磷及有機肥對白菜型冬油菜產量及品質的影響

雷建明，楊志奇，俄勝哲，羅照霞，袁金華，郭永杰，車宗賢

(1.甘肅省天水市農業(yè)科學研究所，甘肅 天水 741000； 2.甘肅省農業(yè)科學院土壤肥料與節(jié)水農業(yè)研究所， 甘肅 蘭州 730070)

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磷及有機肥對白菜型冬油菜產量及品質的影響

雷建明1，楊志奇1，俄勝哲2，羅照霞1，袁金華2，郭永杰2，車宗賢2

(1.甘肅省天水市農業(yè)科學研究所，甘肅 天水 741000； 2.甘肅省農業(yè)科學院土壤肥料與節(jié)水農業(yè)研究所， 甘肅 蘭州 730070)

通過采用田間再裂區(qū)試驗，系統(tǒng)研究了有機肥及磷肥施用量對油菜物候期、產量及其品質的影響。主處理為施有機肥處理(M)和不施有機肥處理(M0)，副處理為0、75、150 kg·hm-2和225 kg·hm-2(P0、P75、P150和P225)4個磷肥(P2O5)施用量水平，副副處理為天水地區(qū)主要栽培的天油8號、天油07302和天油191(V1、V2和V3)3個冬油菜品種。結果表明：施用有機肥可縮短油菜營養(yǎng)生長期1 d，延長生殖生長期2 d，對整個生育期的影響較小。而施磷可縮短油菜的營養(yǎng)生長期3～5 d，延長生殖生長期6～15 d，延長整個生育期6～8 d。施有機肥可增加油菜籽粒產量13.32%，但對油菜品質影響不明顯。施磷對油菜產量和品質都有顯著的影響。油菜產量和芥酸含量隨施磷量的增加先增加后降低，P150、P75和P225處理油菜產量分別可較對照(P0)增產94.01%、137.63%和122.64%，而其芥酸含量分別較對照增加1.98%、3.37%和1.70%。籽粒含油率隨施磷量的增加而增加，P225處理籽粒含油率最高，較對照增加3.61%，但與P150處理相比差異不顯著。相反，施磷明顯降低了籽粒蛋白質及硫甙含量，施磷量越高，其降幅越大，P225處理蛋白質和硫甙含量分別較對照降低了4.27%和2.25%。

磷肥；有機肥；油菜；物候期；產量；籽粒品質

油菜屬于十字花科(Cruciferae)蕓薹屬(Brassica)，是一年生或是越年生雙子葉植物。我國常年種植面積約為800萬hm2，是重要的油料作物之一，也是中國的傳統(tǒng)油料作物[1-2]。近年來，隨著油菜優(yōu)良品種更新?lián)Q代及化肥用量的增加，油菜的產量逐年增加，而如何改善和提高油菜籽粒的品質是油菜育種及栽培學家所關注的焦點。作物品質主要受其本身遺傳特性控制，但同時也受外部環(huán)境條件的制約，如氣候、土壤類型、栽培措施等。在諸多外部環(huán)境因素中，以施肥的影響最為重要和直接，且易進行人為調控[3]。有研究報道，在施氮量一定的條件下，以有機氮替代化肥氮，籽粒產量和籽粒氨基酸和蛋白質含量都隨有機氮用量的增加逐漸下降，但油分含量逐漸增加，最適宜的比例為有機氮占總施氮量的10%[4]。施磷、鉀或硼肥有提高油菜籽含油量，而降低蛋白質含量的趨勢[5]。但也有報道，增施硼可提高菜籽油分含量, 而氮、磷及氮磷配合施用則可提高蛋白質含量, 降低油分含量[6]。不同的區(qū)域及試驗品種研究結果存在很大差異，因此進一步研究通過施肥提高油菜產量，調控油菜品質有著極其重要生產指導意義。

