油菜毯苗機械化移栽技術研究進展

林國冰, 王 龍, 李 靜, 錢 晨, 李亦揚, 鄭經東, 尤晶晶, 左青松

(揚州大學/江蘇省作物栽培生理重點實驗室/江蘇省糧食作物現代產業技術協同創新中心,江蘇揚州 225009)

油菜是一種十分重要的油料作物,在我國油料作物種植面積中居于主導地位[1]。由于我國的地理位置差異,我國油菜的種植區域劃分,可以以秦嶺淮河為線,分為南方冬油菜區和北方春油菜區[2]。冬油菜的種植面積和產量約占我國的90%左右,且冬油菜的種植面積主要集中在長江流域。2010年,世界油菜種植面積就已突破3 000萬hm2[3],近些年,保持著穩中有升的趨勢。我國目前的油菜種植面積大約在670萬～680萬hm2,年產油菜籽在 1 300萬～1 400萬t,占全國植物油總量的1/3以上。同時,歸功于栽培技術的進步,我國油菜籽單位面積產量呈現逐年上升的態勢。

2010年,揚州大學農學院油菜團隊和農業農村部南京農業機械化研究所共同研究出油菜毯苗機械化移栽技術[4],很好地解決了油菜生產過程中的一系列問題。這項技術一方面節約了人工育苗移栽的人工作業成本,提高了移栽效率;另一方面,解決了油菜生產過程中的茬口問題。同時還具有機械化高[5]、成本低等優點,培育的毯苗具有良好的素質。毯苗的機械化移栽[6]可以大大提高田間種植的效率。優質的毯苗不僅能夠提高田間的單位面積產量,還能縮短大田生長周期,提高復種的指數。本文主要綜述在毯苗相關技術研究進展的基礎上,提出進一步促進油菜毯苗育苗和高產栽培的建議,為油菜毯苗的后續發展提供參考。

1 油菜面積、產量以及種植方式現狀

我國是世界種植油菜的主要國家之一,年種植面積約為1 500萬hm2,占世界油菜種植面積的23%。我國菜籽油的產量更是占據了一半以上的國內油料市場。冬油菜種植面積巨大,主產區位于長江中下游。當地農戶主要通過直播和育苗移栽2種方式來進行種植生產。

冬油菜的直播過程中常常面臨茬口矛盾,前茬作物收獲時期推遲,嚴重影響油菜的生育周期,造成減產。另外,由于長江中下游在秋季時常遇到季節性干旱,不利于油菜種子的萌發,冬季還會遭遇季節性冷害,此時油菜生長量小,抗逆性差,突遇冷害極易造成死苗,影響產量。

相比直播油菜,人工育苗移栽可以有效緩解茬口問題對油菜生產過程的影響,人工移栽可以保證小苗的質量,且育苗移栽可以縮短油菜在大田的生育周期。但這些工作均由人工完成,增加了油菜種植對勞動力的需求量,直接增加了生產成本,在農村勞動力人口短缺的今天,這一矛盾逐漸加深。因此,油菜毯苗相關技術的研發推廣實屬必要。

根據國家統計局關于《2010—2019年我國油菜籽播種面積、產量及單位面積產量》的數據報告,2010年我國油菜的種植面積最大,達到731萬hm2,2010—2015年油菜的種植面積基本在700萬hm2以上。2015年6月,我國取消油菜籽臨時收儲政策后,國內油菜的種植面積明顯下降。但從2016年開始,我國油菜種植的整體規模雖不及5年前的水平,但仍維持在650萬hm2左右。雖然油菜種植面積處在不同程度波動變化中,油菜單位面積產量卻呈現穩步上升的趨勢。根據報告中播種面積和年產量的數據,2015—2016年,在種植面積顯著下降的情況下影響了油菜的年產量,但是由于栽培技術的不斷進步,從2016年開始,在種植面積基本不變的情況下,油菜年產量持續增加,其產量與4年前種植718萬hm2收獲的產量水平相當。至今油菜種植產業[7]仍有巨大的發展潛力。2022年中央一號文件提出:“大力實施大豆和油料產能提升工程”,“長江流域開發冬閑田[8]擴種油菜”。專家組調研發現,長江約有1億畝(1 hm2=15畝)以上的冬閑田[9],其中半數以上可以用來種植油菜。在我國如此重視油料供給安全的背景下,油菜仍是當今最重要的油料作物[10],應加大對油菜的研究和生產。

