长江流域农民习惯施肥与推荐施肥的冬油菜产量与 养分效率差异分析-基于大样本田间试验

2018-08-17 01:28朱芸徐华丽张洋洋任涛丛日环鲁剑巍
中国农业科学 2018年15期
关键词:长江流域点位磷肥

朱芸,徐华丽,张洋洋,任涛,丛日环,鲁剑巍



长江流域农民习惯施肥与推荐施肥的冬油菜产量与 养分效率差异分析-基于大样本田间试验

朱芸,徐华丽,张洋洋,任涛,丛日环,鲁剑巍

(华中农业大学资源与环境学院/农业部长江中下游耕地保育重点实验室,武汉 430070)

【目的】合理施肥是保证和维持油菜产量的关键。面对目前集约化的种植管理模式,肥料的粗放管理和施用势必造成养分效率的下降,从而影响油菜产量。本研究通过比较长江流域冬油菜种植区域农民习惯施肥与推荐施肥的产量和养分利用效率差异,为冬油菜肥料合理施用、提高肥料利用效率提供策略。【方法】选取2005—2016年长江流域(包括四川、贵州、湖北、湖南、安徽、江苏和浙江7个省份)的535个油菜田间试验,分析不施肥(CK)、农民习惯施肥(FP)和推荐施肥(RF)处理间以及长江流域各区域间的油菜产量和产量分布特征,比较不同施肥处理的增产效果,以及氮、磷、钾肥料用量和偏生产力的差异,计算RF处理与FP处理间施肥量的差值,评估长江流域氮、磷、钾肥的减施潜力。【结果】长江流域CK处理冬油菜产量主要分布在500—1 500 kg·hm-2,FP处理主要分布在1 500—3 000 kg·hm-2,RF处理最高,集中在2 000—3 000 kg·hm-2,土壤基础地力对RF处理油菜产量的贡献率为45.1%—49.7%;3个不同处理在区域间油菜的平均产量均表现为长江下游>中游>上游。长江上、中、下游FP处理油菜产量均值分别为2 033、2 182和2 542 kg·hm-2,RF处理油菜产量较FP分别增产16.7%、16.5%和13.9%,增产点比例达77.5%—94.9%。随着地力水平的提升,各个处理油菜增产率均表现出逐渐下降的趋势,RF处理在不同地力水平下亦呈现出明显的优势。比较RF与FP处理施肥量发现,长江流域FP处理施肥量均值为162.5—239.5 kg N·hm-2、58.6—82.0 kg P2O5·hm-2和45.5—60.8 kg K2O·hm-2,而RF处理施肥量均值则为162.2—233.6 kg N·hm-2、67.2—94.1 kg P2O5·hm-2和73.6—108.5 kg K2O·hm-2,两种施肥处理氮肥用量未表现出显著的差异,FP处理磷、钾肥用量偏低。与RF处理相比,PF处理氮肥可减施的点位比例最大,长江流域45.6%的点位能够减氮,25.6%的点位可以减磷,钾肥减施点位的比例仅为13.2%。同时,需要增施氮、磷、钾肥的比例分别为37.8%、60.0%和75.9%。区域间肥料用量以长江下游适宜点位比例最大,氮、磷、钾肥适宜用量的点位比例分别为25.0%、22.8%和17.1%。长江流域FP处理的氮、磷、钾肥偏生产力均值分别为11.1—14.2、28.6—45.8和38.3—47.6 kg·kg-1。RF在FP处理的基础上提高了氮肥偏生产力12.9%—15.9%,但与其他发达国家相比仍处于较低水平;而RF处理的磷、钾偏生产力与FP相比有所下降,平均降低幅度分别为6.9%和19.6%,也表明目前推荐的施肥量仍然存在减肥的空间。【结论】与农民习惯施肥相比,推荐施肥显著增加了油菜产量,且农民习惯的肥料用量存在较大的调整空间。

