播种量和播种期对上海绿肥油菜生物产量及养分积累的影响

蒋美艳,李秋红,李延莉,江建霞,杨立勇,周德平,吴淑杭,王伟荣

(1 上海市农业科学院,上海201403;2 上海市青浦区练塘镇农业综合服务中心,上海201715)

绿肥是有机农业重要的有机肥源,对于土壤改良培肥、化肥减施增效、作物增产促优和生态保护维持等方面具有良好的效果,其必将在我国农业现代化转型过程中发挥重要作用。上海地区一直有利用冬闲田种植绿肥的习惯,绿肥多选用紫云英、蚕豆等豆科植物。随着农业现代化进程不断推进,对绿肥种植提出了新的要求:1)抗逆性强,耐旱、耐渍、耐寒;2)对环境要求较低,适应性广;3)地上植株高大,生长速度快,鲜草产量高;4)有机物含量高;5)种子繁殖率高;6)田间生产资料投入少。蚕豆、紫云英等传统豆科绿肥具有一定缺陷,其抗逆性差,普遍适应性窄,生长慢,鲜草产量低,种子繁殖困难,特别是种子、化肥等投资成本过高。油菜具有生物产量大、养分含量高等许多明显的优势[1],是一种很好的可替代绿肥作物,但目前对其作为绿肥在我国的种植和应用研究尚不多见。本项目通过田间试验,研究油菜作为可替代绿肥栽培种植的适宜播种期、播种量和养分累积量,以期为油菜作为可替代绿肥在上海地区应用和推广提供理论基础。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试油菜品种为‘沪油17’[2],由上海市农业科学院作物育种栽培研究所提供。该品种于2006年通过国家审定(审定编号:国审油2006006),为中熟双低油菜品种,其耐密植,株高适中,适合机械收获,较适合作为绿肥油菜使用。

1.2 试验设计

于2017年秋季在上海市农业科学院庄行综合试验站开展田间试验。绿肥油菜种植方式为直播,播种前开沟、整地,施用30%(N-P2O5-K2O:15-7-8)的复合肥作为基肥,施用量为450 kg∕hm2。

播种量试验设6个不同处理,分别为3.75 kg∕hm2(播种量1)、6.00 kg∕hm2(播种量2)、8.25 kg∕hm2(播种量3)、10.50 kg∕hm2(播种量4)、12.75 kg∕hm2(播种量5)和15.00 kg∕hm2(播种量6),播种期均为2017年10月23日。每个处理3 次重复,完全随机区组排列,小区面积20 m2,统一安排在2018年4月11日收获。

播种期试验设6个不同处理,从2017年10月23日开始第一次播种,随后每隔7 d 播种1 次,分别为10月23日(播种期1)、10月30日(播种期2)、11月6日(播种期3)、11月13日(播种期4)、11月20日(播种期5)和11月27日(播种期6),播种量均为10.50 kg∕hm2。每个处理3 次重复,小区面积20 m2,完全随机区组排列,统一安排在2018年4月11日收获。

1.3 试验方法

1.3.1 取样及收获

于绿肥油菜收获前一天,按小区取样,选择长势一致的油菜样方1个,面积为0.25 m2(0.5 m ×0.5 m),收获地上部所有植株,称取鲜样质量。随后将样品运回实验室,样品经105 ℃杀青及65 ℃恒温干燥至恒重后,称取干物质质量,计算各样品含水率。

收获各小区地上部所有植株,称取鲜样质量,根据含水率换算成干物质产量。保留干燥后样品,磨碎后测定其氮、磷、钾等养分含量,计算养分累积量。

1.3.2 养分测定方法

样品中钾含量采用火焰光度法[3]测定,氮、磷含量采用流动注射分析仪测定。

养分积累量=干物质量×养分含量。

1.4 数据处理

采用Excel 2007 软件进行数据分析,采用DPS 7.05 软件对数据进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 播种量对油菜生物产量的影响

从表1 可以看出,在播种量较小时,油菜鲜样产量随播种量增加而增加,当播种量持续增加到一定量时,油菜鲜样产量则趋于稳定。播种量为3.75 kg∕hm2时,油菜鲜样产量最小;播种量为6.00—8.25 kg∕hm2时,各处理间油菜鲜样产量没有显著差异;播种量为10.50—15.00 kg∕hm2时,油菜鲜样产量显著高于播种量1 处理,但与播种量2 和播种量3 处理差异不显著。

油菜干物质产量随播种量的变化趋势与鲜鲜样产量有所不同。播种量为3.75 kg∕hm2时,油菜干物质产量低于其他处理;播种量为10.50 kg∕hm2时,油菜干物质产量高于其他处理。以生物产量为衡量标准时,考虑油菜用种成本,油菜绿肥的适宜播种量为10.5 kg∕hm2左右。

表1 不同播种量对油菜生物产量的影响Table 1 Effects of different sowing rates on rape biomass kg·hm -2

2.2 播种期对油菜生物产量的影响

由表2 可以看出,不同播种期对油菜生物产量影响明显。油菜鲜样产量和干物质产量均在播种期为10月23日时最大,播种期为11月6日和11月13日2个处理间差异不显著,播种期为11月20日和11月27日2个处理间差异不显著。随着播种期的推迟,油菜生物产量明显减少,播种期为11月27日油菜生物产量较播种期为10月23日减产92%。

