长期施肥对冬油菜产量及养分吸收利用的影响

罗照霞，杨志奇，俄胜哲

（1.天水市农业科学研究所，甘肃天水741000；2.甘肃省农业科学院土壤肥料与节水农业研究所，甘肃兰州730070）

长期施肥对冬油菜产量及养分吸收利用的影响

罗照霞1，杨志奇1，俄胜哲2

（1.天水市农业科学研究所，甘肃天水741000；2.甘肃省农业科学院土壤肥料与节水农业研究所，甘肃兰州730070）

以1981年设置在甘肃天水黄绵土上的长期定位试验为基础，研究长期施肥对冬油菜产量及氮、磷、钾吸收利用的影响。结果表明：化肥合理配施能使冬油菜稳产、高产，化肥配施有机肥冬油菜产量显著提高，尤其以氮磷钾配施有机肥增产效果最好，平均产量达1 897.49 kg·hm－2，较对照（不施任何肥料）增产258.02%；氮磷钾与有机肥配施氮、磷、钾地上部携出量均最多，分别为192.1、21.4、192.8 kg·hm－2，较对照分别提高了259.65%、362.20%、276.56%；相同施肥条件下，施有机肥处理氮、磷、钾表观利用率较不施有机肥有不同程度的下降，分别下降了34.87%、22.16%、351.48%。

长期施肥；有机无机肥配施；冬油菜；产量；养分吸收；肥料利用率

冬油菜是甘肃省重要油料作物之一，主要分布在干旱半干旱地区。近年来随着种植业结构的调整，冬油菜种植面积不断扩大，已成为半干旱山区农民解决食用油的主要途径。冬油菜单产水平的不断提高与品种的改良密不可分［1－2］，生产管理中肥料也起着至关重要的作用［3－5］。大量研究表明，合理的氮、磷、钾肥配施可以促进作物的生长及养分吸收利用，对作物的增产效果显著［6－10］，氮、磷、钾肥与有机肥配合施用的土壤培肥及增产效果更佳［11－13］。不同学者开展了大量的田间试验研究工作，从农学角度应用肥料表观利用率、肥料偏生产力、肥料农学利用率、肥料生理利用率等重要参数分析和评价了在不同作物上的肥料利用效率［14－19］，这些肥料利用率定量评价指标对于准确分析不同作物对肥料的响应程度和指导施肥具有重要意义。但是在实际农业生产中，养分管理存在氮、磷肥投入量偏高，而钾肥施用不足，有机肥施用减少甚至不施用等问题，不仅造成养分资源浪费、化肥利用率降低，增产效益和产量的稳定性下降，甚至对生态环境带来潜在危害［20－21］。肥料不合理施用是肥料利用率低的最主要原因，如何提高作物的肥料利用率已成为农业生产急需解决的问题。为此，本研究以1981年开始实施的黄土高原黄绵土长期肥料定位试验为基础，研究长期有机无机肥配施对冬油菜产量及养分吸收利用的影响，以期为同类地区冬油菜生产和科学的养分管理提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料

冬油菜为天水市农业科学研究所中梁试验站自育品种：2000年为813－1－2－1，2003年为986－1， 2011年和2014年为天油8号。供试有机肥为精鸡粪（全氮、全磷和全钾的平均含量分别为0.3%、0.12%和1.11%），氮肥为尿素（N 46.4%），磷肥为过磷酸钙（P2O512%），钾肥为硫酸钾（K2O 50%）。

1.2 试验区概况

试验开始于1981年，试验地位于天水市农业科学研究所中梁试验站试验示范基地（34°05′N，104°5′E），该区属半干旱山区，海拔1 650 m，降雨量500～600mm，年平均气温为11.5℃，无霜期185 d。试验地土壤属中壤黄绵土，养分含量、地貌特征在黄土高原黄绵土区有一定代表性。试验初期土壤0～20 cm基础理化性状见表1。

表1 1981年0～20 cm土层土壤基础理化性状Table 1 Soil physical and chemical propertiesat0～20 cm layer in 1981

1.3 试验设计

在长期定位施肥的基础上选取2000、2003、2011、2014年种植冬油菜的试验数据进行分析，冬油菜生育期内降水量分别为311.3、375.7、356.0、372.1mm，除2014年4月中旬冬油菜花期的一场强降雪外，其它年份天气基本无异常。

