两种硼肥对油-棉轮作中作物产量和品质的影响及其后效

马 欣，韩宝吉，张丽梅，石 磊

（华中农业大学微量元素研究中心，农业部长江中下游耕地保育重点实验室，湖北 武汉 430070）

硼是植物必需的微量营养元素之一，对植物的生长发育和开花结实起着重要的作用。硼能促进植物体内碳水化合物的运转，改善营养器官和生殖器官有机物的供应；硼对受精过程有特殊的作用，作物缺硼时，花药和花丝萎缩，花粉不能形成，表现出“花而不实”的病症。据报道，全球80多个国家132种作物受到缺硼的影响［1］。缺硼已成为限制作物产量和品质提高的主要因子之一。

棉花是对缺硼较为敏感的双子叶植物［2］。棉花缺硼主要发生于高度淋溶土壤和酸性沙质土壤［1］。Zhao等［3］研究表明，缺硼抑制棉花生长发育和干物质的累积，并且降低棉花成桃数，从而影响棉花产量。棉花缺硼症状在苗期、蕾期开始有表现，蕾铃期蕾铃脱落严重，蕾而不花。Rodolems等［4］研究认为硼在棉花植株中通过韧皮部进行运输的比例非常低，棉花缺硼所致老叶和新叶上表现出的缺硼症状是不能通过喷硼进行缓解的。Howard等从1992年到1995年间在美国田纳西试验站的粉砂壤土上开展的棉花施硼试验表明，基施3.22 kg/hm2和喷施0.63 kg/hm2硼砂均使棉花产量显著提高［5］。棉花也是我国重要的经济作物，我国棉花产区主要分布在长江流域和黄河流域棉区，而这两个产棉区主要分布在土壤有效硼含量较低和严重缺乏的地区［6］。1975年王运华等［7］在湖北新州发现棉花“蕾而不花”症状，并证实由严重缺硼所致，随后在全国主要产棉区开展了大面积的棉花施硼示范试验和推广应用。1981～1985年间，全国有153万hm2棉花施硼，增产效果较好，经济效益显著。油菜也是一种需硼量较大且对缺硼很敏感的作物［8-9］，受成土母质和气候的影响，我国油菜主产区耕地含硼量一般较低（＜0.5 mg/kg）［10］。适量施硼有助于提高油菜出苗率，促进油菜生长，提高油菜单株角果数，实现增产［11-12］。

棉花-油菜轮作是我国长江流域重要的耕作制度之一，施硼已成为棉花和油菜种植过程中主要的施肥技术。但由于硼肥有效和引起毒害的范围比较狭窄，连年施用会使部分地区土壤有效硼累积呈现偏高的趋势，不仅浪费，还可造成施肥无效甚至影响后季作物的生长［13-14］。长期田间油菜-水稻轮作试验表明，不同硼肥施用量对于油菜产量表现出不同的后效［15］。缓释肥具有肥效释放慢、肥效长等特点，可在较长时间内满足作物的养分需求，提高肥料利用率和减少肥料的环境危害［16-17］。然而，不同缓释硼肥的施用效果不尽相同［18］。本研究选择安徽、湖北两个棉花-油菜主产区为试验点，研究具有缓释特性的硼肥EB和CB在棉花-油菜轮作中基施的后效，对指导硼肥的合理高效施用具有重要的生产实践意义。

1 材料与方法

1.1 供试硼肥

供试肥料为Etibor-48［Na2B4O7·5H2O，白色结晶粉末，pH 值（1∶1 H2O）9.44，含 B 15.0%，用EB表示］和Colemanite［Ca2B6O11·5H2O，灰白色颗粒，粒径分别为3和10 mm，具有缓释特性，pH值（1∶1 H2O）8.90，含 B 10.5%，用 CB 表示］。对照肥料为硼砂［Na2B4O7·10H2O，白色结晶粉末，分析纯试剂，pH 值（1∶1 H2O）9.48，含B 11.3%，用B表示］。