2 油菜毯苗培育技術

菜籽油是我國食用植物油的重要組成部分,其產量高,營養價值[11]豐富。隨著科學技術的發展,以及前人在油菜栽培方面的研究,油菜毯苗機械化移栽是現如今一個新型的油菜生產種植方式[12]。實現這項技術有1個關鍵前提,就是培育優質的毯苗。種子處理、養分運籌、播種密度、適宜播期是影響油菜毯苗質量[13]的重要因素。

2.1 適宜播期

播期的不同改變了油菜毯苗生長過程中的光照、溫度、水分等因子。從而對毯苗機械化移栽產生影響。由于毯苗育苗地區經緯度的不同,導致各個地區光照、均溫、降水量均不一致。

在種植區域跨度較大的長江流域,播期存在明顯差異。但是,播期的不同對油菜毯苗機械化移栽后植株的最終產量也有一定的影響。播期過早,會造成秧盤內植株的徒長,加劇種內競爭,由于秧盤是一個有限的空間,極易造成弱苗、死苗的情況發生。播期過晚,則會導致油菜生育周期的縮短,后期產量減少。

張宇等的研究中,通過對品種寧雜1818設置5個播期(9月5日、9月15日、9月25日、10月5日和10月15日),分析各個播期油菜毯苗的生長情況,確認最適宜的區間,試驗中發現,9月15日和9月25日播期下的秧苗出苗快,且存苗數、綠葉數、葉面積較高,綜合性狀符合機械化移栽的要求,研究中還發現,有效積溫與油菜毯苗生長進程存在著緊密的聯系,通過Logistic擬合曲線推斷油菜毯苗從播種到出苗需要的有效積溫為99.5 ℃,毯苗每生長1張葉片需要的有效積溫為117.1 ℃。對有效積溫的研究,可以探究不同種植地區的具體光熱情況,以確定適宜的播期[14]。李照杰等認為,直播油菜播期過晚會導致油菜的生長期縮短,油菜的單位面積角果數和千粒質量下降,帶來油菜產量的下降。另外,晚播還明顯抑制了側根的生長和主根的體積,導致根系干物質量下降[15]。劉阿康等的研究中也有類似的結論,隨著播期推遲,小麥葉齡、分蘗數、單莖干鮮質量、株高、穗粒數呈先升高后下降的趨勢,最終導致產量下降。這與油菜毯苗生長進程中所遇到的情況類似,隨著播期推遲,油菜毯苗存苗數、綠葉數、秧盤群體葉面積和充實度呈先增加后降低的趨勢,因為毯苗播期過早,秧苗獲得了良好的光、溫、熱,造成植株徒長,加劇了競爭,而播期過晚會造成光熱資源不足,秧苗無法充足生長,導致植株矮小、長勢不佳、生物量小等情況[16]。

概括來說,油菜毯苗育苗過程中,需要適宜的播期來保證秧苗的生長處在一個合適的區間。毯苗生長所需要的有效積溫是一個重要的參考因素,需要根據各地區種植的具體光熱條件,確定適宜的播期。油菜毯苗適宜的播期,還可以減輕前茬作物收獲的影響,有效地解決了茬口矛盾。

2.2 播種密度

油菜毯苗的一大特點就是密度高,大約是 4 000株/m2,然而密度過大會造成植株生長空間小,加劇植株生長競爭的程度,從而導致苗情惡化。秧苗的質量和數量下降,將會大大影響到后期移栽的成功率,也會對后期產量有直接的影響。