冬油菜产量;农民习惯施肥;推荐施肥;养分利用效率;长江流域

0 引言

【研究意义】油菜是我国重要的油料作物,总产和种植面积长期居于世界首位,近几年略有下滑,仅次于加拿大[1]。施肥是保证和维持油菜产量的重要途径,但肥料的粗放管理严重降低肥效,同时也会引起资源的浪费以及一系列环境问题。在当前国家提倡“化肥零增长”的大背景下,研究不同区域农民习惯施肥与推荐施肥的油菜产量和肥料利用效率差异,有利于评估当前生产条件下冬油菜种植区域的肥料调整空间,进而探索提高肥料利用效率的途径。【前人研究进展】合理施肥是增产的关键措施,徐华丽等[2]采用调查问卷的形式对长江流域11个省(市)农户施肥状况进行了调查,指出大部分区域肥料施用不平衡;黄亿等[3]总结了川中丘陵区的“3414”田间油菜数据,指出当前测土配方施肥条件下,需要减施氮、磷肥,增施钾肥。王寅等[4]在湖北省油菜主产区研究发现,在农民习惯的基础上保持氮肥用量不变,提高磷、钾肥,能够增加冬油菜产量8.1%—21.1%;湖北省4个地区推荐施肥与农民习惯施肥对比,氮肥用量均维持在172 kg N·hm-2,磷肥减少了25.8%,由于农民习惯上未施用钾肥,推荐施钾量增加了72 kg K2O·hm-2[5]。显然,不同区域研究者得到的结论不尽相同。【本研究切入点】以上研究均从单个或几个田间试验展开分析,然而从整个长江流域来看,推荐施肥与农民习惯施肥在油菜产量和肥料用量及利用率之间存在多大的优越性尚不明确。【拟解决的关键问题】本研究通过对长江流域535个试验的数据分析,明确不同区域农民习惯与推荐施肥的产量和养分效率差异,进一步寻求提高油菜养分利用效率的途径。

1 材料与方法

1.1 数据来源

试验数据来源于2005—2009年国家测土配方施肥项目油菜示范试验数据库和课题组2005—2016年的田间试验数据库。试验分布在我国长江流域重要的冬油菜种植区,包括四川、贵州、湖北、湖南、安徽、江苏和浙江7个省份。由于样本数较多,数据分析过程中,为了保证数据的客观性和代表性,本研究采用拉依达法(3倍方差法)来检测离群值[6-7],对部分离群数据进行了剔除,其中针对有机质、全氮、有效磷、速效钾和pH剔除的数据分别为53、10、30、27和16个。剔除后数据在各区域的数量及分布如表1所示。

表1 不同区域试验样本分布情况

1.2 试验处理

试验选取3个处理,分别为不施肥处理(CK)、农民习惯施肥处理(FP)和推荐施肥处理(RF)。试验的氮、磷、钾肥施用量根据各地的农民习惯施肥量和当地农技人员推荐施肥量设定。供试肥料分别为尿素(含N 46%)、过磷酸钙(含P2O512%)、氯化钾(K2O 60%)和硼砂(含B 11%)。供试品种为当地主推品种,主要包括中油杂、华油杂、中双、川油、德油、德油杂、绵油、黔油、油研等系列。其他田间管理措施均采用当地习惯管理方法。各区域试验点的土壤基础养分状况(均值)如表2所示。

表2 长江流域油菜种植区土壤基础性状

1.3 数据分析

相关参数计算如下:

氮肥偏生产力(PFPN, kg·kg-1)= Y/F

式中,Y为推荐施肥产量或农民习惯施肥产量,F为推荐施肥或农民习惯施肥氮肥用量。磷、钾肥计算相同。

利用Excel 2013软件进行数据整理,Origin 8.0软件制图,SPSS20.0进行统计分析,独立样本T检验分析两种处理间(<0.05或<0.01)的差异显著性,LSD法检验区域间<0.05水平上的差异显著性。

2 结果

2.1 农民习惯施肥与推荐施肥的油菜产量

施肥显著提高了油菜产量,长江流域CK处理油菜产量主要分布在500—1 500 kg·hm-2,FP处理则主要分布在1 500—3 000 kg·hm-2,RF处理最高,集中在2 000—3 000 kg·hm-2(图1)。从不同区域来看,自长江上游至下游,CK处理产量逐渐升高,下游1 500 kg·hm-2产量水平以上的点位数增加,占下游试验总数的37.1%,这与各区域不同的基础地力有关;上、中、下游CK处理的油菜产量均值分别为1 170 kg·hm-2、1 219 kg·hm-2和1 293 kg·hm-2。与CK处理一致,各区域RF和FP处理的平均产量也呈现出下游>中游>上游。FP处理各区域试验点产量分布与长江流域整体趋势保持一致,集中在1 500—3 000 kg·hm-2;上、中、下游的产量均值分别为2 033、2 182和2 542 kg·hm-2。RF处理在长江上游和中游的油菜产量主要分布在1 000— 3 500 kg·hm-2,下游产量明显提升,主要分布在2 000— 3 500 kg·hm-2,占下游试验总数88.1%;上、中、下游的产量均值分别为2 352、2 512和2 867 kg·hm-2。长江流域总体土壤基础地力对RF处理油菜产量的平均贡献为47.8%,区域间变幅不大,为45.1%—49.7%。较CK处理而言,FP和RF处理的油菜增产率分别达到107.2%和136.6%(图2-A,2-B),RF在FP的基础上增产15.9%(图2-C)。长江上游和中游的施肥增产效果相差不大,FP处理的增产率为95.6%—102.3%,RF处理的增产率明显提高,维持在126.8%—134.9%之间;长江下游两种施肥处理的增产率显著提升,这可能主要与下游经济相对发达,施肥技术和机械化程度等总体管理水平较高有关。与此相反,RF相对于FP的油菜增产率在区域间表现为长江中上游较高(16.5%—16.7%),下游较低,为13.5%,也表明长江中上游的农民习惯施肥有更大的进步空间。根据油菜增产率的大小,将所有试验分为增产(增产率≥5%)、平产(-5%<增产率<5%)和减产(增产率≤-5%)3种类型。与FP相比,RF处理增产的点位为77.5%—94.9%(表3),尤其是长江上游的推荐施肥较农民习惯施肥表现显著的增产优势。而在长江下游区域,约有21.2%的点位其FP与RF处理间产量未表现出差异。总体而言,RF相比于FP的油菜增产效果较好,仅有1.1%—2.4%的点位表现减产。

