桂北地區(qū)不同油菜品種對氮磷鉀肥的響應(yīng)研究

劉助生，鐘麗，廖云云，張宗急，明日，李云娟，方鵬，韋永忠

(1 廣西茶葉科學(xué)研究所，廣西 桂林 541000；2 桂林市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究中心，廣西 桂林 541006；3 南寧市蔬菜研究所，廣西 南寧 530002；4 廣西華田農(nóng)業(yè)科技有限公司，廣西 南寧 530000；5 融水縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村局，廣西 融水 545300)

油菜是我國重要的油料作物，年產(chǎn)菜籽油占國產(chǎn)食用植物油總量的47%[1]。油菜作為廣西主要冬種油料作物，種植區(qū)域主要分布在百色、河池、柳州、桂林、賀州等地，常年油菜種植面積1.3 萬hm2左右。近年來，對油菜開發(fā)利用及政府的積極引導(dǎo)，冬種播種面積最高年份曾達(dá)8.6 萬hm2。同時(shí)，受勞動(dòng)力、化肥等投入價(jià)格的上漲，較高的種植成本跟較低的產(chǎn)出效益仍是油菜發(fā)展的主要矛盾。為更好地應(yīng)對油菜產(chǎn)業(yè)的發(fā)展需求，改變種植模式，種植高產(chǎn)品種及合理的施肥是促進(jìn)油菜增產(chǎn)增收的重要手段[2]。

施肥是農(nóng)作物增產(chǎn)增收的重要手段之一，對作物的產(chǎn)量有直接影響[3]，是作物增產(chǎn)增收的基本物質(zhì)保障[4]。我國油菜主產(chǎn)區(qū)的油菜產(chǎn)量對肥料投入的依存度在55%以上[5]，同時(shí)，大量試驗(yàn)研究表明，施肥增產(chǎn)增效顯著[6]。培育并推廣節(jié)肥油菜品種是實(shí)現(xiàn)減肥增效的有效途徑。大量研究表明，不同油菜品種的氮磷鉀效率存在顯著差異，某些油菜品種的氮、磷效率可相差一倍以上[7]。然而，不同品種氮磷效率的高低是相對的，從不同的油菜群體中篩選出來的氮磷鉀高效油菜品種在不同區(qū)域種植時(shí)的肥料效率可能并不一致，因此，氮磷鉀高效油菜品種的篩選應(yīng)該考慮種植區(qū)域的特殊性。本文通過分析不同油菜品種產(chǎn)量、農(nóng)藝性狀和施肥量之間的關(guān)系，比較不同油菜品種在本地區(qū)對土壤氮磷鉀素缺乏的耐性表現(xiàn)，研究在廣西桂北常見的4 個(gè)油菜品種的養(yǎng)分響應(yīng)及利用效率差異情況，為廣西地區(qū)油菜產(chǎn)區(qū)科學(xué)種植、合理施肥提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2018—2019 年在桂林市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究中心核心試驗(yàn)基地進(jìn)行。試驗(yàn)田土壤基本理化性質(zhì)為:有機(jī)質(zhì)40.0 g/kg、全氮3.25 g/kg、有效磷46.4 mg/kg、速效鉀67 mg/kg，前茬作物種植水稻，采用水稻—油菜種植制度。

供試肥料分別為尿素(N 46%)、過磷酸鈣(P2O512%)、氯化鉀(K2O 60%)及顆粒硼肥(B 11%)。參試油菜品種為豐油730(湖南隆平高科亞華棉油種業(yè)有限公司)、陽光131(中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院油料作物研究所)、陽光2009(中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院油料作物研究所)和浙油雜108(浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院)共4 個(gè)。參試品種屬于近年來廣西主推早中熟品種，種植面積大，能在桂北、桂中等不同生態(tài)區(qū)域種植，適應(yīng)性強(qiáng)。

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)設(shè)置16 個(gè)處理，采用裂區(qū)設(shè)計(jì)。主區(qū)設(shè)置4 個(gè)施肥處理:(1)氮、磷、鉀肥配施(對照)；(2)不施氮，僅施磷、鉀肥(-N)；(3)不施磷，僅施氮、鉀肥(-P)；(4)不施鉀，僅施氮、磷肥(-K)；副區(qū)為4 個(gè)油菜品種:豐油730、陽光131、陽光2009 和浙油雜108。試驗(yàn)小區(qū)面積為15 m2，3 次重復(fù)，隨機(jī)區(qū)組排列。

