緩釋硼肥種肥用量對紅壤油菜生長發(fā)育和產(chǎn)量的影響

韓德鵬 呂偉生 陳 明 黃天寶 肖小軍 李亞貞 肖富良 鄭 偉

(江西省紅壤研究所/江西省紅壤耕地保育重點實驗室/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部江西耕地保育科學觀測實驗站，江西南昌 330046)

硼是植物正常生長不可缺少的微量元素，在植物體內(nèi)可促進碳水化合物運輸、蛋白質(zhì)代謝、細胞分裂和伸長、花粉形成以及花粉管萌發(fā)，可有效減少作物花而不實、蕾而不花和花粉畸形等情況[1－4]。是否缺硼由土壤中有效硼含量決定，我國土壤中全硼含量較高，但有效硼含量不高且分布嚴重不均勻，表現(xiàn)出由北向南、由西向東逐漸降低的趨勢[5]。鄒娟等[6]研究顯示，長江流域冬油菜區(qū)土壤有效硼含量低于0.25 mg·L－1為缺乏，0.25～0.95 mg·L－1為輕度缺乏，0.95～1.50 mg·L－1為適宜含量。有資料表明，南方紅壤有效硼含量較低，變幅在0～0.58 mg·kg－1之間，平均含量僅有0.14 mg·kg－1，是典型的嚴重缺硼土壤[7]。江西省是我國紅壤面積最大的省份之一，紅壤面積約占全省土地面積的70%[8]，屬我國低硼缺硼地區(qū)，這主要與其酸、黏、瘠的特性息息相關(guān)。前人研究表明，土壤有效硼含量與pH 值和有機質(zhì)含量呈正相關(guān)關(guān)系[9]，并且該地區(qū)農(nóng)民普遍有施用石灰改良酸性土壤的習慣，長期施石灰會進一步加重缺硼程度。因此，有效硼含量低是限制該區(qū)域作物產(chǎn)量和品質(zhì)的重要因子之一。

油菜(Brassica napusL.)是我國重要的油料作物。江西省是我國油菜主產(chǎn)省份之一，油菜常年播種面積約53.3 萬公頃，該區(qū)域在實際生產(chǎn)中油菜缺硼現(xiàn)象十分普遍，一方面紅壤本身普遍缺硼，另一方面存在硼肥施用不合理現(xiàn)象[10]。油菜是對硼極為敏感的作物，缺硼會造成減產(chǎn)甚至絕收，因此，科學施用硼肥對保障油菜生產(chǎn)具有十分重要的作用[3，11]。傳統(tǒng)硼肥施用方法主要為基施或根據(jù)作物生長情況進行2 ～ 3 次噴施[12]，耗時耗力。當前，農(nóng)村有效勞動力嚴重不足，生產(chǎn)者對輕簡高效栽培技術(shù)需求越來越緊迫。種肥同播是實現(xiàn)油菜全程機械化生產(chǎn)的技術(shù)路線之一[13]，既能減少追施硼肥的勞動成本，又能將有限的硼肥用在種籽根系附近提高硼肥利用效率和施用效果[14]。為明確種肥同播條件下紅壤耕地適宜硼肥用量，本研究在紅壤水田和旱地通過開展種肥同播不同硼肥用量試驗，研究其對油菜出苗、生長發(fā)育、硼肥吸收利用效果、籽粒產(chǎn)量、出油率等的影響，以期為該區(qū)域紅壤耕地油菜生產(chǎn)硼肥施用和輕簡高效栽培技術(shù)提供技術(shù)參考和理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料與試驗地概況

供試油菜品種為希望122，由中國農(nóng)業(yè)科學院油料作物研究所提供。試驗用硼肥為華中農(nóng)業(yè)大學養(yǎng)分管理研究團隊與武漢高飛農(nóng)業(yè)有限公司聯(lián)合生產(chǎn)的油菜專用硼肥(商品名:萬力硼)，有效成分為硼砂，純硼(B)含量為120 g·kg－1，規(guī)則圓球顆粒，大小均勻，比重與油菜籽一致，采用了緩釋包衣技術(shù)，在油菜整個生育期內(nèi)緩慢釋放養(yǎng)分，滿足油菜整個生育期對硼的需求。