图1 长江上游(A)、中游(B)、下游(C)及长江流域(D)油菜产量频率分布

不同字母表示长江上、中、下游区域间的差异达到显著水平(P<0.05);箱形框中的横线和正方形分别表示数据集的中值和平均值,上下边界分别表示数据集的25%和75%点位,上下水平短线表示数据集的10%和90%点位。下同

表3 不同区域油菜RF较FP表现增产、平产和减产的点位比例(%)

本研究中,我们采用不施肥处理的作物产量表征土壤的基础地力水平。从图3可以看出,CK处理的油菜产量水平87.1%的点位集中在500—2 000 kg·hm-2,随着土壤基础地力水平的升高,各个处理的油菜增产率呈现逐渐降低的趋势。即较低的地力水平,施肥的增产潜力更大[8]。当产量水平低于500 kg·hm-2时,油菜增产率变化幅度大,FP和RF处理的油菜增产率最高,平均分别为330.1%和406.0%;产量水平在2 000 kg·hm-2以下时,油菜增产率随着地力水平的提升显著降低,当产量水平高于2 000 kg·hm-2,FP和RF处理的增产率均变化不显著(图3-a,3-b)。RF与FP相比的增产率主要表现在产量水平低于500 kg·hm-2时增产效果最为显著(平均增产率达到31.2%),当产量水平高于500 kg·hm-2后,RF相比于FP的增产率则均维持在8.2%—17.3%之间,不同产量水平之间差异不显著(图3-c)。

不同字母表示各地力等级间的差异达到显著水平(P<0.05);括号内数字表示样本数

2.2 农民习惯施肥与推荐施肥的肥料用量和利用效率

各区域的RF处理氮肥用量均值与FP处理基本一致,不同区域间氮肥用量为163.0—240.0 kg N·hm-2(图4)。其中长江上游和中游区域的施氮量相差不大,两种施肥处理的平均施氮量均为168 kg N·hm-2左右,而下游施氮量明显增加,平均施氮量达到240.0 kg N·hm-2。与施氮量不同,两种施肥处理的磷、钾肥用量差异较大,总体表现为RF处理的磷、钾肥用量显著高于FP处理。其中,上、中、下游RF处理的磷肥用量较FP处理分别高出14.8%、14.7%和25.8%,且长江上游磷肥用量(82.0—94.1 kg P2O5·hm-2)整体高于长江中、下游地区(58.6—75.9 kg P2O5·hm-2)。各区域的RF处理与FP处理间的钾肥用量差异最为显著,整体而言,RF处理较FP处理的钾肥用量提高了34.5 kg K2O·hm-2,表明农民习惯严重忽视了钾肥的施用。不同区域间RF与FP钾肥施用量差异表现为上游(63.0 kg K2O·hm-2)>中游(24.4 kg K2O·hm-2)>下游(14.3 kg K2O·hm-2)。

不同小写字母表示FP处理不同区域间的差异达到显著水平(P<0.05),不同大写字母表示RF处理区域间的差异达到显著水平(P<0.05);*和**分别表示相同区域内FP与RF处理间差异达到显著(P<0.05)和极显著水平(P<0.01),ns表示差异不显著。下同

肥料偏生产力是表征肥料利用效率的重要指标。长江流域不同区域RF处理较FP处理均显著提高了氮肥偏生产力(图5)。长江上游、中游和下游RF处理的平均氮肥偏生产力分别为14.9、15.9和12.9 kg·kg-1,较FP处理分别提高11.2%、12.0%和16.2%,区域间表现为下游最低。RF与FP处理间的磷肥偏生产力在上游(28.4—28.6 kg·kg-1)和中游(40.8—44.1 kg·kg-1)均无显著差异,而下游的磷肥偏生产力则表现为FP处理显著高于RF处理;长江上游较低的磷肥偏生产力主要与其油菜产量水平低而施磷量较高有关;整体而言,RF处理磷肥偏生产力较FP处理降低了6.9%。与磷肥偏生产力表现趋势相反,长江上游和中游的FP处理钾肥偏生产力(38.3—42.0 kg·kg-1)显著高于RF处理(26.5—33.3 kg·kg-1),增幅为26.1%—44.5%;下游RF处理钾肥偏生产力显著提高,这可能主要与下游产量较高,而RF与FP钾肥用量差异较少有关;长江流域RF处理钾肥偏生产力整体较FP处理降低了19.6%。