1.2 试验设计和实施

1.2.1 湖北洪湖油菜-棉花轮作试验

田间试验在湖北省洪湖市大同湖农场进行。试验小区面积40 m2，随机区组排列。第一季油菜设置3个处理，分别为：①-B（不施硼肥），②EB（Etibor-48 8.7 kg/hm2）和③ CB（Colemanite粒径 3 mm，9.9 kg/hm2），3次重复。第二季棉花进行裂区处理，即在原来施硼处理的基础上，“裂”出一个当季施硼肥的处理，命名为-B+B（硼砂 7.5 kg/hm2），EB+EB，CB+CB，硼肥用量同第一季。其它肥料以尿素、过磷酸钙、氯化钾施入。具体用量为：油菜施 N 180 kg/hm2、P2O590 kg/ hm2和 K2O 120 kg/hm2，其中60%的氮肥和钾肥基施，40%用作追肥，磷肥和硼肥全部基施。基肥在油菜移栽前施入。棉花施 N 300 kg/hm2、P2O5120 kg/hm2和 K2O 240 kg/hm2，其中40%的氮肥和钾肥基施，60%用作花铃肥和盖顶肥追施，磷肥和硼肥全部基施。

油菜品种为中油杂12号；棉花品种为鄂杂棉11号。供试土壤基础性状为：pH值7.2，有机质28.2 g/kg，碱解氮 125.0 mg/kg，有效磷 9.7 mg/kg，速效钾 68.7 mg/kg，土壤有效硼含量 0.47 mg/kg。

1.2.2 安徽望江棉花-油菜轮作试验

田间试验在安徽省望江县进行。设7个处理，3次重复，试验小区面积14.8 m2，随机区组排列。具体处理为：①-B（3季均不施硼肥），② B1（硼砂用量 15 kg/hm2），③ B2（硼砂用量 30 kg/hm2），④ EB1（EB 用量 11.3 kg/hm2），⑤ EB2（EB用 量22.6 kg/hm2）， ⑥ CB1（CB 粒 径 3 mm， 用 量16.1 kg/hm2），⑦ CB2（CB 粒径 10 mm，用量 32.2 kg/hm2）。其中②、④和⑥处理为按正常推荐施硼量（纯硼用量1.70 kg/hm2）计算实施；③、⑤、⑦处理为高施硼量，施用量为相应推荐施硼量的两倍（纯硼用量 3.40 kg/hm2）。

各施硼处理为第一季施硼肥，全部基施，第二季均不施用。其它肥料用量为：棉花每季肥料纯养分用量 N 80 kg/hm2，P2O5180 kg/hm2，K2O 180 kg/hm2；油菜每季纯养分用量 N 180 kg/hm2，P2O580 kg/hm2，K2O 120 kg/hm2。分别以尿素、过磷酸钙和氯化钾施入。基肥施用量为2/3氮肥，全部的磷肥和钾肥；剩下1/3的氮肥分别在棉花蕾花期、油菜现蕾期分两次做追肥施用。

棉花品种为润杂2号，油菜品种为华杂9号。供试土壤基础性状为：pH值5.5，有机质14.9 g/kg，碱解氮 96.9 mg/kg，有效磷 35.1 mg/kg，速效钾 69.8 mg/kg，土壤有效硼含量为 0.49 mg/kg。

1.3 取样及分析

油菜苗期取地上部，用去离子水清洗后（105±2）℃杀青，80℃烘干称重。植株成熟后，剪取地上部放入网袋挂藏，待油菜后熟干燥后脱粒并收集秸秆迅速晒干。棉花取成熟期叶片，用去离子水清洗后（105±2）℃杀青，80℃烘干。植物样品用玛瑙研钵磨成粉末后，加1 mol/L盐酸恒温振荡1 h，提取液经过滤后采用姜黄素比色法测定其硼含量。每季作物收获时按试验小区分取土壤样品，风干过0.150 mm筛。土壤中的有效硼含量用沸水浸提-姜黄素比色法测定［19］。

2 结果与分析

2.1 湖北洪湖油菜-棉花轮作，EB和CB对油菜和棉花生长和产量的影响及其后效

2.1.1 EB和CB对油菜和棉花产量的影响

EB和CB处理第一季油菜产量较-B处理略有增加，但没有显著差异（表1）。第二季棉花进行裂区处理后，各裂区施硼处理产量均较相对应的不施硼处理有所增加，其中EB+EB处理增产5.38%，增产率最高。裂区不施硼各处理产量相比较，EBEB、CB-CB处理产量仍比-B-B处理略高，分别为2 937、2 955 和 2 917 kg/hm2；裂区施硼各处理产量则为EB+EB最高，为3 095 kg/hm2，但各处理之间产量差异均不显著。

