長期施肥對冬油菜產量及養分吸收利用的影響

羅照霞，楊志奇，俄勝哲

（1.天水市農業科學研究所，甘肅天水741000；2.甘肅省農業科學院土壤肥料與節水農業研究所，甘肅蘭州730070）

長期施肥對冬油菜產量及養分吸收利用的影響

羅照霞1，楊志奇1，俄勝哲2

（1.天水市農業科學研究所，甘肅天水741000；2.甘肅省農業科學院土壤肥料與節水農業研究所，甘肅蘭州730070）

以1981年設置在甘肅天水黃綿土上的長期定位試驗為基礎，研究長期施肥對冬油菜產量及氮、磷、鉀吸收利用的影響。結果表明：化肥合理配施能使冬油菜穩產、高產，化肥配施有機肥冬油菜產量顯著提高，尤其以氮磷鉀配施有機肥增產效果最好，平均產量達1 897.49 kg·hm－2，較對照（不施任何肥料）增產258.02%；氮磷鉀與有機肥配施氮、磷、鉀地上部攜出量均最多，分別為192.1、21.4、192.8 kg·hm－2，較對照分別提高了259.65%、362.20%、276.56%；相同施肥條件下，施有機肥處理氮、磷、鉀表觀利用率較不施有機肥有不同程度的下降，分別下降了34.87%、22.16%、351.48%。

長期施肥；有機無機肥配施；冬油菜；產量；養分吸收；肥料利用率

冬油菜是甘肅省重要油料作物之一，主要分布在干旱半干旱地區。近年來隨著種植業結構的調整，冬油菜種植面積不斷擴大，已成為半干旱山區農民解決食用油的主要途徑。冬油菜單產水平的不斷提高與品種的改良密不可分［1－2］，生產管理中肥料也起著至關重要的作用［3－5］。大量研究表明，合理的氮、磷、鉀肥配施可以促進作物的生長及養分吸收利用，對作物的增產效果顯著［6－10］，氮、磷、鉀肥與有機肥配合施用的土壤培肥及增產效果更佳［11－13］。不同學者開展了大量的田間試驗研究工作，從農學角度應用肥料表觀利用率、肥料偏生產力、肥料農學利用率、肥料生理利用率等重要參數分析和評價了在不同作物上的肥料利用效率［14－19］，這些肥料利用率定量評價指標對于準確分析不同作物對肥料的響應程度和指導施肥具有重要意義。但是在實際農業生產中，養分管理存在氮、磷肥投入量偏高，而鉀肥施用不足，有機肥施用減少甚至不施用等問題，不僅造成養分資源浪費、化肥利用率降低，增產效益和產量的穩定性下降，甚至對生態環境帶來潛在危害［20－21］。肥料不合理施用是肥料利用率低的最主要原因，如何提高作物的肥料利用率已成為農業生產急需解決的問題。為此，本研究以1981年開始實施的黃土高原黃綿土長期肥料定位試驗為基礎，研究長期有機無機肥配施對冬油菜產量及養分吸收利用的影響，以期為同類地區冬油菜生產和科學的養分管理提供參考依據。

1 材料與方法

1.1 供試材料

冬油菜為天水市農業科學研究所中梁試驗站自育品種：2000年為813－1－2－1，2003年為986－1， 2011年和2014年為天油8號。供試有機肥為精雞糞（全氮、全磷和全鉀的平均含量分別為0.3%、0.12%和1.11%），氮肥為尿素（N 46.4%），磷肥為過磷酸鈣（P2O512%），鉀肥為硫酸鉀（K2O 50%）。

1.2 試驗區概況

試驗開始于1981年，試驗地位于天水市農業科學研究所中梁試驗站試驗示范基地（34°05′N，104°5′E），該區屬半干旱山區，海拔1 650 m，降雨量500～600mm，年平均氣溫為11.5℃，無霜期185 d。試驗地土壤屬中壤黃綿土，養分含量、地貌特征在黃土高原黃綿土區有一定代表性。試驗初期土壤0～20 cm基礎理化性狀見表1。

表1 1981年0～20 cm土層土壤基礎理化性狀Table 1 Soil physical and chemical propertiesat0～20 cm layer in 1981

1.3 試驗設計

在長期定位施肥的基礎上選取2000、2003、2011、2014年種植冬油菜的試驗數據進行分析，冬油菜生育期內降水量分別為311.3、375.7、356.0、372.1mm，除2014年4月中旬冬油菜花期的一場強降雪外，其它年份天氣基本無異常。