2.3 冬油菜农民习惯施肥与推荐施肥肥料用量差

计算RF和FP处理的肥料用量差值,根据氮肥用量差分为三类,减施氮肥(<-10 kg N·hm-2)、适宜氮肥(-10<△N<10 kg N·hm-2)和增施氮肥(>10 kg N·hm-2)(图6-A);磷肥也根据用量差值分为三类,分别为减施磷肥(<-5 kg P2O5·hm-2)、适宜磷肥(-5<△P<5 kg P2O5·hm-2)和增施磷肥(>5 kg P2O5·hm-2)(图6-B),钾肥与磷肥分类一致(图6-C)。统计表明,长江流域45.6%的点位需要减施氮肥,平均减施氮肥量为36.5 kg N·hm-2;此外,37.8%的点位应增施氮肥,平均增施氮肥为43.6 kg N·hm-2;而氮肥用量适宜的点位比例最低,仅为16.6%。研究结果表明尽管总体上FP和RF处理的氮肥用量无明显差异,但这却是RF处理从区域上进行了大量调整的结果。例如,长江上游地区仅有13.2%的FP处理氮肥用量适宜,分别约43.0%的点位需要减氮和增氮;中游地区,在FP基础上,47.3%的点位需要减氮,27.7%的点位需要增氮;下游地区,在FP基础上,46.8%的点位需要减氮,38.7%的点位需要增氮。长江流域25.6%的点位需要减施磷肥,平均减施量为25.4 kg P2O5·hm-2;需要增施磷肥的点位比例为60.0%,平均增施磷肥为9.8 kg P2O5·hm-2;适宜磷肥用量的点位为14.4%。不同区域以下游适宜磷肥用量的点位比例最高(22.8%);磷肥减施情况则以长江上游减施比例最高(31.1%),中游次之(25.0%),下游最低(18.4%)。钾肥减施比例最小,仅13.2%的点位能够减施钾肥,平均减少26.7 kg K2O·hm-2;需要增施钾肥的点位比例高达75.9%,平均增施钾肥52.9 kg K2O·hm-2;适宜钾肥用量的点位比例最低,仅占10.9%。上、中、下游的适宜钾肥用量的点位比例分别为4.8%、12.9%和17.1%;不同区域钾肥减施情况表现为长江下游(26.1%)>中游(13.5%)>上游(4.2%)。

图5 区域农民习惯施肥与推荐施肥的氮、磷、钾肥偏生产力

图6 区域推荐施肥与农民习惯施肥的氮(A)、磷(B)、钾(C)肥料用量差频率分布

3 讨论

本研究通过对冬油菜主产区长江流域多年多点的数据进行整理分析,研究结果表明,不合理的、盲目的施肥造成产量的降低[9-10]。农民习惯施肥具有很大的随意性和粗放性,推荐施肥在一定程度上能够根据各区域的特点进行肥料用量、配比和运筹的调整,从而增加产量、提高效率。

就肥料利用效率而言,本研究中长江流域农民习惯施肥的氮肥偏生产力为12.9—15.9 kg·kg-1,RF氮肥偏生产力有所提高(增幅为11.2%—16.2%);磷肥偏生产力平均维持在36.7—39.4 kg·kg-1;RF处理的钾肥偏生产力(26.5—45.3 kg·kg-1)相比于FP(38.3—47.6 kg·kg-1)降低了19.6%。农民习惯施肥处理磷、钾肥偏生产力整体高于推荐施肥处理,分析其原因,一方面是由于农民习惯施肥的磷、钾肥用量过低,肥料施用不平衡,使得偏生产力较高;另一方面,CONG等[11]和LI等[12]通过计算最佳经济肥料用量表明当前生产条件下的油菜推荐施肥量也存在减施空间,进而能使偏生产力有一定幅度的提升。与我国相比,发达国家的肥料偏生产力相对较高,油菜氮肥偏生产力变幅为20.0—38.4 kg·kg-1[13-16],磷肥偏生产力可达到50.0—59.5 kg·kg-1[17-19]。究其原因一方面是由于其单产水平较高,另一方面则是肥料用量较低,一般氮肥施用120.0—180.0 kg N·hm-2,磷肥用量为40.0 kg P2O5·hm-2左右。此外,大部分发达国家土壤钾含量相对较高,施钾量约为30.0—60.0 kg K2O·hm-2,甚至很多地区基本不施钾肥[19-21]。薄弱的基础地力是肥料利用率低的一个主要原因。我国低产田面积大,土壤地力对冬油菜的产量贡献平均不到50%[22]。提高地力水平能够达到增加肥效的目的,不同的地力水平上的油菜试验表明高肥力田块能使得氮、磷、钾的肥料偏生产力提高10%— 50%[10,23]。

