緩釋硼肥種肥用量對紅壤油菜生長發育和產量的影響

韓德鵬 呂偉生 陳 明 黃天寶 肖小軍 李亞貞 肖富良 鄭 偉

(江西省紅壤研究所/江西省紅壤耕地保育重點實驗室/農業農村部江西耕地保育科學觀測實驗站，江西南昌 330046)

硼是植物正常生長不可缺少的微量元素，在植物體內可促進碳水化合物運輸、蛋白質代謝、細胞分裂和伸長、花粉形成以及花粉管萌發，可有效減少作物花而不實、蕾而不花和花粉畸形等情況[1－4]。是否缺硼由土壤中有效硼含量決定，我國土壤中全硼含量較高，但有效硼含量不高且分布嚴重不均勻，表現出由北向南、由西向東逐漸降低的趨勢[5]。鄒娟等[6]研究顯示，長江流域冬油菜區土壤有效硼含量低于0.25 mg·L－1為缺乏，0.25～0.95 mg·L－1為輕度缺乏，0.95～1.50 mg·L－1為適宜含量。有資料表明，南方紅壤有效硼含量較低，變幅在0～0.58 mg·kg－1之間，平均含量僅有0.14 mg·kg－1，是典型的嚴重缺硼土壤[7]。江西省是我國紅壤面積最大的省份之一，紅壤面積約占全省土地面積的70%[8]，屬我國低硼缺硼地區，這主要與其酸、黏、瘠的特性息息相關。前人研究表明，土壤有效硼含量與pH 值和有機質含量呈正相關關系[9]，并且該地區農民普遍有施用石灰改良酸性土壤的習慣，長期施石灰會進一步加重缺硼程度。因此，有效硼含量低是限制該區域作物產量和品質的重要因子之一。

油菜(Brassica napusL.)是我國重要的油料作物。江西省是我國油菜主產省份之一，油菜常年播種面積約53.3 萬公頃，該區域在實際生產中油菜缺硼現象十分普遍，一方面紅壤本身普遍缺硼，另一方面存在硼肥施用不合理現象[10]。油菜是對硼極為敏感的作物，缺硼會造成減產甚至絕收，因此，科學施用硼肥對保障油菜生產具有十分重要的作用[3，11]。傳統硼肥施用方法主要為基施或根據作物生長情況進行2 ～ 3 次噴施[12]，耗時耗力。當前，農村有效勞動力嚴重不足，生產者對輕簡高效栽培技術需求越來越緊迫。種肥同播是實現油菜全程機械化生產的技術路線之一[13]，既能減少追施硼肥的勞動成本，又能將有限的硼肥用在種籽根系附近提高硼肥利用效率和施用效果[14]。為明確種肥同播條件下紅壤耕地適宜硼肥用量，本研究在紅壤水田和旱地通過開展種肥同播不同硼肥用量試驗，研究其對油菜出苗、生長發育、硼肥吸收利用效果、籽粒產量、出油率等的影響，以期為該區域紅壤耕地油菜生產硼肥施用和輕簡高效栽培技術提供技術參考和理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料與試驗地概況

供試油菜品種為希望122，由中國農業科學院油料作物研究所提供。試驗用硼肥為華中農業大學養分管理研究團隊與武漢高飛農業有限公司聯合生產的油菜專用硼肥(商品名:萬力硼)，有效成分為硼砂，純硼(B)含量為120 g·kg－1，規則圓球顆粒，大小均勻，比重與油菜籽一致，采用了緩釋包衣技術，在油菜整個生育期內緩慢釋放養分，滿足油菜整個生育期對硼的需求。