試驗設8個處理：不施任何肥料（CK）；單施氮肥（N）；施氮磷肥（NP）；施氮磷鉀肥（NPK）；有機肥（M）；有機肥＋氮肥（MN）；有機肥＋氮磷肥（MNP）；有機肥＋氮磷鉀肥（MNPK）。裂區設計，每個處理重復3次，小區面積33.32 m2。2000、2003、2011年和2014年冬油菜種植年限施肥量一致，施N150、P2O575 kg·hm－2，K2O 75 kg·hm－2，有機肥30 000 kg·hm－2。所有肥料均作基肥，于冬油菜播種前結合整地一次性施入。冬油菜一般于8月下旬播種，次年6月中旬收獲，播量42萬株·hm－2，人工撒播，4～5葉期間苗、定苗。其它田間管理措施同當地大田。

1.4 測定項目與計算方法

產量按冬油菜成熟后各小區單打單收實產計算；籽粒和秸稈氮、磷、鉀采用H2SO4－H2O2消煮，氮采用凱氏法測定，磷采用釩鉬黃比色法測定，鉀采用火焰光度計法測定。有關肥料利用率及相關計算公式分別為［14－15］：

養分累積量（kg·hm－2）＝籽粒產量×籽粒養分含量＋秸稈產量×秸稈養分含量

肥料偏生產力（kg·kg－1）＝施肥區籽粒產量／肥料施用量

肥料農學效率（kg·kg－1）＝（施肥區籽粒產量－不施肥區籽粒產量）／肥料施用量

肥料表觀利用率（%）＝（施肥區地上部總吸收量－不施肥區地上部總吸收量）／肥料施用量×100

肥料生理利用率（kg·kg－1）＝（施肥區籽粒產量－不施肥區籽粒產量）／（施肥區地上部總吸收量－不施肥區地上部總吸收量）

采用DPS3.11專業版統計分析軟件分析數據，并用LSD法進行多重比較。

2 結果與分析

2.1 長期不同肥料配施對冬油菜產量的影響

不同施肥處理冬油菜產量變化顯著（表2），不施肥料處理冬油菜產量隨著試驗年限的延長逐漸減少，單施氮肥和有機肥處理產量有遞減趨勢，肥料配施處理產量保持穩定或一定程度的提高，這與降雨量和氣溫的影響有關，降雨量偏高或偏低都會影響肥料的肥效。2014年產量較往年減產幅度達一半左右，是因為2014年4月中旬一場強降雪導致冬油菜較高和脆弱的植株經不起重壓造成莖稈折斷，大部分油菜花朵脫落和雪后低溫冷凍使花期縮短，嚴重影響了冬油菜產量。

四年冬油菜平均產量以MNPK處理最高（表2），達到1 897 kg·hm－2，較對照增產258.02%，較M、MN和MNP分別提高86.53%、29.49%和7.30%。MNP處理產量次之，為1 768 kg·hm－2，較CK增產233.56%，較NP處理增產6.70%。NPK處理產量為1 720 kg·hm－2，較CK、N、NP處理分別增產224.53%、49.18%、3.80%。NP處理和MN處理產量分別為1 657 kg·hm－2和1 465 kg·hm－2，較對照分別增產212.59%和176.44%；肥料單施處理產量明顯下降，N處理和M處理產量分別為1 153 kg·hm－2和1 017 kg·hm－2，較對照增產117.57%和91.85%。相同施肥條件下，施有機肥處理四年平均產量較不施有機肥處理分別提高了27.06%、6.70%、10.29%，有機肥與化肥配施表現出的增產率大于二者分別單施。

2.2 長期不同肥料配施對冬油菜養分吸收的影響

2.2.1 長期不同肥料配施對冬油菜氮素吸收的影響長期不同施肥處理下冬油菜籽粒氮含量明顯高于秸稈，有機肥與氮、磷、鉀肥配施效果更顯著，施氮肥有利于促進冬油菜氮素向籽粒轉移（表3）。

表2 不同施肥處理下冬油菜產量Table 2 Yield ofwinter rapeseed under different fertilization treatments

表3 冬油菜地上部不同器官中氮吸收量Table 3 The nitrogen uptake rate in grain and straw ofwinter rapeseed

與對照相比，N、NP、NPK處理冬油菜地上部攜出量分別增加117.19%、205.15%和218.87%，配施有機肥后冬油菜地上部攜出量分別增加177.70%、237.09%和259.65%。施有機肥處理地上部攜出量明顯高于不施有機肥，相同施肥條件下分別提高79.08%、27.86%、10.47%和12.79%，說明有機肥對冬油菜地上部攜出量有顯著的增加促進作用，且隨有機氮投入的增加，作物產量和吸收的養分向籽粒中轉移的比例也相應增加。