毯苗在秧盤中的生長空間有限,一般育秧采用水稻標準育秧盤,長58 cm,寬28 cm。相關研究表明,隨著播種密度的增加,秧盤中油菜毯苗的存苗數增加,但是在高密度的生長環境下,單株秧苗生長空間狹小,容易造成死苗,因此,隨著播種密度的增加,秧盤中的存苗率是逐漸下降的。

存苗數影響后期毯苗機械化移栽的空穴率,無論秧盤中的苗數過多或過少,都會導致機栽時的難度提高,不利于保證田間的種植密度,最終導致產量下降。水稻機插秧的育秧技術是相對成熟的,在殷發國等的研究中,如果密度過大,秧苗間的透光透氣性差,苗高纖長,整體秧苗的素質不高,難以保證水稻秧苗的機械化移栽質量[17]。張含笑等的研究中也有類似的結論,通過設置5個水平的播種密度,在20、30、40 d時取樣考苗,隨著播種密度的增加,存苗數上升,秧苗的葉片數、形態特征、干物質積累量處于適宜的狀態。當播種密度大于 800粒/盤之后,秧苗的葉片數、綠葉數減少,苗高變長,地上部和地下部干質量減少,且根冠比和秧苗充實度下降,應當將每個秧盤內的播種密度控制在800粒以內,以育出高質量、高素質的毯苗[18]。Zuo等的研究中也發現,高播種密度增加了油菜毯苗的株高,但是葉面積、根頸直徑、生物積累量、根冠比下降,這些負面效應都會影響機械化移栽后的活棵率[19]。其研究還發現,密度水平為638、696粒/盤的秧苗在機械化移栽后的存活率都在95%以上。因此,這2個密度水平均滿足機械化移栽的要求。638粒/盤的秧苗在某些性狀上優于696粒/盤,但是幼苗的質量沒有顯著差異,考慮到經濟、生產方面的相關因素,采取696粒/盤的規格更加合適[19]。

綜合前人的研究,油菜毯苗的播種密度應當保持在一個適當的范圍內。雖然隨著播種密度的增加,存苗數隨之升高,但是過高的播種密度,會造成秧盤內個體苗情不佳,難以形成高素質壯苗,細軟纖長的毯苗會給機械化移栽造成困難[20]。與此同時,生長不良、質量差的秧苗移栽后的成活率也大大降低,最終導致產量下降。因此,在考慮到秧盤內良好的生長環境的情況下結合經濟效益,確定合適密度,才能達到最佳的效果。

2.3 種子處理

相關研究以甘藍型雙低油菜品種寧雜1818為例[21],在采用長58 cm、寬28 cm的水稻標準育秧盤進行油菜毯苗育苗時,發現苗期秧盤密度過高會使得根頸和縮頸段迅速伸長形成瘦弱的細苗,瘦弱纖長的細苗在密度較大的秧盤生長環境中極易受到損傷,最終導致死苗。

通過探究發現,烯效唑浸種處理可以有效防止在高密度的情況下,油菜根頸和縮頸段的迅速伸長[22]。因此,烯效唑浸種是種子處理過程中的關鍵步驟,是培育高質量油菜毯苗的核心措施[23]。

在劉芬等的研究中,該試驗以水稻大田種植為例,設置3個處理,分別為烯效唑浸種、多效唑噴霧拌種、2次葉面噴施多效唑。3個處理進行比較試驗發現,晚稻品種H優2518和岳優9113在烯效唑浸種處理下苗高、葉齡、成秧率、百株鮮質量均相對較大,能顯著提高機插的質量。烯效唑浸種能促進或者抑制油菜生命過程中的某個環節,起到使油菜形成壯苗、矮化株高、提高抗逆性和產量的作用[24]。高建芹等研究表明,當浸種濃度大于 30 mg/L 或浸種時間超過2 h,對油菜種子的萌發影響較大且還會抑制根系的生長,在該試驗中,推薦使用15～20 mg/L 烯效唑浸種1～2 h,此時油菜的發芽率、苗高、葉片數都處在一個最佳的狀態[25]。Zuo等關于烯效唑的研究中發現,隨著烯效唑施用量的增加,秧苗的株高顯著下降,但是根頸直徑增加。當烯效唑含量達到1.0 mg/盤時,秧苗的地下部質量明顯增加,而烯效唑含量達到 1.5 mg/盤時,秧苗的葉面積根系干質量明顯增加。1.0、1.5 mg/盤處理下油菜毯苗生長的相關性狀顯著優于其他處理。因此,烯效唑含量在1.0～1.5 mg/盤有助于提高油菜毯苗的品質,使其更加適宜機械化移栽[26]。