1.2 試驗設(shè)計

試驗于2017 ― 2018年在江西省崇仁縣(27°42′40″N，116°6′26″E，海拔60 m)和進賢縣(28°21′2″N，116°10′30″E，海拔20 m)紅壤研究所試驗田進行，試驗設(shè)置4 個試驗點:D1:崇仁水田、D2:崇仁旱地、D3:進賢水田、D4:進賢旱地，試驗地土壤基本化學性狀見表1。每個試驗點設(shè)置4 個硼肥處理，分別為:T1(0 kg·hm－2，對 照)、 T2 (4.5 kg·hm－2)、 T3 (9.0 kg·hm－2)、 T4(13.5 kg·hm－2)，每處理重復3 次，隨機區(qū)組排列，小區(qū)面積20 m2(4 m×5 m)。各處理其他肥料用量一致，統(tǒng)一施肥水平和施肥方法，試驗地施肥標準按N 150.0 kg·hm－2、P2O560.0 kg·hm－2、K2O 75.0 kg·hm－2施加，肥料分2 次施用，基施70%氮肥、80%鉀肥和全部磷、硼肥(基施為復合肥、尿素和硼砂，復合肥氮磷鉀各含15%，尿素氮含量46%)，與種子拌勻后撒施，冬前追施剩余的氮肥(尿素)和鉀肥(氯化鉀，鉀含量為60%)。油菜播種量為4.5 kg·hm－2，試驗期各處理不進行間苗補苗操作，其他管理同一般大田直播油菜。

表1 試驗田土壤基本理化性質(zhì)Table 1 Basic physical and chemical properties of soils in the experimental fields

1.3 測定項目與方法

播種后調(diào)查油菜生育期并參考鄭偉等[15]的方法調(diào)查油菜不同生育期(全苗期、五葉期、成熟期)密度。成熟期每小區(qū)連續(xù)取長勢一致的10 株油菜進行考種，考察單株角果數(shù)、每角粒數(shù)及千粒重，各小區(qū)分別取3塊4 m2(2 m×2 m)的樣方進行單打單收測產(chǎn)，將植株莖稈、角果皮和籽粒分離并測定生物量，采用鹽酸浸提－姜黃素比色法測定各器官硼含量[16]。菜籽含油量采用DA7200 型近紅外分析儀(波通，瑞典)測定[17]。根據(jù)公式計算各指標:

1.4 數(shù)據(jù)處理

所有數(shù)據(jù)經(jīng)過Excel 2007 整理后采用SPSS Statistics 17.0 中的Duncan′s multiplerange test 方法進行差異顯著性分析，不同小寫字母表示處理間差異顯著(P<0.05)。

2 結(jié)果與分析

2.1 種肥同播硼肥用量對油菜生育進程的影響

由表2 可知，隨硼肥用量的增加，油菜的苗期和蕾薹期長短無顯著變化，但花期縮短，角果期延長，全生育期縮短。與對照相比，施硼肥后各試驗田花期縮短9～20 d，總體表現(xiàn)為土壤有效硼含量越低，花期時間越長，在該土壤中施硼肥花期縮短效果越明顯。與對照相比，施硼肥后各試驗田油菜角果期增加7～9 d。D2 和D4 試驗田施硼肥后油菜全生育期縮短2～5 d，D1 和D3 試驗田施硼肥后油菜全生育期縮短5～11 d。綜上可知，施硼肥可有效縮短花期，為角果的發(fā)育提供了充足的時間，而且施硼縮短了油菜全生育期，土壤基礎(chǔ)硼含量越低，效果越明顯。

表2 硼肥用量對油菜生育進程的影響Table 2 Effect of the boric application amount on the growth process of rapeseed

2.2 種肥同播硼肥用量對油菜成苗率和成株率的影響

由表3 可知，種肥同播條件下不同硼肥用量總體對油菜出苗率無明顯影響，成苗率和成株率總體隨施硼量的增加而增加，當施硼量為9.0 kg·hm－2時不再顯著增加。未施硼肥條件下(T1)，旱地油菜平均成苗率和平均成株率比水田油菜高，水田油菜平均成苗率和平均成株率分別為51.0%和44.6%，旱地平均成苗率和平均成株率分別為65.7%和55.7%，土壤基礎(chǔ)硼含量越高成苗率和成株率越高。與對照相比，施硼肥后4 塊試驗田成苗率和成株率分別增加4.5～26.3 和4.1～19.5 個百分點，水田成苗率和成株率分別增加15.1～26.3 和4.1～19.5 個百分點，旱地成苗率和成株率分別增加4.5～17.1 和6.2～18.8 個百分點，水田油菜成苗率和成株率增幅總體高于旱地油菜。當施硼量為9.0 kg·hm－2時，4 塊試驗田平均成苗率和成株率最高，分別達到75.2%和66.4%。