試驗(yàn)中氮、磷和鉀肥施用量分別為N 180 kg/hm2、P2O5105 kg/hm2和K2O 120 kg/hm2，按各處理要求進(jìn)行施用。氮肥按基肥∶越冬肥＝6 ∶4分兩次施用，磷、鉀肥作基肥一次性施入。為保證試驗(yàn)效果，統(tǒng)一基施硼肥(B 11%)4.5 kg/hm2。油菜于2018 年10月13 日穴播，行距30 cm，株距16 cm，11 月5 日定苗，每穴留苗1 株，種植密度18 萬株/hm2，2019 年4月27 日收獲。田間管理采用當(dāng)?shù)赝扑]方式。

1.3 調(diào)查項(xiàng)目及方法

收獲前，從各處理中齊地收割生長正常、大小相當(dāng)?shù)挠筒舜順?0 株，調(diào)查記錄株高、最低分枝位、根頸粗、主莖長度及角果數(shù)、有效分枝數(shù)、單株角果數(shù)、每角果籽粒數(shù)和千粒質(zhì)量等農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量構(gòu)成參數(shù)信息。在代表樣中選取3 株，統(tǒng)計(jì)植株莖稈、莢果殼和籽粒的干質(zhì)量，計(jì)算莖稈、莢果殼與籽粒的比例，3 個(gè)部分的樣品磨碎用于植株地上部養(yǎng)分含量的測定；籽粒產(chǎn)量為收獲整個(gè)小區(qū)籽粒，曬干后計(jì)算的實(shí)際產(chǎn)量；莖稈及果殼干物質(zhì)量由取樣植株莖稈、果殼與籽粒的比例計(jì)算得出。使用以下幾個(gè)參數(shù)[8]表征氮、磷、鉀肥對油菜產(chǎn)量的影響及利用情況:

產(chǎn)量損失率(CR，%)＝(Y-Y0)/Y×100

吸收利用率(RE，%)＝(U-U0)/F×100

生理利用率(PE，kg/kg)＝(Y-Y0)/(U-U0)

土壤氮素依存率(SDR，%)＝U0/U×100

式中:F—氮肥施用量；Y—施氮肥區(qū)籽粒產(chǎn)量；Y0—無氮區(qū)籽粒產(chǎn)量；U—施氮區(qū)地上部植株總吸氮量(植株地上部不同部位干物質(zhì)量與相應(yīng)養(yǎng)分含量之積的和)；U0—無氮區(qū)地上部植株總吸氮量。

磷、鉀肥的計(jì)算方式與氮肥相同。

1.4 數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2016 計(jì)算整理，利用SPSS Statistics 18.0 進(jìn)行方差分析、多重比較和相關(guān)分析。

2 結(jié)果分析

2.1 不同油菜品種產(chǎn)量對氮磷鉀的響應(yīng)

同一施肥處理下，不同的油菜品種的籽粒產(chǎn)量表現(xiàn)不同(表1)。對照處理中陽光131 產(chǎn)量最高，達(dá)到2 875 kg/hm2，顯著高于陽光2009 的2 383 kg/hm2，在該處理下這兩個(gè)品種籽粒產(chǎn)量差異顯著，其余品種產(chǎn)量差異不顯著。在-N、-P、-K 處理下，陽光131 與豐油730 產(chǎn)量均較高，同一施肥處理下這兩個(gè)品種產(chǎn)量差異不顯著，且陽光131 在-N、-P 和-K下產(chǎn)量最高，表明陽光131 對低氮、磷、鉀的耐受性較強(qiáng)；陽光2009 在-N、-P 處理中產(chǎn)量最低，與其它3 個(gè)品種產(chǎn)量差異顯著，表明陽光2009 對低氮、磷的耐受性較弱；浙油108 在-K 下產(chǎn)量最低，與其它3 個(gè)品種產(chǎn)量差異顯著，表明浙油108 對低鉀的耐受性較弱。氮、磷和鉀的缺乏顯著降低了油菜品種籽粒產(chǎn)量，同一品種在-N、-P、-K 處理下產(chǎn)量差異顯著。各品種在-N 處理下氮肥產(chǎn)量損失率均超過了50%，其中陽光2009 最高，達(dá)到72.7%；-P 處理下磷肥產(chǎn)量損失率在50%左右，陽光2009 最高達(dá)到58.1%；-K 處理中只有浙油雜108 的鉀肥產(chǎn)量損失率超過50.0%，達(dá)到53.4%。結(jié)果表明，品種對氮素響應(yīng)較大，且陽光2009 對氮、磷響應(yīng)較敏感，浙油雜108 對鉀素響應(yīng)較敏感。

表1 不同施肥處理油菜各品種的產(chǎn)量差異Table 1 Yield difference of rape varieties under different fertilization treatments

2.2 不同油菜品種農(nóng)藝性狀對氮磷鉀的響應(yīng)

