播種量和播種方式對冬油菜養分吸收利用及產量的影響

魏全全, 高英, 芶久蘭, 張萌, 饒勇, 楊斌, 凡迪, 馮文豪, 肖華貴*

（1.貴州省農業科學院油料研究所, 貴陽 550006；2.貴州省農業科學院土壤肥料研究所, 貴陽 550006；3.貴州省畢節市黔西縣農業農村局, 貴州畢節 551500；4.貴州省農作物技術推廣總站, 貴陽 550001）

冬油菜是我國重要的油料作物, 其播種面積占我國油菜播種面積85%以上, 年產量占油菜總產量的85%~90%[1]。就播種方式來說, 冬油菜播種以傳統的育苗移栽和現代機械化直播、撒播等方式為主；北方春油菜則主要以機械直播（條播）為主。油菜機械直（條）播、適度管理和機械收獲方式的普及率在全國范圍內逐年提升, 對提高我國油菜產業競爭力發揮了重要作用。

貴州地處云貴高原, 推廣普及油菜機械化生產有一定難度；加之當地經濟發展較為緩慢, 勞動力相對充裕, 貴州油菜的機械化生產發展緩慢。而機械直播操作簡單、輕簡高效, 用機械替代活勞動力, 顯著降低生產成本, 具有較高的經濟效益[2], 因此, 現代化機械生產的油菜種植面積逐年擴大[3-5]。直播冬油菜的生長發育和產量受各種栽培因素的影響, 其中, 播種量和播種方式對冬油菜產量的影響較大, 明確不同播種量和播種方式下的冬油菜產量和養分吸收效應, 對發展和推廣直播冬油菜的種植具有重要意義。

王寅等[6]研究表明, 移栽油菜和直播油菜在植株形態、生長發育及施氮效果等方面存在明顯差異, 相同產量水平時, 直播油菜的氮肥用量明顯低于移栽種植；劉曉偉等[7]研究表明, 高產栽培條件下直播油菜氮、磷、鉀最大養分需求量分別為217.6、39.9和219.8 kg·hm-2；王寅等[2,8]研究表明, 直播冬油菜應重視氮磷鉀養分的平衡施用, 以促進個體健壯、群體穩定, 獲得高產, 同時應結合生長發育進程和養分吸收規律, 適當密植, 合理施肥；張萌等[9]通過大田試驗表明, 合理平衡施用氮磷鉀硼肥使直播冬油菜產量顯著提高；章卓梁等[10]研究表明, 撒播的冬油菜產量略高于條播和穴播, 且播種量為4.5 kg·hm-2時冬油菜產量較高；曾家玉等[11]研究表明, 黔北冬油菜的適宜播種量為6~9 kg·hm-2；劉波等[12]研究表明, 氮肥施用方式對直播油菜的影響較移栽油菜更大, 集中施用氮肥促進了直播油菜花后植株干物質的累積。前人研究多集中于不同栽培方式對冬油菜產量、養分吸收和利用的影響, 或是同種栽培方式下施肥和播種密度對冬油菜生長的影響, 但直播條件下不同播種量和播種方式雙重因子對冬油菜養分吸收利用及產量影響的研究較少, 尤其是針對貴州黃壤土的研究尚未見報道。因此, 本研究基于貴州黃壤土, 通過連續2年的田間試驗, 探究黃壤土條件下不同播種量及播種方式對冬油菜養分吸收利用及產量的影響, 旨在為貴州黃壤直播冬油菜的科學種植提供理論和科學依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地點與材料

試驗于2018—2019年和2019—2020年在貴州省畢節市黔西縣洪水鎮（E 105°53′25″, N 27°6′17″）進行。該地區屬亞熱帶季風氣候, 試驗期間年平均氣溫13.7℃、平均降雨量997.3 mm。試驗田塊土壤為貴州典型黃壤, 基本理化性質為：pH 6.5, 有 機 質23.55 g·kg-1, 全 氮1.21 g·kg-1, 有 效 磷13.15 mg·kg-1, 速效鉀118.3 mg·kg-1。