表2 不同播种期对油菜生物产量的影响Table 2 Effects of different sowing dates on rape biomass kg·hm -2

2.3 播种量对油菜养分积累量的影响

由图1 可见,油菜地上部氮、磷、钾3 种养分积累趋势在不同播种量处理间并不一致。随着播种量的增加,氮元素积累量总体呈现先增高后降低的趋势,在播种量2 处理下达到积累量最高值81.11 kg∕hm2,各处理间差异较为明显。磷元素积累量在播种量5 处理下达最高值13.89 kg∕hm2,在播种量2 处理下达较高值。钾元素积累量与氮元素积累量变化趋势相近,在播种量2 处理下达到积累量最高值67.59 kg∕hm2,但各处理间差异均不显著。可见,以3 种主要营养元素积累量为衡量标准时,播种量为6.00 kg∕hm2(播种量2)较为适宜。

图1 不同播种量对油菜养分积累量的影响Fig.1 Effects of different sowing rates on nutrient accumulation of rape

2.4 播种期对油菜养分积累量的影响

由图2 可见,播种期对油菜养分积累量有明显的影响,随着播种期推迟,氮、磷、钾积累量逐渐降低。当播种期较早时(11月13日之前),油菜地上部分营养元素积累量相对较高,各处理间氮、磷元素积累量有显著差异,其中播种期1 油菜地上部分各元素积累量最高。当播种期推迟至11月20日之后,氮、磷、钾元素积累量较低,各处理间氮和钾元素积累量差异不显著,磷元素积累量差异显著。氮、磷、钾积累量在10月23日播种(播种期1)最高,在11月27日播种(播种期6)最低。

图2 不同播种期对油菜养分积累量的影响Fig.2 Effects of different sowing dates on nutrient accumulation of rape

3 讨论

油菜作绿肥种植不仅具有很好的肥田效果,而且用种量少、播种期宽松、生育期短、鲜草产量高、生产成本低、养分丰富。近年来,油菜作为绿肥种植成为迅速兴起的一项提升耕地质量的技术措施,为开辟有机肥肥源提供了新的途径。目前,油菜作为一种替代型绿肥在我国种植和应用还不常见,本试验研究了油菜作为绿肥种植的适宜播种量和播种期,初步探讨了其对油菜地上部分养分积累量的影响。

适宜的播种量对建立合理群体结构、促进个体健壮发育、提高产草量非常重要。本研究中,随着播种量的增加,油菜地上部鲜样产量显著增加,这可能是由于高密度播种能够增加油菜的叶面积指数,使其充分利用水、热、光等资源,从而增加油菜地上部鲜样质量[4-5]。但是并非播种量越高,鲜样产量越高,当播种量达到10.5 kg∕hm2后,油菜鲜样产量趋于稳定,因此,在播种绿肥油菜品种时,要合理密植。本研究中,不同播种量对油菜钾积累量的影响未表现出显著差异,可能是由于土壤和施肥中钾含量能满足油菜需求,不存在个体竞争关系所致。而不同播种量对油菜氮和磷积累量影响较为明显,可能是由于土壤中氮、磷缺乏,故随着播种量的增加,油菜氮和磷积累量减少。本试验中,通过施肥投入的氮、磷和钾分别为67.5 kg∕hm2、13.8 kg∕hm2和30.0 kg∕hm2,各处理油菜绿肥钾积累量明显高于投入量,但氮和磷积累量相差较小,说明在本试验施肥量水平下,种植油菜绿肥可以活化土壤钾元素,但对土壤氮、磷元素活化作用不大,仍需进一步研究和确定油菜绿肥适宜的施肥量。

播种期对作物的生长、养分积累及产量有显著影响[6-7]。本研究中,播种期对油菜生物产量影响显著,随着播种期的推迟,油菜鲜样产量和干物质产量均明显下降。因此,在保证前茬作物正常生长的前提下,应适当早播,最迟不能晚于11月中旬,在10月中下旬播种较为适宜。播种期推迟,外界的温度降低,不利于油菜出苗;且冬前积温无法满足油菜正常生长需求,导致生物产量降低。而油菜作为绿肥,最主要的作用就是培肥地力。随着播种期的推迟,养分积累量明显下降,因此,播种期不宜太晚。本研究中,10月23日播种的油菜,其氮、磷和钾元素积累量最高。10月30日之前播种,钾积累量相比投入量高11.25—31.44 kg∕hm2。本研究中,油菜对磷元素的积累量均低于磷肥的投入量,有6.05—12.97 kg∕hm2的磷元素未被利用,因此实际生产中,可以适当减少磷肥施用量。

种植绿肥油菜,对拓展上海地区油菜生产功能、改良土壤、培肥地力、减少化肥农药使用具有重要意义。今后应加快绿肥油菜新品种培育,以提高鲜草产量,为土壤和作物提供更多的养分;同时,应研究推广绿肥油菜的轮作模式及配套栽培利用技术。本研究初步明确了绿肥油菜的适宜播种期和播种量,探讨了油菜地上部营养元素的积累情况,为绿肥油菜推广应用提供了理论依据。