由表2 可知，缺乏氮、磷、鉀肥的處理對不同油菜品種農(nóng)藝性狀的影響程度不同。在-N 處理下，4個(gè)品種的株高、最低分枝位、根頸粗、有效分枝數(shù)與對照相比差異都顯著，缺磷、鉀處理下4 個(gè)供試品種的株高、最低分枝位、主序長度、根頸粗及有效分枝數(shù)較對照處理均有不同程度降低，其中缺氮降幅最顯著。-N 處理下，陽光2009 降幅最大，株高、最低分枝位、主序長度、根頸粗及有效分枝數(shù)分別下降26.6%、23.3%、30.7%、55.3%和37.7%；-P 處理下，同樣為陽光2009 的株高、最低分枝位、主序長度、根頸粗及有效分枝數(shù)降幅最大，分別為8.6%、2.0%、12.2%、27.4%和11.7%；-K 處理下，豐油730 的株高、最低分枝位、主序長度、根頸粗及有效分枝數(shù)降幅最大，分別為7.9%、4.6%、14.7%、6.0%和16.0%。結(jié)果表明氮素是影響農(nóng)藝性狀的關(guān)鍵因素，陽光2009 農(nóng)藝性狀受氮、磷制約更明顯。

表2 不同施肥處理的各油菜品種農(nóng)藝性狀比較Table 2 Comparison of agronomic characters of rape varieties under different fertilization treatments

2.3 不同油菜品種產(chǎn)量構(gòu)成對氮磷鉀的響應(yīng)

由表3 可知，缺乏氮(-N)、磷(-P)、鉀肥(-K)對所有參試品種的每角粒數(shù)及千粒質(zhì)量影響不顯著；對單株角果數(shù)產(chǎn)生顯著影響，與對照相比，-N、-P 和-K 處理平均單株角果數(shù)分別減少了43.6%、13.5%和11.9%，缺氮處理降幅最大；對主莖角果數(shù)影響差異程度不同，-N 處理對所有參試品種的主莖角果數(shù)產(chǎn)生顯著影響，-P 對陽光2009 主莖角果數(shù)差異顯著，對其余3 個(gè)品種的主莖角果數(shù)差異不顯著，-K 對所有參試品種主莖角果數(shù)差異不顯著，-N、-P 和-K 處理平均主莖角果數(shù)減少23.8%、10.3%和11.7%。表明氮磷鉀缺乏主要影響了單株角果數(shù)量和主莖角果數(shù)，其中受氮素影響最大，這與產(chǎn)量表現(xiàn)一致。

表3 不同施肥處理油菜各品種的產(chǎn)量構(gòu)成比較Table 3 Comparison of yield components of rape varieties under different fertilization treatments

續(xù)表3

2.4 籽粒產(chǎn)量與農(nóng)藝性狀、產(chǎn)量構(gòu)成的相關(guān)分析

由不同處理籽粒產(chǎn)量與農(nóng)藝性狀、產(chǎn)量構(gòu)成等指標(biāo)的相關(guān)分析(表4)可看出，不同施肥處理的籽粒產(chǎn)量與最低分枝位、單株角果數(shù)及主莖角果數(shù)存在顯著正相關(guān)性。各品種的籽粒產(chǎn)量與株高、主序長度、根頸粗、有效分枝數(shù)、單株角果數(shù)、主莖角果數(shù)均存在顯著正相關(guān)，這進(jìn)一步表明籽粒產(chǎn)量主要受單株角果數(shù)和主莖角果數(shù)影響，除此之外，不同施肥處理的產(chǎn)量還受最低分枝位影響，而不同品種產(chǎn)量則受株高、主序長度、根頸粗及有效分枝的影響。

表4 籽粒產(chǎn)量與農(nóng)藝性狀、產(chǎn)量構(gòu)成等指標(biāo)的相關(guān)分析Table 4 Correlation analysis of yield，agronomic characters and yield components

2.5 不同油菜品種養(yǎng)分利用效率對氮磷鉀的響應(yīng)

