缓释型配方肥在晚稻套播油菜上的施用效果研究

吕伟生 肖小军 黄天宝 肖国滨 李亚贞 肖富良 韩德鹏 郑 伟

（江西省红壤研究所/江西省红壤耕地保育重点实验室/农业农村部江西耕地保育科学观测实验站，330046，江西南昌）

油菜（Brassica napusL.）是我国第一大食用植物油源和第二大饲用蛋白源，其中约80%为南方冬油菜，但仍难以满足内需[1]。冬油菜种植于冬闲耕地，是南方多熟制区轮作换茬和培肥地力的先锋作物[2]，因此发展我国南方冬油菜生产具有重要的战略意义。据调查，目前我国长江流域冬油菜区有超过700万hm2的冬闲田尚未开发利用，其中近一半的冬闲田适合种植油菜，由此可见冬油菜的种植面积开发潜力巨大[1]。然而，我国冬油菜生产还面临发展不均衡和单产水平低等问题，特别是江西和湖南等三熟制区，由于茬口紧张、土壤黏重以及稻草全量还田等原因造成整地困难，导致冬闲面积居高不下[1，3]。水稻套播油菜技术具有抢时免耕播种、增加温光资源利用、充分利用土壤墒情、稻秆覆盖抑草保墒及省工节本增效等优点，是充分利用双季稻田的有效措施[4]。无人机飞播、水稻低碾压机收及秸秆切碎等技术的推广应用将进一步助推套播油菜的发展。但水稻套播油菜为免耕种植，使得肥料养分表聚化[5]，且秸秆覆盖还田也影响了追肥效果[6]，这势必会降低肥料利用率。此外，冬油菜生育期偏长，养分需求量较大，直播条件下对施肥的响应更加敏感[7]，而传统的分次施肥技术又耗时费工[6]。因此，探究水稻套播油菜适宜的轻简化施肥技术就显得尤为重要。

近年来，随着肥料缓控释技术的升级和工艺成本的降低，可一次性基施且增产增效的油菜缓释型配方肥备受青睐[6，8]。李小坤等[9]针对湖北两熟制移栽油菜探究了多元长效油菜专用肥（N-P2O5-K2O：15.6-8.4-11.1）一次性施用效果及适宜用量，表明适量施用该肥明显促进了油菜生长并增加菜籽产量。鲁剑巍等[6]和周鹂等[10]通过冬油菜主产区多点试验表明，在减少肥料养分投入且一次性基施的情况下，油菜长效专用配方肥（N-P2O5-K2O：20-7-8，N-P2O5-K2O：25-7-8）仍能实现增产增效。黄琳等[11]针对湖南两熟制直播油菜对比了以上两种配方肥的施用效果，结果表明二者均比常规施肥省工节本、增产增效，尤其含氮量25%的配方肥效果更好。相关研究与应用主要集中于两熟制油菜，而关于三熟制油菜特别是晚稻套播油菜的配方肥施用效果的研究还鲜有报道。为此，以当前主推的缓释型配方肥（N-P2O5-K2O：25-7-8）为材料，于2016-2018年在油稻稻三熟制区探究该配方肥在晚稻套播油菜上的施用效果及适宜用量，以期为套播油菜轻简化施肥提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2016-2017年和2017-2018年在江西省南昌市进贤县张公镇马家村（116°17′ E，28°35′ N）进行，该区域属典型的亚热带季风湿润气候，气候温和，雨量充沛。2年油菜季气象条件总体利于油菜生长，各月的气温分布和降水量如图1所示。

图1 试验点油菜生育期内各月的气温和降水量Fig.1 Monthly temperature and rainfall during oilseed rape growth season

试验地前茬作物是双季晚稻，土壤为第四纪黏土母质发育的红壤土，肥力中等。0～20cm耕层的土壤基本理化性状：2016-2017年有机质、全氮、碱解氮、有效磷、速效钾和有效硼含量分别为2.32%、2.37g/kg、146.54mg/kg、42.87mg/kg、139.72mg/kg和0.31mg/kg，pH值为5.23；2017-2018年有机质、全氮、碱解氮、有效磷、速效钾和有效硼含量分别为2.58%、2.64g/kg、167.23mg/kg、29.75mg/kg、158.43mg/kg和0.26mg/kg，pH值为5.47。