1.2 試驗設計

試驗冬油菜品種均以‘陽光131’為試驗材料, 采用裂區試驗設計, 以播種方式為主區, 設置撒播（SB）、條播（TB）和穴播（XB）3種；以播種量為副區, 設置3.0、4.5、6.0、7.5和9.0 kg·hm-2, 共計15個處理, 各處理如表1所示, 每個處理3次重復。每重復小區面積為20 m2（10 m×2 m）。整個生育期內各處理均分別施用N 180 kg·hm-2、P2O590 kg·hm-2、K2O 120 kg·hm-2、硼砂15 kg·hm-2, 其中, 氮肥按基肥∶越冬肥∶薹肥=6∶2∶2比例分3次施用, 過磷酸鈣、硫酸鉀和硼砂均為一次性基施。供試肥料為尿素（N 46%）、過磷酸鈣（P2O512%）、硫酸鉀（K2O 50%）和硼砂（B 11%）。整個生育期, 冬油菜不間苗、不勻苗, 其他田間生產管理均采用當地農業技術推廣部門的推薦技術。2018—2019年, 冬油菜于2018年10月17日播種, 于2019年5月10日統一收獲；2019—2020年, 冬油菜于2019年10月22日播種, 于2020年5月15日統一收獲。

表1 不同處理的播種方式及播種量Table 1 Sowing method and sowing rate of different treatments

1.3 樣品采集與測定項目

1.3.1 生物量的測定 于冬油菜成熟期, 每小區選取生長狀況一致, 具有代表性冬油菜0.25 m2, 分籽粒、角殼和秸稈于105℃下殺青30 min, 60℃烘至恒重, 記錄干重, 依此折算地上部生物量。

1.3.2 植株養分的測定 取上述時期有代表性植株, 105℃下殺青30 min, 60℃烘箱烘至恒重, 分莖稈、角殼和籽粒磨碎, 濃H2SO4-H2O2消化、稀釋后用于植株氮磷鉀含量的測定。其中, 全氮含量采用凱氏定氮法測定；全磷含量采用釩鉬黃比色法測定；全鉀含量采用火焰光度計測定[13]。

1.3.3 冬油菜產量及構成因子的測定 取上述時期有代表性植株, 每小區選取生長狀況一致、具有代表性冬油菜1 m2, 分別調查其角果數、角粒數和千粒重, 同時調查冬油菜收獲密度；收獲后, 各個小區油菜籽實收實打, 風干至恒重, 計算含水量, 并折合總重。

1.4 計算公式

相關參數的計算參照文獻[14-16]的方法, 計算地上部生物量、氮素累積量、磷素累積量和鉀素累積量及氮肥偏生產力（nitrogen partial factor productivity, PFPN）、磷肥偏生產力（phosphorus partial factor productivity, PFPP)和鉀肥偏生產力（potassium partial factor productivity, PFPK), 公 式如下。

參照氮素累積量和氮肥偏生產力的計算公式, 計算磷素和鉀素的累積量和偏生產力。

1.5 數據處理與分析

采用Microsoft Excel 2007及SPSS 20.0進行試驗數據的分析, 采用DPS進行數據的統計分析, 采用Origin 8.0軟件制圖。

2 結果與分析

2.1 不同處理對冬油菜生物量的影響

如圖1所示, 不同播種量和播種方式的冬油菜生物量不同, 2年冬油菜生物量均以TB6.0處理最高, 分別達到9 798和10 351 kg·hm-2, 較其他處理提高615~3 196和254~2 714 kg·hm-2。相同播種量下, 不同播種方式的冬油菜生物量不同, 其中, 條播處理的生物量高于穴播和撒播。相同播種方式下, 冬油菜生物量隨播種量的增加呈先升高后降低的趨勢, 3種播種方式均以6.0 kg·hm-2播量時最高, 2年生物量分別為8 104、9 798、8 615和8 692、10 351、9 038 kg·hm-2；可能是由于冬油菜播種量較高, 導致密度過大, 使冬油菜在生長后期出現倒伏, 降低了冬油菜生物量。綜合來看, 冬油菜條播的生物量優于穴播和撒播；且過低或過高的播種量均影響冬油菜生物量的累積, 以6.0 kg·hm-2播種量為最優。