2.1.2 EB和CB对棉花生育进程和经济性状的影响

施硼处理棉花现蕾期有所提前。其中-B+B处理较-B-B处理提前4 d，其它处理均提前2 d，EB和CB裂区后处理间无差异。EB+EB处理开花期最早，较-B-B处理提前3 d，其它施硼处理提前1～2 d。EB-EB、EB+EB和CB-CB处理吐絮期均比-B-B处理晚2 d。从单株蕾、铃个数看，-B+B处理单株蕾数最多，其次是EB+EB和EB-EB处理，CB两处理与-B-B处理相比单株蕾数没有明显增加。8月25日统计的铃数显示，施硼处理的铃数均比不施硼处理多，裂区施硼各处理单株铃数都较相应处理有所提高，其中CB-CB和CB+CB处理铃数多于其它各处理。说明施硼促进棉花生殖生长，有利于蕾、铃的形成，减少蕾铃脱落。

表1 湖北洪湖油菜-棉花轮作中不同硼肥处理的各季作物产量及增产率

表2 湖北洪湖油菜-棉花轮作中不同硼肥处理的棉花生育进程

EB处理棉花株高和单株果枝台数增加，其它处理变化不大。裂区非施硼处理的-B、EB、CB处理之间伏前桃数基本无差异，但裂区施硼处理比相应的不施硼处理伏前桃数均有所增加；各施硼处理伏桃数均多于-B-B处理，其中EB-EB处理最多， 比-B-B处 理 多3.9个/株；EB-EB、EB+EB和CB+CB处理秋桃数较少。施硼处理总成桃数均高于-B-B处理，裂区后施硼处理分别高于相应不施硼处理，EB+EB和CB+CB处理无显著差异（表3）。这表明EB和CB施硼处理能不同程度促进伏桃和伏前桃的形成，对秋桃的形成无促进作用。

表3 湖北洪湖油菜-棉花轮作中不同硼肥处理的棉花农艺性状差异

2.1.3 作物收获后土壤有效硼含量的变化

第一季油菜收获后，EB和CB处理的土壤有效硼含量分别为0.91和0.70 mg/kg，与-B处理相比，有所提高，并且EB处理高于CB处理。第二季棉花收获后，EB-EB和CB-CB处理的土壤有效硼含量与第一季油菜收获后相比有所降低，分别为0.66和0.52 mg/kg， 但 仍 高 于-B-B处 理，EB-EB处 理 高于CB-CB处理。EB+EB处理低于第一季EB处理，CB+CB处理与第一季CB处理接近，EB+EB＞CB+CB＞-B+B。两季作物收获后，EB和CB处理的土壤有效硼含量均高于0.5 mg/kg。未施任何硼肥处理（-B），两季作物收获后土壤有效硼含量无显著变化（表4）。

表4 湖北洪湖油菜-棉花轮作中不同硼肥处理作物收获后的土壤有效硼含量 （mg/kg）

2.2 安徽望江棉花-油菜轮作，EB和CB对棉花和油菜产量及品质的影响及其后效

2.2.1 EB和CB对棉花和油菜产量及品质的影响

由表5可知，第一季各施硼处理的棉花产量较-B处理均有不同程度的增加，EB1处理增产幅度最大，增产率高达24.7%，其次是B2和B1处理，分别增产20.9%和19.0%。第二季B2处理增产率最高；相同施硼量比较，CB1处理增产率高于B1和EB1处理；不同施硼量之间，EB2和B2处理增产率分别高于EB1和B1处理。CB1（粒径3 mm）处理棉花和油菜增产率均高于CB2（粒径10 mm）处理。

表5 安徽望江棉花-油菜轮作中不同硼肥处理的作物产量及增产率

EB和CB处理的马克隆值略低于-B、B1和B2 3个处理，从棉花实用价值看，CB1、CB2和-B处理的马克隆值在3.7～4.2之间，属于A级，质量最优，其它处理马克隆值属于B级。伸长率、整齐度指数、上半部平均长度等指标各处理之间无显著差异（表6）。

表6 安徽望江棉花-油菜轮作中不同硼肥处理的棉花品质指标

与-B处理相比，各施硼处理含油量有所升高，油酸、蛋白质含量有所降低。硬脂酸、亚麻酸和硫甙含量各处理间无明显变化（表7）。

2.2.2 植株硼含量和作物收获后土壤有效硼含量的变化

第一季各施硼处理棉花秸秆硼含量与-B处理相比均有所升高，其中B2和EB2显著升高；两倍施硼量处理均高于相应的正常施硼量处理，相同施硼量处理B＞EB＞CB（表8）。第二季油菜，除CB1处理外，其它各施硼处理苗期硼含量高于-B处理，其中EB2处理苗期硼含量显著增加；CB1、CB2和EB2处理秸秆的硼含量较高，但各处理之间差异不显著。