表3 硼肥用量對油菜密度的影響Table 3 Effect of the boric application amount on the density of rapeseed /%

2.3 種肥同播硼肥用量對油菜產(chǎn)量、產(chǎn)量構(gòu)成因子和生物量的影響

由表4 可知，種肥同播條件下硼肥用量和耕地類型顯著影響油菜產(chǎn)量。同一施硼量處理下，旱地油菜產(chǎn)量明顯高于水田油菜產(chǎn)量，2 種耕地類型之間的產(chǎn)量差達438.3～647.5 kg·hm－2。種肥同播條件下增施硼肥顯著提高了紅壤耕地油菜產(chǎn)量，且油菜產(chǎn)量隨施硼量的增加呈增加趨勢。相比對照，增施硼肥后油菜產(chǎn)量顯著增加，增產(chǎn)量達702.6～2 042.9 kg·hm－2，增產(chǎn)率達55.4 ～ 1 267.4%。當施硼量大于9.0 kg·hm－2時，4 塊試驗田的油菜產(chǎn)量均不再顯著增加。與對照相比，T2、T3 和T4 水田油菜平均增產(chǎn)717.0%、1 023.7% 和1 118.2%，旱地油菜平均增產(chǎn)142.9%、196.5%和201.3%，水田油菜對施硼量的增加表現(xiàn)出更高的敏感性。

由表5 可知，種肥同播條件下增施硼肥對油菜產(chǎn)量構(gòu)成因素有不同程度影響。單株角果數(shù)隨施硼量的增加呈增加趨勢，當施硼量大于9.0 kg·hm－2時，4 塊試驗田單株角果數(shù)均不再顯著增加。同一施硼量處理下，不同試驗田單株角果數(shù)表現(xiàn)為D2>D4>D1>D3。與對照相比，當施硼量為9.0 kg·hm－2時，D1、D2、D3和D4 試驗田單株角果數(shù)增幅分別達到402.6%、52.1%、361.2%和241.3%，總體表現(xiàn)為土壤基礎(chǔ)有效硼含量越低，增施硼肥單株角果數(shù)增加效果越明顯。每角粒數(shù)隨施硼量的增加呈增加趨勢，當施硼量大于4.5 kg·hm－2時，每角粒數(shù)不再顯著增加。與對照相比，施硼肥后4 塊試驗田千粒重均有小幅度降低。另外，增施硼肥亦可顯著提高油菜成熟期生物量，隨著施硼量的增加，4 塊試驗田油菜地上部生物量均呈增加趨勢。施硼量大于9.0 kg·hm－2時，生物量均不再顯著增加(D1 除外)。土壤基礎(chǔ)有效硼含量越低的試驗田，收獲期對照處理油菜期生物量越小，增施硼肥后生物量增幅越大。油菜籽收獲指數(shù)隨施硼量的增加呈增加趨勢，其中，D2 試驗田各處理間差異不顯著，其他田塊當施硼量大于4.5 kg·hm－2時收獲指數(shù)不再顯著增加；T1、T2、T3 和T4 綜合4 塊試驗田的平均收獲指數(shù)分別為11.1%、25.0%、26.7%和27.1%。

2.4 種肥同播硼肥用量對油菜硼肥吸收利用的影響

由圖1 可知，種肥同播條件下油菜收獲期莖稈、角果皮和籽粒中的硼含量隨施硼量的增加呈不同程度的增加趨勢。與對照相比，施硼后莖稈中硼含量增加7.84～21.19 mg·kg－1，增幅達56.7%～231.3%，角果皮中硼含量增加4.89～27.66 mg·kg－1，增幅達33.8%～267.3%，籽粒中硼含量增加2.09～6.68 mg·kg～1，增幅達17.5%～76.3%。施硼量在13.5 kg·hm－2范圍內(nèi)時，角果皮中硼含量隨施硼量的增加顯著增加；當施硼量大于9.0 kg·hm－2時莖稈中硼含量不再顯著增加；當施硼量大于4.5 kg·hm－2時D2 和D4 試驗田籽粒中硼含量不再顯著增加，當施硼量大于9.0 kg·hm－2時D1和D3 試驗田籽粒中硼含量不再顯著增加。油菜收獲期各器官中硼含量表現(xiàn)為角果皮>莖稈>籽粒。

表4 硼肥用量對油菜產(chǎn)量的影響Table 4 Effect of the boric application amount on the yield of rapeseed

