鄂东稻田油菜免耕飞播技术模式的产量及效益评价

陈玲英，任 涛，周志华，程应德，鲁明星，程 泰，周玮峰，鲁剑巍

（1.华中农业大学资源与环境学院，武汉 430070；2.湖北省武穴市农业农村局，湖北 武穴 435400；3.湖北省油菜办公室，武汉 430070）

油菜是中国重要的油料作物，菜子油的市场份额占国民食用植物油的50%以上［1］，但中国植物油自给率仅30.8%，菜子油的短缺严重威胁到国家食用油供给安全［2］。扩大油菜生产面积，提高油料作物的产量，对保障国民粮油安全具有重要意义。

长江流域是中国油菜的主要产区，种植面积和总产量均占全国85%左右［3］，其中，该区域种植以水旱轮作的稻田油菜为主。近年来随着农村劳动力结构的变化及农业种植效益的下降，油菜种植方式由传统的育苗移栽向大田直播转变［4］，加上水稻的秋收时间有向后推迟的趋势［5］，油菜生长时间不足造成产量偏低和稳产性下降，农户种植油菜的积极性降低，从而导致南方稻区出现大量冬闲田［6］。针对以上问题，科技工作者和种植农户对具有抢抓农时和轻简高效特点的油菜免耕直播技术进行了尝试，尤其是近年来农用无人机的快速发展也为油菜免耕飞播提供了条件，华中农业大学作物养分管理团队研发的稻草全量还田油菜免耕飞播生产技术模式在湖北省部分地区获得成功［7］。鄂东是湖北省重要的水稻生产区域，同时也是油菜主要种植区域，近年来冬季空闲稻田面积较大［8］。为了验证该模式在鄂东的应用效果及细化关键技术环节，根据该区域的生产条件并结合气候和土壤特点，连续2 年组合油菜免耕直播＋无人机播种＋稻草全量还田＋施用油菜专用缓释肥＋机械开沟等技术，以当地生产中采用的旋耕直播技术模式作对照，比较2 种模式的油菜子产量、肥料利用效率、经济效益等的差异，为油菜免耕飞播技术模式在鄂东地区的推广应用提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验概况

试验于2018 年在湖北省武穴市余川镇（30°4′27″N，115°45′44″E）开展。油菜供试品种为华早291，前茬作物为晚熟一季稻。2018年耕层（0～20 cm）土壤理化性质：pH 5.86、有机质23.90 g/kg、全氮1.66 g/kg、有效磷12.30 mg/kg、速效钾76.10 mg/kg；2019年耕层（0～20 cm）土壤理化性质：pH 5.73、有机质24.60 g/kg、全氮1.68 g/kg、有效磷12.50 mg/kg、速效钾77.80 mg/kg。该地区属亚热带季风性湿润气候，年均气温17.10 ℃，年均降水量1 427.90 mm。2 年油菜生长期的月均气温及月累积降水量见图1。

图1 2018—2019 年、2019—2020 年油菜生长季的月均气温及降水量变化

1.2 试验设计

试验采取对比大区设计，设有旋耕直播与免耕飞播2 个处理。

1）旋耕直播处理。水稻收获后移除稻草，撒施基肥，使用亚澳1GKNBM 型旋耕机进行旋耕整田，雷沃804 型开沟机开沟，其中厢宽、沟宽、沟深分别为2.00、0.20、0.25 m，然后人工撒播油菜种子，采用电动喷雾器喷洒50%异松·乙草胺乳油1 050 g/hm2，封闭除草，抽薹前期追肥，在初花期采用植保无人机喷洒25%咪鲜胺乳油750 g/hm2防治菌核病。试验分别于 2018 年 10 月 18 日和 2019 年 10 月 25 日播种，2019 年 5 月 14 日和 2020 年 5 月 16 日收获，2 年播种量分别为9.0、7.5 kg/hm2。

2）免耕飞播处理。使用大疆MG-1P 型无人机在水稻收获前3 d 飞播油菜种子，水稻收获时留茬40 cm，稻草全量还田，水稻收获后第3 天进行施肥和开沟。先表面撒施油菜专用肥，随后开沟，封闭除草、菌核病防治方法同旋耕直播处理。2 年试验分别于 2018 年 10 月 10 日和 2019 年 10 月 18 日播种，收获日期和播种量与同年的旋耕直播处理一致。