磷是植物生長發(fā)育必需的大量營養(yǎng)元素，是核酸、植素和卵磷脂的組成成分，在能量、糖分代謝、酶促反應和光合作用等過程中起著重要作用，而土壤缺磷已成為現代農業(yè)生產發(fā)展的主要限制因子之一[7]。油菜對磷非常敏感，在缺磷土壤上施用磷肥增產效果顯著，必須增施磷肥才能獲得高產[8]。有研究表明，施磷則能夠極顯著提高籽粒產量和籽粒油產量，顯著增加生物學產量和亞油酸含量，降低芥酸、硫甙及二十碳烯酸的含量[3]。但并不是磷肥用量越多，單位面積產量越高。施入土壤的磷很容易被土壤中的鐵鋁氧化物所固定, 而成為難溶性的磷，影響磷肥利用率，同時磷肥的流失也帶來污染環(huán)境的問題。為此，須探尋油菜合理施用磷肥數量，使有限的磷肥資源發(fā)揮更大的經濟效益。油菜是天水市第一大油料作物，近年來白菜型冬油菜因其自身諸多優(yōu)勢，在天水種植面積成倍增長，年播面積超過3萬hm2,占全市油料作物總播種面積65%以上[9]。加之天水市位于甘肅省東南，地跨長江、黃河兩大水系，地處隴東黃土高原與秦嶺山地交接地帶，研究成果推廣前景廣闊。因此，在天水開展有機肥及不同施磷量對白菜型冬油菜產量及品質的影響研究對促進區(qū)域油菜產業(yè)健康高效發(fā)展尤為重要。

1　材料與方法

1.1試驗地概況

試驗起始于2010年，試驗地位于甘肅天水市秦州區(qū)天水市農業(yè)科學研究所中梁試驗站試驗示范基地(34°05′ N，104°5′ E)。海拔1 650 m。溫帶大陸性氣候，年平均氣溫12℃，最高氣溫35℃，最低氣溫-19℃。≥0℃積溫4 134℃， ≥10℃的年有效積溫3 513℃。年均日照時數2 099 h, 年平均太陽輻射5 468 MJ·m-2，年平均生理輻射2 679 MJ·m-2，其中年積溫≥5℃生理輻射為1 862 MJ·m-2，≥10℃生理輻射為1 602 MJ·m-2。無霜期185 d，年平均降雨量500 mm(321～831 mm)左右，60%的降雨量分布于7—9月份，年平均蒸發(fā)量1 493 mm。供試土壤類型為黃綿土，其沙粒(2～0.05 mm)、粉粒(0.05～0.002 mm)和粘粒(<0.002 mm)所占比例分別為7.65%、68.50和23.85%。試驗前(2010年10月)0～20 cm耕層土壤基本理化性狀為有機質含量16.8 g·kg-1，全氮N 0.98 g·kg-1，全磷P 0.86 g·kg-1，全鉀K 20.20 g·kg-1，堿解氮70 mg·kg-1，速效磷22 mg·kg-1，速效鉀102 mg·kg-1，pH 8.32。

1.2試驗設計

試驗采用再裂區(qū)設計，主處理為施有機肥(M)和不施有機肥處理(M0)。施有機肥處理有機肥施用量為精雞糞7 500 kg·hm-2(干重)。副處理設4個磷肥施用量(P2O5)，分別為0、75、150、225 kg·hm-2，副副處理分別是V1(天油8號)、V2(天油07302)和V3(天油191)3個白菜型冬油菜品種(天水市農科所中梁試驗站提供)。所有處理均施氮肥(N)150 kg·hm-2，氮肥采用尿素，磷肥采用過磷酸鈣。小區(qū)長7 m，寬4 m，小區(qū)面積28 m2，重復3次。小區(qū)間植有永久性混凝土隔離帶，隔離帶寬10 cm，深60 cm。重復間隔離帶寬0.4 m，試驗地四周設有1.0 m保護行。2010—2012年有機肥平均養(yǎng)分含量為：有機質69.15 g·kg-1，全氮4.13 g·kg-1，全磷2.36 g·kg-1，全鉀17.00 g·kg-1。

