薹肥兼用油菜—雙季鮮食玉米高產高效種植模式研究

鄧力超，李莓，周興，曹鐘洋，湯彬，曲亮，范連益，劉新紅

(湖南省作物研究所/湖南省雜交油菜工程技術研究中心,湖南 長沙 410125)

油菜具有扎根深、生物量大、適應性廣、適播期寬等特點,兼具油用、菜用、賞花、蜜用、飼用、肥用等功能。以薹莖快發、株型矮、早熟為品種選育目標創制的薹肥兼用油菜品種油肥1 號[1],兼顧了產薹量和壓青量,是作為綠肥生產的理想品種[2]。鮮食玉米營養豐富,品質優良,特別是甜糯鮮食玉米,兼具糯和甜的雙重特性,口感獨特,深受市場歡迎。近年來,隨著鮮食玉米種植面積和產量的迅速增長,我國已經成為鮮食玉米的世界第一生產和消費國[3-4]。

我省常年溫光資源豐富,耕地復種指數高,但農藥、肥料等投入的增加導致土壤酸化板結、面源污染加重,嚴重威脅到農業可持續發展。基于高產、優質、高效、生態、安全的農業方針,建立合理適度的多熟制度[5],是我省未來農業發展的重要方向。

秋玉米收獲后利用冬閑田種植薹肥兼用油菜,摘薹后將油菜翻壓還田,不僅可增加農戶收入,還可實現耕地的用養結合,推進農業綠色持續發展。為加快該生產模式的規模化應用,筆者以油肥1 號、灃甜糯1 號為材料,對薹肥兼用油菜—雙季鮮食玉米種植模式下土壤理化性狀變化以及產出收益情況進行研究,旨在為其在生產上的推廣應用提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗地點位于湖南省農業科學院作物研究所基地內(28°N,123°E),該地為亞熱帶季風氣候區,年平均氣溫為17.2 ℃,年平均降水量1 361.6 mm,年日照時間為1 529.3 h。薹肥兼用油菜品種為油肥1號,鮮食玉米品種為灃甜糯1 號。供試土壤為第四紀紅土發育的紅黃泥,土壤pH 值為5.6,含有機質18.27 g/kg、全氮1.31 g/kg、全磷0.65 g/kg、全鉀10.8 g/kg、堿解氮95.8 mg/kg、有效磷40.1 mg/kg、速效鉀95.57 mg/kg。

1.2 試驗設計

試驗設置2 個栽培處理模式,分別為冬閑—雙季鮮食玉米(CK)和薹肥兼用油菜—雙季鮮食玉米(T1),小區面積為114.4 m2。薹肥兼用油菜于10月中下旬播種,播種量4.5 kg/hm2,12 月中旬油菜抽薹時采薹,采薹2～3 次,次年3 月翻壓。春玉米和秋玉米分別于3 月底至4 月初(油菜翻壓后15 d 左右)和7 月下旬打穴播種,種植密度為4.5 萬株/hm2,具體見表1。油菜、玉米均采用常規施肥,油菜播種前施300 kg/hm2復合肥(N ∶P2O5∶K2O ＝15 ∶15 ∶15),春玉米、秋玉米播前各施525 kg/hm2復合肥作基肥,同時在玉米5 至6 葉、10 至12 葉期間各追施150 kg/hm2尿素1 次。玉米收獲后地上部分用機械打碎還田。

表1 薹肥兼用油菜—雙季鮮食玉米栽培模式關鍵時間節點Table 1 The key time node and cultivation mode of combination of bolting and fertilizer rapeseed-double season fresh corn

1.3 樣品采集與測定

秋玉米收獲后1 月余采集0～20 cm 土層土樣,測定土壤養分含量。采用玻璃電極法測定土壤pH值,采用元素分析儀測定有機質含量,采用半微量凱氏法測定全氮含量,采用氫氧化鈉堿熔-鉬銻抗比色法測定全磷含量,采用氫氧化鈉熔融-火焰光度法測定全鉀含量,采用堿解擴散法測定堿解氮含量,采用NaHCO3浸提—鉬銻抗比色法測定有效磷含量,采用NH4OAc 浸提—火焰光度法測定速效鉀含量。各作物生長期間詳細記錄作物生育期及栽培管理措施,測定玉米、油菜薹產量以及鮮草翻壓量。玉米收獲時每處理各取5 株按籽粒和秸稈分別測定全磷含量,測定方法為釩鉬黃比色法。

1.4 數據處理

采用Excel 2010 軟件處理數據。

2 結果與分析

2.1 不同栽培模式產量及經濟效益表現

兩種栽培模式的作物產量比較見表2。在薹肥兼用油菜—雙季鮮食玉米栽培模式下,薹肥兼用油菜油肥1 號于10 月中旬播種,12 月中旬初次采薹,共采薹2 次,單季可采收菜薹5 850 kg/hm2；3 月上旬,地上部油菜生物量為29 700 kg/hm2,可用于翻壓還田。與對照冬閑—雙季鮮食玉米栽培模式相比,該模式鮮食玉米雙季產量顯著提高(P＜0.05),鮮穗總產量達到20 023 kg/hm2,增產17.5%；地上部生物總量為58 436 kg/hm2,增加10.5%；其中春玉米鮮穗產量9 217 kg/hm2,增產11.8%,地上部生物產量增加8.7%；秋玉米鮮穗產量10 806 kg/hm2,增產22.8%,地上部生物量增加12.8%。按菜薹5.0 元/kg、鮮食玉米8.0 元/kg 計算,綜合考慮種植產出和投入,薹肥兼用油菜—雙季鮮食玉米栽培模式下油菜薹、鮮食玉米收益分別達29 250 元/hm2和160 184 元/hm2,凈收益達162 134 元/hm2,較對照增收38.8%(表3)。

