青海省低海拔地区春油菜施肥现状与减肥空间

袁久东，付 蓉，胥婷婷，宋 佳，徐 倩，张 洋，张 荣，田 汇，高亚军,3

(1.西北农林科技大学资源环境学院，陕西 杨凌 712100；2.青海大学农林科学院土壤肥料研究所，青海 西宁 810016；3.农业部西北植物营养与农业环境重点实验室，陕西 杨凌 712100)

油菜是世界四大油料作物(大豆、油菜、花生、向日葵)之一，是我国主要种植的油料作物，种植面积仅次于水稻、小麦和玉米，位居全国第四，同时油菜是一种非常重要的饲用蛋白质来源[1-2]。资料表明，我国油菜种植面积约为733万hm2，其中春油菜种植面积常年在71万hm2左右，占油菜总种植面积的10%，主要分布在纬度较高和海拔较高、气候冷凉的中国西北部高原地区、长城以北和东北部分地区，比较集中分布在青海、西藏、新疆、甘肃、内蒙古等省(区)[3]。青海地区海拔高、气候冷凉，属高原大陆性气候，夏季日照时间长、雨热集中、昼夜温差大，适合春油菜生长，对春油菜籽粒发育和油分积累非常有利，是我国生产高含油量商品菜籽的优势区域[4]。2017年青海省春油菜种植面积为14.0万hm2，占全国春油菜总种植面积的20%，是青海省第一大作物[5]。春油菜生育期短、发育进程快，是一种需肥量较多的作物，满足油菜对养分的需求是实现油菜高产和优质的基础[6-8]，合理施肥是提高油菜产量和品质的有效保证[9-10]。合理施用氮磷钾肥会提高油菜的产量和品质[10-12]，过量施肥不仅会影响油菜的产量和品质，导致种植成本增加，还会降低肥料利用率和造成严重的环境污染[13-14]。了解农民的施肥现状是指导合理施肥的前提。在青海省东部互助、大通、湟中三县(海拔高于2 600 m)进行入户调查发现[15-17]，东部地区春油菜产量较高且比较稳定，氮、磷肥投入过量与投入不足现象并存，氮肥施用过量现象比较严重,磷肥投入偏低现象在过去几年明显得到改善，钾肥以及微量元素投入基本为空白。但是，低海拔春油菜种植区目前没有类似研究，本研究通过大范围的入户调查，掌握青海低海拔区域春油菜的生产与施肥状况，分析其养分管理存在的疏漏与问题，为青海省春油菜制定科学施肥方案和减肥增产提质提供依据。

1 材料与方法

1.1 调研区概况

本次春油菜养分管理状况调研主要集中在青海省春油菜主产区的海南藏族自治州、海东市以及黄南藏族自治州的部分地区，主要包括贵德、尖扎、化隆、循化、乐都和平安6县(区)，属于低海拔地区，同时这些县(区)位于干旱与半干旱地区，降雨量少。其中化隆、平安、乐都、循化4县(区)隶属海东市，贵德县隶属海南藏族自治州，尖扎县隶属黄南藏族自治州。这些县(区)有长期种植春油菜的传统且种植面积大。贵德县位于海南州东北部，地处东经100°58′～101°47′，北纬35°29′～36°23′，海拔2 170～5 100 m，属高原大陆性气候，年均气温9.5℃，年均降水量375 mm，2016年油菜播种面积为2 073 hm2。尖扎县位于青海省南部，地处东经101°37′～102°08′，北纬35°49′～36°10′，海拔1 960～4 614 m，年均气温 7.8℃，年均降水量375 mm。尖扎属于农牧交错地带，草场多，耕地相对较少，2016年油菜种植面积为400 hm2。化隆县位于青海省东部黄土高原与青藏高原过渡地带，地处东径101°39′～102°42′，北纬35°48′～36°17′，海拔1 884～4 484 m，属高原大陆性气候，年均气温2.2℃，年均降水量470 mm，2016年优质油菜种植面积1 000 hm2。循化撒拉族自治县位于青海省东部，地处东经102°～102°49′，北纬35°25′～35°56′，海拔1 780～4 636 m，属高原大陆性气候，年均气温8.7℃，年均降雨量265 mm，2016年油菜播种面积为3 867 hm2。乐都区位于青海省东部湟水河中下游，地处东经102°09′～102°47′,北纬36°16′～36°40′，海拔1 850～4 480 m，年均温度为7.3℃，年均降雨量335 mm，2016年油菜种植面积2 067 hm2。平安区位于青海省东部，地处东经101°49′～102°10′，北纬36°15′～36°34′，海拔2 066～3 100 m，年均温度7.6 ℃，年均降雨量310 mm，2016年油菜种面积为4 867 hm2。调研6县(区)的基本情况见表1。

