秦宇坤, 陳俊英, 張麗娟

(江西省經(jīng)濟(jì)作物研究所,江西 九江 332105)

贛北地區(qū)大田生產(chǎn)常采用連年大量施入氮、磷和鉀肥來(lái)提高棉花和油菜的產(chǎn)量[1-2]。農(nóng)戶往往只注重單一作物的施肥效益,而忽略本季作物施肥對(duì)下季作物生長(zhǎng)的影響。忽視棉花—油菜周年體系施肥效應(yīng),易導(dǎo)致肥料利用率低、減肥增產(chǎn)效果差[3-4]。因此,合理的棉花油菜雙直播高效施肥技術(shù)可促進(jìn)棉花與油菜增產(chǎn),并提高肥料利用率[5-6]。棉花、油菜需肥特點(diǎn)不同,且兩種作物進(jìn)行秸稈還田后會(huì)對(duì)下季作物的生長(zhǎng)發(fā)育產(chǎn)生影響。張瓊等[7]研究認(rèn)為,棉花與油菜周年種植模式的施肥運(yùn)籌方案有施肥量下調(diào)的合理空間,以低周年肥料投入量有望獲得高周年產(chǎn)量。因此,協(xié)調(diào)棉油兩季作物均衡生長(zhǎng)的化肥減施增效技術(shù)勢(shì)在必行。當(dāng)前,有關(guān)某一區(qū)域直播棉花與直播油菜的高產(chǎn)高效施肥技術(shù)已見(jiàn)報(bào)道,董合林等[8]研究表明,增施氮肥能顯著提高河南植棉區(qū)棉花產(chǎn)量和單株成鈴數(shù);楊澤鵬等[9]認(rèn)為,合理施肥與改善施肥方式可以提高成都平原油菜肥料利用率;劉新穩(wěn)等[10]研究認(rèn)為,科學(xué)合理的施肥方式有利于長(zhǎng)江流域板地直播油菜的高效生產(chǎn),但針對(duì)贛北地區(qū)棉油雙直播模式氮、磷和鉀肥周年運(yùn)籌技術(shù)的研究較少,棉油雙直播模式下棉花與油菜施肥量尚不明確。因此,本研究對(duì)棉油秸稈還田條件下的棉油雙直播種植模式進(jìn)行周年肥料定位試驗(yàn),探討周年肥料運(yùn)籌對(duì)棉花與油菜產(chǎn)量、產(chǎn)量構(gòu)成因素及氮肥偏生產(chǎn)力的影響,為棉花與油菜的節(jié)肥高產(chǎn)栽培技術(shù)提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于江西省九江市江西省經(jīng)濟(jì)作物研究所試驗(yàn)基地(115°55′E,30°36′N),年均氣溫16.5 ℃,年均降水量1 450 mm。該地土壤質(zhì)地為沖擊灰潮土,0～20 cm土層土壤養(yǎng)分含量分別為:有機(jī)質(zhì)6.76 g·kg-1、全氮0.52 g·kg-1、堿解氮40.23 mg·kg-1、速效磷19.97 mg·kg-1、速效鉀116.20 mg·kg-1,pH值為8.16。

1.2 供試作物

供試棉花品種為江西省棉花研究所培育的轉(zhuǎn)基因棉花品種贛雜棉0906,由江西省經(jīng)濟(jì)作物研究所提供;供試油菜品種為甘藍(lán)型半冬性中早熟雜交種陽(yáng)光131,由中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院油料研究所提供。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

于2021年5月至2022年5月開展試驗(yàn)。以棉林套播油菜輕簡(jiǎn)栽培(棉油雙直播)模式為基礎(chǔ),進(jìn)行雙因素裂區(qū)設(shè)計(jì),主區(qū)A為棉花和油菜周年肥料(氮、磷和鉀肥)投入總量,分別設(shè)置低肥、中肥和高肥(A1、A2和A3)3個(gè)水平(表1)。裂區(qū)B為棉花季與油菜季肥料投入比例,分別設(shè)置1∶1、2∶3和3∶2(B1、B2和B3)3個(gè)水平,共計(jì)9個(gè)施肥處理(表2)。每個(gè)處理4個(gè)重復(fù),共計(jì)36個(gè)小區(qū)。每小區(qū)長(zhǎng)2.28 m,寬6 m,面積13.68 m2。為避免不同處理間肥水互相影響,各處理分別取前3個(gè)小區(qū)進(jìn)行取樣調(diào)查與產(chǎn)量測(cè)定。

表1 主區(qū)因素A施肥量Table 1 Fertilizer rates of main factor A

表2 棉油雙直播模式施肥處理表1)Table 2 Fertilization management under double direct seeding cultivation of cotton and rape kg·hm-2