第一季作物收获后，施硼处理的土壤有效硼含量均高于-B处理，在0.57～1.05 mg/kg范围内，EB2处理土壤有效硼含量最高，为1.05 mg/kg。同种硼肥处理之间相比 EB2＞EB1，B2＞B1，而CB1＞CB2。第二季作物收获后CB2处理的土壤有效硼含量较第一季升高，其它各处理均降低。3种硼肥两倍施硼量处理的土壤有效硼含量均高于正常施硼量处理，EB2、CB2和B2处理的土壤有效硼含量较接近，EB1和B1处理均高于CB1处理（表8）。

3 讨论

作物施用硼肥的增产效果与土壤有效硼含量有关。王运华等［20］研究表明，当土壤速效硼含量低时，棉花施硼增产机率较高，增产显著，随着土壤有效硼含量的提高，棉花施硼的增产机率和增产率逐渐下降，平产机率和减产机率上升。叶德柱等［21］在浙江棉区多个试验点开展硼肥试验的结果表明，土壤潜在性缺硼条件下施硼增产效果不稳定。本研究湖北洪湖和安徽望江两地试验前土壤有效硼含量都接近0.5 mg/kg，属于潜在性缺硼土壤。湖北洪湖第一季油菜和第二季棉花在施用不同硼肥时都有不同程度增产，但增产均不显著，原因可能是土壤潜在性缺硼时，施硼对产量影响不大。安徽望江棉花-油菜轮作中基施硼肥EB和CB两季作物增产显著，增产率均高于湖北洪湖。杜应琼等［22］研究认为土壤pH值影响土壤硼的供给能力，植株对硼的吸收随土壤pH值的上升而下降。本研究中洪湖和望江土壤pH值分别为7.23和5.54，湖北洪湖施用硼肥对油菜和棉花的增产效果不及安徽望江，可能与土壤本身的pH值有关。

表7 安徽望江棉花-油菜轮作中不同硼肥处理的油菜品质指标

表8 安徽望江棉花-油菜轮作中不同硼肥处理的植株硼含量及土壤有效硼含量 （mg/kg）

土壤缺硼不仅影响作物花、果实等生殖器官的建成，对作物生育进程也有一定影响。杜应琼等［23］发现，施用硼肥可使花生花期提前，促进营养生长向生殖生长的转变，显著提高产量。吴海勇等［24］认为基施硼肥和基施配合叶面喷施硼肥均能提早水稻生育期，齐穗期比不施硼肥处理提前了1～3 d；而王运华等［20］提出，在棉花潜在性缺硼条件下，施硼不影响棉花的发育期，但影响某一发育期的发育速度。本试验第二季施硼处理棉花的现蕾期、开花期有所提前，但吐絮期并未提前，有利于棉桃的生长。不同施硼处理棉花蕾数和铃数均有所增加，6月21日调查的棉花蕾数为EB多于CB，然而8月25日调查的棉花铃数为CB多于EB，说明CB处理棉花蕾脱落较EB处理少。

安徽望江第一季棉花EB1增产幅度远高于CB1（粒径3 mm），第二季油菜产量则为CB1（粒径3 mm）好于EB1，比较EB和CB对两季作物的肥效与后效可知，EB的当季肥效好于CB，而CB的后效比EB更好。Byers等［25］提出CB肥效可能与粒径有关。本研究团队前期在花生-油菜轮作中研究发现粒径较小（3 mm）的CB硼肥后效表现最好，本试验中CB1（粒径3 mm）处理的棉花和油菜增产率均高于CB2（粒径10 mm）处理，再次说明CB粒径较小更利于硼的释放和作物的吸收。因此，硼肥的施用既要考虑硼肥本身的缓效性，也要考虑作物特性和土壤有效硼含量，根据三者决定基施硼肥的用量。

4 结论

EB和CB处理，湖北洪湖油菜-棉花轮作两季作物增产均不显著，而安徽望江棉花-油菜轮作的两季作物均显著增产。安徽望江正常施硼处理EB当季肥效好于CB，CB（粒径3 mm）的后效好于EB。CB （粒径3 mm）增产效果较好，适于做基施长效硼肥。施用EB和CB硼肥对棉花品质无显著影响，对油菜品质的影响表现为提高含油量。