1.2 调查方法

2017年10月分别在6县(区)选择春油菜种植面积大的乡镇，每个乡镇选择4～7个油菜种植面积较大的村，在每个村随机选择3～5个春油菜种植户作为调查对象。逐户调查春油菜的品种、产量、肥料种类、施肥量、施肥方式、是否种植豆科作物、豆科作物的利用方式等。调查总户数为451户，在调研区域共采集油菜地土壤样品120个，并记录样点的经纬度(图1)。

表1 调研各县(区)基本情况

图1 青海春油菜生产状况调研采样点分布Fig.1 Investigation on distribution situation of spring rape production in Qinghai Province

1.3 数据处理

调研数据通过Excel 2007进行统计筛选处理。氮磷肥用量采用ArcGIS 10.1中的空间IDV反距离权重法差值转换成栅格图，通过地统计模块将栅格属性赋值到评价单元，按照分级标准划分并绘制成氮磷肥投入空间分布图。

2 结果与分析

2.1 调研区域春油菜种植品种及产量

图2 调研区域春油菜种植品种及比例Fig.2 Varieties and proportion of spring rapeseed in survey area

由图2可知，青海省低海拔地区春油菜的主要种植品种是青杂系列，种植户数约占总户数的61.0%，其他春油菜品种包括门油、甘油、黑油等总共约占14.6%。10.9%的农户种植的是自留种，这部分农户无法统计具体品种，8.6%的农户种植的是青油系列，小油菜生长期短，适应冷凉气候，由于气候、降水、地形等限制，种植小油菜的农户约占4.9%。在种植比例最大的青杂系列油菜中，青杂2号、青杂5号、青杂7号种植的最多，占77%。

依据青海统计年鉴[5]，2005—2017年油菜产量和种植面积计算得出青海省春油菜平均产量在1 671～2 158 kg·hm-2。以1 700～2 200 kg·hm-2为油菜产量中等水平、500 kg·hm-2为间距划分5个产量等级。由表2可知，调查区域产量低于1 200 kg·hm-2的极低区组的农户占18.6%，产量处于1 200～1 700 kg·hm-2的偏低区组的占26.0%，产量属中等水平的仅占7.8%，产量较高(2 200～2 700 kg·hm-2)和很高(>2 700 kg·hm-2)的农户分别占26.0% 和21.7%。综合来看，产量分布低于中等水平的占44.6%，高于中等水平的占47.7%，平均产量约为1 970 kg·hm-2，产量分布呈中间少两端多的“哑铃型”。

不同春油菜品种产量有明显差异(表3)，其中青杂系列春油菜的平均产量最高，达到2 225 kg·hm-2；其次是青油系列，产量达到1 869 kg·hm-2；其他品种的平均产量为1 655 kg·hm-2；自留种和小油菜的产量极低，仅为1 461 kg·hm-2和1 452 kg·hm-2。青杂系列在低海拔区域产量表现最好，适应该地区的环境。青杂系列是青海省农林科学院油菜所采用三系杂交法培育的适应青海省不同地域环境的甘蓝型杂交春油菜，与传统油菜相比，青杂品种在产量、品质、生育期、抗病性等方面有不同程度提高[18-19]。品种是影响春油菜产量的重要因素之一。当地农技推广部门应集中推广适应性好、高产的青杂系列，尤其是种植面积相对较大的青杂2号、青杂5号和青杂7号。减少小油菜、自留种的种植面积，统一油菜主栽品种，提高该地区春油菜平均产量，同时为该地区统一推荐施肥做好准备。

