重庆不同土壤地力对油菜化肥利用率的影响

王 帅 赵敬坤 陈松柏 朱昌锋 詹雪萍 付登伟 程泰鸿 梁 涛

（1.重庆市农业技术推广总站 重庆401120；2.重庆市武隆区农业技术推广中心 重庆401120；3.重庆市铜梁区农业技术推广中心 重庆401120；4.重庆市南川区农业技术推广中心 重庆401120；5.西南大学资源环境学院 重庆400715；6.重庆市农业科学院农业资源与环境研究所 重庆401329）

我国是全球菜籽油第一大生产国和消费国，种植面积占油料作物的51.8%。但我国油菜施肥存在施用量偏高、利用率低的问题[1-2]。 油菜同样是重庆最主要的油料作物，种植面积占重庆油料作物的78%，同时还兼具旅游和观光价值。 重庆油菜种植区土壤、气候差异大，但是据重庆市农技推广部门调查发现，农民普遍没有根据土壤地力、 产量进行施肥。 研究表明，土壤基础地力越高，土壤本身氮磷钾养分供应能力越强，作物对肥料养分的依赖性越小[3]，肥料增产率也就越低[4-5]，同时施肥量和土壤养分含量也是影响肥料利用率的主要因素之一[6-7]。 丛日环[8]利用GIS技术对长江中下游不同油菜种植区土壤状况进行了分析， 得出部分区域土壤有效硼和pH 过低的问题，但关于土壤养分对油菜利用率的影响研究较少, 且油菜肥料利用率相关研究大多集中在长江中下游地区，大多关注氮素利用效率[9-10]，对四川盆地周边及磷钾利用效率研究较少。 因此，通过土壤地力，对油菜施肥进行合理的调节， 是提高油菜肥料利用率和稳定油菜产量的有效手段，对保证油菜高产、高效和土壤地力提升具有十分重要的意义。

1 材料与方法

1.1 试验材料

选取2008－2016 年间在重庆市开展的油菜肥料利用率试验共31 个，数据来源于两部分：第一部分是2008-2012 年重庆市测土配方施肥油菜田间试验，共8 个；第二部分为重庆市2014-2016 年油菜测土配方施肥协作组田间试验，共23 个。 试验点分布在重庆秀山、江津、南川等13 个区县，3 种土壤类型区：①浅丘平坝紫色土区（PD），该区土壤养分含量较高，海拔较低，是重庆粮经作物的主产区，地力水平高；②深丘山地石灰土区（LD），该区海拔较高，土壤养分较丰富， 但部分地区土层浅薄， 耕地易水土流失，平均地力水平不及紫色土区；③低山槽谷黄壤区（YD），该区土壤肥力水平相对较低，土壤酸化严重，中低产田比例大，地力水平较低。 各区域土壤基本理化性状见表1。

表1 重庆油菜肥料利用率试验供试土壤基本理化性状

1.2 试验设计

试验包含9 个处理：①对照（CK），不施肥；②习惯施肥（CP）；③配方施肥 （FP）；④习惯无氮处理（CN）， 只施习惯施肥等量磷钾肥； ⑤习惯无磷处理（CP）， 只施习惯施肥等量氮钾肥； ⑥习惯无钾处理（CK）， 只施习惯施肥等量氮磷肥； ⑦配方无氮处理（FN）， 只施配方施肥等量磷钾肥； ⑧配方无磷处理（FP）， 只施配方施肥等量氮钾肥； ⑨配方无钾处理（FK），只施配方施肥等量氮磷肥。其中习惯施肥为试验地块农户上季油菜施肥量，施肥方式为撒施。 配方施肥为当地农技部门推荐施肥， 该施肥量由当地农技部门根据以往肥料试验和当地地力及产量水平制定，施肥方式为穴施。 具体施肥量见表2。

表2 重庆肥料利用率试验平均施肥量

1.3 样品采集与测定

土壤基础样品均在试验前采用“S”形取样，取0～20 cm 耕层样品， 捡出杂草和碎石， 按照四分法取1 kg 带回实验室自然风干后， 送往重庆市肥料质量检测中心测定。 具体测定方法：pH 按照土水比1∶1，电位法测定； 有机质采用重铬酸钾-加热法测定；碱解氮采用扩散法测定； 速效磷用NaHCO3浸提-钼锑抗比色法测定； 速效钾用 1 mol/L NH4OAc 浸提-火焰光度法测定。

