜产量，其中增产效果最显著是氮，其次是磷，钾的作用效果相对较小。吴永成等[5]研究表明，增施氮肥可明显提高油菜籽粒蛋白质含量和亚麻酸含量。但以上研究均未考虑研究区域土壤地力对油菜生长的影响。

土壤地力是影响土壤生产力的重要因素[6]，梁涛[7]通过分析重庆地区不同时期土壤数据和施肥情况的调查结果，发现不同施肥方法在不同基础地力区域效果不一，基础地力水平提高能促进土壤养分的供应能力和作物吸收养分的能力。廖育林等[8]通过长期定位施肥试验发现，相同目标产量下，高地力土壤施肥量低于低地力土壤，低地力土壤对肥料养分的依赖性更强。针对不同地力土壤提出科学合理的施肥推荐，对保障我国农业生产具有重要理论意义。江苏沿江地区为江苏省重要的粮油产区[9]，对保障植物油安全具有重要作用。近年来，由于部分区域农民管理粗放、不合理施肥等导致的部分区域耕地地力分布不均问题日益突出[10]，而目前针对沿江地区土壤地力水平、油菜产量以及肥料利用率三者关系的研究鲜有报道。为此，拟在江苏沿江地区选取有代表性的高、中、低3 种地力水平土壤，开展不同氮、磷、钾肥配比对油菜生长的影响试验，以确定不同地力土壤下油菜氮、磷、钾肥的最佳施用量，为该区域科学施肥和保证油菜优质高产提供参考。

1 材料和方法

1.1 试验地概况

试验设在江苏省扬州市江都区小纪镇（119°45′32″E，32°36′31″N）油菜生产区，该区属长江中游里下河区域，地势平坦，平均海拔2.1 m。小纪镇处于亚热带湿润气候区，年平均气温15.0 ℃，年平均降水量979 mm，年无霜期221 d。前茬作物均为水稻。试验点土壤分别为小粉浆土、中位砂姜土、乌砂土，以土壤中有机质含量为依据，将试验点土壤分为高、中、低3 种地力土壤，具体耕层土壤基本理化性状见表1。

表1 试验点土壤基本理化性状Tab.1 The physical and chemical properties of experimental soils

1.2 试验材料

各试验点供试油菜品种为甘蓝型半冬性油菜新品种宁杂1818，为江苏省农业科学院经济作物研究所选育的油菜新型杂交种，是当地主推油菜品种。

供试肥料主要为尿素（含N 46%）、过磷酸钙（含P2O512%）、氯化钾（含K2O 60%）。

1.3 试验设计

设置8 个处理，分别为N0P0K0（不施肥）、N0P2K2（不施氮）、N2P0K2（不施磷）、N2P2K0（不施钾）、N1P2K2（减施氮）、N2P1K2（减施磷）、N2P2K1（减施钾）、N2P2K2（为近3 a 当地油菜氮、磷、钾习惯施肥平均用量）。各处理肥料用量见表2。氮肥分基肥、苗肥、薹肥3次施用，比例为4∶2∶4；磷肥一次性基施；钾肥分为基肥、薹肥2 次施用，比例为6∶4。试验过程中不施用有机肥。

表2 不同处理施肥配比Tab.2 Amount of different fertilizer treatments

设置小区面积20 m2（4 m×5 m），3 次重复。试验采用育苗移栽方式种植，于2016 年9 月中旬播种育苗，11月上旬移栽，一穴双株，移栽密度为12.45万株∕hm2，次年5 月下旬收获。灌排水、病虫草防治等田间管理同大田一致。