2.2.2 長期不同肥料配施對冬油菜磷素吸收的影響不同施肥處理冬油菜籽粒磷含量明顯高于秸稈，但磷累積量的變化卻沒有明顯的規律性，而且籽粒和秸稈中的磷累積量變化相差不大，相同施肥水平下，施有機肥處理磷累積量較不施有機肥處理顯著增加。

不同肥料配比對冬油菜地上部磷攜出量有顯著影響（表4）。NPK和NP處理地上部磷攜出量較CK和N處理分別提高301.73%、95.58%和282.07%、86.01%，MNPK和MNP處理地上部磷攜出量較M和MN處理分別提高147.40%、68.77%和131.79%、58.13%。相同施肥水平下，施有機肥處理地上部磷攜出量較不施有機肥處理分別提高86.83%、33.33%、13.34%和15.05%。由以上結果可以看出，施用鉀肥對冬油菜地上部磷攜出量影響并不大，施用氮、磷肥的影響相對較強，尤其施用磷肥后磷素地上部攜出量顯著增加。

表4 冬油菜地上部不同器官中磷吸收量Table 4 The phosphorus uptake rate in grain andstraw ofwinter rapeseed

2.2.3 長期不同肥料配施對冬油菜鉀素吸收的影響與氮、磷含量的變化趨勢不一致，冬油菜秸稈鉀含量明顯大于籽粒鉀含量，施用鉀肥后地上部鉀攜出量顯著增加（表5）。

表5 冬油菜地上部不同器官中鉀吸收量Table 5 The potassium uptake rate in grain and straw ofwinter rapeseed

不施有機肥條件下，NPK處理地上部鉀攜出量較NP、N和CK處理分別提高13.04%、65.21%和229.55%，施有機肥條件下，MNPK處理地上部鉀攜出量較MNP、MN和M處理分別提高10.7%、40.47%和113.32%，較CK提高276.56%。可以看出，施用鉀肥使冬油菜植株體內鉀素累積量急速上升，施用氮肥和磷肥鉀素累積量增加則相對較小。鉀肥與氮、磷肥配施，冬油菜植株發育良好，鉀素向秸稈中積累量增加，籽粒中吸鉀量下降。相同施肥水平下，施有機肥處理地上部鉀攜出量較不施有機肥處理分別提高76.52%、34.39%、16.67%和 14.27%，有機肥對冬油菜地上部鉀攜出量影響較大。

2.3 長期不同肥料配施對冬油菜氮、磷、鉀肥利用率的影響

肥料偏生產力、農學利用率、表觀利用率和生理利用率從不同的角度展現作物對肥料養分的利用情況，其中肥料表觀利用率反映了作物對化學養分的吸收情況，備受學術界和政府的關注［14］。偏生產力主要反映當地土壤基礎養分水平和化肥施用量的綜合效應，農學利用率則反映單位施肥量增加作物產量的能力。

表6 不同施肥處理下冬油菜的氮、磷、鉀肥效率Table 6 Fertilizer use efficiency of N、P and K under different fertilization treatments

表6結果顯示，肥料配施處理偏生產力、農學利用率較肥料單施效果好，相同施肥條件下，不施有機肥處理肥料偏生產力和農學利用率顯著高于施有機肥處理。不同施肥處理氮、磷、鉀肥平均偏生產力分別為8.98、24.88、8.07 kg·kg－1，相應農學利用率下降至5.68、15.87、5.44 kg·kg－1。肥料表觀利用率反映作物對肥料養分吸收狀況，在相同施肥條件下，不施有機肥處理氮、磷、鉀肥表觀利用率隨N、NP、NPK呈遞增趨勢，施有機肥條件下，配施氮肥后各處理氮肥表觀利用率遞增，配施磷、鉀肥后磷、鉀肥表觀利用率卻下降。這可能是因為供試作物對土壤缺失肥料消耗較多，導致其他肥料利用率不高，另一方面充分說明肥料合理配施是提高肥料利用率的有效途徑［22］。不同施肥處理肥料平均表觀利用率以氮肥表觀利用率最大，為55.68%，鉀肥表觀利用率次之，為53.19%，磷肥表觀利用率最小，僅為16.63%。生理利用率是表征作物吸收的養分轉化為經濟產量的能力，本研究中不同處理氮、鉀肥平均生理利用率大小相近，分別為10.21 kg·kg－1和10.98 kg·kg－1，磷肥平均生理利用率最大，為99.74 kg·kg－1。由以上分析可以得出，在冬油菜生產中需要同時關注地力水平和肥料平衡施用才能實現高產。