1.3栽培管理措施

試驗采用小麥-小麥-油菜的輪作模式，2012年由于澆筑小區(qū)隔離帶錯過油菜播種期，2012年再次種植小麥。試驗開始的第4年(2013年)第一次種植油菜。2013年8月1日進行翻耕，氮磷肥和有機肥按照處理設計用量在翻耕前作為底肥一次施性入。油菜每小區(qū)共12行，每個品種4行，行距33.33 cm，株距8～10 cm，其他田間栽培管理措施同當地大田。

1.4樣品采集

2010年試驗播種前(2010年10月)及2012年小麥收獲后(2012年7月)按照“S”型采樣路線采集0～20 cm土壤樣品，每小區(qū)采集5點，然后混合成一個混合樣，風干保存，用于土壤基本理化性狀的測定。油菜成熟期每個小區(qū)中隨機取20株，連根拔起，測定株高、全株有效角果數、角果長度、角粒數、千粒重和單株產量。小區(qū)單打單收，風干計產，并留油菜籽粒樣品用于油菜品質的測定。

1.5調查測定項目及方法

采用平行觀測的方法，詳細記載油菜的播種期、出苗期、枯葉期、返青期、抽薹期、現蕾期、始花期、盛花期、終花期和成熟期。土壤質地的測定采用吸管法；pH值采用蒸餾水浸提(1∶2.5)，玻璃電極pH計測定；有機質采用重鉻酸鉀容量法，乘以校正系數1.1。全氮采用開氏法。全磷和全鉀采用NaHCO3熔融，鉬銻抗比色法和火焰光度法測定；Olsen-P采用0.5 mol·L-1，pH 8.5的NaHCO3浸提，鉬銻抗比色法測定；堿解氮用堿解擴散法；速效鉀采用1 mol的醋酸氨浸提，火焰光度法，以上指標具體分析方法參照農化分析手冊。油菜籽粒含油量、蛋白質、硫甙和芥酸含量等采用近紅外方法測定。

1.6數據計算與統(tǒng)計分析

采用SAS 8.0進行再裂區(qū)試驗的方差分析，用P≤0.05的LSD值(LSD 0.05)為標準進行處理間均值差異的顯著性檢驗。圖表采用Excel 2007進行繪制。

2　結果與分析

2.1物候期響應

施用有機肥顯著地延長了油菜五葉-枯葉和初花-盛花期時段的天數，都較不施用有機肥處理延長3 d，增幅分別達4.92%和21.43%。相反，施用有機肥顯著地縮短了枯葉-返青的生育期時段的天數3 d，而對其他生育期時段天數和總生育期天數無顯著影響(表1)。施磷顯著增加了油菜五葉～枯葉、返青～抽薹和初花～盛花期間的時段天數和總生育期天數(表1)。隨施磷量的增加，五葉～枯葉、返青～抽薹和初花～盛花期時段天數都先增加后降低，在施磷量(P2O5)為150 kg·hm-2時，五葉～枯葉、返青～抽薹和初花～盛花期時段天數最大，分別較對照(P0)處理延長11、3 d和13 d。進一步增加磷施用量達225 kg·hm-2時，五葉～枯葉和初花～盛花期時段天數較P150處理顯著縮短，但仍顯著長于對照處理(P0)。相反，施用磷肥顯著縮短了油菜枯葉-返青時段天數，P75、P150和P225處理分別較對照(P0)處理縮短了4、13 d和8 d，而對其他生育期時段無明顯影響。3個不同品種間生育期時段的天數及總生育期天數差異不顯著(表1)。若把油菜生育期劃為營養(yǎng)生長(播種～初花)和生殖生長(初花～成熟)，發(fā)現施用有機肥延長生殖生長期2 d，施磷縮短營養(yǎng)生長期3～5 d，延長生殖生長期6～15 d。