1.2 試驗設計

試驗于2017 ― 2018年在江西省崇仁縣(27°42′40″N，116°6′26″E，海拔60 m)和進賢縣(28°21′2″N，116°10′30″E，海拔20 m)紅壤研究所試驗田進行，試驗設置4 個試驗點:D1:崇仁水田、D2:崇仁旱地、D3:進賢水田、D4:進賢旱地，試驗地土壤基本化學性狀見表1。每個試驗點設置4 個硼肥處理，分別為:T1(0 kg·hm－2，對 照)、 T2 (4.5 kg·hm－2)、 T3 (9.0 kg·hm－2)、 T4(13.5 kg·hm－2)，每處理重復3 次，隨機區組排列，小區面積20 m2(4 m×5 m)。各處理其他肥料用量一致，統一施肥水平和施肥方法，試驗地施肥標準按N 150.0 kg·hm－2、P2O560.0 kg·hm－2、K2O 75.0 kg·hm－2施加，肥料分2 次施用，基施70%氮肥、80%鉀肥和全部磷、硼肥(基施為復合肥、尿素和硼砂，復合肥氮磷鉀各含15%，尿素氮含量46%)，與種子拌勻后撒施，冬前追施剩余的氮肥(尿素)和鉀肥(氯化鉀，鉀含量為60%)。油菜播種量為4.5 kg·hm－2，試驗期各處理不進行間苗補苗操作，其他管理同一般大田直播油菜。

表1 試驗田土壤基本理化性質Table 1 Basic physical and chemical properties of soils in the experimental fields

1.3 測定項目與方法

播種后調查油菜生育期并參考鄭偉等[15]的方法調查油菜不同生育期(全苗期、五葉期、成熟期)密度。成熟期每小區連續取長勢一致的10 株油菜進行考種，考察單株角果數、每角粒數及千粒重，各小區分別取3塊4 m2(2 m×2 m)的樣方進行單打單收測產，將植株莖稈、角果皮和籽粒分離并測定生物量，采用鹽酸浸提－姜黃素比色法測定各器官硼含量[16]。菜籽含油量采用DA7200 型近紅外分析儀(波通，瑞典)測定[17]。根據公式計算各指標:

1.4 數據處理

所有數據經過Excel 2007 整理后采用SPSS Statistics 17.0 中的Duncan′s multiplerange test 方法進行差異顯著性分析，不同小寫字母表示處理間差異顯著(P<0.05)。

2 結果與分析

2.1 種肥同播硼肥用量對油菜生育進程的影響

由表2 可知，隨硼肥用量的增加，油菜的苗期和蕾薹期長短無顯著變化，但花期縮短，角果期延長，全生育期縮短。與對照相比，施硼肥后各試驗田花期縮短9～20 d，總體表現為土壤有效硼含量越低，花期時間越長，在該土壤中施硼肥花期縮短效果越明顯。與對照相比，施硼肥后各試驗田油菜角果期增加7～9 d。D2 和D4 試驗田施硼肥后油菜全生育期縮短2～5 d，D1 和D3 試驗田施硼肥后油菜全生育期縮短5～11 d。綜上可知，施硼肥可有效縮短花期，為角果的發育提供了充足的時間，而且施硼縮短了油菜全生育期，土壤基礎硼含量越低，效果越明顯。

表2 硼肥用量對油菜生育進程的影響Table 2 Effect of the boric application amount on the growth process of rapeseed

2.2 種肥同播硼肥用量對油菜成苗率和成株率的影響

由表3 可知，種肥同播條件下不同硼肥用量總體對油菜出苗率無明顯影響，成苗率和成株率總體隨施硼量的增加而增加，當施硼量為9.0 kg·hm－2時不再顯著增加。未施硼肥條件下(T1)，旱地油菜平均成苗率和平均成株率比水田油菜高，水田油菜平均成苗率和平均成株率分別為51.0%和44.6%，旱地平均成苗率和平均成株率分別為65.7%和55.7%，土壤基礎硼含量越高成苗率和成株率越高。與對照相比，施硼肥后4 塊試驗田成苗率和成株率分別增加4.5～26.3 和4.1～19.5 個百分點，水田成苗率和成株率分別增加15.1～26.3 和4.1～19.5 個百分點，旱地成苗率和成株率分別增加4.5～17.1 和6.2～18.8 個百分點，水田油菜成苗率和成株率增幅總體高于旱地油菜。當施硼量為9.0 kg·hm－2時，4 塊試驗田平均成苗率和成株率最高，分別達到75.2%和66.4%。