由表5 可知，不同品種間氮、磷、鉀肥的吸收利用率、生理利用率、土壤養(yǎng)分依存率表現(xiàn)有所差異。各品種氮肥、磷肥和鉀肥吸收利用率(RE)分別在50.5%～56.3%、17.2%～20.0%和66.1%～86.4%之間，豐油730、陽光131 和浙油雜108 間的氮、磷肥吸收利用率差異不顯著，但均顯著高于陽光2009，其中陽光131 氮肥和磷肥的吸收利用率分別為56.3%，20.0%，在參試品種中最高；鉀肥吸收利用率按大小排序?yàn)?浙油雜108＞豐油730＞陽光131＞陽光2009，浙油雜108 鉀肥吸收利用率高于其他品種，豐油730 和陽光131 間差異不顯著。各品種氮、磷和鉀肥生理利用率(PE)分別在16.8～19.1、61.8～76.8 和12.0～14.5 kg/kg 之間，其中陽光2009 氮肥生理利用率為19.1 kg/kg，顯著高于其它品種，豐油730、陽光131 和浙油雜108 的氮肥生理利用率差異不顯著，但均顯著低于陽光2009；各品種磷肥生理利用率變化與氮肥相似，陽光2009 磷肥生理利用率為76.8 kg/kg，顯著高于其它品種。各品種對土壤氮素、磷素和鉀素依存率(SDR)分別在26.5%～31.8%、37.4%～50.3%和48.9%～57.9%之間，豐油730 土壤氮素依存率最高，陽光131 土壤磷素依存率最高，且豐油730 和陽光131 對土壤氮、磷素的依存率顯著高于陽光2009，浙油雜108 對土壤氮素依存率與陽光2009 差異不顯著，但土壤磷素依存率顯著高于陽光2009；陽光131 土壤鉀素依存率最大，顯著高于其它品種。

表5 不同油菜品種的氮、磷和鉀肥利用效率Table 5 Fertilizers efficiency of N，P and K in different oilseed rapes cultivars

3 討論

本試驗(yàn)中油菜在氮磷鉀缺乏條件下單株角果數(shù)減少導(dǎo)致減產(chǎn)，在缺氮條件下，單株角果數(shù)和主莖角果數(shù)較對照均顯著減低，而缺磷、鉀條件下，單株角果數(shù)下降而主莖角果數(shù)差異不顯著，表明缺磷、鉀減少了分枝角果生長。有研究表明，施用氮肥增加主莖上中下部的角果數(shù)量，產(chǎn)量增加[9]；王寅等[10]認(rèn)為，地力水平較高的田塊磷素缺乏時(shí)主序角果數(shù)量變化不顯著；鉀素提高中、下位分枝的生產(chǎn)力，而對主序及上位分枝的生產(chǎn)力作用較小甚至有一定的消弱[11]。本試驗(yàn)結(jié)果與上述研究一致。

多項(xiàng)研究表明，不同油菜品種的土壤養(yǎng)分利用效率不同[12-14]，通過分析氮、磷及鉀肥的利用率發(fā)現(xiàn)，陽光2009 氮、磷及鉀肥的吸收利用率偏低，表明陽光2009 從土壤中吸收氮、磷和鉀素能力較弱，土壤氮、磷和鉀依存率均偏低表明其對缺氮、磷和鉀比較敏感，然而其生理利用率并不低，表明其氮、磷轉(zhuǎn)化到籽粒中的效率較高，盡管如此，陽光2009 籽粒產(chǎn)量仍然偏低。成熟期鉀素向籽粒中轉(zhuǎn)移量較少，因此品種間鉀肥生理利用率差異不易顯現(xiàn)。

劉秀秀等[7]通過比較產(chǎn)量及增產(chǎn)率發(fā)現(xiàn)，不同油菜品種對土壤氮、磷、鉀缺乏時(shí)的耐受性和敏感性存在顯著差異。本試驗(yàn)也對供試品種的養(yǎng)分脅迫敏感性和耐受性進(jìn)行了比較。陽光2009 缺氮、磷產(chǎn)量損失率均最高，陽光131 均最低，故陽光2009 對缺磷、氮敏感性最強(qiáng)，陽光131 敏感性最弱；浙油雜108 缺鉀產(chǎn)量損失率最高，陽光2009 最弱，故浙油雜108 對缺鉀敏感性最強(qiáng)，陽光2009 最弱。陽光2009 在缺氮、磷條件下產(chǎn)量及土壤氮素、磷素依存率均最低，表明陽光2009 對土壤氮素、磷素缺乏的耐受性較低，同理，浙油雜108 對鉀素缺乏耐受性較低。只有明確了不同品種、不同養(yǎng)分需求特點(diǎn)才能合理施肥，因地制宜提高肥料利用效率實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)[15]。

4 結(jié)論

陽光131 在氮磷鉀充足和缺乏的情況下產(chǎn)量均最高，陽光2009 對氮、磷響應(yīng)較敏感，浙油雜108 對鉀素響應(yīng)較敏感。氮磷鉀缺乏降低了油菜品種株高、最低分枝位、主序長度、根頸粗、有效分枝數(shù)、單株角果數(shù)及主莖角果數(shù)等農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量因子，其中氮素缺乏影響最顯著，陽光2009 受氮、磷缺乏影響最大。陽光2009 在氮磷鉀缺乏時(shí)顯著減產(chǎn)，其原因是養(yǎng)分利用效率和土壤依存效率偏低；陽光131養(yǎng)分利用效率和土壤依存效率高，屬于高效節(jié)肥型品種。