供試棉花于2021年5月中旬播種,密度為9.75萬(wàn)株·hm-2,按寬窄行(寬行距100 cm、窄行距60 cm,株距18 cm)種植,一廂4行;油菜于2021年10月中旬在棉行間撒播,播種量為5.25 kg·hm-2。兩季作物磷、鉀肥均施1次基施,氮肥分2次施用,棉花季按照基追比4∶6于2021年7月中旬(棉花初花期)施用,油菜季按照基追比1∶1于2022年1月中旬施用。除施肥量以外各處理田間管理與一般高產(chǎn)田一致。

1.4 測(cè)定指標(biāo)及方法

1.4.1 棉花產(chǎn)量及其構(gòu)成因素 2021年11月20日實(shí)收各小區(qū)籽棉產(chǎn)量,分別選取長(zhǎng)勢(shì)均勻一致、無(wú)病害的連續(xù)棉株15～20株,按整株收取100個(gè)鈴桃,烘干后稱重,并計(jì)算棉花單鈴重;統(tǒng)計(jì)棉株的總成鈴數(shù),并計(jì)算單株總成鈴數(shù)。單株總成鈴數(shù)=棉株總成鈴數(shù)/棉株總數(shù)。

1.4.2 油菜產(chǎn)量及其構(gòu)成因素 2022年5月15日收獲各小區(qū)油菜菜籽,在日照條件下晾曬后置于80 ℃烘箱烘干,除雜后稱重,并計(jì)算油菜產(chǎn)量。每小區(qū)選取長(zhǎng)勢(shì)均勻一致、無(wú)病害的樣品3株,收獲油菜籽,計(jì)算油菜千粒重。

1.4.3 周年總產(chǎn)量及氮肥偏生產(chǎn)力 周年總產(chǎn)量為同一小區(qū)棉花與油菜產(chǎn)量之和。參考文獻(xiàn)[10]計(jì)算氮肥偏生產(chǎn)力。氮肥偏生產(chǎn)力=施氮區(qū)作物產(chǎn)量/施氮量。

1.5 統(tǒng)計(jì)與分析

采用Excel 2010及SPSS 19.0進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與分析,采用Duncan法進(jìn)行顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 周年肥料運(yùn)籌對(duì)棉花、油菜產(chǎn)量及周年總產(chǎn)量的影響

不同施肥處理下棉花、油菜產(chǎn)量及周年總產(chǎn)量見(jiàn)表3。由表3可知,A1水平下,各處理棉花、油菜產(chǎn)量與周年總產(chǎn)量總體上低于A2和A3水平。A2B2處理棉花產(chǎn)量最高,分別比A1B2和A3B2處理提高了48.82%和23.00%,且差異達(dá)顯著水平;A2B3處理棉花產(chǎn)量分別比A1B3和A3B3處理提高了20.99%和21.64%,且差異顯著。A3B1處理油菜產(chǎn)量分別比A1B1和A2B1處理提高了41.85%和7.65%,且與A1B1處理差異達(dá)顯著水平。A3B1處理周年總產(chǎn)量比A1B1處理提高了26.24%,且差異顯著;A2B2和A3B2處理周年總產(chǎn)量分別比A1B2處理提高了34.92%和31.09%,且差異達(dá)顯著水平。整體上看,A2與A3水平下,3種肥料配比周年總產(chǎn)量大小依次為:B2>B1>B3,但三者間差異不顯著,其中A2B2處理的周年總產(chǎn)量最高。

表3 周年肥料運(yùn)籌對(duì)棉油雙直播模式下棉花、油菜產(chǎn)量及周年總產(chǎn)量的影響1)Table 3 Effect of annual fertilization management on yield and annual yield under double direct seeding cultivation of cotton and rape kg·hm-2

2.2 周年肥料運(yùn)籌對(duì)棉花、油菜產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

由表4可知,A3B3處理棉花單株總成鈴數(shù)比A1B2處理顯著提高了57.92%,但與其他處理間差異均不顯著;A2與A3水平對(duì)棉花單株總成鈴數(shù)的形成無(wú)顯著影響。A2與A3水平棉花單鈴重大小依次為:B2>B3>B1。A2B1、A2B2和A2B3處理棉花單鈴重分別比A1B1、A1B2和A1B3處理提高了17.36%、25.37%和17.98%,且差異達(dá)顯著水平;A3B2和A3B3處理棉花單鈴重分別比A1B2和A1B3處理提高了16.84%和11.16%,且差異顯著;A2與A3水平下,僅A2B2處理棉花單鈴重比A3B1處理顯著提高了11.36%,其他處理間差異均不顯著。各處理間油菜千粒重差異不顯著。

表4 周年肥料運(yùn)籌對(duì)棉油雙直播模式下棉花、油菜產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響1)Table 4 Effect of annual fertilization management on yield components under double direct seeding cultivation of cotton and rape