表3 硼肥用量對油菜密度的影響Table 3 Effect of the boric application amount on the density of rapeseed /%

2.3 種肥同播硼肥用量對油菜產量、產量構成因子和生物量的影響

由表4 可知，種肥同播條件下硼肥用量和耕地類型顯著影響油菜產量。同一施硼量處理下，旱地油菜產量明顯高于水田油菜產量，2 種耕地類型之間的產量差達438.3～647.5 kg·hm－2。種肥同播條件下增施硼肥顯著提高了紅壤耕地油菜產量，且油菜產量隨施硼量的增加呈增加趨勢。相比對照，增施硼肥后油菜產量顯著增加，增產量達702.6～2 042.9 kg·hm－2，增產率達55.4 ～ 1 267.4%。當施硼量大于9.0 kg·hm－2時，4 塊試驗田的油菜產量均不再顯著增加。與對照相比，T2、T3 和T4 水田油菜平均增產717.0%、1 023.7% 和1 118.2%，旱地油菜平均增產142.9%、196.5%和201.3%，水田油菜對施硼量的增加表現出更高的敏感性。

由表5 可知，種肥同播條件下增施硼肥對油菜產量構成因素有不同程度影響。單株角果數隨施硼量的增加呈增加趨勢，當施硼量大于9.0 kg·hm－2時，4 塊試驗田單株角果數均不再顯著增加。同一施硼量處理下，不同試驗田單株角果數表現為D2>D4>D1>D3。與對照相比，當施硼量為9.0 kg·hm－2時，D1、D2、D3和D4 試驗田單株角果數增幅分別達到402.6%、52.1%、361.2%和241.3%，總體表現為土壤基礎有效硼含量越低，增施硼肥單株角果數增加效果越明顯。每角粒數隨施硼量的增加呈增加趨勢，當施硼量大于4.5 kg·hm－2時，每角粒數不再顯著增加。與對照相比，施硼肥后4 塊試驗田千粒重均有小幅度降低。另外，增施硼肥亦可顯著提高油菜成熟期生物量，隨著施硼量的增加，4 塊試驗田油菜地上部生物量均呈增加趨勢。施硼量大于9.0 kg·hm－2時，生物量均不再顯著增加(D1 除外)。土壤基礎有效硼含量越低的試驗田，收獲期對照處理油菜期生物量越小，增施硼肥后生物量增幅越大。油菜籽收獲指數隨施硼量的增加呈增加趨勢，其中，D2 試驗田各處理間差異不顯著，其他田塊當施硼量大于4.5 kg·hm－2時收獲指數不再顯著增加；T1、T2、T3 和T4 綜合4 塊試驗田的平均收獲指數分別為11.1%、25.0%、26.7%和27.1%。

2.4 種肥同播硼肥用量對油菜硼肥吸收利用的影響

由圖1 可知，種肥同播條件下油菜收獲期莖稈、角果皮和籽粒中的硼含量隨施硼量的增加呈不同程度的增加趨勢。與對照相比，施硼后莖稈中硼含量增加7.84～21.19 mg·kg－1，增幅達56.7%～231.3%，角果皮中硼含量增加4.89～27.66 mg·kg－1，增幅達33.8%～267.3%，籽粒中硼含量增加2.09～6.68 mg·kg～1，增幅達17.5%～76.3%。施硼量在13.5 kg·hm－2范圍內時，角果皮中硼含量隨施硼量的增加顯著增加；當施硼量大于9.0 kg·hm－2時莖稈中硼含量不再顯著增加；當施硼量大于4.5 kg·hm－2時D2 和D4 試驗田籽粒中硼含量不再顯著增加，當施硼量大于9.0 kg·hm－2時D1和D3 試驗田籽粒中硼含量不再顯著增加。油菜收獲期各器官中硼含量表現為角果皮>莖稈>籽粒。

