陳玲英，任 濤，周志華，程應(yīng)德，魯明星，程 泰，周瑋峰，魯劍巍

（1.華中農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，武漢 430070；2.湖北省武穴市農(nóng)業(yè)農(nóng)村局，湖北 武穴 435400；3.湖北省油菜辦公室，武漢 430070）

油菜是中國重要的油料作物，菜子油的市場份額占國民食用植物油的50%以上［1］，但中國植物油自給率僅30.8%，菜子油的短缺嚴(yán)重威脅到國家食用油供給安全［2］。擴(kuò)大油菜生產(chǎn)面積，提高油料作物的產(chǎn)量，對保障國民糧油安全具有重要意義。

長江流域是中國油菜的主要產(chǎn)區(qū)，種植面積和總產(chǎn)量均占全國85%左右［3］，其中，該區(qū)域種植以水旱輪作的稻田油菜為主。近年來隨著農(nóng)村勞動力結(jié)構(gòu)的變化及農(nóng)業(yè)種植效益的下降，油菜種植方式由傳統(tǒng)的育苗移栽向大田直播轉(zhuǎn)變［4］，加上水稻的秋收時間有向后推遲的趨勢［5］，油菜生長時間不足造成產(chǎn)量偏低和穩(wěn)產(chǎn)性下降，農(nóng)戶種植油菜的積極性降低，從而導(dǎo)致南方稻區(qū)出現(xiàn)大量冬閑田［6］。針對以上問題，科技工作者和種植農(nóng)戶對具有搶抓農(nóng)時和輕簡高效特點(diǎn)的油菜免耕直播技術(shù)進(jìn)行了嘗試，尤其是近年來農(nóng)用無人機(jī)的快速發(fā)展也為油菜免耕飛播提供了條件，華中農(nóng)業(yè)大學(xué)作物養(yǎng)分管理團(tuán)隊(duì)研發(fā)的稻草全量還田油菜免耕飛播生產(chǎn)技術(shù)模式在湖北省部分地區(qū)獲得成功［7］。鄂東是湖北省重要的水稻生產(chǎn)區(qū)域，同時也是油菜主要種植區(qū)域，近年來冬季空閑稻田面積較大［8］。為了驗(yàn)證該模式在鄂東的應(yīng)用效果及細(xì)化關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)，根據(jù)該區(qū)域的生產(chǎn)條件并結(jié)合氣候和土壤特點(diǎn)，連續(xù)2 年組合油菜免耕直播＋無人機(jī)播種＋稻草全量還田＋施用油菜專用緩釋肥＋機(jī)械開溝等技術(shù)，以當(dāng)?shù)厣a(chǎn)中采用的旋耕直播技術(shù)模式作對照，比較2 種模式的油菜子產(chǎn)量、肥料利用效率、經(jīng)濟(jì)效益等的差異，為油菜免耕飛播技術(shù)模式在鄂東地區(qū)的推廣應(yīng)用提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)概況

試驗(yàn)于2018 年在湖北省武穴市余川鎮(zhèn)（30°4′27″N，115°45′44″E）開展。油菜供試品種為華早291，前茬作物為晚熟一季稻。2018年耕層（0～20 cm）土壤理化性質(zhì)：pH 5.86、有機(jī)質(zhì)23.90 g/kg、全氮1.66 g/kg、有效磷12.30 mg/kg、速效鉀76.10 mg/kg；2019年耕層（0～20 cm）土壤理化性質(zhì)：pH 5.73、有機(jī)質(zhì)24.60 g/kg、全氮1.68 g/kg、有效磷12.50 mg/kg、速效鉀77.80 mg/kg。該地區(qū)屬亞熱帶季風(fēng)性濕潤氣候，年均氣溫17.10 ℃，年均降水量1 427.90 mm。2 年油菜生長期的月均氣溫及月累積降水量見圖1。

圖1 2018—2019 年、2019—2020 年油菜生長季的月均氣溫及降水量變化

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采取對比大區(qū)設(shè)計(jì)，設(shè)有旋耕直播與免耕飛播2 個處理。