试验设8个处理：不施任何肥料（CK）；单施氮肥（N）；施氮磷肥（NP）；施氮磷钾肥（NPK）；有机肥（M）；有机肥＋氮肥（MN）；有机肥＋氮磷肥（MNP）；有机肥＋氮磷钾肥（MNPK）。裂区设计，每个处理重复3次，小区面积33.32 m2。2000、2003、2011年和2014年冬油菜种植年限施肥量一致，施N150、P2O575 kg·hm－2，K2O 75 kg·hm－2，有机肥30 000 kg·hm－2。所有肥料均作基肥，于冬油菜播种前结合整地一次性施入。冬油菜一般于8月下旬播种，次年6月中旬收获，播量42万株·hm－2，人工撒播，4～5叶期间苗、定苗。其它田间管理措施同当地大田。

1.4 测定项目与计算方法

产量按冬油菜成熟后各小区单打单收实产计算；籽粒和秸秆氮、磷、钾采用H2SO4－H2O2消煮，氮采用凯氏法测定，磷采用钒钼黄比色法测定，钾采用火焰光度计法测定。有关肥料利用率及相关计算公式分别为［14－15］：

养分累积量（kg·hm－2）＝籽粒产量×籽粒养分含量＋秸秆产量×秸秆养分含量

肥料偏生产力（kg·kg－1）＝施肥区籽粒产量／肥料施用量

肥料农学效率（kg·kg－1）＝（施肥区籽粒产量－不施肥区籽粒产量）／肥料施用量

肥料表观利用率（%）＝（施肥区地上部总吸收量－不施肥区地上部总吸收量）／肥料施用量×100

肥料生理利用率（kg·kg－1）＝（施肥区籽粒产量－不施肥区籽粒产量）／（施肥区地上部总吸收量－不施肥区地上部总吸收量）

采用DPS3.11专业版统计分析软件分析数据，并用LSD法进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 长期不同肥料配施对冬油菜产量的影响

不同施肥处理冬油菜产量变化显著（表2），不施肥料处理冬油菜产量随着试验年限的延长逐渐减少，单施氮肥和有机肥处理产量有递减趋势，肥料配施处理产量保持稳定或一定程度的提高，这与降雨量和气温的影响有关，降雨量偏高或偏低都会影响肥料的肥效。2014年产量较往年减产幅度达一半左右，是因为2014年4月中旬一场强降雪导致冬油菜较高和脆弱的植株经不起重压造成茎秆折断，大部分油菜花朵脱落和雪后低温冷冻使花期缩短，严重影响了冬油菜产量。

四年冬油菜平均产量以MNPK处理最高（表2），达到1 897 kg·hm－2，较对照增产258.02%，较M、MN和MNP分别提高86.53%、29.49%和7.30%。MNP处理产量次之，为1 768 kg·hm－2，较CK增产233.56%，较NP处理增产6.70%。NPK处理产量为1 720 kg·hm－2，较CK、N、NP处理分别增产224.53%、49.18%、3.80%。NP处理和MN处理产量分别为1 657 kg·hm－2和1 465 kg·hm－2，较对照分别增产212.59%和176.44%；肥料单施处理产量明显下降，N处理和M处理产量分别为1 153 kg·hm－2和1 017 kg·hm－2，较对照增产117.57%和91.85%。相同施肥条件下，施有机肥处理四年平均产量较不施有机肥处理分别提高了27.06%、6.70%、10.29%，有机肥与化肥配施表现出的增产率大于二者分别单施。

2.2 长期不同肥料配施对冬油菜养分吸收的影响

2.2.1 长期不同肥料配施对冬油菜氮素吸收的影响长期不同施肥处理下冬油菜籽粒氮含量明显高于秸秆，有机肥与氮、磷、钾肥配施效果更显著，施氮肥有利于促进冬油菜氮素向籽粒转移（表3）。

表2 不同施肥处理下冬油菜产量Table 2 Yield ofwinter rapeseed under different fertilization treatments

表3 冬油菜地上部不同器官中氮吸收量Table 3 The nitrogen uptake rate in grain and straw ofwinter rapeseed

与对照相比，N、NP、NPK处理冬油菜地上部携出量分别增加117.19%、205.15%和218.87%，配施有机肥后冬油菜地上部携出量分别增加177.70%、237.09%和259.65%。施有机肥处理地上部携出量明显高于不施有机肥，相同施肥条件下分别提高79.08%、27.86%、10.47%和12.79%，说明有机肥对冬油菜地上部携出量有显著的增加促进作用，且随有机氮投入的增加，作物产量和吸收的养分向籽粒中转移的比例也相应增加。