1.4 测定项目与方法

农艺性状：油菜成熟期采样，各小区相同行列连续取8株，测定油菜的株高、茎粗、有效分枝数、单株角果数、每角粒数、千粒质量。

产量性状：油菜收获期，各小区单打实收，分别称取油菜籽粒、角壳和秸秆的质量。

植株全氮（磷、钾）含量：采用硫酸-双氧水消煮，开氏蒸馏法进行植株全氮含量测定，钼蓝比色法进行植株全磷含量测定，火焰光度法进行植株全钾含量测定。

1.5 计算公式

植株总吸氮（磷、钾）量=植株干质量×植株全氮（磷、钾）含量，

氮（磷、钾）肥料利用率=[收获期施氮（磷、钾）区植株总吸氮（磷、钾）量-收获期不施氮（磷、钾）区植株总吸氮（磷、钾）量]∕氮（磷、钾）肥施用量×100%，

化肥投入（元∕hm2）=施肥量×肥料价格，

经济效益（元∕hm2）=产量×销售价格-化肥投入。

其中，投入肥料中氮、磷、钾肥单价分别为3.5、4.5、5.5元∕kg，油菜籽销售价格4.8元∕kg。

1.6 数据处理

采用Microsoft Excel 2019 进行数据处理和表格绘制，采用Origin 2021 绘图，使用SPSS 21.0 软件进行统计分析，处理间的多重比较采用Duncan’s法。

2 结果与分析

2.1 氮、磷、钾配施对油菜主要农艺性状的影响

如表3 所示，不同地力水平土壤下油菜的主要农艺性状存在明显差异。不施肥条件下，地力水平越高，油菜的各项农艺性状表现越好，说明油菜生长与土壤地力的高低密切相关。氮、磷、钾肥的有效施用对各地力水平下油菜的主要农艺性状均有一定的促进作用。与N0P0K0相比，各处理下油菜株高、茎粗、有效分枝数、单株角果数、每角粒数和千粒质量均不同程度提高，中地力效果最明显。

表3 氮、磷、钾配施对油菜主要农艺性状的影响Tab.3 Effects of N，P，K application on agronomic traits of rapeseed

不同地力水平下，均以N2P2K2处理下油菜的生长发育最佳，植物分枝发育增强，有效分枝数和角果数增加，各农艺性状均明显提高。此外，任一养分的缺乏对油菜的生长均有所阻碍，与N2P2K2处理相比，N0P2K2处理下油菜的株高、有效分枝数、单株角果数、每角粒数和千粒质量均显著降低，其中3种地力水平下单株角果数下降最明显，下降幅度达31.33%～44.92%，说明缺氮处理对3 种地力土壤下油菜主要农艺性状均有明显的抑制作用。N2P0K2与N2P2K2处理对比发现，缺磷处理对低地力土壤中油菜主要农艺性状影响不大，但中地力和高地力土壤中油菜株高、茎粗、有效分枝数、单株角果数和千粒质量略有降低，其中中地力土壤中油菜茎粗下降幅度最大，为19.71%，说明该区域低地力土壤中磷含量基本满足油菜生长的需求，中地力和高地力土壤中磷含量较低，这一特点从土壤的基本理化性质中也可看出。N2P2K0与N2P2K2相比，缺钾处理对不同地力土壤中油菜主要农艺性状影响相对较小。此外，相同地力水平下，适当减量施肥处理N1P2K2、N2P1K2、N2P2K1对油菜农艺性状影响整体上差异不显著，株高、茎粗、有效分枝数、单株角果数、每角粒数和千粒质量均能达到较高的水平。综上所述，不同地力水平下，相对N2P2K2处理，适当减施磷、钾肥对油菜主要农艺性状的影响差异不明显。