圖1 不同處理冬油菜的生物量Fig.1 Biomass of different treatments

2.2 不同處理對冬油菜養分累積量的影響

由圖2可知, 不同播種量和播種方式下冬油菜的養分累積量不同。相同播種量下, 2年均表現為條播處理冬油菜的養分累積量高于穴播和撒播。相同播種方式下, 冬油菜氮、磷和鉀的累積量隨播種量的增加呈先增加后降低的趨勢, 均在播種量為6.0 kg·hm-2時最高。其中, TB6.0處理2年氮、磷和鉀素累積量分別為129.8、32.6、213.9 kg·hm-2和117.5、30.61、200.3 kg·hm-2, 較其他處理分別提高4.5~36.9、0.6~7.5和3.0~56.9 kg·hm-2。

圖2 不同處理冬油菜的養分累積Fig.2 Nutrient accumulation of different treatments

2.3 不同處理對冬油菜養分利用效率的影響

肥料偏生產力指單位投入的肥料所能生產作物的產量, 是反映土壤基礎養分水平和化肥施用量綜合效應的指標, 在一定程度上反映了生產一定產品需要付出的化肥代價, 對施肥的宏觀決策有一定的指導意義。由圖3可知, 不同播種量和播種方式的冬油菜養分利用效率均存在差異, 條播處理的養分偏生產力大于穴播和撒播。2年試驗結果表明, TB6.0處理的氮素、磷素和鉀素偏生產力均高于其他處理, 其中, 氮素偏生產力分別為14.24和14.76 kg·kg-1, 較其他處理提高0.34~4.19和0.28~3.98 kg·kg-1；磷素偏生產力分別為28.49和29.53 kg·kg-1, 高于其他處理；鉀素偏生產力分別為21.37和22.15 kg·kg-1, 較其他處理提高0.52~6.29和0.44~5.98 kg·kg-1。

圖3 不同處理的冬油菜養分的利用效率Fig.3 Nutrient use efficiency of different treatments

2.4 不同處理對冬油菜產量構成因子的影響

播種量和播種方式對冬油菜產量及構成因子的影響在2年均表現出相似的變化趨勢（表2）, 冬油菜單株角果數在相同播種方式下隨播種量的增加呈降低趨勢, 主要是因為低密度條件更有助于油菜個體發育, 提高一次分枝和二次分枝數, 增加單株角果數；當播種量相同時, 單株角果數表現為條播＞撒播＞穴播；TB3.0處理的單株角果數最多, 為152.4個, 較其他處理增加0.6~36.3個；XB9.0處理的單株角果數最少。每角粒數在相同播種方式下隨著播種量的增加呈降低趨勢, 即密度越大, 角粒數越少；而不同播種方式間每角粒數差異較小。冬油菜千粒重在不同播種方式和播種量間差異較小, 各處理均差異不顯著。冬油菜收獲密度在3種播種方式下均表現為隨播種量的增加呈上升趨勢, 即在9.0 kg·hm-2播種量時最高。綜上所述, 與穴播和撒播相比, 條播增加了冬油菜的單株角果數和收獲密度。

2.5 不同處理對冬油菜產量的影響

分析各因素對冬油菜產量的影響, 結果（表3）表明, 播種方式、播種量及環境對冬油菜產量均有顯著影響, 且因素間還存在顯著的交互作用。其中, 播種方式對冬油菜產量影響最大。不同播種量和播種方式的冬油菜產量存在差異（表3）, 相同播種量下, 不同播種方式的冬油菜產量均表現為條播＞穴播＞撒播；相同播種方式下, 3種播種方式下冬油菜的產量均表現為隨著播種密度的增加先升高后降低, 且均在6.0 kg·hm-2播種量時產量最高, 分別為2 319、2 657和2 470 kg·hm-2, 較其他播種量處理分別增加74~375、51~465和73~428 kg·hm-2, 其中, TB6.0處理冬油菜2年的平均產量為2 657 kg·hm-2, 較SB6.0和XB6.0處理分別提高14.6%和7.6%。