1）旋耕直播處理。水稻收獲后移除稻草，撒施基肥，使用亞澳1GKNBM 型旋耕機(jī)進(jìn)行旋耕整田，雷沃804 型開溝機(jī)開溝，其中廂寬、溝寬、溝深分別為2.00、0.20、0.25 m，然后人工撒播油菜種子，采用電動噴霧器噴灑50%異松·乙草胺乳油1 050 g/hm2，封閉除草，抽薹前期追肥，在初花期采用植保無人機(jī)噴灑25%咪鮮胺乳油750 g/hm2防治菌核病。試驗(yàn)分別于 2018 年 10 月 18 日和 2019 年 10 月 25 日播種，2019 年 5 月 14 日和 2020 年 5 月 16 日收獲，2 年播種量分別為9.0、7.5 kg/hm2。

2）免耕飛播處理。使用大疆MG-1P 型無人機(jī)在水稻收獲前3 d 飛播油菜種子，水稻收獲時留茬40 cm，稻草全量還田，水稻收獲后第3 天進(jìn)行施肥和開溝。先表面撒施油菜專用肥，隨后開溝，封閉除草、菌核病防治方法同旋耕直播處理。2 年試驗(yàn)分別于 2018 年 10 月 10 日和 2019 年 10 月 18 日播種，收獲日期和播種量與同年的旋耕直播處理一致。

試驗(yàn)供試肥料為油菜專用緩釋肥（湖北宜施壯農(nóng)業(yè)科技有限公司），N∶P2O5∶K2O=25∶7∶8、尿素（含N 46%）、復(fù)合肥（N∶P2O5∶K2O=15∶15∶15）、氯化鉀（含K2O 60%）。施肥方式均采用人工撒施。其中，旋耕直播處理采用“基肥+1 次追肥”的方式，以復(fù)合肥為基肥，以尿素、氯化鉀作為追肥在蕾薹期施用；免耕飛播處理采用“一次性基施”的方式施用油菜專用緩釋肥。具體肥料施用情況見表1。

表1 施肥與養(yǎng)分投入情況 （單位：kg/hm2）

1.3 測定指標(biāo)

在油菜收獲前一周，選取3個具有代表性的0.6 m×0.6 m 樣方，調(diào)查油菜成熟期的密度；同時，選取6 株具有代表性的植株，調(diào)查單株角果數(shù)，每角粒數(shù)，千粒重。收獲當(dāng)天，每個處理內(nèi)選取3 個長勢均勻的2.0 m×2.5 m 樣方，測定油菜子實(shí)際產(chǎn)量。

2019—2020 年在油菜苗期（2019 年 11 月 21日），每個處理內(nèi)選取3 個長勢均勻的0.6 m×0.6 m 樣方，調(diào)查油菜密度、株高、葉片數(shù)、根長和葉面積。葉面積采用汪瑞清等［9］的方法測定。最后，將樣方內(nèi)植株烘干至恒重，測其地上部生物量。

1.4 肥料偏生產(chǎn)力

肥料偏生產(chǎn)力測定參考文獻(xiàn)［10］。

1.5 經(jīng)濟(jì)效益計(jì)算

經(jīng)濟(jì)效益計(jì)算公式如下。

所有價格參照當(dāng)?shù)貎r格計(jì)算。2018—2019 年與2019—2020 年的油菜子收購價格分別為4.8 元/kg和5.2 元/kg。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料包括種子、肥料、農(nóng)藥、人工、機(jī)械等支出。2年種子的價格分別為22.0元/kg和28.0元/kg，其他農(nóng)資價格保持一致；油菜專用緩釋肥 2.7 元/kg，復(fù)合肥 2.5 元/kg，尿素 2.0 元/kg，氯化鉀肥3.2元/kg；農(nóng)藥170.0元/hm2；人工播種180.0元/hm2，人工電動噴藥 300.0 元/hm2，人工清溝 150.0 元/hm2；無人機(jī)播種 150.0 元/hm2，機(jī)械開溝 600.0 元/hm2，無人機(jī)施藥 150.0 元/hm2，旋耕機(jī)整田 450.0 元/hm2，油菜機(jī)械收獲脫粒1 500.0 元/hm2。

1.6 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2019 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理，Origin 2019 軟件作圖，SPSS 22.0 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析，獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)（P＜0.05）。

2 結(jié)果與分析

2.1 油菜苗期農(nóng)藝性狀

2019 年11 月21 日測定苗期油菜的農(nóng)藝性狀，免耕飛播處理能促進(jìn)油菜生長（表2）。與旋耕直播相比，盡管免耕飛播處理的密度降低10.5%，但油菜株高、單株葉面積、主根長、生物量分別顯著增加23.1%、97.8%、44.2%和36.4%。