綜上,烯效唑浸種所選取的最適濃度存在一定的差異,應當根據當地生長環境和育秧目標等進行綜合考察和試驗,在保證油菜毯苗育秧效果良好的情況下,確定最適的烯效唑濃度。

2.4 養分運籌

油菜毯苗的育秧要求是根系交錯盤結成毯狀,機械移栽后,返青活棵快,死苗數少。但是秧盤內的生長空間有限,光照條件不佳,秧盤中的個體對于空間、養分、光照的競爭激烈。最終導致秧苗個體生長量小,難以形成優質的油菜毯苗。

毯苗地上部和根系的生長發育與育苗基質的成分有著緊密的聯系。適宜基質的配比[27],有利于毯苗的根系生長、相互盤結,極大地改善了毯苗在有限生長環境下的競爭狀態。

油菜是喜硫作物[28],秧盤中硫元素的含量對油菜的營養生長有重大的影響,缺硫時植株生長受到障礙,葉片會褪色或者黃化,莖稈細弱。在油菜育苗時增施硫素,能使最終產量提高15%～20%,增加含油量0.8%～1.5%,還可以讓油菜提早1周左右成熟,且成熟度與未施用硫肥一致。提前1周時間成熟,能夠有效緩解茬口矛盾。張慶利等研究表明,不同氮素施入土壤后的淋失率有顯著差異,硫酸銨的淋失量相較于硝酸鉀和尿素明顯減小,選擇施用硫酸銨進行基質改良,是因為硫酸銨穩定性好,不易淋濕,能夠有效地被植株所吸收,并且淋失量小對地下水質的污染也較小[29]。韓自強等以江淮地區麥茬稻田為研究對象發現,在秸稈還田下不同施肥處理對稻田N2O和CH4排放會產生影響,以硫酸銨代替尿素處理能夠提高水稻的產量,并且硫酸銨的施用顯著降低了CH4的排放,降低了綜合溫室效應[30]。通過馮倩楠等在油菜毯苗基質改良中關于硫酸銨施用量的研究發現,基質中硫酸銨的最佳用量范圍為4.37～4.62 g/盤,在這個條件下培育的油菜毯苗,苗高、葉面積、總葉片數、綠葉數、根頸直徑、干物質積累量與空白對照相比都有明顯的增加,在施用4.37～4.62 g范圍內的硫酸銨后,每盤秧苗的存苗數均處在700株以上,在播種后30 d(毯苗6葉期)為機械化移栽的適宜期,此時秧苗的各項指標均滿足機械化移栽的要求,適合移栽[27]。

施用硫酸銨能夠提高作物產量。綜合前人研究,硫酸的施用量應當控制在1個適宜的范圍內[31],這樣毯苗的苗情表現良好,指標合格,適宜后期的機械化移栽。因此,基質改良是油菜毯苗育苗過程中的重要措施之一。

3 油菜毯苗移栽技術

培育出優質毯苗后需要同機械化移栽相互配合才能最終實現油菜生產的輕簡化、規?；I化。機械化移栽的優劣會對油菜毯苗在田間的活棵數和活棵率產生影響,進而影響油菜單位面積產量。研制普適性較廣的毯苗移栽機械、了解毯苗機械化移栽相關要點是提高油菜毯苗機械化移栽成功率的2個重要方法。