2.2.2 长期不同肥料配施对冬油菜磷素吸收的影响不同施肥处理冬油菜籽粒磷含量明显高于秸秆，但磷累积量的变化却没有明显的规律性，而且籽粒和秸秆中的磷累积量变化相差不大，相同施肥水平下，施有机肥处理磷累积量较不施有机肥处理显著增加。

不同肥料配比对冬油菜地上部磷携出量有显著影响（表4）。NPK和NP处理地上部磷携出量较CK和N处理分别提高301.73%、95.58%和282.07%、86.01%，MNPK和MNP处理地上部磷携出量较M和MN处理分别提高147.40%、68.77%和131.79%、58.13%。相同施肥水平下，施有机肥处理地上部磷携出量较不施有机肥处理分别提高86.83%、33.33%、13.34%和15.05%。由以上结果可以看出，施用钾肥对冬油菜地上部磷携出量影响并不大，施用氮、磷肥的影响相对较强，尤其施用磷肥后磷素地上部携出量显著增加。

表4 冬油菜地上部不同器官中磷吸收量Table 4 The phosphorus uptake rate in grain andstraw ofwinter rapeseed

2.2.3 长期不同肥料配施对冬油菜钾素吸收的影响与氮、磷含量的变化趋势不一致，冬油菜秸秆钾含量明显大于籽粒钾含量，施用钾肥后地上部钾携出量显著增加（表5）。

表5 冬油菜地上部不同器官中钾吸收量Table 5 The potassium uptake rate in grain and straw ofwinter rapeseed

不施有机肥条件下，NPK处理地上部钾携出量较NP、N和CK处理分别提高13.04%、65.21%和229.55%，施有机肥条件下，MNPK处理地上部钾携出量较MNP、MN和M处理分别提高10.7%、40.47%和113.32%，较CK提高276.56%。可以看出，施用钾肥使冬油菜植株体内钾素累积量急速上升，施用氮肥和磷肥钾素累积量增加则相对较小。钾肥与氮、磷肥配施，冬油菜植株发育良好，钾素向秸秆中积累量增加，籽粒中吸钾量下降。相同施肥水平下，施有机肥处理地上部钾携出量较不施有机肥处理分别提高76.52%、34.39%、16.67%和 14.27%，有机肥对冬油菜地上部钾携出量影响较大。

2.3 长期不同肥料配施对冬油菜氮、磷、钾肥利用率的影响

肥料偏生产力、农学利用率、表观利用率和生理利用率从不同的角度展现作物对肥料养分的利用情况，其中肥料表观利用率反映了作物对化学养分的吸收情况，备受学术界和政府的关注［14］。偏生产力主要反映当地土壤基础养分水平和化肥施用量的综合效应，农学利用率则反映单位施肥量增加作物产量的能力。

表6 不同施肥处理下冬油菜的氮、磷、钾肥效率Table 6 Fertilizer use efficiency of N、P and K under different fertilization treatments

表6结果显示，肥料配施处理偏生产力、农学利用率较肥料单施效果好，相同施肥条件下，不施有机肥处理肥料偏生产力和农学利用率显著高于施有机肥处理。不同施肥处理氮、磷、钾肥平均偏生产力分别为8.98、24.88、8.07 kg·kg－1，相应农学利用率下降至5.68、15.87、5.44 kg·kg－1。肥料表观利用率反映作物对肥料养分吸收状况，在相同施肥条件下，不施有机肥处理氮、磷、钾肥表观利用率随N、NP、NPK呈递增趋势，施有机肥条件下，配施氮肥后各处理氮肥表观利用率递增，配施磷、钾肥后磷、钾肥表观利用率却下降。这可能是因为供试作物对土壤缺失肥料消耗较多，导致其他肥料利用率不高，另一方面充分说明肥料合理配施是提高肥料利用率的有效途径［22］。不同施肥处理肥料平均表观利用率以氮肥表观利用率最大，为55.68%，钾肥表观利用率次之，为53.19%，磷肥表观利用率最小，仅为16.63%。生理利用率是表征作物吸收的养分转化为经济产量的能力，本研究中不同处理氮、钾肥平均生理利用率大小相近，分别为10.21 kg·kg－1和10.98 kg·kg－1，磷肥平均生理利用率最大，为99.74 kg·kg－1。由以上分析可以得出，在冬油菜生产中需要同时关注地力水平和肥料平衡施用才能实现高产。