1.2 试验设计

2016-2017年开展缓释型配方肥施用效果试验。试验设置3个处理，分别为不施肥（NF）、分次施常规肥（CF）和一次性施配方肥（FF）。由于油菜对硼非常敏感，NF处理在基肥中施硼砂（含B 10%）10kg/hm2；CF处理N、P2O5、K2O用量分别为165、90、90kg/hm2，其中基肥施三元复合肥（15-15-15）600kg/hm2、硼砂（含B 10%）10kg/hm2，腊肥和薹肥分别追施尿素（含N 46.3%）80kg/hm2；FF处理 N、P2O5、K2O用量分别为165、46.2、52.8kg/hm2，即在基肥中一次性施入缓释型配方肥660kg/hm2，该肥料由华中农业大学研制、湖北宜施壮农业科技有限公司生产，其中N-P2O5-K2O-中微量元素（B、Ca、Mg、Zn、S）配比为25-7-8-5。每个处理设3次重复，随机区组排列，小区面积60m2（15m×4m）。所用油菜品种为丰油730和圣光127，于晚稻机收前6d（10月21日）按6.0kg/hm2的用种量套播[12-13]。晚稻采用全喂入式收割机按30cm的留茬高度进行减损机收并联合稻草切碎均匀喷撒还田[14-15]。

缓释型配方肥施用量试验于2017-2018年在上一年试验基础上开展。试验油菜品种为丰油730和阳光131，于晚稻机收前5d（10月23日）按6.0kg/hm2的用种量套播。每个品种设0、300、450、600、750和900kg/hm26个施肥处理。由于油菜对硼非常敏感，不施肥处理基施硼砂（含B 10%）9kg/hm2，其他施肥处理则按相应肥料用量将肥料一次性基施。每个处理重复3次，共计36个小区，小区面积 40m2（10m×4m）。

1.3 测定指标与方法

1.3.1 土壤基础理化性质 在油菜施基肥前，按五点取样法采集耕作层（0～20cm）土壤，自然风干后磨碎过筛，采用常规方法分别测定土壤pH值、有机质、全氮、碱解氮、有效磷、速效钾和有效硼含量[16]。

1.3.2 籽粒产量及产量构成 在油菜收获前1d，每个小区选定有代表性的0.8m2（1.6m×0.5m）样方调查有效株数，然后收集样方内的油菜，考察每株角果数、每角粒数和千粒重。油菜自然成熟后，分小区单独收获籽粒，晾干后称重。

1.3.3 相关指标计算 应用线性加平台模型拟合缓释型配方肥最佳用量[8-9]：线性加平台模型为：y=a+bx（x≤C）；y=P（x＞C）。式中，y为菜籽产量（kg/hm2），x为肥料用量（kg/hm2），a为截距，b 为回归系数，C为直线与平台的交汇点，P为平台产量（kg/hm2）。

分别用肥料贡献率、肥料农学利用率和肥料偏生产力等指标表征肥料利用效率[10]：肥料贡献率=（施肥处理产量-不施肥处理产量）/施肥处理产量×100%；肥料农学利用率（kg/kg）=（施肥处理产量-不施肥处理产量）/施肥处理的养分（N、P2O5、K2O）施用量；肥料偏生产力（kg/kg）=施肥处理产量/施肥处理的养分（N、P2O5、K2O）施用量。

参考相关方法计算各处理油菜经济效益[8，10]：产值（元/hm2）=菜籽价格×菜籽产量；投入成本（元/hm2）=肥料购买成本+施肥人工成本；施肥效益（元/hm2）=施肥处理产值-不施肥处理产值-投入成本；产投比=（施肥处理产值-不施肥处理产值）/投入成本。

