缓释型配方肥在晚稻套播油菜上的应用效果

黄天宝，吕伟生，郑 伟，肖小军，李亚贞，肖富良，韩德鹏，陈何良，肖国滨*

(1.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，江西 南昌 330046；2.江西省大余县农业农村局，江西 赣州 341500)

油菜是我国第一大食用植物油源和第二大饲用蛋白源，近年来种植面积过亿亩，其中约80%为南方冬油菜，但仍难以满足内需[1]。冬油菜是南方多熟制区轮作换茬和培肥地力的先锋作物[2]，因此促进国内油料特别是冬油菜生产，对保障我国食用植物油和饲用蛋白的安全供给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666.7万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，足见油菜产业发展面积的潜力巨大[1]。然而，我国冬油菜生产还面临发展不均衡、单产水平低等问题，特别是江西、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、省工、节本、增效等优点，是充分利用双季稻田的有效措施[4]。无人机飞播和水稻机收秸秆切碎等技术的推广应用则进一步助推了套播油菜的发展。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，随着缓控释技术升级和工艺成本降低，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油菜生长并增加菜籽产量。周鹂[10]、鲁剑巍[6]等通过冬油菜主产区多点田间试验，研究了油菜长效专用配方肥(N∶P2O5∶K2O=20∶7∶8、N∶P2O5∶K2O=25∶7∶8)的应用效果，发现在减少肥料养分投入且一次性基施的情况下，配方肥仍能实现增产增效。黄琳等[11]针对湖南两熟制直播油菜对比了以上2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，尤其是含氮量25%的配方肥。但不难发现，相关研究与应用主要集中于两熟制油菜，关于三熟制油菜特别是晚稻套播油菜的配方肥施用效果还鲜有报道。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了该配方肥在晚稻套播油菜上的施用效果，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年在江西省进贤县张公镇马家村和泉岭乡燕窝村进行。该区域属典型的亚热带季风湿润气候，气候温和，雨量充沛。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。试验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，0～20 cm耕层的土壤基本理化性状：pH值5.23、有机质23.24 g/kg、全氮2.37 g/kg，碱解氮、有效磷、速效钾及有效硼分别为146.54、42.87、139.72和0.31 mg/kg。

图1 试验点2016～2018年油菜生育期内各月的气温和降水量

1.2 试验设计

1.2.1 小区试验 2016～2017年于江西省进贤县张公镇马家村开展小区试验。试验所用油菜品种为丰油730和圣光127，分别设置3个施肥处理：(1)不施肥(由于红壤稻田普遍缺硼且油菜对缺硼非常敏感，故在基肥中施硼砂(含B 10%)10 kg/hm2；(2)分次施常规肥(N、P2O5、K2O用量分别为165、90、90 kg/hm2)，其中基肥施三元复合肥(15∶15∶15)600 kg/hm2、硼砂(含B 10%)10 kg/hm2，腊肥和薹肥分别追施尿素(含N 46.3%)80 kg/hm2；(3)一次性施配方肥(N、P2O5、K2O用量分别为165、46.2、52.8 kg/hm2)，即在基肥中一次性施入缓释型配方肥660 kg/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，N(缓释型)∶P2O5∶K2O∶中微量元素(B、Ca、Mg、Zn、S)配比为25∶7∶8∶5。每个处理分设3次重复，随机区组排列，小区面积15 m×4 m。于晚稻机收前6 d(10月21日)按6.0 kg/hm2的用种量套播[12-13]。晚稻采用全喂入式收割机按30 cm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]。

1.2.2 生产验证 2017～2018年于江西省进贤县张公镇马家村和泉岭乡燕窝村百亩连片晚稻套播油菜示范田开展缓释型配方肥效果验证。油菜品种为阳光131，于前茬晚稻机收前5 d(10月19日和20日)按6.0 kg/hm2的用种量套播。在各示范片随机选取5块田进行分次施常规肥处理，其他田块则一次性施配方肥，具体管理同上述小区试验。

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(0～20 cm)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[16]。

1.3.2 籽粒产量 待油菜自然成熟后，分小区单独收割并脱粒，晾干后称重。

1.3.3 相关指标的计算 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计算公式如下[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，计算公式如下[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软件对数据进行分析与制图，采用SPSS 17.0软件进行方差分析。

2 结果与分析

2.1 不同施肥处理对油菜籽粒产量的影响

由表1可知，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个品种平均增产量为1132.17 kg/hm2，平均增产率达245.76%。一次性基施配方肥处理相比分次施常规肥处理，丰油730和圣光127分别增产79.72、59.28 kg/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48.67%、K2O减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