3 结论与讨论

作物产量受多种因素影响，其中肥料对提高作物产量的效果最好［23］。多年试验证明施用氮、磷、钾及有机肥较不施肥料都有明显的增产效应，在施用氮肥的基础上合理配施磷肥，能够显著提高作物产量［24］。不论施有机肥与否，氮肥、氮磷肥配施的增产率明显高于钾肥增产率，钾肥的增产效益不明显。长期化肥配施（NKP）可显著提高作物产量［5，25］，化肥与有机肥配施（NPKM）处理作物增产效果更好［26－27］，产量达1 897 kg·hm－2，较对照增产258.02%，有机肥对作物的增产作用不容忽视。说明在冬油菜生产中氮磷钾肥与有机肥平衡配施增产作用显著，可作为冬油菜高产的施肥模式。

本试验氮、磷、钾肥施用后肥料偏生产力较高，但肥料农学利用率有所下降［25］，说明基础地力对冬油菜产量有较大影响。试验中氮、钾肥的生理利用率较小，但磷肥的生理利用率却很大，说明吸收每千克磷转化为油菜籽粒产量的能力很强。不同肥料配施冬油菜对氮、磷、钾的吸收利用存在显著差异，本研究所得出肥料表观利用率与其他冬油菜种植区域相比较低［11］，可能与试验地土壤养分含量、生育期降雨量、气候、作物品种等各种因素有关。试验钾肥表观利用率超过100%（NPK处理），说明冬油菜吸收的钾素远大于化肥提供的钾素，表明施用化学钾肥后植株表观上仍需要从土壤中吸收大量钾素［11］，水稻［28］、小麦［29］等作物研究有相似的结论。产生原因一方面可能是施用钾肥显著促进作物生长，促进了作物对土壤钾素的吸收，另一方面是可能低估了施钾后作物从土壤中吸收的钾素，因此，以表观利用率表征钾肥利用率的合理性有待进一步商榷。试验中相同施肥条件下，配施有机肥肥料表观利用率反而下降［30］，可能是有机肥中含有丰富的钾素，配施化肥后钾素过剩反而影响作物对钾的吸收利用，导致耕层土壤中的钾素残留量较高，在此后的农业施肥指导中可考虑适当减少有机肥的投入，这当然与有机肥中氮、磷、钾的含量有关。因此，在农业生产中，要根据各地土壤肥力水平及作物对养分的需求规律，在充分利用土壤养分的基础上，合理施肥，以减少肥料的损失，提高肥料利用率。

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Effects of long-term fertilization on yield and nutrient uptake utilization of winter rapeseed

LUO Zhao-xia1，YANG Zhi-qi1，E Sheng-zhe2
（1.Institute of Agriculturɑl Sciences，Tiɑnshui，Gɑnsu 741000，Chinɑ；2.Institute of Soil Fertilizerɑnd Wɑter Sɑving Agriculture，Gɑnsu Acɑdɑmy of Agriculturɑl Sciences，Lɑnzhou，Gɑnsu 730070，Chinɑ）

A long-term（1981—2014）field experiment was conducted on Loessal soil at Tianshui city，Gansu province to investigate the effects of long-term fertilization on yield and nutrientuptake utilization ofwinter rapeseed.The results showed that the yield was increased significantly under the combination of chemical fertilizers and manure，with the average yield being 1 897.49 kg·hm－2as increased by 258.02%compared with CK.The total nutrientuptake of N、Pand K was192.09、21.40、192.8 kg·hm－2，under theMNPK treatmentand were increased by 259.65%，362.20%，76.56%，respectively compared with CK.Under the same chemical fertilizer，apparent recovery efficiency of N，P，and K were decreased by 34.87%，22.16%，and 351.48%under the application ofmanure treatment.

long-term fertilization；combined application of organic and inorganic fertilizers；winter rapeseed；yield；nutrient uptake；fertilizer use efficiency

S565.4

：A

1000-7601（2017）01-0122-06

10.7606／j.issn.1000-7601.2017.01.19

2015-11-20

“十二五”国家科技支撑计划“中低产田障碍因子消减与地力提升共性关键技术研究”（2012BAD05B06）；甘肃省农业科学院农业科技创新专项“创新基地土壤肥料长期定位试验科研协作网建设”（2013GAAS12）

罗照霞（1977—），女，甘肃兰州人，硕士，助理研究员，主要从事植物营养与土壤肥力研究。E-mail：13919669125＠163.com。

俄胜哲（1978—），男，甘肃庆阳人，博士，副研究员，主要从事植物营养与土壤生态等方面的研究。E-mail：eshengzhe＠163.com。