表5 硼肥用量對油菜產(chǎn)量構(gòu)成因子和生物量的影響Table 5 Effect of the boric application amount on the yield components and biomass of rapeseed

由表6 可知，硼肥吸收量總體隨施硼量的增加顯著增加，施硼量低于9.0 kg·hm－2時，硼肥吸收量快速增加，高于9.0 kg·hm－2后，增加速度減緩，說明9.0 kg·hm－2的硼肥施用量基本滿足油菜生長發(fā)育需求，此時平均積累量為187.5 g·hm－2，相比對照增加367.7%。同一施硼量水平，旱地油菜硼肥吸收量明顯高于水田油菜，旱地油菜硼肥平均吸收量在T1、T2、T3和T4 條件下相比水田分別增加130.5%、59.1%、31.5%和20.7%。硼肥利用率隨施硼量增加顯著降低，施硼量為9.0 kg·hm－2時，硼肥利用率平均為13.7%，屬于較低水平。硼肥貢獻率在不同試驗田表現(xiàn)出較大差異，總體上與土壤基礎(chǔ)有效硼含量呈負相

圖1 不同硼肥用量對油菜不同器官硼含量的影響Fig.1 Effect of different dosage of boric fertilizer on boron content in rapeseed

關(guān)關(guān)系，各試驗田土壤基礎(chǔ)有效硼含量D2>D4>D1>D3，同一施硼量條件下硼肥貢獻率表現(xiàn)為D3>D1>D4>D2，土壤基礎(chǔ)有效硼含量越低，施硼增產(chǎn)效果越好。施硼量為9.0 kg·hm－2時，硼肥貢獻率平均為79.0%。

表6 硼肥用量對油菜硼肥吸收利用的影響Table 6 Effect of boric dosage on the absorption and utilization of boron in rapeseed

2.5 種肥同播硼肥用量對菜油產(chǎn)量的影響

由表7 可知，硼肥用量顯著影響菜籽含油量和產(chǎn)油量。菜籽含油量隨施硼量的增加呈增加趨勢(除旱地T4 較T3 略有降低)，但T3 與T4 之間差異均不顯著，具體表現(xiàn)為T1

表7 硼肥用量對菜油產(chǎn)量的影響Table 7 Effect of the boric application amount on the yield of rapeseed oil

3 討論

本研究所用土壤為嚴重缺硼紅壤土。研究發(fā)現(xiàn)，土壤有效硼含量越低，油菜花期和全生育期越長，角果發(fā)育時間越短，施硼肥后改善效果越顯著，土壤增施硼肥可縮短花期9～20 d，全生育期縮短2～11 d，不僅為角果的發(fā)育提供充足的時間，也為后茬作物及早騰地，保證了后茬作物高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)。

緩釋硼肥與油菜種籽同播技術(shù)不僅可減少追施硼肥的勞動成本，而且能將硼肥施用在根系附近緩慢釋放養(yǎng)分提高硼肥利用率，滿足油菜輕簡化栽培。缺硼土壤增施硼肥可顯著增加油菜成株率、單株角果數(shù)和每角粒數(shù)，進而增加產(chǎn)量[14，18－21]。本研究結(jié)果表明，土壤有效硼含量不足的條件下，適宜的緩釋硼肥用量可顯著增加直播油菜的產(chǎn)量，但處理不同對產(chǎn)量和產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響不同。緩釋硼肥與油菜種肥同播總體對出苗率無顯著影響，但可顯著增加成苗率和成株率，當施硼量大于9.0 kg·hm－2時，成苗率和成株率不再顯著增加。直播油菜由于群體數(shù)量大、個體間競爭激烈，土壤有效硼含量缺乏時，長勢弱、競爭力差的植株將被淘汰，因此補充適量的硼肥可顯著提高油菜成苗率和成株率，成株率的增加是直播油菜增產(chǎn)的關(guān)鍵因素之一。土壤基礎(chǔ)有效硼含量越低，單株角果數(shù)越低，施硼肥后增幅越大，單株角果數(shù)隨施硼量的增加顯著增加，當施硼量大于9.0 kg·hm－2時，不再顯著增加。當施硼量大于4.5 kg·hm－2時，水田油菜每角粒數(shù)不再顯著增加，而旱地油菜每角粒數(shù)各處理間總體無顯著差異，說明土壤有效硼含量低于0.11 mg·kg－1時增施硼肥可有效增加每角粒數(shù)。千粒重隨施硼量的增加略有降低，推測這可能與施硼肥后單株角果數(shù)與每角粒數(shù)的增加有關(guān)。