2.2 调研区域春油菜氮肥投入状况分析

结合海东地区当地农技部门的推荐施氮量以及其他研究者的调研数据[15-17]，以120～160 kg·hm-2施氮量为中等水平、40 kg·hm-2为间距，将当地氮肥投入划分5个等级。由表4以及图3(A)可知，在青海东部地区只有20.4%的种植户氮肥投入处于中等水平(120～160 kg·hm-2)，主要分布在乐都、平安、贵德、化隆南部以及尖扎、循化、化隆的北部；氮肥投入量很低(<80 kg·hm-2)的占16.6%，还有27.1%的农户氮肥投入偏低，氮肥投入低的区域主要是化隆的中部、循化和尖扎的南部；氮肥投入量在160～200 kg·hm-2较高水平的占12.0%，氮肥投入量高于200 kg·hm-2的占23.9%，主要分布在贵德县北部和乐都东部，还有平安和尖扎部分区域。有79.6%的农户施氮量不适宜，43.7 % 的农户施氮量过少，35.9%的农户施氮量过多。在这一地区的氮肥投入从高到低均有分布，施氮量过多和过少的比例都比较大。

表2 调研区域春油菜产量分布

表3 调研区域不同系列品种油菜产量分布

2.3 调研区域春油菜磷肥投入状况分析

根据青海海东地区当地农技部门的推荐施磷量以及其他研究者的调研数据[15-16]，以施磷量(P2O5)90～120 kg·hm-2为适中水平、30 kg·hm-2为间距将施磷量划分成5个等级。由图4和图3(B)得出在调研区域磷肥投入适中(90～120 kg·hm-2)的农户占17.5%，主要分布在尖扎的南部，尖扎、化隆、循化三县的交界地区以及循化的东北部；施磷量小于60 kg·hm-2的农户占4.4%，施磷量偏低(60～90 kg·hm-2)的农户占9.1%，施磷量低于适中水平的主要是尖扎县中部、南部，循化的部分地区；施磷量偏高(120～150 kg·hm-2)的农户占19.5%，施磷量高于150 kg·hm-2的农户占49.5%，贵德、平安以及乐都全部、化隆和循化大部分、尖扎北部的农户施磷量高。6县(区)中，施磷量过高的农户合计占69.0%，需要引导这部分农户降低磷肥施用量。

表4 调研区域春油菜氮肥投入分布

图3 春油菜氮肥(A)、磷肥(B)投入空间分布Fig.3 Spatial input distribution of nitrogen fertilizer(A)and phosphate fertilizer (B) for spring rapeseed

由于调研数据中磷肥施用量与油菜产量关系(图5)可知，磷肥施用量与油菜产量没有显著相关性，说明降低磷肥的施用量可能不会导致油菜的产量下降，进一步说明该地区春油菜生产中磷肥减施有很大潜力。磷肥对产量没有显著影响，可能与调研区域的土壤速效磷含量较高有关。由于长期施用磷酸二铵，该地区土壤速效磷平均含量可以达到59 mg·kg-1(本课题组未发表数据)。

2.4 调研区域春油菜基、追肥养分投入

调查发现(表5)，该地区有67.8%的农户在春油菜生长期间追施氮肥。基施氮肥平均用量为89.1 kg·hm-2，追施量为53.3 kg·hm-2，氮肥基追比约为6∶4，追施以尿素为主。追施时期基本都在苗期，薹期追肥较少，花期没有追肥。其中尖扎县和循化县的追肥比例较高，分别为55.6%和46.8%，乐都区和贵德县的追肥比例较低，只有不到40%氮肥追施，平安县和化隆县的追施比例最低，不到30%的氮肥追施。5%的农户追施磷肥，追施的磷肥以磷酸二铵为主，磷肥的平均基施量145.3 kg·hm-2，基施比例为97.5%，平均追磷量4.0 kg·hm-2，追施比例为2.5%。