1.4 数据统计分析

采用Microsoft Excel 2010进行数据分析与制图，采用SPSS 17.0进行方差分析。

2 结果与分析

2.1 缓释型配方肥施用效果

2.1.1 不同施肥处理对油菜籽粒产量的影响 由表1可知，与不施肥处理相比，分次施常规肥和一次性基施配方肥处理均显著增加了套播油菜籽粒产量，2个品种平均增产1 132.17kg/hm2，平均增产率达245.76%。与分次施常规肥处理相比，一次性基施配方肥处理丰油730和圣光127分别增产79.72、59.28kg/hm2，平均增产率为4.46%，但差异均未达显著水平。可见，在减少肥料养分投入（P2O5减少48.67%、K2O减少41.33%）且一次性基施的情况下，缓释型配方肥仍能达到甚至优于常规肥分次施用的效果。

表1 不同施肥处理对油菜籽粒产量的影响Table 1 Effects of different fertilization treatments on seed yield of oilseed rape cultivars

2.1.2 不同施肥处理对油菜肥料利用率的影响 相比分次施常规肥处理，一次性施配方肥处理明显提高了套播油菜的肥料利用率（表2）。其中，肥料农学利用率、肥料偏生产力分别显著提高了1.24kg/kg（增幅38.99%）和1.65kg/kg（增幅36.47%）；肥料贡献率提高了2.57%，但差异未达显著水平。总体而言，缓释型配方肥同步实现了套播油菜高产高效生产。

表2 不同施肥处理对油菜肥料利用率的影响Table 2 Effects of different fertilization treatments on fertilizer use efficiency of oilseed rape

2.1.3 不同施肥处理对油菜经济效益的影响 从表3品种的平均产值来看，分次施常规肥和一次性基施配方肥处理产值较不施肥处理分别高2.37倍和2.52倍，且二者施肥效益均在2 900元/hm2以上。其中，一次性基施配方肥处理产值为8 968.52元/hm2，比常规肥分次施用处理增加382.25元/hm2。具体分析施肥投入成本可知，一次性基施配方肥处理的肥料成本和施肥用工成本分别比分次施常规肥处理降低243和600元/hm2。扣除投入成本后，一次性基施配方肥处理施肥效益达4 186.05元/hm2，比常规肥分次施用处理增收1 225.26元/hm2。最终，一次性基施配方肥处理产投比是分次施常规肥处理的1.49倍，缓释型配方肥以更少的投入实现了更显著的经济效益。

表3 不同施肥处理对油菜经济效益的影响Table 3 Effects of different fertilization treatments on economic benefits of oilseed rape

2.2 缓释型配方肥适宜用量

2.2.1 缓释型配方肥用量对油菜籽粒产量及产量构成的影响 表4显示，在施肥量0～900kg/hm2范围内，菜籽产量总体随施肥量的增加而增加，肥料用量超过600kg/hm2时不再显著增加。丰油730产量总体高于阳光131，2个品种均在施肥量为750kg/hm2时产量最高，平均为1 700.42kg/hm2，且显著高于900kg/hm2施肥量处理。因此，根据实际产量结果，利用线性加平台模型计算的丰油730和阳光131的最佳缓释型配方肥用量（图2）分别为715.44、644.29kg/hm2，相应的平台产量分别为1 665.55、1 557.12kg/hm2。

表4 缓释型配方肥用量对油菜籽粒产量及产量构成的影响Table 4 Effects of different fertilization treatments on seed yield and its components of oilseed rape

从油菜产量构成（表4）来看，随着施肥量的增加，收获密度、每株角果数和每角粒数均表现为先增后减的趋势，当施肥量达到600kg/hm2时趋于稳定，而各处理千粒重差异较小。

相关性分析和通径分析结果（表5）显示，油菜产量与收获密度、每株角果数和每角粒数呈极显著正相关，而与千粒重呈负相关。其中，收获密度对产量表现出最强的正直接效应，其次是每株角果数和每角粒数。可见，保证较大的收获密度并产生较多的每株角果数和每角粒数是适量施用缓释型配方肥，从而实现套播油菜高产的主要途径。

图2 缓释型配方肥用量对油菜籽粒产量的影响Fig.2 Effects of application rate of the slow-released formula fertilizer on seed yield of oilseed rape

表5 油菜产量与产量构成的相关系数及通径系数Table 5 Correlation coefficients and path coefficients between grain yield and yield components of oilseed rape