3.1 毯苗機械研制

油菜毯苗移栽機械的研制是在水稻秧苗移栽機的基礎上,基于油菜毯苗的特點,進行不斷改進和完善,最終研制成功的。油菜是直根系作物,而水稻屬于須根系作物,兩者在本質上存在區別。因此,在機械化移栽過程中應保護毯苗的根系受到的傷害盡可能小。這對于毯苗移栽機械工作的流暢性有著十分高的要求。以南京農業機械化研究所研制的2ZY-6型毯苗移栽機為例,該機器的栽植頻率達到300次/(min·行),極大提高了毯苗機械化移栽的移栽效率。相比傳統的人工直播和人工育苗移栽方式,毯苗的機械移栽機實際作業效率可達5～8畝/h,是人工移栽的60倍;同時,油菜進行毯苗移栽比同期遲直播的產量提高35%以上,滿足油菜大田生產對于產量的要求。該毯苗移栽機械的研制讓油菜毯苗機械化移栽技術可以順利地應用于大田生產,為我國油菜提高單產提供了有利的技術保障[32]。毯苗移栽機械的研制需繼續精進,使其在毯苗移栽工作中具備廣適性,能夠在移栽苗情不同的毯苗時保證移栽效率和移栽質量。

3.2 毯苗機械化移栽

油菜毯苗的機械化移栽過程需要多環節的相互配合[33]。毯苗機械化移栽需要對大田進行耕整,毯苗從秧盤移栽到大田中時較為脆弱,對大田耕整的質量有要求,例如需要將前茬作物的秸稈離田或粉碎均勻拋撒。最新的毯苗移栽機是一款集開溝、移栽、覆土一體的機械,使用油菜專用的載秧臺。首先,毯苗在進行機械移栽前需要對缺水的秧盤進行補水,秧盤缺水將嚴重影響栽插后油菜毯苗的活棵數和活棵率。另外,缺水的秧盤在進行搬運和擺放至載秧臺的過程中毯苗容易發生撕裂,毯苗的成毯效果不佳。但如果供應的水分過多,對于毯苗移栽也有不利的影響,過多的水分供應會造成毯苗在載秧臺底部發生堆疊,從而影響取苗器的正常取苗栽插。該情況的發生往往存在于栽插進行到一半時,此時取苗器如果無法正常取苗,將對這一列毯苗的栽插造成嚴重的影響。因此,控制秧盤水分的供應是毯苗機械化移栽的關鍵步驟;其次,在移栽過程中要保證農機行駛的速度不宜過快,這樣可以確保毯苗栽插的間距處于適宜的范圍內,也能保證田間的基本苗數足夠;最后,需要做好毯苗機械化移栽后的管理,澆好定根水,在天氣干旱時,需要補澆1～2次的水。

綜上,油菜毯苗機械移栽技術的應用,需要毯苗移栽機的高效配合。因此,對于毯苗移栽機械的研制是不能停滯的,需要以提高機械的廣適性和移栽效率為目標。此外,在毯苗移栽過程中,也有諸多環節需要注意,各個環節的默契配合是實現這項技術的關鍵。

4 油菜毯苗栽后研究

油菜毯苗移栽相關技術的應用過程中,與其相配套的栽培措施是保證毯苗能夠實現高產的關鍵。傳統栽培技術[34]在油菜毯苗的種植過程中,需要根據毯苗的綜合性狀及特點進行改進。油菜毯苗的移栽密度、肥料的調控是實現高產栽培的重要舉措。如何協調各方因素,在保證油菜毯苗正常生長的情況下,配套使用相關栽培技術實現高產,是這項技術所要達到的最終目的,高產栽培研究是油菜毯苗進一步向外推廣的重點。

4.1 移栽密度對油菜毯苗生長和產量的影響

油菜毯苗采取機械化移栽方式,該項技術滿足油菜毯苗生產過程中自動化、輕簡化、成本低等要求。

前人通過研究密度對油菜產量的影響,發現適當的密植能夠提高油菜群體的干物質積累量[35]。但是陳新軍等研究發現,過大的密度會造成油菜單株的有效角果數減少,油菜莖稈細長,生物量小,抗倒伏能力差[36]。油菜群體葉面積指數、光能利用率會隨著種植密度的增大而增大,適宜的種植密度下,協調好群體與個體之間的關系,有助于油菜實現高產。