2.2 氮、磷、钾配施对油菜籽产量的影响

不同地力水平土壤下油菜产量水平不同，由表4可知，不施肥（N0P0K0）处理下油菜产量随地力水平提高而大幅增加，低、中、高地力水平下油菜产量平均分别为1 835.60、1 971.67、2 178.41 kg∕hm2，中地力较低地力产量增加7.41%，高地力较低地力产量增加18.68%，说明作物产量与土壤地力水平相关，提升土壤地力可促进作物增产。氮、磷、钾肥料配施可进一步提高油菜籽产量，不同配比作用效果不同，其中各地力水平土壤下均以N2P2K2处理后产量最高，低、中、高地力水平下油菜平均产量分别为3 584.40、3 693.41、3 852.93 kg∕hm2。以N2P2K2处理为基数，3 种地力水平下缺素处理油菜产量均出现明显降低，其中缺氮（N0P2K2）处理下，低、中、高地力土壤中油菜籽产量变化相对值分别为54.22%、57.55%、59.35%，缺磷（N2P0K2）处理下，低、中、高地力土壤中油菜籽产量变化相对值分别为92.49%、87.29%、90.68%，缺钾（N2P2K0）处理下，低、中、高地力土壤中油菜籽产量变化相对值分别为93.81%、91.30%、94.37%，说明氮、磷、钾是油菜增产的重要养分因子，施肥比不施肥对油菜产量有显著影响，但不同元素增产效果不同，其中氮素对油菜产量影响最大，其次是磷，最后是钾。

表4 氮、磷、钾配施对油菜籽产量的影响Tab.4 Effects of N，P，K application on seed yield of rapeseed

不同地力土壤中减施肥料对油菜产量的影响也存在明显差异。减施氮肥（N1P2K2）处理，低、中、高地力土壤中油菜籽产量变化的相对值分别为90.87%、88.95%、92.78%，均低于95%，说明氮肥减量40%施用在一定程度上影响油菜产量形成，中地力水平土壤中油菜产量下降尤为显著，减产11.05%。减施磷肥（N2P1K2）处理，低、中、高地力土壤中油菜籽产量分别减产3.55%、6.36%、6.75%，说明地力水平较低的土壤，磷肥施加量超过一定值时，继续增施磷肥对油菜增产不显著。减施钾肥（N2P2K1）处理，低、中、高地力土壤中油菜籽产量分别减产3.82%、3.76%、1.45%，减产率均低于5%，说明该区域3种地力土壤中施加60%的钾肥基本满足油菜生长需要，增施钾肥对油菜增产效果不显著。可见，低地力土壤N2P1K2、N2P2K1处理后产量相对值均大于95%，可作为生产施肥推荐用量；中、高地力土壤N2P2K1处理后产量相对值均大于95%，可作为生产施肥推荐用量。

2.3 氮、磷、钾配施对油菜肥料利用率的影响

如图1 所示，不同地力土壤下氮、磷、钾配施对油菜肥料利用率的影响存在差异。土壤地力水平会对养分的累积和有效性产生影响，同一施肥处理在不同地力土壤下肥料利用率不同，其中缺氮（N0P2K2）处理下，磷肥利用率在高地力土壤中表现最高，钾肥利用率在中地力土壤中表现最高；缺磷（N2P0K2）处理下氮肥和钾肥利用率均在低地力土壤中达到最高；缺钾（N2P2K0）处理下氮肥、磷肥利用率均在高地力土壤中表现最佳。在所有施肥处理中，氮肥利用率在中地力土壤N1P2K2处理下表现最高，为37.17%，磷肥利用率在高地力土壤N2P1K2处理下表现最高，为18.31%，钾肥利用率在中地力土壤N2P2K1处理下表现最高，为53.45%。当地习惯施肥（N2P2K2）处理下氮、磷、钾肥利用率均在中地力土壤中表现最高。

图1 不同地力水平下氮、磷、钾肥配施对油菜肥料利用率的影响Fig.1 The effects of different proportions of N，P，and K fertilizers on rape seed fertilizer utilization rate under different soil fertilities

在相同地力水平下，不同配比的氮、磷、钾处理下肥料利用率差异显著，低地力土壤中氮、磷、钾肥利用率分别在减施肥料处理N1P2K2、N2P1K2、N2P2K1下达到最高；中地力土壤中氮肥利用率在减施氮肥N1P2K2处理下最高，为37.17%，磷肥利用率在常规施肥N2P2K2处理下达到最大值，为18.61%，钾肥利用率在减施钾肥N2P2K1处理下达到最大值，为53.45%；高地力土壤中氮肥利用率在常规施肥N2P2K2处理下表现最高，而磷、钾肥利用率分别在减施肥料N2P1K2、N2P2K1处理下表现最高。综合分析，低地力土壤以N1P2K2处理下氮、磷、钾肥料利用率整体表现较佳，中地力土壤以N2P2K2处理表现较佳，高地力土壤以N2P2K1处理表现较佳。