表3 不同處理冬油菜產量Table 3 Yield of winter rapeseed of different treatments（kg·hm-2）

2.6 不同播種方式下冬油菜產量及適宜播種量

采用二次曲線函數模型對不同播種方式下冬油菜2年平均產量和播種量進行擬合, 結果（圖4）表明, 3種播種方式下冬油菜產量的二次函數模型均能較好擬合, 隨著播種量的增加, 冬油菜產量均呈現先增加后降低的趨勢, 但不同播種方式下冬油菜產量降低的拐點不同, 其中, 穴播處理在6.2 kg·hm-2播種量時開始降低；條播處理在6.9 kg·hm-2播種量時開始降低；撒播處理在7.2 kg·hm-2播種量時開始降低。由此表明, 不同播種模式下適宜的播種量存在差異, 因此, 在實際操作中, 撒播時的播種量應大于條播和穴播, 以獲得較高的冬油菜產量；而條播方式下, 播種量以6.0~7.5 kg·hm-2為宜, 其中6.0 kg·hm-2時冬油菜產量較高。

圖4 不同播種方式下冬油菜產量對播種量的響應Fig.4 Winter rapeseed yield responses to sowing rates under different sowing methods

Plant density/（104·hm-2）均Mean平30.31 32.73 35.16 36.03 36.83 33.35 33.74 37.92 37.32 37.45 31.68 33.33 35.62 35.64 36.44 2020 2019—30.54±1.56 c 33.00±1.59 c 35.98±1.13 ab 37.30±1.23 a 37.52±1.29 a 34.07±1.37 b 34.49±1.48 b 38.97±1.34 a 38.43±1.33 a 38.67±2.02 a 32.18±1.16 c 34.28±1.21 b 36.55±2.05 ab 36.62±0.89 ab 36.88±1.87 ab密度獲2019收2018—30.08±1.47 c 32.46±1.15 b 34.35±1.52 ab 34.76±1.37 ab 36.13±1.68 a 32.63±1.45 b 32.98±1.26 b 36.87±1.73 a 36.21±1.35 a 36.22±1.76 a 31.18±1.39 c 32.38±1.66 b 34.68±1.84 ab 34.66±1.92 ab 36.00±1.46 a均Mean 1 000-seeds weight/g 平3.13.33.33.33.23.33.23.43.33.43.23.23.43.33.2 2020 2019—3.1±0.2 a 3.3±0.1 a 3.3±0.3 a 3.3±0.2 a 3.2±0.2 a 3.3±0.1 a 3.3±0.2 a 3.4±0.1 a 3.3±0.1 a 3.4±0.2 a 3.2±0.3 a 3.1±0.1 a 3.4±0.3 a 3.3±0.2 a 3.2±0.2 a粒重子千因2018—2019 3.1±0.2 a 3.2±0.2 a 3.3±0.1 a 3.3±0.1 a 3.2±0.1 a 3.2±0.2 a 3.1±0.1 a 3.3±0.2 a 3.2±0.2 a 3.3±0.2 a 3.1±0.3 a 3.2±0.1 a 3.3±0.2 a 3.3±0.3 a 3.2±0.2 a成構量均Mean平24.4 23.3 22.6 22.4 21.9 24.8 23.4 23.0 22.4 22.1 24.2 23.4 22.6 22.0 22.1產理處同2020不2 Seeds per pod 2019—24.1±1.1 a 23.4±0.9 ab 22.8±0.8 b 22.4±0.9 b 22.1±1.1 b 24.6±1.3 a 23.4±1.1 ab 22.8±0.8 b 22.3±0.9 b 22.0±1.2 b 24.1±1.4 a 23.4±1.3 ab 22.6±1.1 b 22.1±1.3 b 22.7±1.6 b表Table 2 Yield components of different treatments數粒每角2018—2019 24.6±1.2 a 23.2±0.9 ab 22.4±1.0 c 22.3±1.1 c 21.6±1.3 c 24.9±1.4 a 23.4±1.2 ab 23.1±1.1 ab 22.4±1.0 c 22.1±1.3 c 24.2±1.4 a 23.4±1.2 ab 22.5±1.1 ab 21.8±1.8 c 21.4±1.5 c平均Mean 147.6 147.1 141.7 125.3 117.9 152.4 150.8 141.8 127.5 117.7 140.7 136.8 131.1 121.9 116.1 Pods per plant數2019—2020 149.4±5.8 ab 150.1±6.4 a 143.2±5.2 b 123.1±5.7 e 120.6±6.1 e 155.1±5.7 a 152.3±5.9 a 144.9±4.2 a 129.7±5.1 ab 119.4±5.0 c 142.9±6.5 bc 139.7±6.2 c 134.5±5.9 cd 124.6±5.7 e 113.7±3.6 e角果單株2018—2019 145.7±5.6 ab 144.0±6.7 ab 140.2±5.4 bc 127.5±5.6 e 115.2±4.8 e 149.6±6.9 a 149.2±5.8 a 138.6±5.1 a 125.3±4.3 ab 115.9±4.1 c 138.4±6.0 c 133.9±6.4 cd 127.7±4.2 d 119.1±4.1 e 118.5±3.9 e理Treatment處SB3.0 SB4.5 SB6.0 SB7.5 SB9.0 TB3.0 TB4.5 TB6.0 TB7.5 TB9.0 XB3.0 XB4.5 XB6.0 XB7.5 XB9.0 P＜0.05水注Note：Different lowercase letters in same column indicate significant differences between different treatments at P＜0.05 level.。著顯平在異差間理處同不示表母字寫小同不列：同

