薹肥兼用油菜—双季鲜食玉米高产高效种植模式研究

邓力超，李莓，周兴，曹钟洋，汤彬，曲亮，范连益，刘新红

(湖南省作物研究所/湖南省杂交油菜工程技术研究中心,湖南 长沙 410125)

油菜具有扎根深、生物量大、适应性广、适播期宽等特点,兼具油用、菜用、赏花、蜜用、饲用、肥用等功能。以薹茎快发、株型矮、早熟为品种选育目标创制的薹肥兼用油菜品种油肥1 号[1],兼顾了产薹量和压青量,是作为绿肥生产的理想品种[2]。鲜食玉米营养丰富,品质优良,特别是甜糯鲜食玉米,兼具糯和甜的双重特性,口感独特,深受市场欢迎。近年来,随着鲜食玉米种植面积和产量的迅速增长,我国已经成为鲜食玉米的世界第一生产和消费国[3-4]。

我省常年温光资源丰富,耕地复种指数高,但农药、肥料等投入的增加导致土壤酸化板结、面源污染加重,严重威胁到农业可持续发展。基于高产、优质、高效、生态、安全的农业方针,建立合理适度的多熟制度[5],是我省未来农业发展的重要方向。

秋玉米收获后利用冬闲田种植薹肥兼用油菜,摘薹后将油菜翻压还田,不仅可增加农户收入,还可实现耕地的用养结合,推进农业绿色持续发展。为加快该生产模式的规模化应用,笔者以油肥1 号、沣甜糯1 号为材料,对薹肥兼用油菜—双季鲜食玉米种植模式下土壤理化性状变化以及产出收益情况进行研究,旨在为其在生产上的推广应用提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验地点位于湖南省农业科学院作物研究所基地内(28°N,123°E),该地为亚热带季风气候区,年平均气温为17.2 ℃,年平均降水量1 361.6 mm,年日照时间为1 529.3 h。薹肥兼用油菜品种为油肥1号,鲜食玉米品种为沣甜糯1 号。供试土壤为第四纪红土发育的红黄泥,土壤pH 值为5.6,含有机质18.27 g/kg、全氮1.31 g/kg、全磷0.65 g/kg、全钾10.8 g/kg、碱解氮95.8 mg/kg、有效磷40.1 mg/kg、速效钾95.57 mg/kg。

1.2 试验设计

试验设置2 个栽培处理模式,分别为冬闲—双季鲜食玉米(CK)和薹肥兼用油菜—双季鲜食玉米(T1),小区面积为114.4 m2。薹肥兼用油菜于10月中下旬播种,播种量4.5 kg/hm2,12 月中旬油菜抽薹时采薹,采薹2～3 次,次年3 月翻压。春玉米和秋玉米分别于3 月底至4 月初(油菜翻压后15 d 左右)和7 月下旬打穴播种,种植密度为4.5 万株/hm2,具体见表1。油菜、玉米均采用常规施肥,油菜播种前施300 kg/hm2复合肥(N ∶P2O5∶K2O ＝15 ∶15 ∶15),春玉米、秋玉米播前各施525 kg/hm2复合肥作基肥,同时在玉米5 至6 叶、10 至12 叶期间各追施150 kg/hm2尿素1 次。玉米收获后地上部分用机械打碎还田。

表1 薹肥兼用油菜—双季鲜食玉米栽培模式关键时间节点Table 1 The key time node and cultivation mode of combination of bolting and fertilizer rapeseed-double season fresh corn

1.3 样品采集与测定

秋玉米收获后1 月余采集0～20 cm 土层土样,测定土壤养分含量。采用玻璃电极法测定土壤pH值,采用元素分析仪测定有机质含量,采用半微量凯氏法测定全氮含量,采用氢氧化钠碱熔-钼锑抗比色法测定全磷含量,采用氢氧化钠熔融-火焰光度法测定全钾含量,采用碱解扩散法测定碱解氮含量,采用NaHCO3浸提—钼锑抗比色法测定有效磷含量,采用NH4OAc 浸提—火焰光度法测定速效钾含量。各作物生长期间详细记录作物生育期及栽培管理措施,测定玉米、油菜薹产量以及鲜草翻压量。玉米收获时每处理各取5 株按籽粒和秸秆分别测定全磷含量,测定方法为钒钼黄比色法。

1.4 数据处理

采用Excel 2010 软件处理数据。

2 结果与分析

2.1 不同栽培模式产量及经济效益表现

两种栽培模式的作物产量比较见表2。在薹肥兼用油菜—双季鲜食玉米栽培模式下,薹肥兼用油菜油肥1 号于10 月中旬播种,12 月中旬初次采薹,共采薹2 次,单季可采收菜薹5 850 kg/hm2；3 月上旬,地上部油菜生物量为29 700 kg/hm2,可用于翻压还田。与对照冬闲—双季鲜食玉米栽培模式相比,该模式鲜食玉米双季产量显著提高(P＜0.05),鲜穗总产量达到20 023 kg/hm2,增产17.5%；地上部生物总量为58 436 kg/hm2,增加10.5%；其中春玉米鲜穗产量9 217 kg/hm2,增产11.8%,地上部生物产量增加8.7%；秋玉米鲜穗产量10 806 kg/hm2,增产22.8%,地上部生物量增加12.8%。按菜薹5.0 元/kg、鲜食玉米8.0 元/kg 计算,综合考虑种植产出和投入,薹肥兼用油菜—双季鲜食玉米栽培模式下油菜薹、鲜食玉米收益分别达29 250 元/hm2和160 184 元/hm2,净收益达162 134 元/hm2,较对照增收38.8%(表3)。