2.2農藝性狀響應

施用有機肥可顯著提高油菜的株高、角粒數、總角粒數和單株產量，分別較不施用有機肥處理增加3.72%、4.45%、3.71%和29.21%(表2)。施用磷肥顯著增加了油菜株高、角果長度、角粒數、總角粒數和單株產量。就試驗設置的4個施磷水平而言，隨著施磷量的增加油菜的株高、角粒數、總角粒數和單株產量都先增加后降低，P150處理油菜株高、角果長度、角粒數、總角粒數和單株產量最高，分別較對照(P0)處理增加了25.60%、25.18%、24.44%、22.86%和81.72%(表2)。進一步增加施磷量，油菜的株高、角果長度、角粒數、總角粒數和單株產量都較P150處理明顯降低，其中角粒數、總角果數和單株產量與P150處理差異達到顯著水平，但仍顯著高于對照(表2)。不同品種間油菜株高、角果長度、角粒數、總角粒數和單株產量也存在顯著差異，天油8號的株高、角果長度、角粒數、總角粒數和單株產量顯著的高于天油07302，而天油07302的株高、角果長度、角粒數、總角粒數和單株產量顯著的高于天油191。

表1　施肥及品種對油菜生育期的影響

注：表中的數字為三次重復的平均值。同列主處理、副處理和副副處理數字后不同字母表示差異達到顯著水平(P≤0.05)。So、FE、FL、DL、TG、Bo、IB、FB和Ma代表播種、出苗、五葉、枯葉、返青、抽薹、初花、盛花和成熟。

Note: Numbers in the table are means of three repeats. Values of major treatment, sub-split treatments and sub-sub-split treatments in the same column followed by different letters are significantly different at the 5% level. FE, FL, DL,TG, Bo, IB,FB and Ma represent sowing, field emergence, five leaves, dead leaves, turning green, bolting, Initial bloom, full bloom and mature, respectively.

表2　施肥及品種對油菜農藝性狀的影響

注：表中的數字為三次重復的平均值。同列主處理、副處理和副副處理數字后不同字母表示差異達到顯著水平(P≤0.05)。

Note: Numbers in table are means of three repeats. Values of major treatment, sub-split treatments and sub-sub-split treatments in the same column followed by different letters are significantly different at the 5% level.

2.3產量響應

施用有機肥顯著提高了油菜籽粒的產量，增幅為13.32%(圖1)。同樣，施磷也顯著提高了油菜籽粒產量。隨著施磷量的增加油菜產量先增加后降低，在施磷量(P2O5)達到150 kg·hm-2時，油菜產量最高，較對照(P0)增加137.63%。進一步增加施磷量，達到225 kg·hm-2時，油菜產量較對照(P0)仍顯著增產，增幅為122.64%，但較P150處理則顯著減產，降幅為6.31%(圖1)。不同品種間油菜籽粒產量差異也達到顯著水平，其中以V1(天油8號)產量最高，其次為V2(天油07302)，V3(天油191)的產量最低(圖1)。

2.4品質響應

施用有機肥對油菜的含油率和芥酸含量影響不明顯，而施磷量及不同品種對籽粒含油率(P≤0.01)和芥酸的影響達到極顯著水平(P≤0.01)或顯著水平(P≤0.05)(表3)。油菜籽粒含油率隨著磷肥施用量的增加而逐漸增加，P150處理籽粒含油率顯著高于對照(P0)處理，較對照增加3.30%、達到40.02%，磷P225處理籽粒含油率雖最高，為40.14%，但與P150處理差異未達到顯著水平(表3)。芥酸含量隨施磷量的增加先增加后降低，其中P150處理芥酸最高，顯著的高于對照，較對照增加3.37%，其次為P75，而P225處理芥酸含量低于P75處理。 P75和P225與對照(P0)處理間芥酸含量差異未達到顯著水平。3個不同品種間含油率差異均達到顯著水平，其中V1(天油8號)含油率最高，其次為V2(天油191)，而V3(天油07302)含油率最低。芥酸含量V1(天油8號)顯著的高于V2(天油191)和V3(天油07302)，而天油191和天油07302間差異不顯著(表3)。

圖1　施肥及品種對油菜產量的影響

注：表中的數字為三次重復的平均值。同列主處理、副處理和副副處理數字后不同字母表示差異達到顯著水平(P≤0.05)。

Note: Numbers in table are means of three repeats. Values of major treatment, sub-split treatments and sub-sub-split treatments in the same column followed by different letters are significantly different at the 5% level.