2.5 调研区域其它肥料投入状况

4.8%的农户种植油菜时施用钾肥，平均钾肥(K2O)施用量为39.4 kg·hm-2。调查中没有发现农户施用硼肥、硫肥等微量元素肥料，后期也不会配施微量元素肥料，微量元素肥料投入为零。

图4 调研区域春油菜磷肥投入分布Fig.4 Input distribution of phosphate fertilizer for spring rapeseed in survey area

调研地区有20.8%的农户施用有机肥，有机肥以自家牛羊粪为主，少部分农户施用草木灰和油渣(表6)。尖扎和循化县施用有机肥的比例最高，达到61.5%和55.4%，远高于其他县。这是因为当地是半农半牧区，牲畜养殖量较多，其他4县施用有机肥的农户比例相对较小，施用比例不足25%，其中化隆县的比例最低，只有7.3%施用有机肥。有机肥平均施用量只有1 420 kg·hm-2，施用量也相对较小。

调查发现只有尖扎县、贵德县的部分农户(7.3%)在春油菜收获(一般7—8月收获)之后的空闲时期种植箭筈豌豆、毛叶苕子等豆科作物。箭阔豌豆和毛叶苕子用来饲养牲畜，牲畜粪便还田，直接作绿肥翻压还田极少。主要是这部分地区的牲畜饲养量相对较高，农户种植箭筈豌豆、毛叶苕子可以当作自家牲畜的饲料或者卖给养殖场，与直接翻压还田相比，饲养牲畜农户获得的效益更高。

图5 施磷量与油菜产量的关系Fig.5 Relationship between the rates of phosphate fertilizer and the yield of rapeseed

表5 调研区域春油菜不同时期养分投入数量及比例

表6 调研区域春油菜有机肥投入情况

3 讨 论

本次春油菜养分管理调查涉及海南藏族自治州、黄南藏族自治州以及海东地区，主要包括尖扎、化隆、循化、乐都、贵德和平安六县(区)，该地区油菜种植面积大，是春油菜的主产区之一，具有代表性。春油菜产量水平分布呈两端大、中间小的“哑铃型”，高产的农户与低产的农户比例均较高，平均产量约为1 970 kg·hm-2，略低于青海省2016年春油菜的平均产量，远低于互助、大通等地[15-16]的产量。其差异原因可能包括以下几个方面：第一，可能是品种的问题，在青海产量表现好的品种主要是青杂系列，尤其是青杂2号、5号和7号。但是由于各种原因，该地区仍有39.0%的农户种植的是产量较低的品种，这些品种产量远低于青杂系列品种(表2)。第二，可能与降雨有关，干旱会抑制油菜生长发育和产量形成[20-21]。本次调查的地区降雨量(250～400 mm)低于互助、大通等地(550 mm)[17]、气候干旱，春油菜的生长发育受水分限制导致产量偏低。在调研区中灌溉地占总调研户数的36.5%，其平均产量为2 431 kg·hm-2，显著高于旱地的平均产量1 724 kg·hm-2(P<0.01)。第三，可能与油菜覆膜率低有关。与互助、大通县推广油菜覆膜种植技术不同，本区域油菜种植基本没有覆膜(覆膜率2%)，旱地地膜覆盖具有增温、保墒、抑草、促进生长、增强抗逆性等效果，能显著提高油菜产量[22-23]，不覆地膜导致土壤保水性能差，干旱进一步加剧，产量随之受到影响。第四，可能与氮肥施用量偏低有关，氮肥可以显著增加产量[12]，该地区43.7%的农户施氮量低于120 kg·hm-2(表3)，这可能是44.6%农户产量偏低的原因之一(表1)。此外，还有部分田地位于陡峭的坡地上，农户随意种植，粗放管理，产量较低。