表2 两种栽培模式产量比较Table 2 Yield comparison of two kinds of cultivation mode kg·hm-2

表3 两种栽培模式经济效益比较Table 3 Economic benefit comparison of two kinds of cultivation mode

2.2 不同栽培模式对土壤养分的影响

在薹肥兼用油菜—双季鲜食玉米栽培模式下,油菜和玉米鲜草生物量达88 136 kg/hm2,比对照增加66.7%。其中油菜生物量为29 700 kg/hm2,春玉米、秋玉米地上部生物量分别为31 824 kg/hm2和26 612 kg/hm2。秋玉米收获后1 个月测定土壤养分变化,结果见表4。与对照模式相比,薹肥兼用油菜—双季鲜食玉米栽培模式土壤中有机质含量的变化较为明显,提高了30.9%,差异显著(P＜0.05)；碱解氮、速效钾、全磷及有效磷含量也显著高于对照(P＜0.05),分别提高了3.9%、17.3%、16.7%和15.2%；但土壤全氮、全钾含量在两种模式间的差异不显著。试验结果说明耕层土壤肥力在一定程度上得到了改善。

表4 不同栽培模式土壤养分含量变化Table 4 Soil nutrient change of different cultivation modes

2.3 不同栽培模式对后茬玉米磷吸收的影响

如表5 所示,鲜食玉米在不同栽培模式下对土壤中磷的吸收利用存在差异。与CK 相比,薹肥兼用油菜—双季鲜食玉米栽培模式下,春玉米和秋玉米籽粒、秸秆全磷含量均有增加,其中春玉米籽粒和秸秆中的全磷含量分别提高了25.8%和42.1%,秋玉米则分别提高了22.9%和37.5%,均显著高于CK(P＜0.05)。油菜翻压有利于提高玉米对土壤中磷的利用率,增加后茬玉米的含磷量。

表5 不同栽培模式下鲜食玉米不同部位全磷含量Table 5 The phosphorus content at different parts of fresh corn under different cultivation modes g·kg-1

3 讨论

随着我国种植业结构调整,耕地复种指数提高,作物产量对化肥的依赖度日益增强,导致土壤理化性质变劣,制约了耕地的可持续生产力[6-7]。选择用养结合的栽培种植模式,是实现农业生产增效增收的重要举措。

研究发现[8],冬季种植绿肥是提升地力的有效途径。以油菜作绿肥,不仅种植成本低,其土壤改良效果也很突出,具有明显的优势[9]。高菊生等[10]、王丹英等[11]、赵慧娟[12]研究发现,绿肥油菜能显著提高土壤中有机质、全氮、碱解氮和全磷含量,改善土壤理化性状及养分供应状况。本试验中,通过油菜翻压还田,土壤中有机质、碱解氮、速效钾、全磷及有效磷含量得到显著提升,分别较冬闲田提高了30.9%、3.9%、17.3%、16.7%和15.2%,研究结果与前人一致。此外,试验选用的薹肥兼用油菜品种油肥1 号具有茬口搭配灵活、适种性广、早生快发、生物量大、养分含量丰富等优点,加上油菜根系本身可分泌有机酸活化土壤中固化的磷、钙,将其作为绿肥应用,可增加土壤有机质含量、平衡土壤元素和培肥地力。同时该品种抽薹早,菜薹口感清脆,采收一季菜薹可增加绿肥种植收益,从而提高农户种植绿肥的积极性。

绿肥油菜翻压后不仅提升了土壤肥力,还可促进后茬作物产量增加,改善作物品质。冯涛等[13]研究发现,油菜翻压还田可改善土壤养分及后茬玉米植株个体发育状况,促进玉米产量提升,认为绿肥油菜与玉米轮作是实现玉米绿色、高产、髙效生产的有效技术途径。张盛南等[14]对青贮玉米—绿肥油菜技术模式的研究发现,绿肥翻压后能增加土壤养分,并可部分替代化肥,促进后作青贮玉米生长,提高产量。苏港等[15]认为,绿肥油菜在始花期至盛花期还田效果最佳,可实现春玉米稳产、减氮和增效。本试验也发现,在薹肥兼用油菜—双季鲜食玉米栽培模式下,鲜食玉米双季产量均有显著提高,鲜穗总产达到20 023 kg/hm2,较对照增产17.5%；玉米地上部鲜质量也有显著增加,增高幅度达9.5%。

油菜根系可分泌有机酸活化释放土壤中的难溶态磷,而以油菜作绿肥还田可进一步提升土壤中速效磷含量及有效性[10-11,16-17]。本试验条件下,通过种植一季绿肥油菜能明显增加后茬双季玉米秸秆和籽粒中的磷含量,提高土壤中磷肥利用率,降低后期玉米秃顶、空秆发生,玉米增产效果明显。研究结果证实绿肥油菜与玉米轮作可提升土壤中磷的有效性[18]。

4 结论

综合分析,选择适合本区域种植的优良油菜、玉米品种,采用薹肥兼用油菜—双季鲜食玉米栽培模式,进行科学规范的田间管理措施,可显著提升耕地利用率,增加种植效益。薹肥兼用油菜—双季鲜食玉米栽培模式下,绿肥还田还能有效改善土壤结构,培肥地力,实现耕地的用养结合,促进农业绿色循环发展。