同樣施用有機肥對籽粒蛋白質含量和硫甙含量都無顯著影響，而施磷量及不同品種對油菜籽粒蛋白質含量(P≤0.01)和硫甙含量(P≤0.05)的影響達到極顯著或顯著水平，但其變化趨勢與含油率明顯不同(表3)。施磷明顯降低了油菜籽粒蛋白質及硫甙含量，其中P150和P225處理油菜籽粒蛋白質含量顯著低于對照(P0)，分別較對照降低了4.31%和4.28%，P75處理與對照(P0)處理間蛋白質含量差異不顯著，但顯著的高于P150和P225處理(表3)。P150和P225處理籽粒硫甙分別較對照(P0)降低了1.24%和1.87%，降幅明顯低于蛋白質含量的降幅。P150和P225處理油菜籽粒的硫甙含量與對照(P0)差異不顯著，而P75顯著高于P225處理，較P225處理增加3.94%。3個不同品種中以天油07302的籽粒蛋白質和硫甙含量最高，其次為天油191，而天油8號的蛋白質和硫甙含量最低(表3)。

3　討論與結論

3.1有機肥及磷肥對油菜物候期的影響

磷是農作物生長發(fā)育必需的三大營養(yǎng)元素之一，是核酸、植酸鈣鎂和各種磷脂的成分，對于細胞核的形成、細胞分裂、分生組織發(fā)育、根系伸長都是不可缺少的必需元素。以無機磷酸鹽形態(tài)存在于作物體中的磷，主要起生理調節(jié)作用，它能激活某些酶如焦磷酸果糖激酶等，從而提高抗逆性，促進光合作用和碳水化合物的轉化[10]。張海偉等[11]研究表明，低磷處理下甘藍型油菜兩個基因型葉片凈光合速率、葉綠素含量、葉片蒸騰速率、胞間CO2濃度及氣孔導度均顯著下降。魏文慧等[12]研究表明，磷鉀配施可提高冬油菜干物質的積累，增強冬油菜的抗寒性, 提高冬油菜的越冬率。本研究結果也顯示，施有機肥和磷都延長了油菜五葉-枯葉和初花-盛花期的天數，延遲油菜枯葉，促進油菜返青，提高了油菜的抗逆性。施用有機肥延長生殖生長期2 d，而施磷可縮短營養(yǎng)生長期3～5 d，延長生殖生長期6～15 d，促進由營養(yǎng)生長向生殖生長的轉換，延長生殖生長期有利于油菜優(yōu)質高產，這與前人的研究結論相似[10-12]，本研究結果也顯示施用有機肥和磷肥顯著增加了油菜的產量。

3.2有機肥及磷肥對油菜產量和品質的影響

油菜的產量和品質與品種、環(huán)境條件和栽培技術等條件密切相關，在其它條件相同的條件下，肥料的相互搭配和施肥量均會影響油菜的產量和品質[13]。沈金雄等[14]選取湖北省大別山南麓的馬肝泥稻田缺磷土壤，通過盆栽試驗研究6個油菜品種的施磷肥效果，結果顯示，施磷條件下苗期干物重較不施磷處理增加8.33～14.79倍，單株籽粒產量增加達16.6～68.0倍。李銀水等[8]在湖北省的沙洋、赤壁、大冶和黃陂4個縣通過田間試驗，研究施磷量對油菜產量的影響，結果為施磷(P2O5)37.5、75.0 kg·hm-2和112.5 kg·hm-2平均較對照增產24.2%、42.9%和43.2%。上述研究的產量增幅明顯高于本研究，而且隨著施磷量的增加，產量逐漸增加，并未有下降趨勢，出現差異的原因可能與土壤理化性狀及施磷量不同有關。施磷顯著增加了籽粒含油率和芥酸含量，而降低了蛋白質及硫甙含量，施用有機肥對油菜的品質影響不明顯。石桃雄等[15]研究發(fā)現，施用磷肥增加了油菜籽粒含油量，降低籽粒蛋白質和芥酸含量。鄒娟等[5]研究認為施磷、鉀或硼肥有提高油菜籽含油量而降低蛋白質含量的趨勢，對油菜籽硫甙和芥酸含量有一定影響，但對品質影響不大。而劉紅恩等[3]在湖北省武漢市新洲區(qū)的酸性黃棕壤研究指出，施磷對油菜籽粒含油量和蛋白質含量無顯著影響，但極顯著降低了芥酸和硫甙的含量。以上這些研究結論與本研究結果不一致，原因可能在于品種特性有差異，以上研究都以甘藍型油菜為試驗材料，而本研究以白菜型油菜為試驗材料。同時生態(tài)氣候環(huán)境及土壤理化性狀不同也可能是造成研究結果不一致的主要原因。