曹金華等通過對油菜毯苗移栽后在蕾薹期、初花期、成熟期的不同處理進行取樣分析,發現移栽密度在22.75萬～28.39萬株/hm2的處理下油菜毯苗產量明顯高于其他處理,干物質的積累量是一個十分重要的參考指標,而油菜的單株產量與3個重要時期(蕾薹期、初花期、成熟期)的干物質積累量呈現出正相關關系[37]。試驗中采用1穴2株的移栽方式,在與對照組的對比中發現,移栽密度為22.5萬株/hm21穴2株的處理與對照組無顯著差異。因此,1穴2株的移栽方式既保證了移栽的密度,又可以節約成本,對于油菜的后期產量也不會產生負面影響。另外,油菜干物質的積累量是產量形成的基礎,尤其是蕾薹期-初花期是影響最終產量的關鍵時期。在劉曉偉等的研究中也有相類似的結論,蕾薹期-初花期是油菜由營養生長轉向生殖生長的時期,如何協調好這二者之間的矛盾,有助于干物質量的積累,提高產量[38]。左青松等從碳氮轉運的角度,進一步解釋了油菜毯苗初花期體內碳氮轉運的情況,前期的氮素供應有利于油菜生長的發育,為后期的碳素積累打好基礎,促進增產。該試驗表明,油菜毯苗在適宜的密度下移栽也可獲得高產(目標產量3 750 kg/hm2)。由于進行機械化移栽的農機對毯苗的機插規格有明確的要求,因此,實現毯苗高產,不但要對育苗的要求進行改進,還應當對農業機械的規格進行更新,以適應生產上的需求[39]。

綜上,移栽密度對于油菜毯苗后期產量的影響,可以通過田間試驗設置不同密度處理,再根據干物質的積累量來進一步分析,尤其是蕾薹期—初花期是影響油菜后期產量的關鍵時期。相關研究表明,適宜的移栽密度能夠使得油菜毯苗獲得高產,同時機械化移栽也節約了勞動力成本,緩解了農村勞動力短缺的問題。

4.2 肥料施用對油菜毯苗生長和產量的影響

氮肥的施用是農業生產過程中十分重要的步驟,農作物對于氮肥的需要與其后期的產量有著十分密切的聯系。通過對氮素施用的研究,發現氮肥已然成為影響農作物生長發育和產量[40-41]形成的重要限制因素。據不完全統計,我國的氮肥產量近幾年穩定在3 600 t左右,現如今我國的氮肥產量已經基本滿足農業生產的需要。我國土壤的氮素含量受到土壤類型、水熱條件、有機質含量、質地和耕作措施等多方面因素的影響[42]。我國土壤除少部分的類型,如黑土、草甸土、沼澤土等,一般土壤的含氮量基本在2.0 g/kg以下?，F如今根據我國各地區實行的耕作制度,對于耕地的利用周期日趨頻繁。合理的施氮措施,在我國農業的可持續發展中有著至關重要的地位。通過諸多研究發現,不同的農作物生長過程中,氮素的施用對于生長周期中的各個時期都有著特殊的生理表現,包括幼苗期促進葉片的生長或是抽薹期促進物質的轉運等。油菜毯苗移栽后主要的研究也集中在基肥、薹肥的施用,施氮量及植株體內碳氮的轉運。因此,肥料的施用對于油菜毯苗高產栽培研究具有重要意義。

4.2.1 基肥對毯苗根系形態建成及葉片生長的影響 根據研究表明,植物吸收無機氮主要以硝態氮和銨態氮[43]為主,不同的植物對不同氮素形態的吸收具有選擇性。土壤中的氮素不足以支持油菜苗期生長過程中的營養需要。因此,需要早施、勤施苗肥,施用的肥料以氮肥為主。利用冬前短暫的較高的氣溫,促進油菜毯苗的生長,達到壯苗過冬。這一措施為未來油菜的高產、穩產、優質打下了基礎。