3 討論

本研究通過2年的大田試驗研究表明, 不同播種方式和播種量下冬油菜產量存在差異, 其中, 條播冬油菜的產量高于穴播和撒播, 當播種量為6.0 kg·hm-2時, 條播的產量較撒播和穴播分別提高14.6%和7.6%；而相同播種方式下, 均以6.0 kg·hm-2播種量的產量較高。由此表明, 適宜的播種方式和播種量有利于冬油菜獲得高產。但本研究冬油菜的產量略低于長江中下游地區[6,8,12]和青海春油菜產區[17-18], 可能是由于本研究試驗地土壤屬于黃壤, 土壤有機質和養分含量較低, 質地黏重, 耕性不強, 保水保肥能力相對較差, 因此, 導致作物產量較低；其次, 冬油菜在越冬期后生長快速, 而該時期貴州天氣多持續性陰雨, 導致積溫和光照不足, 油菜光合產物減少、產量降低。

冬油菜產量主要取決于種植密度、單株角果數、每角粒數和千粒重, 而播種方式和播種量是影響植株密度、單株角果數、每角粒數和千粒重的重要因素。本研究表明, 在播種量相同的情況下, 條播冬油菜在植株密度、單株角果數和每角粒數上均優于穴播和撒播。當播種量不足時, 冬油菜雖然有強大的個體優勢, 但沒有足夠的群體密度, 很難獲得高產；而當播種量達到一定量時, 冬油菜不僅具有個體優勢, 還具有較強的群體優勢, 有利于高產；當密度過高時, 盡管具有群體優勢, 但高密條件下會擠壓個體生長空間, 導致植株個體間競爭激烈, 單株角果數和每角粒數顯著減少, 造成群體產量降低, 與李銀水等[19]和明日[20]的研究結果一致。適宜的播種密度有利于協調群體和個體間的矛盾, 既保證了群體數量, 又發揮了個體優勢[4,21], 因此, 條播種植時應注重合理的播種量（密度）以發揮群體優勢保證高產。作物的產量由成熟期地上部生物量和收獲指數決定[22], 生物量是作物產量的物質基礎, 本研究表明, 相同播種量時, 條播冬油菜的生物量高于穴播和撒播；而隨著播種量的增加生物量先升高后降低, 即過高密度會導致冬油菜生物量減少, 產量也隨之降低。

肥料偏生產力是分析肥料利用率的常用指標[23-25]。研究表明, 現代作物生產系統的氮肥偏生產力可達40~70 kg·kg-1[26]。本研究中冬油菜的氮素偏生產力較低, 表明冬油菜是一種低氮效率作物, 與前人的研究結果一致[27-29]；且氮、磷和鉀素偏生產力也低于長江流域[6,8,12]和青海春油菜[17-18], 可能是由于貴州黃壤土的基礎地力較低, 而基礎地力是立地條件、氣候條件、土壤理化性狀及培肥水平等多方面要素綜合影響的結果和體現[30], 因此, 在以后的研究中應充分考慮立地條件、土壤理化性狀和培肥水平的影響。相較于移栽冬油菜, 直播冬油菜對養分更加敏感[4,28], 尤其是生長后期物質和養分轉運效率較低, 因此, 在直播冬油菜生長中后期應注重追肥。單純的施用單質肥料很難提高肥料利用率[31], 可在施用單質肥料的同時, 增施有機肥等外源有機物料[32-34]或油菜專用肥[35]以提高肥料利用率。