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Effects of phosphorus and manure on canola growth period,grain yield and quality

LEI Jian-ming1, YANG Zhi-qi1, E Sheng-zhe2, LUO Zhao-xia1, YUAN Jin-hua2, GUO Yong-jie2, CHE Zong-xian2

(1.Tianshui Academy of Agricultural Sciences, Tianshui, Gansu 741000, China;2.InstituteofSoilandFertilizerandSaveWaterAgricultural,GansuAcademyofAgriculturalSciences,Lanzhou,Gansu730070,China)

A field experiment with the split-split block design was carried out to study the effects of applying manure and phosphorus on canola growth period, grain yield and quality. The main treatments were manure (M) and no manure (M0). Sub-split treatments were four phosphorus application rates at 0, 75, 150 and 225 (P2O5) kg·hm-2(P0, P75, P150and P225, respectively). Sub-sub-split treatments were three main planting canola varieties in Tianshui region including Tianyou 8, Tianyou 07302 and Tianyou 191 (V1, V2and V3). The results showed that application of manure prolonged canola reproductive growth period by 2 days, while it had not evident effect on vegetative growth and total growth periods. However, application of phosphorus can shorten canola vegetative growth period by 3 to 5 days, prolonged reproductive growth period by 6 to 15 days, and eventually prolonged canola total growth period by 6～8 days. Application of manure increased canola yield by 13.32%, whereas it had not significant effect on canola seed quality compared with M0treatment. Application of phosphorus had significant effects on rape yield and quality. Phosphorus significantly increased canola yield and erucic acid content. The changing trend was firstly increased and then became decreased with the increase of phosphorus application rates. Compared to the control treatment (P0), canola yield and erucic acid content by P75, P150and P225treatments were increased by 94.01%, 137.63%, and 122.64%, and 1.98%, 3.37%, and 1.70%, respectively. Grain oil content was always increased with the increase of phosphorus application rates. The highest oil content was reached by P225treatment, increased by 3.61% compared with the control treatment (P0), but no significant difference was found between P150treatment and P225treatment. On the contrary, application of phosphorus significantly decreased grain protein and glucosinolate content. The more phosphorus was applied, the more grain protein and glucosinolate content went declined, reduced by 4.27% and 2.25% by the P225treatment from the control treatment (P0).

phosphorus; manure; canola; growth period; yield; quality

1000-7601(2016)05-0146-06

10.7606/j.issn.1000-7601.2016.05.22

2015-08-28

“十二五”國家科技支撐計劃“中低產田障礙因子消減與地力提升共性關鍵技術研究(2012BAD05B06)”；甘肅省農業(yè)科學院創(chuàng)新專項“甘肅省土壤肥料長期定位協(xié)同研究(2015GAAS14)”

雷建明(1964—)，男，甘肅天水人，高級農藝師，主要從事油菜育種等方面研究。E-mail：jianminlei@163.com。

俄勝哲(1978—)，男，甘肅慶陽人，博士，副研究員，主要從事植物營養(yǎng)與土壤生態(tài)等方面研究。 E-mail：eshengzhe@163.com。

S158.2

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