油菜磷肥增效的基因型與生理調控技術

張兵兵，王雅潔，劉海疆，周 雄，邵文勝，袁 盼，丁廣大，汪社亮，蔡紅梅，徐芳森，魯明星，石 磊

（1. 華中農業大學 作物遺傳改良國家重點實驗室，湖北 武漢 430070；2. 農業農村部長江中下游耕地保育重點實驗室/微量元素研究中心，湖北 武漢 430070；3. 梅川鎮農業技術推廣服務中心，湖北 武穴 435411；4. 湖北省農業農村廳油菜辦公室，湖北 武漢 430070）

磷是植物生長發育所必需的大量營養元素之一，在植物體中占干物質質量的0.2% ～1.1%［1-2］。磷供應量不足時，植物生長受到抑制，光合作用受阻，花青素大量積累，葉片表現出紫色等癥狀，產量顯著降低［3］。施用磷肥是油菜高產和穩產的重要途徑。然而，施到土壤中的水溶性和弱酸溶性磷肥70%～90%被土壤固定，磷的有效性降低。

油菜是我國重要的油料作物。目前，我國油菜種植面積約740萬hm2，占世界油菜總種植面積的1/3；長江流域油菜種植面積約占世界總種植面積的1/4，是世界最大的油菜產區［4-5］。油菜缺磷時，能夠通過改變根系形態增加磷的吸收，同時缺磷會誘導油菜根系分泌大量有機酸、質子、酸性磷酸酶等，提高土壤中磷的有效性［6］。嚴重缺磷時，油菜地上部生長受到顯著抑制，有效分枝數和角果數顯著減少，生物量和產量顯著降低［7-8］。

甘藍型油菜對缺磷存在顯著的基因型差異。低磷時，磷高效品種鄂油長莢在每個生育時期都具有較高的磷效率系數（低磷土壤油菜地上部生物量或產量與正常磷時的比值）和較高的產量［9-10］。鄂油長莢在低磷脅迫下適應性較強，主要歸結于其根系從環境中獲取磷的能力較強［11］。在低磷條件下，相對于磷低效親本，磷高效親本形成較大的根系系統，吸收較多的磷和生成較多干物質［12］。低磷脅迫下磷高效品種根際土的速效磷、Al-P 和Ca-P 濃度均低于磷低效品種，即磷高效基因型品種具有較強的活化吸收土壤中Al-P和Ca-P的能力［13］。張海偉等的研究也表明低磷脅迫下磷高效基因型品種具有較發達的根系，較強的活化土壤難溶性無機和有機磷的能力，以及較高的磷吸收和轉運活性［14］。

基于甘藍型油菜磷高效的生理機制，筆者團隊制定了油菜磷肥增效基因型和生理調控技術規程，其核心在于選用磷高效品種，采用生根劑和啟動磷促根早發，利用解磷菌協同增效，噴施葉面肥減緩葉片衰老、提高光合作用以促進碳水化合物的累積等。

1 適用范圍

該技術規程適合長江流域冬油菜主產區，種植方式為移栽。我國冬油菜一般9月中下旬播種，苗田與大田面積比為1 ∶5，苗田播種量為7.5 kg/hm2，均勻撒播。育苗1 個月（5～6 葉期，10 月下旬）移栽，移栽前翻耕、整地，開溝，根據規程要求采用磷肥優化施用技術和生理調控技術，移栽時盡可能選擇陰天、午后，移栽后按穴澆透定根水，移栽株行距選擇0.3 m × 0.3 m，種植密度以111 000株/hm2為宜。

2 技術原理

2.1 基因型差異的增產潛力

表1 不同磷肥施用量下不同油菜品種產量和產量構成因子的變異系數

不同基因型油菜產量構成因子對于磷肥施用量的響應具有顯著差異（表1）。其中中雙11號（ZS11）角果數和籽粒產量的變異系數分別為25.8%和16.1%，受缺磷影響最大，產量均值最低；圣光168（SG168）角果數和籽粒產量變異系數分別為17.3%和13.4%，受缺磷影響相對較小，產量均值最大。與ZS11品種相比，SG168品種表現為磷高效特性（表1）。

2.2 磷肥的特性及使用規范

黃棕壤等壤土選用生理酸性肥料磷酸二銨（pH3.8 ～4.4），該肥料有效性高（w（P2O5）46%），并且有利于油菜根系吸收NH4+的同時釋放H+，增加土壤酸性，活化根際難溶性磷［15-17］。紫色砂頁巖發育的灰紫色土和花崗片麻巖發育的水稻土選用鈣鎂磷肥（移栽或直播前作基肥）。鈣鎂磷肥屬于枸溶性磷肥，可緩慢供應磷營養，滿足作物生長需要。