表2 兩種栽培模式產量比較Table 2 Yield comparison of two kinds of cultivation mode kg·hm-2

表3 兩種栽培模式經濟效益比較Table 3 Economic benefit comparison of two kinds of cultivation mode

2.2 不同栽培模式對土壤養分的影響

在薹肥兼用油菜—雙季鮮食玉米栽培模式下,油菜和玉米鮮草生物量達88 136 kg/hm2,比對照增加66.7%。其中油菜生物量為29 700 kg/hm2,春玉米、秋玉米地上部生物量分別為31 824 kg/hm2和26 612 kg/hm2。秋玉米收獲后1 個月測定土壤養分變化,結果見表4。與對照模式相比,薹肥兼用油菜—雙季鮮食玉米栽培模式土壤中有機質含量的變化較為明顯,提高了30.9%,差異顯著(P＜0.05)；堿解氮、速效鉀、全磷及有效磷含量也顯著高于對照(P＜0.05),分別提高了3.9%、17.3%、16.7%和15.2%；但土壤全氮、全鉀含量在兩種模式間的差異不顯著。試驗結果說明耕層土壤肥力在一定程度上得到了改善。

表4 不同栽培模式土壤養分含量變化Table 4 Soil nutrient change of different cultivation modes

2.3 不同栽培模式對后茬玉米磷吸收的影響

如表5 所示,鮮食玉米在不同栽培模式下對土壤中磷的吸收利用存在差異。與CK 相比,薹肥兼用油菜—雙季鮮食玉米栽培模式下,春玉米和秋玉米籽粒、秸稈全磷含量均有增加,其中春玉米籽粒和秸稈中的全磷含量分別提高了25.8%和42.1%,秋玉米則分別提高了22.9%和37.5%,均顯著高于CK(P＜0.05)。油菜翻壓有利于提高玉米對土壤中磷的利用率,增加后茬玉米的含磷量。

表5 不同栽培模式下鮮食玉米不同部位全磷含量Table 5 The phosphorus content at different parts of fresh corn under different cultivation modes g·kg-1

3 討論

隨著我國種植業結構調整,耕地復種指數提高,作物產量對化肥的依賴度日益增強,導致土壤理化性質變劣,制約了耕地的可持續生產力[6-7]。選擇用養結合的栽培種植模式,是實現農業生產增效增收的重要舉措。

研究發現[8],冬季種植綠肥是提升地力的有效途徑。以油菜作綠肥,不僅種植成本低,其土壤改良效果也很突出,具有明顯的優勢[9]。高菊生等[10]、王丹英等[11]、趙慧娟[12]研究發現,綠肥油菜能顯著提高土壤中有機質、全氮、堿解氮和全磷含量,改善土壤理化性狀及養分供應狀況。本試驗中,通過油菜翻壓還田,土壤中有機質、堿解氮、速效鉀、全磷及有效磷含量得到顯著提升,分別較冬閑田提高了30.9%、3.9%、17.3%、16.7%和15.2%,研究結果與前人一致。此外,試驗選用的薹肥兼用油菜品種油肥1 號具有茬口搭配靈活、適種性廣、早生快發、生物量大、養分含量豐富等優點,加上油菜根系本身可分泌有機酸活化土壤中固化的磷、鈣,將其作為綠肥應用,可增加土壤有機質含量、平衡土壤元素和培肥地力。同時該品種抽薹早,菜薹口感清脆,采收一季菜薹可增加綠肥種植收益,從而提高農戶種植綠肥的積極性。

綠肥油菜翻壓后不僅提升了土壤肥力,還可促進后茬作物產量增加,改善作物品質。馮濤等[13]研究發現,油菜翻壓還田可改善土壤養分及后茬玉米植株個體發育狀況,促進玉米產量提升,認為綠肥油菜與玉米輪作是實現玉米綠色、高產、髙效生產的有效技術途徑。張盛南等[14]對青貯玉米—綠肥油菜技術模式的研究發現,綠肥翻壓后能增加土壤養分,并可部分替代化肥,促進后作青貯玉米生長,提高產量。蘇港等[15]認為,綠肥油菜在始花期至盛花期還田效果最佳,可實現春玉米穩產、減氮和增效。本試驗也發現,在薹肥兼用油菜—雙季鮮食玉米栽培模式下,鮮食玉米雙季產量均有顯著提高,鮮穗總產達到20 023 kg/hm2,較對照增產17.5%；玉米地上部鮮質量也有顯著增加,增高幅度達9.5%。

油菜根系可分泌有機酸活化釋放土壤中的難溶態磷,而以油菜作綠肥還田可進一步提升土壤中速效磷含量及有效性[10-11,16-17]。本試驗條件下,通過種植一季綠肥油菜能明顯增加后茬雙季玉米秸稈和籽粒中的磷含量,提高土壤中磷肥利用率,降低后期玉米禿頂、空稈發生,玉米增產效果明顯。研究結果證實綠肥油菜與玉米輪作可提升土壤中磷的有效性[18]。

4 結論

綜合分析,選擇適合本區域種植的優良油菜、玉米品種,采用薹肥兼用油菜—雙季鮮食玉米栽培模式,進行科學規范的田間管理措施,可顯著提升耕地利用率,增加種植效益。薹肥兼用油菜—雙季鮮食玉米栽培模式下,綠肥還田還能有效改善土壤結構,培肥地力,實現耕地的用養結合,促進農業綠色循環發展。