2.4 氮、磷、钾配施对油菜经济效益的影响

按照当年市场价氮肥3.5 元∕kg、磷肥4.5 元∕kg、钾肥5.5 元∕kg，油菜籽销售价格4.8 元∕kg，计算得到表5。3 种地力土壤中，油菜在不同配比肥料作用下，经济效益均为正收益。其中，处理N2P2K2下经济效益最高，在低、中、高地力水平下分别为15 631.12、16 154.37、16 920.06 元∕hm2，说明氮、磷、钾合理施用可有效提高油菜产量，增加经济收入，其中氮肥施用，对油菜增产增效至关重要。

表5 不同地力土壤氮、磷、钾配施的效益分析Tab.5 The economic benefit analysis of N，P，K application in different fertility soils

不同地力水平下，油菜产量和经济效益有所差异。整体表现为低地力＜中地力＜高地力，说明氮、磷、钾配施对经济效益的影响与土壤地力水平有关。从不同地力水平下氮、磷、钾配施对油菜生产经济效益的影响综合分析，低地力土壤以N2P2K1、N2P1K2、N2P2K2处理效果较佳，中、高地力土壤以N2P2K1、N2P2K2处理效果较佳。

3 结论与讨论

氮、磷、钾是油菜生长所必需的三大营养元素，科学施用氮、磷、钾肥是油菜高质高产的重要保障。许多研究表明，氮、磷、钾肥合理施用可以促进油菜营养生长，提高油菜产量及其构成因素[11-16]。何俊平等[17]研究表明，与不施肥相比，不同氮、磷、钾配比均可提高油菜株高、有效分枝数和主花序有效角果数，增加产量，不同地力土壤增产效果不同。本研究结果表明，与不施肥处理相比，不同氮、磷、钾配施下3 种地力土壤中油菜株高、茎粗、有效分枝数、单株角果数、每角粒数和千粒质量均有不同程度提高，其中相同地力水平下，N2P2K2处理油菜农艺性状表现最佳。不同地力水平下，对比N2P2K2处理，适当减施磷、钾肥对油菜主要农艺性状影响差异不明显。与不施肥处理相比，增施氮肥可显著改善油菜主要农艺性状，提高产量。缺氮、缺磷、缺钾处理与氮、磷、钾全配施（N2P2K2）处理相比，油菜的主要农艺性状有明显差异，说明氮、磷、钾合理配施对油菜生长发育起着非常重要的作用，这与朱德进等[18]的研究结果基本一致。

科学施肥是油菜高产高效的重要措施之一，氮、磷、钾肥投入是油菜生产成本的重要组成部分。刘成等[19]研究表明，化肥投入结构不合理会显著降低油菜成本效率，不合理的施肥方式对油菜生产成本有显著负影响。邹小云等[20]研究表明，氮、磷、钾、硼配合施用油菜增产增效显著，增产效果依次为NPKB＞NPK＞NKB＞NPB＞PKB，增收效果依次为NPKB＞NPB＞NPK＞NKB，缺氮处理为负增收，氮肥是油菜增产增效的关键。邹娟等[21]研究表明，氮、磷、钾、硼配合施用可显著增加油菜产量和效益，增产增收效果依次为NPKB＞NPB＞NPK＞NKB＞PKB，其中施用磷、钾、硼肥后油菜的增产幅度与土壤中有效磷、钾、硼含量呈负相关。综上，氮、磷、钾科学施用是油菜增产增效的重要手段。本研究结果表明，与不施肥相比，施肥在提高油菜产量方面具有积极作用，但不同氮、磷、钾配比增产增收效果不同。3 种地力水平下油菜均以N2P2K2处理增产效果最明显，缺施任何一种肥料都会出现较大减产，其中缺施氮肥减产最严重，低、中、高地力土壤分别减产45.78%、42.45%、40.65%。在高施氮肥水平下适当减施磷肥或钾肥，油菜产量变化相对值差异不一，低地力土壤N2P1K2、N2P2K1处理后相对值均大于95%，中、高地力土壤N2P2K1处理后相对值均大于95%，可作为生产推荐肥料用量。