2.3 根系調控

2.3.1 生根劑

移栽7 d后施用生根劑，667 m2施供果1號200 mL+抗逆劑100 mL，溶于水后灌入根系。其產品可促進作物新生根系和地上部的生長，顯著提高作物產量和品質。該產品來源于美國世多樂集團公司-世多樂（青島）農業科技有限公司（中國分公司）。

2.3.2 啟動磷

移栽7 d 后，采用質量分數0.24%的磷酸氫二鈉-磷酸二氫鈉緩沖液（1 500 kg/hm2）灌根，其目的是提高緩苗期油菜根系活力及對磷的吸收能力，縮短緩苗期。

2.4 根際調控

2.4.1 肥料特性的根際調控

速效、緩效肥料配合施用，速效的磷酸一銨配合緩效的生理堿性肥料鈣鎂磷肥（以P2O5計各占50%）基施，磷酸一銨的磷有效性高，能夠滿足苗期油菜對磷的需要［15］；鈣鎂磷肥屬于緩效磷肥，能夠增加土壤pH，有利于后期磷肥供應。

2.4.2 解磷菌

選用可以活化土壤難溶性磷的解淀粉芽孢桿菌微生物菌劑（108cfu/g），施用量為45 kg/hm2。解磷菌有利于活化土壤中被固定的磷，提高土壤有效磷含量，促進植物對磷的吸收，從而降低磷肥施用量，提高產量［18］。

2.5 花期追施葉面肥

油菜花期為營養生長和生殖生長兩旺期，追施葉面肥有利于緩解葉片營養的不足，促進光合產物累積和生殖器官形成。施用標準為花期葉面噴施質量分數0.24%的磷酸二氫鈉-磷酸氫二鈉緩沖液（1 500 kg/hm2）。

3 最高目標產量與臨界施磷量

根據最高產量需磷閾值與零點表觀盈余需磷量之間的關系，中低肥力田塊獲得最高目標產量時，SG128、HYZ9、ZYZ19和ZS11臨界施磷量應分別為磷吸收量的2.4倍、1.9倍、1.7倍和1.4倍，屬于培肥地力品種（表2）；SG168獲得最高目標產量所需要的臨界施磷量應為磷吸收量的0.8 倍，屬于土壤磷耗竭型品種（表2），按照磷肥用量與磷吸收量之比1∶1施用磷肥即可獲得持續高產。對于中高肥力田塊，ZS11 和ZYZ19 依然是培肥地力的品種，而SG168、SG128 和HYZ9 則表現為土壤磷耗竭特征，磷肥用量與磷吸收量比值分別為0.7、0.9和0.9（表2），可通過調節施磷量與磷吸收量之比為1∶1施用磷肥實現培肥地力和持續穩定高產的目的。

表2 不同油菜品種磷吸收量與目標產量的關系

4 基于目標產量的磷肥優化施用技術

不同品種目標產量標準值差異顯著，同等肥力田塊SG168目標產量標準值均最高。不同品種對施磷量的敏感性和利用率差異顯著，其中SG168不同肥力田塊高產潛力最大并可以有效節肥。不同肥力田塊，不同品種對于優化施磷處理的響應不同。ZS11添加解磷菌和生根劑均可實現減磷增效；當中低和中高肥力田塊在施磷（P2O5）量分別為23.9 kg/hm2和20.6 kg/hm2時，可獲得最高產量的同時實現磷肥輸入和輸出平衡，實現持續增產的目的（表3）。SG168對于所有磷肥優化施用措施的響應均有著顯著的增產潛力，中低和中高肥力土壤施磷（P2O5）量分別達到30.9 kg/hm2和29.8 kg/hm2時，才能實現獲得最高產量的同時保證磷肥的輸入和輸出平衡，達到可持續增產的目的（表3）。

ZS11和SG168基于最高產量水平的優化施肥標準參照表4。根據土壤肥力和目標產量，選用磷高效品種，采用合適的根系和根際調控途徑，提高磷肥利用效率并減少磷肥用量。

表3 基于目標產量水平的油菜優化施肥措施在減磷和培肥地力中的潛力

表4 基于最高產量水平的油菜優化施肥標準