2.2 不同施肥处理对油菜经济效益的影响

从2个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的产值较不施肥处理高2.37倍和2.52倍，且二者施肥效益均在2900元/hm2以上。其中，一次性基施配方肥处理的产值为8968.52元/hm2，与常规肥分次施用处理相比增加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。扣去投入成本后，一次性基施配方肥处理的施肥效益达4186.05元/hm2，相比常规肥分次施用处理增收1225.26元/hm2。一次性基施配方肥处理的产投比均在2.0以上，是分次施常规肥处理的1.49倍，表明缓释型配方肥以更少的施肥投入实现了更显著的经济效益(表2)。

2.3 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，尤其是肥料农学利用率和肥料偏生产力(表3)。其中，2个品种一次性施配方肥处理的平均肥料农学利用率从3.18 kg/kg增至4.42 kg/kg，增幅为38.99%；平均肥料偏生产力从4.53 kg/kg增至6.18 kg/kg，增幅为36.46%；而对于肥料贡献率而言，2个品种平均提高了1.84%，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经济效益的影响

表3 不同施肥处理对油菜肥料利用率的影响

2.4 生产性验证

百亩集中生产性验证的测产结果显示(图2)，一次性基施配方肥处理油菜籽机收产量在1700 kg/hm2以上。相比分次施常规肥处理，一次性基施配方肥处理在泉岭和张公示范点分别增产138.65、81.26 kg/hm2，平均增产率为6.87%，其中泉岭示范点显著增产8.87%。在实际生产中，缓释型配方肥在减少肥料养分投入(P2O5减48.67%、K2O 减41.33%)且一次性基施的情况下，表现出更显著的节肥增产效果。

图2 示范点不同施肥处理对油菜籽粒产量的影响

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、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潜力，但肥料类型的选用仍由市场控制[17-18]。常规肥料实行一次性施用，养分释放迅速，往往造成烧苗，若遇上雨水天气，肥料养分极易流失[10]。分次施用的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，轻简化高效化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、养分利用率高等诸多优点逐渐得到推广应用[6,10,11]。

在本研究中，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。而相比于分次施常规肥，缓释型配方肥实现了晚稻套播油菜肥料一次性基施，同时还保证了丰产，节省了成本，提高了施肥效益和肥料利用率。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的基本特性，以及试验周期等因素有关[19-20]。若再适当增施缓释型配方肥，油菜产量是否显著提高则还有待进一步试验研究。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，保证了油菜“前促后稳”的供肥需求[6]。刘宝林等[21]关于早熟油菜的研究也表明，一次性基施等量控释氮肥比分次施普通尿素增产，甚至适量减施控释氮肥亦能达到普通氮肥的产量水平，同时提高了氮肥利用率。而长期施用控释氮肥，还有进一步减施化学氮肥的潜力[22-23]。

此外，有趣的是，缓释型配方肥在减少肥料养分投入(P2O5减48.67%、K2O减41.33%)的情况下，仍能达到甚至优于常规肥分次施用的效果。推测其原因在于：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]；二是本试验示范地基础肥力较高，0-20 cm耕层土壤有效磷和速效钾分别达42.87、139.72 mg/kg，在稻草切碎覆盖还田条件下可能出现养分盈余[24-25]；还有就是，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]。配方肥养分用量与南方冬油菜三熟制区氮磷钾肥推荐用量基本一致[6]，但长期实行秸秆还田可能还有进一步培肥地力并降低化肥氮投入的潜力[26]。一次性施配方肥处理较之分次施常规肥处理，显著提高了套播油菜的肥料农学利用率和肥料偏生产力也佐证了这一点。配方肥施肥效益的提高则主要得益于产量增加带来的收益、施肥用工及肥料成本的降低。一次性施配方肥处理产量也显著高于本区域油菜的平均单产[27]，而且产投比维持在2.0以上，施肥效益十分显著[28]。此外，相比小区试验，生产性示范验证中一次性基施配方肥处理的增产效果更加显著。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，本研究未综合考虑肥料适宜用量、生态环境、土壤肥力等因素的影响。因此，还有必要就不同生态区域、不同土壤养分供应能力等因素开展更多相关技术研究和示范，以进一步明确缓释型配方肥在晚稻套播油菜上的普适性和最佳用量，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收入。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，是套播油菜一种较为理想的肥料，可因地制宜地推广应用。