表4 硼肥用量對油菜產量的影響Table 4 Effect of the boric application amount on the yield of rapeseed

表5 硼肥用量對油菜產量構成因子和生物量的影響Table 5 Effect of the boric application amount on the yield components and biomass of rapeseed

由表6 可知，硼肥吸收量總體隨施硼量的增加顯著增加，施硼量低于9.0 kg·hm－2時，硼肥吸收量快速增加，高于9.0 kg·hm－2后，增加速度減緩，說明9.0 kg·hm－2的硼肥施用量基本滿足油菜生長發育需求，此時平均積累量為187.5 g·hm－2，相比對照增加367.7%。同一施硼量水平，旱地油菜硼肥吸收量明顯高于水田油菜，旱地油菜硼肥平均吸收量在T1、T2、T3和T4 條件下相比水田分別增加130.5%、59.1%、31.5%和20.7%。硼肥利用率隨施硼量增加顯著降低，施硼量為9.0 kg·hm－2時，硼肥利用率平均為13.7%，屬于較低水平。硼肥貢獻率在不同試驗田表現出較大差異，總體上與土壤基礎有效硼含量呈負相

圖1 不同硼肥用量對油菜不同器官硼含量的影響Fig.1 Effect of different dosage of boric fertilizer on boron content in rapeseed

關關系，各試驗田土壤基礎有效硼含量D2>D4>D1>D3，同一施硼量條件下硼肥貢獻率表現為D3>D1>D4>D2，土壤基礎有效硼含量越低，施硼增產效果越好。施硼量為9.0 kg·hm－2時，硼肥貢獻率平均為79.0%。

表6 硼肥用量對油菜硼肥吸收利用的影響Table 6 Effect of boric dosage on the absorption and utilization of boron in rapeseed

2.5 種肥同播硼肥用量對菜油產量的影響

由表7 可知，硼肥用量顯著影響菜籽含油量和產油量。菜籽含油量隨施硼量的增加呈增加趨勢(除旱地T4 較T3 略有降低)，但T3 與T4 之間差異均不顯著，具體表現為T1

表7 硼肥用量對菜油產量的影響Table 7 Effect of the boric application amount on the yield of rapeseed oil

3 討論

本研究所用土壤為嚴重缺硼紅壤土。研究發現，土壤有效硼含量越低，油菜花期和全生育期越長，角果發育時間越短，施硼肥后改善效果越顯著，土壤增施硼肥可縮短花期9～20 d，全生育期縮短2～11 d，不僅為角果的發育提供充足的時間，也為后茬作物及早騰地，保證了后茬作物高產穩產。

緩釋硼肥與油菜種籽同播技術不僅可減少追施硼肥的勞動成本，而且能將硼肥施用在根系附近緩慢釋放養分提高硼肥利用率，滿足油菜輕簡化栽培。缺硼土壤增施硼肥可顯著增加油菜成株率、單株角果數和每角粒數，進而增加產量[14，18－21]。本研究結果表明，土壤有效硼含量不足的條件下，適宜的緩釋硼肥用量可顯著增加直播油菜的產量，但處理不同對產量和產量構成因素的影響不同。緩釋硼肥與油菜種肥同播總體對出苗率無顯著影響，但可顯著增加成苗率和成株率，當施硼量大于9.0 kg·hm－2時，成苗率和成株率不再顯著增加。直播油菜由于群體數量大、個體間競爭激烈，土壤有效硼含量缺乏時，長勢弱、競爭力差的植株將被淘汰，因此補充適量的硼肥可顯著提高油菜成苗率和成株率，成株率的增加是直播油菜增產的關鍵因素之一。土壤基礎有效硼含量越低，單株角果數越低，施硼肥后增幅越大，單株角果數隨施硼量的增加顯著增加，當施硼量大于9.0 kg·hm－2時，不再顯著增加。當施硼量大于4.5 kg·hm－2時，水田油菜每角粒數不再顯著增加，而旱地油菜每角粒數各處理間總體無顯著差異，說明土壤有效硼含量低于0.11 mg·kg－1時增施硼肥可有效增加每角粒數。千粒重隨施硼量的增加略有降低，推測這可能與施硼肥后單株角果數與每角粒數的增加有關。