2.3 周年肥料運(yùn)籌對(duì)棉花、油菜氮肥偏生產(chǎn)力的影響

周年肥料運(yùn)籌對(duì)棉油雙直播模式下棉花、油菜氮肥偏生產(chǎn)力的影響見(jiàn)表5。總體上,棉花、油菜的氮肥偏生產(chǎn)力隨著施肥量增多而降低。各施肥水平下,不同施肥比例棉花氮肥偏生產(chǎn)力大小均為:B2>B1>B3,油菜氮肥偏生產(chǎn)力大小均為:B3>B1>B2。在A2和A3水平下,A2B3處理油菜氮肥偏生產(chǎn)力最大,較A2B2、A3B1和A3B2分別提高了44.83%、47.70%和69.26%,且差異達(dá)顯著水平;但棉花氮肥偏生產(chǎn)力比A2B2、A2B1降低了35.32%和5.90%,且與A2B2差異達(dá)顯著水平;在A2和A3水平下,A2B2處理棉花氮肥偏生產(chǎn)力最大,且顯著高于其他處理;油菜氮肥偏生產(chǎn)力除較A2B3處理顯著降低外,與其他處理間差異不顯著。

表5 周年肥料運(yùn)籌對(duì)棉油雙直播模式下棉花、油菜氮肥偏生產(chǎn)力的影響1)Table 5 Effect of annual fertilization management on partial productivity of N fertilizer under double direct seeding cultivation of cotton and rape

3 討論與小結(jié)

作物生長(zhǎng)受施肥因素影響,適宜肥料用量并進(jìn)行合理配施對(duì)周年作物產(chǎn)量有較大影響[11-13]。適量增施氮肥可以增強(qiáng)棉株“源—庫(kù)”協(xié)調(diào)性,提高棉葉硝酸還原酶、谷氨酰胺合成酶活性,從而增強(qiáng)葉片光合作用;而鉀素在參與植株體內(nèi)代謝運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),具有活化多種關(guān)鍵酶的作用,還能促進(jìn)氮、磷養(yǎng)分在植株體內(nèi)的吸收利用,有利于增加干物質(zhì)積累量并提高產(chǎn)量[14-16]。本研究表明,A2與A3水平棉花單鈴重除A3B1處理與A1B3差異不顯著外,其他處理均顯著高于A1水平,主要由于A2、A3水平施肥量較大,使得土壤中氮磷鉀養(yǎng)分含量得到有效提升,有利于棉花與油菜對(duì)養(yǎng)分的吸收,從而提高產(chǎn)量;整體上,3個(gè)施肥水平對(duì)棉花單株總成鈴數(shù)與油菜千粒重影響不顯著,原因可能是棉花成鈴數(shù)受密度影響較大,而油菜千粒重受品種影響較大。適當(dāng)提高施肥水平可增加棉花及油菜產(chǎn)量,哈麗哈什·依巴提等[17]認(rèn)為,合理增施氮、磷、鉀肥可以促進(jìn)棉花各器官對(duì)氮磷鉀元素的吸收,有助于實(shí)現(xiàn)棉花的高產(chǎn)高效;劉曉成等[18]研究表明,在一定范圍內(nèi)增施氮肥能顯著增加油菜產(chǎn)量和氮素吸收利用量;吳玉紅等[19]、劉秋霞等[20]研究認(rèn)為,秸稈還田中增加常規(guī)化肥配施量,可顯著提高油菜產(chǎn)量。本研究表明,增施一定量的氮磷鉀肥可顯著提高棉花與油菜產(chǎn)量,A2B2處理棉花產(chǎn)量顯著高于A1B2與A3B2處理,A3B1處理油菜產(chǎn)量顯著高于A1B1處理;在A2與A3水平下,B2處理的棉花產(chǎn)量、周年總產(chǎn)量、棉花氮肥偏生產(chǎn)力均最高,這與謝婷婷等[21]、馬致慧等[22]的研究結(jié)果基本一致。A2B2處理周年總產(chǎn)量顯著高于A1水平下的所有處理;A3水平下各施肥配比的周年總產(chǎn)量與A2水平差異均不顯著。棉花與油菜氮肥偏生產(chǎn)力均隨施肥水平的遞增而降低,說(shuō)明高施肥水平不利于提高棉花與油菜的氮肥偏生產(chǎn)力,這與哈麗哈什·依巴提等[23]、段慶波[24]的研究結(jié)果一致。

綜合考慮產(chǎn)量、肥料成本及氮肥偏生產(chǎn)力等因素,A2B2處理(周年氮、磷和鉀施肥量分別為360、180和270 kg· hm-2,棉花季與油菜季肥料配比2∶3)是贛北地區(qū)棉油雙直播模式最適周年肥料運(yùn)籌方式。贛北植棉區(qū)肥料殘留問(wèn)題日益嚴(yán)重,針對(duì)棉油兩季作物肥料分配問(wèn)題,在保證產(chǎn)量的同時(shí)還應(yīng)考慮肥料后效利用與水體污染問(wèn)題[25-26],這有待進(jìn)一步研究。