从区域尺度来看,长江流域45.6%的点位能够减氮,25.6%的点位可以减磷,而钾肥减施空间最小,仅13.2%的点位能够减钾。然而长江流域需要增加肥料投入的点位达到37.8%—75.9%。研究结果表明,推荐施肥对油菜肥料用量进行了优化,一定程度上规避了施肥的随意性和盲目性,但仍需根据小区域田块土壤肥力特征及目标产量做出具体的调整。同时考虑到肥料品种、形态单一,我们应采用缓控释肥、商品有机肥、秸秆还田等其他肥料替代途径[24-25]。研究表明,相比化肥单施,缓控释肥和有机无机配合施用能够提高氮肥偏生产力7%—16%[26-27];秸秆还田一定程度上能够替代钾肥,减少18.3%—66.7%的钾肥用量[28],同时秸秆还田条件下通过氮肥后肥前移的策略可以保证油菜的高产或稳产,进而提高肥料利用效率[29]。此外,不同养分效率油菜品种能够显著影响籽粒产量和肥料利用效率。例如,选用油菜氮高吸收高利用品种较氮低效品种可以提升氮肥偏生产力14%—30%[30-31]。另外,化肥机械深施一定程度上能够增加10%—24%的氮肥偏生产力[32],因此优化油菜机械化与肥料配套技术也势在必行。

4 结论

4.1 当前我国农民习惯施肥的冬油菜产量为2 033— 2 542 kg·hm-2,推荐施肥与农民习惯施肥相比,油菜平均增产13.9%—16.7%,增产点位比例为77.5%— 94.9%;推荐施肥在不同地力水平下亦呈现出明显的优势;不同处理的油菜平均产量均表现为长江下游>中游>上游。

4.2 长江流域冬油菜种植区肥料施用、分配不合理。与推荐施肥相比,仅10.9%—16.6%的地区农民施肥较为恰当。农民习惯施肥量可减施的点位比例为氮肥(45.6%)>磷肥(25.6%)>钾肥(13.2%)。推荐施肥在农民习惯施肥的基础上提高了氮肥偏生产力12.9%—15.9%。

[1] FAO. FAOSTAT, [2016]. (2017-12-20) http://faostat.fao.org.

[2] 徐华丽. 长江流域油菜施肥状况调查及配方施肥效果研究[D]. 武汉:华中农业大学, 2012.

XU H L. Investigation on fertilization and effect of formulated fertilization of winter rapeseed in Yangtze River Basin[D].Wuhan: Huazhong Agriculture University, 2012. (in Chinese)

[3] 黄亿, 李廷轩, 张锡洲, 戢林. 基于“3414”试验的川中丘陵区油菜施肥指标体系构建. 中国农业科学, 2013, 46(10): 2058-2066.

HUANG Y, LI T X, ZHANG X Z, JI L. Establishment of fertilization recommendation indexes of rapeseed soil based on the “3414” field experiments in the middle of Sichuan hilly regions., 2013, 46(10): 2058-2066. (in Chinese)

[4] 王寅, 李雅颖, 鲁剑巍, 李小坤, 徐正伟, 邹家龙, 姚忠清. 栽培模式对直播油菜生长、产量和养分吸收利用的影响. 植物营养与肥料学报, 2013, 19(3): 597-607.

WANG Y, LI Y Y, LU J W, LI X K, XU Z W, ZOU J L, YAO Z Q. Effects of cultivation pattern on growth, seed yield, nutrient uptake and utilization of direct-sowing oilseed rape (L.)., 2013, 19(3): 597-607. (in Chinese)

[5] 刘艳飞. 基于测土配方施肥试验的肥料效应与最佳施肥量研究[D]. 武汉: 华中农业大学, 2008.

LIU Y F. Study on fertilizer response and optimum fertilizer rate by soil testing and fertilizer recommendation experiments[D]. Wuhan: Huazhong Agriculture University, 2008. (in Chinese)

[6] 王伟妮. 基于区域尺度的水稻氮磷钾肥料效应及推荐施肥量研究[D]. 武汉: 华中农业大学, 2014.

WANG W N. Evaluating fertilization effect and fertilizer recommendation of nitrogen, phosphorus and potassium for rice at a regional scale[D]. Wuhan: Huazhong Agriculture University, 2014. (in Chinese)

[7] 赵辉, 邵素华, 谢东坡. 分析数据中离群值的处理方法. 周口师范学院学报, 2004, 21(5): 70-71.