何夢迪等通過研究發現,干旱處理下,在小麥苗期增施氮肥可以改變小麥品種的根形態建成,使其更有利于水氮的吸收,根系活力得到了明顯的提高,此過程可以增強小麥在苗期的同化能力和新陳代謝能力[44-45]。根系通過一系列的生理生態變化,增施氮肥最終達到了提高抗旱性的目的。植株強壯的根系是維持其生長的重要基礎,根系通過對土壤中肥水的吸收進行正常的生長發育。在研究中,增施氮肥可以縮短小麥苗期根系的總根長、表面積、總根體積、根尖數和分支數,但是根系直徑也顯著增加,在逆境條件下,這樣的根系形態建成更有利于植株在保證自身營養的基礎上,進一步生長發育。通過對小麥苗期根系形態建成的研究,油菜毯苗移栽后在苗期也有相類似的特點,油菜是直根系雙子葉植物,長江流域地區種植的冬油菜一般在9月中旬播種[46],對于直播和育苗移栽油菜來說,適宜的播期對于油菜后期產量有著十分重要的作用[47]。但是由于茬口矛盾,在實際的大田生產過程中,沒有辦法準確確定每年的播期。因此,毯苗在苗期施用氮肥就起著至關重要的作用[48],適宜的施氮量,可以使得油菜根系的直徑增粗,地上部綠葉數增多,葉片增厚,形成壯苗以越冬,減少田間的死苗率,確保了田間的基本苗數,這是后期油菜產量的基礎保證。

在油菜毯苗發育過程中,苗期的葉片生長尤為重要。由于長江流域一帶大田生長過程中,往往采用的輪作方式是水稻—油菜輪作模式[49]。這種水田與旱田的交替耕作模式,能夠使得土壤發生物理、化學和生物方面的變化,這種變化讓土壤中的養分循環和供給發生轉變[50],從而對生長其中的作物產生影響。通過研究發現,在水田中,土壤中的氮素主要以銨態氮的形式存在,而在旱田中主要以硝態氮[51]的形式存在,正是由于我國土壤耕作的特殊性,才使得土壤中氮素的存在形式[52]發生變化。這種氮素形式的轉化,有利于毯苗移栽后對氮素的吸收,促進植株的生長。

4.2.2 薹肥對毯苗成熟期產量的影響 油菜干物質積累是油菜成熟期產量的基礎,相關研究表明,油菜干物質積累量的增加與油菜籽粒產量的增加呈正相關。因此,在保證油菜毯苗移栽后生長基礎良好的情況下,干物質積累量的增加,更容易使得油菜獲得高產。根據前人的相關研究,發現蕾薹期是油菜營養生長和生殖生長的關鍵時期。同時,蕾薹期也是根莖葉生長較為旺盛的時期,油菜的基礎生長量快速增加,為成熟期的高產打好基礎。對于毯苗來說,薹肥的施用量和施用時期非常關鍵,其最終會對干物質的積累量造成影響。

施氮量對農作物干物質積累量的影響在其他作物的研究中也有進展。楊益花等研究發現,施氮量的增加與水稻總穎花數呈正相關關系,而水稻的最終產量與總穎花數有著密切的聯系[53]。在宋明丹等的研究中可以看到施氮量與冬小麥的干物質積累量也有著密切的關系[54]。氮素的供應對小麥光合產物的形成有直接的影響,受到生長環境的限制,土壤中的供肥量有限,增施氮肥對于小麥增產有著積極的作用。再者是玉米的生產過程中,李佳等發現增施氮肥對春玉米產量的影響更為顯著,與不施氮的處理相比,最高可增產30%以上,干物質積累量呈現“S” 形的生長曲線[55]。