养分投入调查结果表明，青海省低海拔地区春油菜肥料施用不合理。以氮肥为例，施氮量从0到500 kg·hm-2均有分布，表现出极大的变异性，43.8%的农户施氮量过低，还有35.9%的农户施氮量过高。这说明当地农户对氮肥增产作用比较清楚，但是氮肥施用没有统一标准，全凭经验确定施氮量。氮肥是影响油菜产量的主要肥料[24]，氮素是油菜体内很多功能化合物的重要构成成分，参与诸多代谢过程，氮肥供应不足会抑制油菜生物量形成，导致早衰、光合作用减弱，最终降低产量[25-27]；而氮肥施用过量不能增加产量，但却增加生产成本，降低氮肥利用率，最终带来一系列环境风险[28-29]。因此，需要引导施氮量过低的农户以当地最低推荐施氮量(120 kg·hm-2)为目标，增加氮肥用量，充分发挥油菜的产量潜力；而引导施氮量过高的这部分农户以当地最高推荐施氮量(160 kg·hm-2)为目标，降低施氮量。与互助、大通等地相比[17]，磷肥投入过高现象非常普遍，有69.0%的农户施磷量高于120 kg·hm-2。这可能与当地的磷肥种类以及施肥特点有关：当地农户偏爱施用磷酸二铵，其既可作氮肥又可作磷肥，过磷酸钙基本不施用。磷酸二铵是一种氮磷复合肥，含磷量高，含氮量比较低。农户以磷酸二铵中的含氮量为标准施用氮肥，往往导致磷肥投入偏高。然而，同时有13.5%的农户磷肥施用量较低，需要引导他们增加磷肥用量。氮磷养分投入结果表明该地区有很大的减肥空间，1/3春油菜田有氮肥减量空间，2/3春油菜田有磷肥减量空间，至少有20%的春油菜田的氮磷化肥可同时减量。针对尖扎南部、化隆中部等施肥量少、土壤贫瘠的农户，当地农技部门应制定施肥标准引导农户提高肥料用量，有条件的农户可以通过施用有机肥或者种植翻压绿肥培肥土壤，增加地力满足春油菜养分需求。

该地区春油菜追施氮肥的农户较多，达到67.8%；氮肥的基追比例约为6∶4，但一般只在苗期追施一次。研究发现[30-31]追施氮肥可以显著提高油菜产量和氮肥利用率，从而减少氮肥损失。张家路等[32-33]研究发现，油菜产量随着追肥的比例增加呈先增加后减少的趋势，在基追比为6∶4时，产量、氮效率等综合效益最好。在保证施用足量基肥的基础上，适当增加追肥次数，提高生育中后期的氮肥施用比例，既可促进幼苗的健壮发育，又可有效避免高产、高肥条件下养分释放速率与油菜生长发育和养分吸收不匹配，造成养分流失、肥料利用率下降等问题[34]。在保证氮肥基追比的情况下增加追肥次数更有利于产量的形成。

4 结 论

青海省低海拔地区春油菜种植品种杂乱，产量偏低；氮肥施用不合理，氮肥基追比合适、追肥时期选择合适、追肥次数偏少；磷肥投入偏高；钾肥及微量元素肥料基本没有投入；有机肥施用量低。为此提出以下几条建议：(1)根据土壤养分、灌溉条件、品种、目标产量等合理施用化肥：施氮量较低的用户提高氮肥用量，过量施氮用户降低施氮量；降低磷肥施用量；增加钾肥以及硼肥等微量元素肥料的施用，满足油菜生长发育需求。(2)灌区春油菜种植要合理追施氮肥，有条件时分苗肥、苔肥和花肥分别进行追施；旱区推广覆膜种植，保证油菜生育期水分需求。(3)统一主栽品种，推广高产春油菜品种青杂2号、5号、7号等，降低小油菜、自留种等油菜种植面积。(4)合理利用油菜收获后雨热资源种植绿肥，直接还田或者过腹还田，保证土壤持续的良好结构，从而用有机绿肥替代部分化肥。