ZHAO H, SHAO S H, XIE D P. Examination method for qutlier of analytical data., 2004, 21(5): 70-71. (in Chinese)

[8] 王寅, 李小坤, 李雅颖, 李继福, 肖国滨, 郑伟, 袁福生, 鲁艳红, 廖育林, 鲁剑巍. 红壤不同地力条件下直播油菜对施肥的响应. 土壤学报, 2012, 49(1): 121-129.

WANG Y, LI X K, LI Y Y, LI J F, XIAO G B, ZHENG W, YUAN F S, LU Y H, LIAO Y L, LU J W. Responses of direct-seeding rapeseed to fertilization in fields of red soil different in fertility., 2012, 49(1): 121-129. (in Chinese)

[9] 王寅, 冯国忠, 焉莉, 高强, 宋立新, 刘振刚, 房杰.吉林省玉米施肥效果与肥料利用效率现状研究. 植物营养与肥料学报, 2016, 22(6): 1441-1448.

WANG Y, FENG G Z, YAN L, GAO Q, SONG L X, LIU Z G, FANG J. Present fertilization effect and fertilizer use efficiency of maize in Jilin Province., 2016, 22(6): 1441-1448. (in Chinese)

[10] 邹小云, 陈伦林, 李书宇, 邹晓芬, 张建模, 宋来强. 氮、磷、钾、硼肥施用对甘蓝型杂交油菜产量及经济效益的影响. 中国农业科学, 2011, 44(5): 917-924.

ZOU X Y, CHEN L L, LI S Y, ZOU X F, ZHANG J M, SONG L Q. Effect of nitrogen, phosphorus, potassium, and boron fertilizers on yield and profit of hybrid rapeseed (L.)., 2011, 44(5): 917-924. (in Chinese)

[11] CONG R H, LI H, ZHANG Z,REN T, LI X K, LU J W. Evaluate regional potassium fertilization strategy of winter oilseed rape under intensive cropping systems: Large-scale field experiment analysis., 2016, 193:34-42.

[12] LI H, CONG R H, REN T, LI X K, MA C B, ZHENG L, ZHANG Z, LU J W. Yield response to N fertilizer and optimum N rate of winter oilseed rape under different soil indigenous N supplies., 2015, 181: 52-59.

[13] HANNES H, BARBARA K, MONIKA W-D, OLAF C. Impacts of high intensity crop rotation and N management on oilseed rape productivity in Germany., 2016, 67(3/4): 439-449.

[14] AOUN W B, AKKARI M E, FLÉNET F, JACQUET F, GABRIELLE B. Recommended fertilization practices improve the environmental performance of biodiesel from winter oilseed rape in France., 2016, 139: 242-249.

[15] PAHLMANN I, BÖTTCHER U, SIELING K, KAGE H. Possible impact of the renewable energy directive on N fertilization intensity and yield of winter oilseed rape in different cropping systems., 2013, 57(4):168-179.

[16] RATHKE G W, CHRISTEN O, DIEPENBROCK W. Effects of nitrogen source and rate on productivity and quality of winter oilseed rape (L.) grown in different crop rotations., 2005, 94(2):103-113.

[17] FORDOŃSKI G, PSZCZÓŁKOWSKA A, OKORSKI A, OLSZEWSKI J, ZAŁUSKI D, GORZKOWSKA A. the yield and chemical composition of winter oilseed rape seeds depending on different nitrogen fertilization doses and the preceding crop., 2016, 21(4): 1225-1234.

[18] BRENNAN R F, MDA B. Wheat and canola response to concentrations of phosphorus and cadmium in a sandy soil., 2004, 44(10):1025-1029.

[19] BÉLANGER G, ZIADI N, PAGEAU D, GRANT C, LAFOND J, NYIRANEZA J. Shoot growth, phosphorus–nitrogen relationships, and yield of canola in response to mineral phosphorus fertilization., 2015, 107(4): 1458-1464.

[20] MA B, ZHENG Z. Relationship between plant nitrogen and phosphorus accumulations in a canola crop as affected by nitrogen management under ample phosphorus supply conditions., 2016, 96(5): 853-866.

[21] BRENNAN R F, BOLLAND M D A. Comparing the nitrogen and phosphorus requirements of canola and wheat for grain yield and quality., 2009, 60(60): 566-577.

[22] 李慧. 中国冬油菜氮磷钾肥施用效果与推荐用量研究[D]. 武汉: 华中农业大学, 2015.

LI H. Fertilization effect and fertilizer recommendation of nitrogen, phosphorus and potassium on the winter oilseed rape of China[D]. Wuhan: Huazhong Agriculture University, 2015. (in Chinese)

[23] 蒯婕, 左青松, 陈爱武, 程雨贵, 梅少华, 吴江生, 周广生. 不同栽培模式对油菜产量和倒伏相关性状的影响. 作物学报, 2017, 43(6): 875-884.