白雪等[22]研究表明，增施硼肥可顯著增加油菜干物質(zhì)積累和產(chǎn)量。本研究發(fā)現(xiàn)，地上部生物量與產(chǎn)量隨施硼量的增加而增加，當施硼量大于9.0 kg·hm－2時，總體不再顯著增加。說明適宜硼肥可促進油菜營養(yǎng)生長和生殖生長，過量施硼可能使油菜生長受到抑制與毒害[23－26]。本研究中，水田土壤基礎(chǔ)有效硼含量為0.02～0.07 mg·kg－1，明顯低于旱地土壤的基礎(chǔ)有效硼含量0.11～0.22 mg·kg－1，這與水田中有效硼的淋溶和流失較旱地嚴重有關(guān)，因此水田直播油菜對施硼量的增加表現(xiàn)出更高的敏感性，施硼肥后增產(chǎn)效果更顯著，硼肥貢獻率更高。雖然旱田油菜產(chǎn)量總體高于水田油菜，但隨著硼肥施用量的增加，水田油菜增產(chǎn)達717.0% ～1 118.2%，而旱地油菜增產(chǎn)142.9% ～201.3%，增產(chǎn)率遠低于水田油菜，收獲期生物量也表現(xiàn)出相同趨勢。

前人研究表明，油菜生長后期的生長中心逐漸由營養(yǎng)生長轉(zhuǎn)為生殖生長，需大量的硼。硼逐漸從葉片、莖稈轉(zhuǎn)移至角果，以保證角果的光合能力和碳水化合物代謝，從而保證較高的產(chǎn)量[27－28]。本研究結(jié)果表明，種肥同播條件下，隨著施硼量的增加，收獲期油菜各器官中硼含量不同程度增加，各器官中硼含量及其增幅均表現(xiàn)為角果皮>莖稈>籽粒。說明油菜生長后期硼轉(zhuǎn)移至角果后主要儲存在角果皮中，為籽粒發(fā)育提供保障。施硼顯著增加了油菜硼肥吸收量，其變化趨勢與硼含量的變化趨勢相同，施硼量為13.5 kg·hm－2時達最大值。本研究中，硼肥利用率隨施硼量的增加而降低，整體處于較低水平，這主要是因為紅壤耕地酸化嚴重，造成硼的流失。前人研究表明，油菜[29]、水稻[30]、花生[31]、大豆[32]等作物增施硼肥后對提高其產(chǎn)量和品質(zhì)均有一定的效果。本研究發(fā)現(xiàn)，施硼量低于9.0 kg·hm－2時，菜籽含油量和產(chǎn)油量均隨施硼量的增加顯著增加，這是由于缺硼可抑制植物的碳氮代謝過程，影響脂肪酸的合成導致含油量下降；同時缺硼會抑制葉綠體的發(fā)育并阻礙葉綠素的合成，導致光合作用效率低，產(chǎn)量降低，進而影響菜籽產(chǎn)油量[33－35]。因此，缺硼土壤增施硼肥對菜籽含油量和產(chǎn)油量的提升具有重要意義。

王瑞東等[36]研究表明，連續(xù)兩年施用普通硼砂后造成硼在葉片中過量積累，施用緩釋硼肥無此情況，緩釋硼肥后效比普通硼肥好，停施兩年后新葉硼含量仍可維持在正常水平。緩釋硼肥比普通硼肥釋放養(yǎng)分慢，因此流失更少，利用率更高。本研究僅通過一年多點試驗研究了緩釋硼肥種肥用量對油菜生長發(fā)育和產(chǎn)量的影響，為進一步提高硼肥利用率以及作物產(chǎn)量和品質(zhì)，還需進行緩釋硼肥在水田和旱地不同輪作模式下的后效研究。

4 結(jié)論

緩釋硼肥在用量低于13.5 kg·hm－2時與油菜種肥同播對紅壤耕地油菜出苗無不利影響，適宜硼肥用量具有縮短花期，延長角果期的效果；同時，可通過增加成株率、單株角果數(shù)和每角粒數(shù)提高紅壤菜籽產(chǎn)量。綜合產(chǎn)量、菜籽含油量、硼肥利用率和產(chǎn)油量等因素，推薦紅壤旱地硼肥施用量為9.0 kg·hm－2，水田施用量為9.0～13.5 kg·hm－2。