测产与植物养分测定：油菜统一收获，菜籽和秸秆分开装入100 目网袋进行晾晒后称量， 送往重庆市肥料质量检测中心测定菜籽和秸秆氮磷钾含量。

1.4 数据处理和分析

肥料利用率=（施肥区地上部养分吸收量-不施肥区地上部养分吸收量）/施肥量。

土壤养分贡献率=（施肥区地上部产量-缺肥区地上部产量）/施肥区地上部产量[11]。

肥料增产率=（施肥区地上部产量-缺肥区地上部产量）/缺肥区地上部产量。

2 结果与分析

2.1 油菜在不同土壤区域产量和土壤贡献率

重庆油菜无肥区平均产量为1 283 kg/hm2，不同土壤区域间油菜产量差异显著（表3）。 紫色土区、石灰土区和黄壤区油菜无肥区产量依次降低，紫色土区和石灰土区显著高于黄壤区，不同施肥处理间高地力土壤区域油菜产量均高于低地力土壤区域。 配方施肥平均产量为2 516 kg/hm2，比习惯施肥高297 kg/hm2，说明通过调整施肥结构改进施肥方式可以有效提高作物产量，其中石灰土区产量增幅最大（475 kg/hm2），这可能是由于该区土壤有效磷含量较低，且农户施磷多为表土撒施，造成磷肥易被土壤固定[12]，通过适当增加磷肥量并改进施肥方式，提高了磷肥的有效性，从而产生了较好的增产效果。 从不同无肥区产量来看， 习惯施肥和配方施肥均表现出无钾区>无磷区>无氮区，这说明氮肥对油菜的贡献率远高于磷钾肥。

表3 不同土壤区域油菜产量

由表4 可知，习惯施肥土壤氮、磷、钾养分贡献率分别为79%、88%和87%， 氮磷高于配方施肥，钾略低于配方施肥，土壤钾、磷贡献率相当，并高于土壤氮贡献率。 从不同区域来看，紫色土区、石灰土区和黄壤区氮贡献率依次降低， 说明高地力土壤其氮贡献率也相对较高。 石灰土区习惯施肥土壤磷贡献率高于紫色土区和黄壤区， 这可能是由于习惯施肥磷肥利用率过低造成的。

表4 不同土壤区域土壤贡献率

2.2 不同区域油菜氮肥利用效率

由图1（a）可知，各区域配方施肥氮肥利用率均高于习惯施肥，通过配方减氮后，对氮肥利用率提升显著。 从不同区域来看，石灰土区和黄壤区油菜氮肥利用率高于紫色土区， 说明高肥力区氮肥养分利用率低于中低肥力区， 且石灰土和黄壤区配方施肥氮肥利用率与习惯施肥之间差异高于紫色土， 因此中低地力条件下，通过配方施肥措施，具有更高的增效潜力。 氮肥增产率与肥料利用率类似[图 1（b）]，配方施肥增产率高于习惯施肥， 石灰土和黄壤氮肥增产率略高于紫色土， 但区域习惯施肥和配方施肥间增产率的差异均小于氮肥利用率， 这可能是由于不同施肥水平下， 油菜单位产量吸收利用氮素的差异造成的。

图1 不同区域油菜氮肥利用率与增产率

2.3 不同区域油菜磷肥利用效率

土壤类型会对磷的累积和有效性产生显著影响[13]，进而影响作物对磷的吸收。 由图2 可知，磷肥的利用效率与氮不同， 紫色土区磷肥养分利用效率高于石灰土和黄壤区，这可能是由于紫色土偏中性，更有利用土壤磷素的释放。 通过在黄壤区适量减磷，磷肥增产率有了显著的增加，且磷肥的利用率影响不大，紫色土区也有类似现象，但增产率差异小于黄壤区。 而石灰土区通过增磷措施， 磷肥的增产率和磷肥利用率有所降低，增磷后，磷肥在石灰土上施用效果受到了显著影响。