KUAI J, ZUO Q S, CHEN A W, CHENG Y G, MEI S H, WU J S, ZHOU G S. Effects of different cultivation modes on canola yield and lodging related indices.2017, 43(6): 875-884. (in Chinese)

[24] 邢晓鸣, 李小春, 丁艳锋, 王绍华, 刘正辉, 唐设, 丁承强, 李刚华, 魏广彬. 缓控释肥组配对机插常规粳稻群体物质生产和产量的影响. 中国农业科学, 2015, 48(24): 4892-4902.

XING X M, LI X C, DING Y F, WANG S H, LIU Z H, TANG S, DING C Q, LI G H, WEI G B. Effects of types of controlled released nitrogen and fertilization modes on yield and dry mass production., 2015, 48(24): 4892-4902. (in Chinese)

[25] 谢军, 赵亚南, 陈轩敬, 李丹萍, 徐春丽, 王珂, 张跃强, 石孝均. 有机肥氮替代化肥氮提高玉米产量和氮素吸收利用效率. 中国农业科学, 2016, 49(20): 3934-3943.

XIE J, ZHAO Y N, CHEN X J, LI D P, XU C L, WANG K, ZHANG Y Q, SHI X J. Nitrogen of organic manure replacing chemical nitrogenous fertilizer improve maize yield and nitrogen uptake and utilization efficiency., 2016, 49(20): 3934-3943. (in Chinese)

[26] 陈鸽, 汤春纯, 李祖胜, 黄运湘, 曾希柏, 文炯, 高雪, 张骞. 不同施肥措施对洞庭湖区旱地肥力及作物产量的影响. 中国生态农业学报, 2017, 25(5): 689-697.

CHEN G, TANG C C, LI Z S, HUANG Y X, ZENG X B, WEN J, GAO X, ZHANG Q. Influence of different fertilization modes on soil fertility and crop yield in Dongting Lake upland areas., 2017, 25(5): 689-697. (in Chinese)

[27] 田昌, 彭建伟, 宋海星, 荣湘民, 官春云, 刘强. 有机肥化肥配施对冬油菜养分吸收、籽粒产量和品质的影响. 中国土壤与肥料, 2012(4): 70-74.

TIAN C, PENG J W, SONG H X, RONG X M, GUAN C Y, LIU Q. Effects of organic manure application combined with chemical fertilizers on absorption of nutrient, yield and quality of rapeseed., 2012(4): 70-74. (in Chinese)

[28] 张磊, 张维乐, 鲁剑巍, 戴志刚, 易妍睿, 丛日环. 秸秆还田条件下不同供钾能力土壤水稻、油菜、小麦钾肥减量研究. 中国农业科学, 2017, 50(19): 3745-3756.

ZHANG L, ZHANG W L, LU J W, DAI Z G, YI Y R, CONG R H. Study of optimum potassium reducing rate of rice, wheat and oilseed rape under different soil k supply levels with straw incorporation., 2017, 50(19): 3745-3756. (in Chinese)

[29] 张维乐, 戴志刚, 任涛, 周先竹, 王忠良, 李小坤, 丛日环. 不同水旱轮作体系秸秆还田与氮肥运筹对作物产量及养分吸收利用的影响. 中国农业科学, 2016, 49(7): 1254-1266.

ZHANG W L, DAI Z G, REN T, ZHOU X Z, WANG Z L, LI X K, CONG R H. Effects of nitrogen fertilization managements with residues incorporation on crops yield and nutrients uptake under different paddy-upland rotation systems.2016, 49(7): 1254-1266. (in Chinese)

[30] 刘强, 宋海星, 荣湘民, 彭建伟, 谢桂先, 张振华. 不同品种油菜子粒产量及氮效率差异研究. 植物营养与肥料学报, 2009, 15(4): 898-903.

LIU Q, SONG H X, RONG X M, PENG J W, XIE G X, ZHANG Z H. Studies on oilseed yield and nitrogen efficiency in different cultivars of oilseed rape ().2009, 15(4): 898-903. (in Chinese)

[31] 刘晓伟, 鲁剑巍, 李小坤, 徐维民, 潘琴. 不同氮素效率类型油菜的农艺性状、干物质及氮素积累特征. 中国油料作物学报, 2011, 33(5): 487-491.

LIU X W, LU J W, LI X K, XU W M, PAN Q. Agronomic traits, dry matter accumulation and N accumulation of different N uptake and utilization efficiency in rapeseed (L)., 2011, 33(5): 487-491. (in Chinese)

[32] SU W, LIU B, LIU X W, LI X K, REN T, CONG R H, LU J W. Effect of depth of fertilizer banded-placement on growth, nutrient uptake and yield of oilseed rape (L.)., 2015, 62(62): 38-45.