化肥是保障我国粮食安全的重要举措，诺贝尔奖得主BORLAUG 通过对20 世纪农业发展分析表示，20 世纪全世界所增加的作物产量中的1∕2 得益于化肥的施用[22]。YOUSAF 等[23]在湖北省3 个地点的田间试验表明，与仅施磷、钾肥相比，氮、磷、钾配施下油菜产量显著增加61%～72%。本研究结果也表明，氮肥施用对油菜增产起关键作用。与不施肥相比，缺氮（N0P2K2）处理下，3 种地力土壤中油菜产量增加不明显，这与陈国徽等[24]相关研究中得到的结论一致。磷、钾肥增产效果与氮肥不同，土壤中过量施加磷肥对油菜的生长发育无明显影响[25-26]。王寅等[4]研究表明，油菜缺钾或过量施用钾肥均会影响油菜营养生长，降低籽粒产量。张学斌等[27]研究表明，钾肥对油菜增产效应与土壤速效钾含量呈极显著负相关，土壤速效钾含量低于120 mg∕kg，增产效益更明显。本研究发现，3 种地力土壤N2P1K2与N2P2K2处理下油菜性状差异不大，说明土壤中磷含量过量时增施磷肥对油菜农艺性状无明显影响。研究还发现，不同地力土壤下N2P2K1与N2P2K2处理对油菜性状影响差异均不明显，这可能是因为本研究3 个试验点土壤速效钾含量均较高，施用60%推荐钾肥用量就可满足油菜生长。

肥料利用率是评价施肥效果的重要指标之一，受土壤、环境养分、施肥量、施肥方式、作物品种等多种因素影响[28-29]。提高肥料利用率是实现油菜化肥减量增效的重要措施，合理配施氮、磷、钾肥可提高油菜肥料利用率[30-31]。宋淑艳[32]研究得出，不同养分土壤中水稻氮、磷、钾肥的利用效率不同。张建青等[33]通过探究高、中、低3 种地力土壤不同施肥处理下油菜氮、磷、钾肥料利用率的变化规律发现，氮、磷、钾肥料利用率表现为高地力＞中地力＞低地力，氮肥、钾肥利用率随施氮、施钾量增加而降低。本研究分析不同地力土壤下施用氮、磷、钾对油菜肥料利用率的影响，结果显示，不同地力水平土壤油菜的氮、磷、钾肥利用率表现不同，中地力土壤在缺磷或缺钾处理下氮肥利用率最低，分别与低地力、高地力土壤中差异明显。不同施肥处理下氮、磷、钾肥料利用率不同，结果显示，3 种地力水平下氮肥利用率在中地力N1P2K2处理下表现最高，磷肥利用率在高地力N2P1K2处理下表现最高，钾肥利用率在中地力N2P2K1处理下表现最高。

综上，氮、磷、钾不同比例配施对低、中、高地力油菜的主要农艺性状、产量、经济效益及肥料利用率产生影响。为了进一步推进主要农作物化肥减量增效工作，需根据土壤地力水平进一步优化氮、磷、钾施肥比例，拟推荐该地区低地力土壤氮肥（N）、磷肥（P2O5）、钾肥（K2O）最佳施用量分别为208 kg∕hm2、47～78 kg∕hm2、54～90 kg∕hm2；中、高地力土壤中氮肥（N）、磷肥（P2O5）、钾肥（K2O）最佳施用量均分别为208 kg∕hm2、78 kg∕hm2、54～90 kg∕hm2。