试验供试肥料为油菜专用缓释肥（湖北宜施壮农业科技有限公司），N∶P2O5∶K2O=25∶7∶8、尿素（含N 46%）、复合肥（N∶P2O5∶K2O=15∶15∶15）、氯化钾（含K2O 60%）。施肥方式均采用人工撒施。其中，旋耕直播处理采用“基肥+1 次追肥”的方式，以复合肥为基肥，以尿素、氯化钾作为追肥在蕾薹期施用；免耕飞播处理采用“一次性基施”的方式施用油菜专用缓释肥。具体肥料施用情况见表1。

表1 施肥与养分投入情况 （单位：kg/hm2）

1.3 测定指标

在油菜收获前一周，选取3个具有代表性的0.6 m×0.6 m 样方，调查油菜成熟期的密度；同时，选取6 株具有代表性的植株，调查单株角果数，每角粒数，千粒重。收获当天，每个处理内选取3 个长势均匀的2.0 m×2.5 m 样方，测定油菜子实际产量。

2019—2020 年在油菜苗期（2019 年 11 月 21日），每个处理内选取3 个长势均匀的0.6 m×0.6 m 样方，调查油菜密度、株高、叶片数、根长和叶面积。叶面积采用汪瑞清等［9］的方法测定。最后，将样方内植株烘干至恒重，测其地上部生物量。

1.4 肥料偏生产力

肥料偏生产力测定参考文献［10］。

1.5 经济效益计算

经济效益计算公式如下。

所有价格参照当地价格计算。2018—2019 年与2019—2020 年的油菜子收购价格分别为4.8 元/kg和5.2 元/kg。农业生产资料包括种子、肥料、农药、人工、机械等支出。2年种子的价格分别为22.0元/kg和28.0元/kg，其他农资价格保持一致；油菜专用缓释肥 2.7 元/kg，复合肥 2.5 元/kg，尿素 2.0 元/kg，氯化钾肥3.2元/kg；农药170.0元/hm2；人工播种180.0元/hm2，人工电动喷药 300.0 元/hm2，人工清沟 150.0 元/hm2；无人机播种 150.0 元/hm2，机械开沟 600.0 元/hm2，无人机施药 150.0 元/hm2，旋耕机整田 450.0 元/hm2，油菜机械收获脱粒1 500.0 元/hm2。

1.6 数据处理

采用Microsoft Excel 2019 软件进行数据分析处理，Origin 2019 软件作图，SPSS 22.0 软件进行数据的统计分析，独立样本t检验（P＜0.05）。

2 结果与分析

2.1 油菜苗期农艺性状

2019 年11 月21 日测定苗期油菜的农艺性状，免耕飞播处理能促进油菜生长（表2）。与旋耕直播相比，尽管免耕飞播处理的密度降低10.5%，但油菜株高、单株叶面积、主根长、生物量分别显著增加23.1%、97.8%、44.2%和36.4%。

表2 2 种不同种植模式的油菜苗期农艺性状

2.2 油菜产量及构成因子

免耕飞播处理显著提高油菜子产量（图2）。与旋耕直播处理相比，免耕飞播处理在2018—2019 年增产 174 kg/hm2，增幅 8.7%，在 2019—2020 年增产257 kg/hm2，增幅11.0%，2 年的产量平均增幅9.9%。通过对比分析2 种模式下的产量构成因子（表3），与旋耕直播相比，免耕飞播处理2 年的单株角果数、每角粒数平均增加 27.4 个/株和 1.4 粒/角，增幅为24.7%和7.4%。表明免耕飞播处理通过提高油菜单株角果数和每角粒数来增加油菜产量。

图2 2 种不同种植模式的油菜产量

表3 2 种不同种植模式的产量构成因子

2.3 肥料偏生产力

免耕飞播处理显著提高肥料的偏生产力（表4）。与旋耕直播处理相比，免耕直播处理在2018—2019 年，N、P、K 肥料偏生产力分别提高 8.3%、165.5%、187.4%，在 2019—2020 年分别提高 7.8%、137.3%、107.7%。N、P、K 肥的肥料偏生产力2 年平均提高8.1%、151.4%和147.6%。

表4 2 种不同种植模式的肥料偏生产力（单位：kg/kg）

2.4 经济效益

免耕飞播处理能明显减少油菜种植总成本并提高收益（表5）。与旋耕直播处理相比，免耕飞播处理在2018—2019 年和2019—2020 年总成本分别降低了1 272、960 元/hm2，降幅为19.8%和15.1%；利润分别增加了 2 107、2 297 元/hm2，增幅为 66.8% 和39.3%。