(责任编辑 李云霞)

Yield and Nutrient Efficiency Differences of Winter Oilseed Rape between Farmer’s practice and Recommended Fertilization in Yangtze River Basin: Based on Large-Number of Field Experiments

ZHU Yun, XU HuaLi, ZHANG YangYang, REN Tao, CONG RiHuan, LU JianWei

(College of Resources and Environment, Huazhong Agricultural University/Key Laboratory of Arable Land Conservation in Middle and Lower Reaches of Yangtze River, Ministry of Agriculture, Wuhan 430070)

【Objective】Reasonable fertilization is critical for improving winter oilseed rape (L) yield. Rough management of fertilization would cause the nutrient efficiency decline under current intensive planting management mode, thus affecting rapeseed yield. To provide an optimizing management strategy for the rational fertilizer utilization to enhance nutrient use efficiency, yield and nutrient efficiency differences were compared between farmer’s practice (FP) and recommended fertilization (RF) for winter oilseed rapes in the Yangtze River Basin (YRB) in this study. 【Method】Total of 535 field experiments were selected in the YRB during 2005-2016, including Sichuan, Guizhou, Hubei, Hunan, Anhui, Jiangsu and Zhejiang provinces, China. Three fertilization treatments, i.e., no-fertilizer (CK), farmer’s practice (FP) and recommended fertilization (RF), were designed. The differences in yield and its distribution characteristics, as well as differences of yield increase rate, fertilization rates, and partial factor productivity, were compared among the treatments and regions. The differences of fertilizer amounts between RF and FP treatments were calculated, and the reduction space of nitrogen, phosphorus and potassium fertilizer in Yangtze River Basin was evaluated.【Result】The range of winter oilseed rape yield for the CK, FP and RF treatments were 500-1 500 kg·hm-2, 1 500-3 000 kg·hm-2and 2 000-3 000 kg·hm-2, respectively. For the RF treatment, the contribution rate of the soil indigenous fertility supply was only 45.1%-49.7%. Rapeseed yield showed highest in the lower reach, then the middle reach, and lowest in the upper reach. The average rapeseed yield of FP management in the upper, middle and lower reaches of the Yangtze were 2 033 kg·hm-2, 2 182 kg·hm-2and 2 542 kg·hm-2, respectively, and the RF management produced more rapeseed (16.7%, 16.5% and 13.9% averagely) than the FP in 77.5%-94.9% of the 535 trails. With the increasing level of soil indigenous fertility supply, yield increase rate showed a decline trend, and RF treatment showed a higher increase rate than FP at different levels. Averaged fertilizer rates of FP were 162.5-239.5 kg N·hm-2, 58.6-82.0 kg P2O5·hm-2and 45.5-60.8 kg K2O·hm-2, and the values were 162.2-233.6 kg N·hm-2, 67.2-94.1 kg P2O5·hm-2and 73.6-108.5 kg K2O·hm-2of RF treatment. There was no significant difference in the amount of N fertilizer used under the two treatments, and the amounts of P and K fertilizer were lower under the FP treatment than the RF treatment. Compared with RF, 45.6% and 25.6% of the 535 experiments could reduce N and P fertilizer rates, respectively. However, only 13.2% of the experiments could lower K fertilizer rates. Meanwhile, 37.8%, 60.0% and 75.9% of the trails needed more N, P and K fertilizers input in the YRB, respectively. Fertilization rates were more appropriate in the lower reaches as compared with the other two regions, in which optimum N, P, and K rates were accounted 25.0%, 22.8%, and 17.1% of the 535 trails, respectively. The average partial factor productivity of nitrogen (PFPN), phosphorus (PFPP) and potassium (PFPK) for FP was 11.1-14.2 kg·kg-1, 28.6-45.8 kg·kg-1and 38.3-47.6 kg·kg-1, respectively. Although PFPNin the RF treatment were 12.9%-15.9% higher than that in the FP treatment across the regions, the values were still lower as compared with other developed countries. Meanwhile, the PFPPand PFPKof RF were respectively 6.9% and 19.6% lower than the FP treatments, indicating that current recommended fertilization rate also had a potential for fertilizer reducing. 【Conclusion】Recommended fertilizations management could significantly improve rapeseed yield as compared with farmer’s practice, and the fertilizer rates of FP had a larger adjustment space.

winter rapeseed yield; farmer’s practice; recommended fertilization; nutrient efficiency; the Yangtze River Basin

2017-10-18;

2017-12-26

国家重点研发计划项目(2017YFD0200108)、中央高校基本科研业务费专项资金(2662016PY117)、国家油菜产业技术体系建设专项(CARS-12)、国家测土配方施肥技术项目

朱芸,E-mail:yunzhu@webmail.hzau.edu.cn。通信作者丛日环,E-mail:congrh@mail.hzau.edu.cn

10.3864/j.issn.0578-1752.2018.15.0010

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