油菜毯苗的生長過程中也有上述幾種作物類似的規律,吳正貴等在油菜毯苗研究中發現,2個品種寧雜1818和蘇油4號,隨著薹肥施用時期的推遲和薹肥施用量的增加,植株干物質的積累量呈現出上升的趨勢[56]?？梢?薹肥的施用時期和施用量,對于油菜的后期產量有顯著的影響。其中,氮肥的施用對角果殼干物質量影響較大,2個品種的主莖角果殼干物質量在高氮處理下平均比低氮處理高出11.73%。楊光等在研究薹肥對毯苗移栽油菜株高和產量的影響過程中,也發現其主要影響角果數和每角粒數,進而對產量有積極的效果,重視薹肥的施用,對促進油菜毯苗實現高產有著十分重要的作用[57]。

5 結論與展望

已有的研究表明,種子處理、養分運籌、播種密度、適宜播期都對油菜毯苗育苗及機械移栽過程起到關鍵作用。另外,還需根據當地生態環境、光照、溫度、水分等條件選擇適宜的品種進行移栽。種子處理緩解了高密度秧盤中毯苗出苗生長所面臨的困境,建議使用烯效唑浸種處理以增加發芽率,保證秧盤基本苗數?；|改良在油菜毯苗育苗過程中與種子處理相得益彰,二者相互配合對產量起到明顯的增益效果,但是在硫酸銨的施用中也存在著秧盤苗情的不同,最后導致育秧的質量有所差異。應當開展深入的考察研究,確定合適的施用量,以達到最佳效果。再者,播種密度過密過疏、播種時期的推遲,都會對油菜的生長造成影響。播種密度過大,會造成單株油菜干物質量小,生長量小,產量減少。播種密度過小,油菜單株生長量雖大,但是基本苗數不足,不適合應用于生產。若是播期太晚,毯苗在秧盤中的生長狀態已經不適宜機械移栽,會造成不必要的經濟損失。另外,光、溫、水等因素,也會影響晚播油菜毯苗的生育進程,縮短毯苗的生育時期,最終導致減產,建議根據試驗確認播種時期,保證產量。

油菜毯苗的移栽時間應選擇在6葉期,在保證秧盤內毯苗生長良好的情況下,配套推廣使用機械化移栽技術[58],這能最大程度保證移栽后存活。后續的田間管理也是一個重要的環節,水稻秧苗在移栽后有一個返青的時期[59],這段時間是移栽水稻是否存活的關鍵時期,同理油菜毯苗移栽后生長環境改變,對植株生長存在一定影響,栽后活棵率是保證田間最終產量的基礎。

應當構建油菜毯苗培育及配套栽培技術一體化生產過程,將高效的栽培技術和新型油菜種植模式相結合,形成一種新型的、具有特色的油菜生產產業鏈。油菜毯苗相關配套技術的發展,能夠有效避免油菜種植過程中所面臨的茬口矛盾、勞動力矛盾等問題,減少種植過程中的成本投入,使得油菜生產效益顯著提高,保證油料市場的長期穩定。

我國油料產業正處在欣欣向榮的發展階段,油菜種植的高產量、高品質對于我國油料產業的發展起著至關重要的推動作用[60-61]。油菜高產研究不僅是為了滿足百姓日常生活的需要,也是國家油料安全的重要保證。油菜毯苗技術,能夠緩解我國農村勞動力人口流失問題,對于我國農業現代化發展有著重要意義[62]。另外,在油菜品種選育、田間栽培措施等方面仍需進一步研究。培育高品質、高產量油菜是這個技術乃至這個行業未來發展的前景[63]。

我國農業未來發展的出路在于機械化、工廠化,我們應當秉持著謙卑的態度吸收國內成功經驗,深入油菜毯苗機械化移栽技術的研究和相關配套機械的研發,建立毯苗綜合示范產業園區,積極推廣這項技術相較于傳統種植的優勢。油菜毯苗的研究和生產齊頭并進,積極做好理論聯系實踐的工作。同時完善毯苗各項指標[64],以期為之后的大面積推廣提供指導和參考。