白雪等[22]研究表明，增施硼肥可顯著增加油菜干物質積累和產量。本研究發現，地上部生物量與產量隨施硼量的增加而增加，當施硼量大于9.0 kg·hm－2時，總體不再顯著增加。說明適宜硼肥可促進油菜營養生長和生殖生長，過量施硼可能使油菜生長受到抑制與毒害[23－26]。本研究中，水田土壤基礎有效硼含量為0.02～0.07 mg·kg－1，明顯低于旱地土壤的基礎有效硼含量0.11～0.22 mg·kg－1，這與水田中有效硼的淋溶和流失較旱地嚴重有關，因此水田直播油菜對施硼量的增加表現出更高的敏感性，施硼肥后增產效果更顯著，硼肥貢獻率更高。雖然旱田油菜產量總體高于水田油菜，但隨著硼肥施用量的增加，水田油菜增產達717.0% ～1 118.2%，而旱地油菜增產142.9% ～201.3%，增產率遠低于水田油菜，收獲期生物量也表現出相同趨勢。

前人研究表明，油菜生長后期的生長中心逐漸由營養生長轉為生殖生長，需大量的硼。硼逐漸從葉片、莖稈轉移至角果，以保證角果的光合能力和碳水化合物代謝，從而保證較高的產量[27－28]。本研究結果表明，種肥同播條件下，隨著施硼量的增加，收獲期油菜各器官中硼含量不同程度增加，各器官中硼含量及其增幅均表現為角果皮>莖稈>籽粒。說明油菜生長后期硼轉移至角果后主要儲存在角果皮中，為籽粒發育提供保障。施硼顯著增加了油菜硼肥吸收量，其變化趨勢與硼含量的變化趨勢相同，施硼量為13.5 kg·hm－2時達最大值。本研究中，硼肥利用率隨施硼量的增加而降低，整體處于較低水平，這主要是因為紅壤耕地酸化嚴重，造成硼的流失。前人研究表明，油菜[29]、水稻[30]、花生[31]、大豆[32]等作物增施硼肥后對提高其產量和品質均有一定的效果。本研究發現，施硼量低于9.0 kg·hm－2時，菜籽含油量和產油量均隨施硼量的增加顯著增加，這是由于缺硼可抑制植物的碳氮代謝過程，影響脂肪酸的合成導致含油量下降；同時缺硼會抑制葉綠體的發育并阻礙葉綠素的合成，導致光合作用效率低，產量降低，進而影響菜籽產油量[33－35]。因此，缺硼土壤增施硼肥對菜籽含油量和產油量的提升具有重要意義。

王瑞東等[36]研究表明，連續兩年施用普通硼砂后造成硼在葉片中過量積累，施用緩釋硼肥無此情況，緩釋硼肥后效比普通硼肥好，停施兩年后新葉硼含量仍可維持在正常水平。緩釋硼肥比普通硼肥釋放養分慢，因此流失更少，利用率更高。本研究僅通過一年多點試驗研究了緩釋硼肥種肥用量對油菜生長發育和產量的影響，為進一步提高硼肥利用率以及作物產量和品質，還需進行緩釋硼肥在水田和旱地不同輪作模式下的后效研究。

4 結論

緩釋硼肥在用量低于13.5 kg·hm－2時與油菜種肥同播對紅壤耕地油菜出苗無不利影響，適宜硼肥用量具有縮短花期，延長角果期的效果；同時，可通過增加成株率、單株角果數和每角粒數提高紅壤菜籽產量。綜合產量、菜籽含油量、硼肥利用率和產油量等因素，推薦紅壤旱地硼肥施用量為9.0 kg·hm－2，水田施用量為9.0～13.5 kg·hm－2。