图2 不同区域油菜磷肥利用率与增产率

2.4 不同区域油菜钾肥利用效率

由图3 可知，通过配方增钾，各区域配方施肥钾肥利用率比习惯施肥有所下降， 钾肥增产率也有类似现象，但是下降幅度不同，肥力水平较高的紫色土区下降最为明显，而石灰土和黄壤区降幅收窄，说明高地力土壤降低了钾肥的效果。 无论是钾肥利用率还是增产率，黄壤和石灰土区均高于紫色土区，这可能是由于紫色土速效钾含量较高造成的。

图3 不同区域油菜钾肥利用率与增产率

3 讨论

3.1 土壤地力、养分含量对作物产量的影响

作物产量是土壤肥力、 气候条件及人为管理措施等因素的综合表现[14]，作物产量的构成按养分来源的不同分为施肥产量和基础地力产量[15]。土壤地力是表征土壤生产能力的综合表现， 可以用无肥区产量来衡量，一般而言，无肥区产量（基础地力）越高，其土壤肥力水平就越高[16]。 重庆紫色土区、石灰土区和黄壤区无肥区产量依次降低， 其养分含量也有类似趋势，如紫色土区有机质、碱解氮、速效磷和速效钾含量明显高于石灰土和黄壤区， 这与查燕等的研究结果类似[17]。 但石灰土速效磷含量低于黄壤，这可能是其增产的限制因素。 但也有人认为，土壤养分状况可在一定程度上反映地力水平， 但并不能完全以此为评判标准，还要综合考虑其他影响因素[18]。

重庆油菜地力贡献率为48%～52%， 明显低于四川盆地水稻基础地力67.4%～75.9%的贡献率，也低于四川、重庆、贵州3 个地区玉米基础地力对产量的贡献率（57.7%、55.1%、57.7%）[19]，重庆油菜配方施肥条件下土壤氮磷钾贡献率分别为75%、83%和89%，同样低于以上区域。 这可能是由于油菜生育期内温度较低，土壤养分有效性较低造成的，进而影响了油菜对土壤养分的吸收。

研究表明，长期施用磷肥，土壤有效磷可维持稳定或明显增加；单施有机肥有效磷年均增加1.3 mg/kg，化肥配施有机肥处理年均增加 1.5 mg/kg[20]。 也有研究表明，当石灰性土壤中施用化学磷肥时，导致磷肥形成多种形态的难溶性磷酸盐而被固定，对农作物的吸收利用产生严重影响，致使当季施用的化学磷肥利用率大多不到20%[21-22]。 重庆石灰土油菜磷肥利用率仅为17.3%，而石灰土区有效磷含量仅为13.4 mg/kg，这可能是石灰土油菜增产的限制因素。

3.2 土壤类型与施肥对肥料利用率的影响

我国绝大多数农田土壤的自然供给能力远不能满足作物高产的需要， 只有通过施肥才能保证其高产[23]。 施肥的直接目的是使作物增产，但是通过施肥实现粮食高产稳产的同时， 还需兼顾养分资源的配方管理及养分高效利用[3]。 前人研究表明，在相同施肥条件下， 初始肥力越高的土壤由作物收获带走的氮、磷、钾养分越多[24]，这与本研究结果相同，更高的基础地力也就意味着更高的养分吸收量。 高地力区域的氮钾肥料利用率和增产率普遍低于低地力区域，但是磷肥利用率和增产率并未受此影响，这可能是因为低地力区域pH 过低影响了磷的有效性造成的。 由于目前我国单位面积化肥施用量已超过作物实际需求[25]，过量施肥带来的负面影响十分普遍，造成粮食产量不稳定性和不可持续性增加[26]。本研究结果表明， 降低作物的氮肥和磷肥用量会提高相应肥料的利用率和增产率， 而增加钾肥施肥量会降低钾肥的利用率， 但是通过改良施肥方式可以减弱这种影响，使其达到接近低施肥量的水平。

4 结论

重庆油菜配方施肥通过减氮磷、 增钾显著提高了油菜产量，氮磷肥利用率显著提升。 高地力土壤会影响油菜氮肥和钾肥的施肥效果， 增加施肥量也会降低油菜的肥料利用率和增产率， 但通过改进施肥方式可以在一定范围内使高施肥量接近甚至高于低施肥量的利用率水平。