2.2.2 缓释型配方肥用量对油菜肥料利用率的影响缓释型配方肥施用量显著影响了套播油菜的肥料利用率（表6）。随着缓释型配方肥施用量的增加，肥料贡献率和肥料农学利用率先增加后降低。肥料贡献率在施肥量超过600kg/hm2时不再有显著变化，肥料农学利用率在施肥量超过750kg/hm2时显著降低。肥料偏生产力随缓释型配方肥施用量的增加而逐渐降低，在施肥量超过600kg/hm2时变化显著。可见，缓释型配方肥用量为600～750kg/hm2时可维持较高的肥料利用率。

表6 缓释型配方肥用量对油菜肥料利用率的影响Table 6 Effects of application rate of the slow-released formula fertilizer on fertilizer use efficiency of oilseed rape

2.2.3 缓释型配方肥用量对油菜经济效益的影响由表7可知，随着缓释型配方肥施用量的增加，施肥成本增加，最终产值、毛利润、施肥净利润和产投比呈先增加后降低的趋势。2个品种施肥产值、毛利润和施肥净利润均在施肥量为750kg/hm2时最高，相比不施肥处理，平均产值和毛利润分别增加了2.62倍和1.56倍。产投比则在施肥量为600kg/hm2时达最大值，平均为2.57，而在施肥量过高（900kg/hm2）或过低（300kg/hm2）时均小于2.00。

表7 缓释型配方肥用量对油菜经济效益的影响Table 7 Effects of application rate of the slow-released formula fertilizer on economic benefits of oilseed rape

3 讨论

我国冬油菜生育期较长，对肥料的依赖性强，而且在直播条件下对养分缺乏十分敏感[7]。油菜常规分次施肥技术是国家测土配方施肥、国家科技支撑计划及油菜产业技术体系建设项目的重要成果，相比农民习惯施肥方式，在肥料用量、养分比例及施肥方式上均有较大的改进，显著提高了油菜产量，但肥料类型的选用仍由市场控制[17-18]。常规肥料一次性施用时养分释放迅速，容易造成烧苗，若遇上雨水天气，肥料养分又极易流失[10]。分次施肥技术虽然延长了肥效，但增加了追肥成本。新形势下，油菜精耕细作、耗时费工的生产方式已难以为继，而轻简高效生产越来越受到农民的青睐[1]。简化施肥是油菜轻简高效生产过程的一个重要环节，其中缓控释肥以一次性施用、肥效周期长和养分利用率高等诸多优点逐渐得到推广应用[6，10-11]。本研究中，分次施常规肥和一次性基施配方肥处理均显著增加了菜籽产量和经济收益，说明施肥对套播油菜生产至关重要。与分次施常规肥相比，缓释型配方肥实现了晚稻套播油菜肥料一次性基施，同时保证了丰产，节省了成本，提高了肥料利用率和经济效益，这与前人关于两熟制油菜的试验结果基本一致[6，10-11]。然而，本研究中缓释型配方肥处理较分次施常规肥处理增产并不显著，可能与三熟制油菜生育期偏短、干物质积累及养分吸收高峰相对后移、以及试验周期等因素有关[19-20]。此外，作为典型的十字花科作物，油菜对钼也十分敏感，缺钼往往导致油菜产量和品质显著降低[21]，而本研究采用的配方肥和对照处理均未添加钼元素，这也可能在一定程度上影响施肥效果。缓释型配方肥中含有脲酶抑制剂和硝化抑制剂，能够延缓氮素养分释放，显著降低氮素损失，保证油菜“前促后稳”的供肥需求[6]。刘宝林等[22]关于早熟油菜的研究表明，一次性基施等量控释氮肥处理产量较分次施普通尿素高，甚至适量减施控释氮肥亦能达到普通氮肥的产量水平，同时可以提高氮肥利用率。而长期施用控释氮肥，可能还有进一步减施化学氮肥的作用[23-24]。此外，缓释型配方肥在减少肥料养分投入（P2O5减少48.67%、K2O减少41.33%）的情况下，仍能达到甚至优于常规肥分次施用的效果。其原因在于：一是所采用的缓控释肥较普通肥料含有更多的中微量元素和腐殖酸，提高了养分的有效性[6]；二是本试验地基础肥力较高，0～20cm耕层土壤有效磷和速效钾分别达42.87、139.72mg/kg，在稻草切碎覆盖还田条件下可能出现养分盈余[25-26]；三是缓控释肥一次性基施避免了常规施肥后期追肥无法触及土壤的缺陷，提高了肥效[6]。