表5 2 种不同种植模式的油菜经济效益 （单位：元/hm2）

3 讨论

有学者研究表明，免耕飞播油菜可以充分利用水稻收获前的墒情，促使油菜子萌发并有效利用光温资源，积累更多物质，因此有利于油菜越冬及后期产量的形成［7］。本研究中免耕飞播处理的播种时间比旋耕直播处理提早7～8 d 且10 月日均气温20 ℃，早播种可充分利用茬口期光温资源，促进苗期油菜的株高、叶面积、根长和生物量的增加，因此免耕飞播模式可以促进油菜生长，有利于后期产量的形成。有研究表明增加单株角果数、每角粒数和千粒重能明显提高油菜子的产量［10］。本研究免耕飞播模式单株角果数平均增加27.4 个，每角粒数平均增加1.4粒，油菜产量增加，这与Zhang 等［10］研究结果一致。

油菜是一种需肥量较多的作物［11］，传统的肥料养分释放速度快，也易随雨水流失，而油菜专用缓释肥能保证油菜生育期内养分供应［12］；此外，有研究表明秸秆覆盖还田可以增加钾素的含量［13，14］。本研究免耕飞播模式通过施用油菜专用缓释肥既可以减少N、K养分的投入，且显著提高N、P、K肥料的利用率。

相较于传统翻耕，免耕飞播模式采用免耕栽培种植技术，一方面可以增加土壤生物活性和土壤碳库等，有利于农业生态系统的可持续发展，另一方面可以省去翻耕的投入成本［15］。同时，随着无人机、开沟机、秸秆粉碎装置联合收割机等设备在中国农业中得到应用，机械化的发展提高了油菜种植工作效率［16，17］。在免耕飞播模式中，综合无人机播种、机械开沟、机械收获、机械秸秆粉碎还田和一次性基施油菜专用缓释肥显著降低了农业生产资料投入。本研究中免耕飞播模式每公顷可减少旋耕机整田投入450 元、播种投入30 元。在油菜的生产过程中，为保证油菜生育期养分的供应，往往需要进行1～3 次追肥，而施用油菜专用缓释肥则只需要一次性施肥，减少劳动力成本的投入［18］。本研究中免耕飞播模式投入的肥料成本比旋耕直播模式2 年的肥料投入成本分别减少 462、150 元/hm2，人工施肥投入成本 2 年分别减少150、150 元/hm2，有效降低了投入肥料与施肥劳动力的成本，与其他学者研究一致［19，20］。

油菜免耕飞播模式能够充分地利用光温水热和养分资源，促进油菜生长，进而提高产量。同时，该模式采用轻简化机械种植方式，大幅度提高了油菜生产的机械化程度，降低了人工劳动强度和投入成本，从而增加净收益。

4 结论

4.1 小结

通过2 年的同一田块对比试验，鄂东地区晚收稻田的直播油菜采用免耕飞播技术模式比旋耕直播模式的种植投入平均减少1 116 元/hm2，油菜子平均增产 216 kg/hm2，净利润平均增加 2 202 元/hm2，2 年结果均表现出节本增效。因此，免耕飞播模式是一项可以在鄂东推广应用的技术模式。

4.2 模式要点

总结2 年试验经验并结合前期的研究，适合鄂东地区晚收稻田的稻草全量还田油菜免耕飞播生产技术模式的技术要点归纳如下。

1）无人机播种。选用早中熟优质甘蓝型油菜品种，全生育期180～220 d，在水稻收获前3 d 内采用无人机飞播，无人机飞行高度为3.00 m 左右，播种量为7.5～9.0 kg/hm2。

2）机械收获秸秆还田。采用加装秸秆粉碎装置联合收割机收获水稻，留桩40 cm，稻草粉碎后均匀抛撒在田面上，长度约5～10 cm。

3）简化施肥。在水稻收获后应利用土壤墒情尽早施肥，一次性基施油菜专用缓效肥（如“宜施壮”油菜专用缓释肥，N∶P2O5∶K2O=25∶7∶8）660～750 kg/hm2。

4）机械开沟。在施肥后根据土壤墒情，在土壤含水量30%左右时机械开沟，沟土覆盖肥料。厢宽为2.00～2.50 m、沟宽0.20 m 左右，沟深0.25～0.30 m。

5）科学施药。在水稻收获后选用异松·乙草胺封闭除草，用药量可比常规技术减少30%～50%；在初花期选用咪鲜胺防治菌核病。

6）机械收获。油菜全株角果2/3 呈黄绿色，子粒种皮呈黑褐色时，采用加装秸秆粉碎装置联合收割机进行收获，同时进行秸秆还田。