3 結論與討論

作物產量受多種因素影響，其中肥料對提高作物產量的效果最好［23］。多年試驗證明施用氮、磷、鉀及有機肥較不施肥料都有明顯的增產效應，在施用氮肥的基礎上合理配施磷肥，能夠顯著提高作物產量［24］。不論施有機肥與否，氮肥、氮磷肥配施的增產率明顯高于鉀肥增產率，鉀肥的增產效益不明顯。長期化肥配施（NKP）可顯著提高作物產量［5，25］，化肥與有機肥配施（NPKM）處理作物增產效果更好［26－27］，產量達1 897 kg·hm－2，較對照增產258.02%，有機肥對作物的增產作用不容忽視。說明在冬油菜生產中氮磷鉀肥與有機肥平衡配施增產作用顯著，可作為冬油菜高產的施肥模式。

本試驗氮、磷、鉀肥施用后肥料偏生產力較高，但肥料農學利用率有所下降［25］，說明基礎地力對冬油菜產量有較大影響。試驗中氮、鉀肥的生理利用率較小，但磷肥的生理利用率卻很大，說明吸收每千克磷轉化為油菜籽粒產量的能力很強。不同肥料配施冬油菜對氮、磷、鉀的吸收利用存在顯著差異，本研究所得出肥料表觀利用率與其他冬油菜種植區域相比較低［11］，可能與試驗地土壤養分含量、生育期降雨量、氣候、作物品種等各種因素有關。試驗鉀肥表觀利用率超過100%（NPK處理），說明冬油菜吸收的鉀素遠大于化肥提供的鉀素，表明施用化學鉀肥后植株表觀上仍需要從土壤中吸收大量鉀素［11］，水稻［28］、小麥［29］等作物研究有相似的結論。產生原因一方面可能是施用鉀肥顯著促進作物生長，促進了作物對土壤鉀素的吸收，另一方面是可能低估了施鉀后作物從土壤中吸收的鉀素，因此，以表觀利用率表征鉀肥利用率的合理性有待進一步商榷。試驗中相同施肥條件下，配施有機肥肥料表觀利用率反而下降［30］，可能是有機肥中含有豐富的鉀素，配施化肥后鉀素過剩反而影響作物對鉀的吸收利用，導致耕層土壤中的鉀素殘留量較高，在此后的農業施肥指導中可考慮適當減少有機肥的投入，這當然與有機肥中氮、磷、鉀的含量有關。因此，在農業生產中，要根據各地土壤肥力水平及作物對養分的需求規律，在充分利用土壤養分的基礎上，合理施肥，以減少肥料的損失，提高肥料利用率。

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Effects of long-term fertilization on yield and nutrient uptake utilization of winter rapeseed

LUO Zhao-xia1，YANG Zhi-qi1，E Sheng-zhe2
（1.Institute of Agriculturɑl Sciences，Tiɑnshui，Gɑnsu 741000，Chinɑ；2.Institute of Soil Fertilizerɑnd Wɑter Sɑving Agriculture，Gɑnsu Acɑdɑmy of Agriculturɑl Sciences，Lɑnzhou，Gɑnsu 730070，Chinɑ）

A long-term（1981—2014）field experiment was conducted on Loessal soil at Tianshui city，Gansu province to investigate the effects of long-term fertilization on yield and nutrientuptake utilization ofwinter rapeseed.The results showed that the yield was increased significantly under the combination of chemical fertilizers and manure，with the average yield being 1 897.49 kg·hm－2as increased by 258.02%compared with CK.The total nutrientuptake of N、Pand K was192.09、21.40、192.8 kg·hm－2，under theMNPK treatmentand were increased by 259.65%，362.20%，76.56%，respectively compared with CK.Under the same chemical fertilizer，apparent recovery efficiency of N，P，and K were decreased by 34.87%，22.16%，and 351.48%under the application ofmanure treatment.

long-term fertilization；combined application of organic and inorganic fertilizers；winter rapeseed；yield；nutrient uptake；fertilizer use efficiency

S565.4

：A

1000-7601（2017）01-0122-06

10.7606／j.issn.1000-7601.2017.01.19

2015-11-20

“十二五”國家科技支撐計劃“中低產田障礙因子消減與地力提升共性關鍵技術研究”（2012BAD05B06）；甘肅省農業科學院農業科技創新專項“創新基地土壤肥料長期定位試驗科研協作網建設”（2013GAAS12）

羅照霞（1977—），女，甘肅蘭州人，碩士，助理研究員，主要從事植物營養與土壤肥力研究。E-mail：13919669125＠163.com。

俄勝哲（1978—），男，甘肅慶陽人，博士，副研究員，主要從事植物營養與土壤生態等方面的研究。E-mail：eshengzhe＠163.com。