相比移栽油菜，直播油菜的个体纤弱，群体密度不稳定，易受环境影响，但科学的养分管理可以促使个体发育，从而调控群体密度与生长过程[7，27]。其养分调控原则为：促进出苗以提高群体起点，强化个体生长以降低植株死亡，最终保证个体质量与群体数量的平衡而实现高产[7]。晚稻套播油菜一般于10月中下旬播种，尽管播期比接茬直播油菜略有提前，但相比两熟制直播油菜仍偏晚，个体生长量较小，必须以高群体取胜[4]。缓释型配方肥施用量试验表明，随着施肥量（0～750kg/hm2）的增加，晚稻套播油菜收获密度、每株角果数和每角粒数均呈增加的趋势，适宜施肥量处理（600～750kg/hm2）最终有效株数可维持在45万～55万株/hm2。一般而言，种肥同层撒施时肥料距离种子较近，可能影响出苗和发根[28-29]。而本研究中最高施肥量处理也并未造成群体密度和最终产量显著降低。这与前人关于常规肥料的研究结果存在差异，可能还是因为本研究采用的是一次性基施的专用缓释肥，其对种子有更高的安全性保障[8]；再者就是供试种子为包衣种子且基肥含有较多的中微量元素和腐殖酸，提高了油菜苗期的抗逆性；此外，油菜套播时土壤墒情较好，出苗后又有一定量的降雨，使土表撒施的养分逐渐下移，减弱了土表养分富集对幼苗生长的影响[29]。但过量施肥增加了成本和养分损失，明显降低了肥料利用率和经济效益[8-9]，长期实行秸秆还田可能还有进一步培肥地力和降低化肥投入的潜力[30]。与前人关于移栽或直播油菜的研究不同，在密度控制方面本试验并未进行间苗定苗，因此更多反映的是群体质量。适宜施肥量处理在维持较大的群体（较高的植株密度）的同时，也促进了个体的壮大（较多的每株角果数和每角粒数），最终获得充足的角果数而实现高产。其中，收获密度对产量的正直接效应表现最强。这与胡文诗等[8]和李小坤等[9]研究结论相似，而适宜施肥量不尽一致，主要与种植制度、肥料类型及环境条件等因素有关。本研究基于晚稻套播油菜且秸秆还田的三熟制模式，采用线性加平台模型得出的最佳施肥量（N-P2O5-K2O：25-7-8）为 645～715kg/hm2，产量潜力近 1 800kg/hm2，且相应的肥料利用率高，经济效益显著。适宜施肥量与南方冬油菜三熟制区氮磷钾肥推荐用量基本一致[6]，平台产量则显著高于本区域油菜的平均单产[1]，产投比维持在2.0以上[31]。因此，因地制宜地推广应用油菜缓释型配方肥，油菜产量和经济效益将会更加可观。

需要指出的是，本研究通过2年小区试验探究了缓释型配方肥在晚稻套播油菜上的施用效果及适宜用量，未综合考虑生态环境和土壤肥力等因素的影响。因此，还有必要就不同生态区域和不同土壤养分供应能力等因素开展相关技术研究和示范，以进一步验证缓释型配方肥在晚稻套播油菜上的普适性，从而更好地指导大面积生产。

4 结论

在油稻稻三熟制秸秆还田下，分次施常规肥和一次性基施配方肥处理均显著增加了套播油菜产量和经济效益；缓释型配方肥在减少肥料养分投入且一次性基施的情况下，仍能达到甚至优于常规肥分次施用的效果。适宜施肥量可保证较大的收获密度并产生较多的每株角果数和每角粒数，从而提高籽粒产量和经济效益，同时也维持了较高的肥料利用率。采用线性加平台模型拟合得出，在本试验条件下，当目标产量为1 500～1 800kg/hm2时，缓释型配方肥的适宜用量为645～715kg/hm2。