表2 2 種不同種植模式的油菜苗期農(nóng)藝性狀

2.2 油菜產(chǎn)量及構(gòu)成因子

免耕飛播處理顯著提高油菜子產(chǎn)量（圖2）。與旋耕直播處理相比，免耕飛播處理在2018—2019 年增產(chǎn) 174 kg/hm2，增幅 8.7%，在 2019—2020 年增產(chǎn)257 kg/hm2，增幅11.0%，2 年的產(chǎn)量平均增幅9.9%。通過對比分析2 種模式下的產(chǎn)量構(gòu)成因子（表3），與旋耕直播相比，免耕飛播處理2 年的單株角果數(shù)、每角粒數(shù)平均增加 27.4 個/株和 1.4 粒/角，增幅為24.7%和7.4%。表明免耕飛播處理通過提高油菜單株角果數(shù)和每角粒數(shù)來增加油菜產(chǎn)量。

圖2 2 種不同種植模式的油菜產(chǎn)量

表3 2 種不同種植模式的產(chǎn)量構(gòu)成因子

2.3 肥料偏生產(chǎn)力

免耕飛播處理顯著提高肥料的偏生產(chǎn)力（表4）。與旋耕直播處理相比，免耕直播處理在2018—2019 年，N、P、K 肥料偏生產(chǎn)力分別提高 8.3%、165.5%、187.4%，在 2019—2020 年分別提高 7.8%、137.3%、107.7%。N、P、K 肥的肥料偏生產(chǎn)力2 年平均提高8.1%、151.4%和147.6%。

表4 2 種不同種植模式的肥料偏生產(chǎn)力（單位：kg/kg）

2.4 經(jīng)濟(jì)效益

免耕飛播處理能明顯減少油菜種植總成本并提高收益（表5）。與旋耕直播處理相比，免耕飛播處理在2018—2019 年和2019—2020 年總成本分別降低了1 272、960 元/hm2，降幅為19.8%和15.1%；利潤分別增加了 2 107、2 297 元/hm2，增幅為 66.8% 和39.3%。

表5 2 種不同種植模式的油菜經(jīng)濟(jì)效益 （單位：元/hm2）

3 討論

有學(xué)者研究表明，免耕飛播油菜可以充分利用水稻收獲前的墑情，促使油菜子萌發(fā)并有效利用光溫資源，積累更多物質(zhì)，因此有利于油菜越冬及后期產(chǎn)量的形成［7］。本研究中免耕飛播處理的播種時間比旋耕直播處理提早7～8 d 且10 月日均氣溫20 ℃，早播種可充分利用茬口期光溫資源，促進(jìn)苗期油菜的株高、葉面積、根長和生物量的增加，因此免耕飛播模式可以促進(jìn)油菜生長，有利于后期產(chǎn)量的形成。有研究表明增加單株角果數(shù)、每角粒數(shù)和千粒重能明顯提高油菜子的產(chǎn)量［10］。本研究免耕飛播模式單株角果數(shù)平均增加27.4 個，每角粒數(shù)平均增加1.4粒，油菜產(chǎn)量增加，這與Zhang 等［10］研究結(jié)果一致。

油菜是一種需肥量較多的作物［11］，傳統(tǒng)的肥料養(yǎng)分釋放速度快，也易隨雨水流失，而油菜專用緩釋肥能保證油菜生育期內(nèi)養(yǎng)分供應(yīng)［12］；此外，有研究表明秸稈覆蓋還田可以增加鉀素的含量［13，14］。本研究免耕飛播模式通過施用油菜專用緩釋肥既可以減少N、K養(yǎng)分的投入，且顯著提高N、P、K肥料的利用率。

相較于傳統(tǒng)翻耕，免耕飛播模式采用免耕栽培種植技術(shù)，一方面可以增加土壤生物活性和土壤碳庫等，有利于農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展，另一方面可以省去翻耕的投入成本［15］。同時，隨著無人機(jī)、開溝機(jī)、秸稈粉碎裝置聯(lián)合收割機(jī)等設(shè)備在中國農(nóng)業(yè)中得到應(yīng)用，機(jī)械化的發(fā)展提高了油菜種植工作效率［16，17］。在免耕飛播模式中，綜合無人機(jī)播種、機(jī)械開溝、機(jī)械收獲、機(jī)械秸稈粉碎還田和一次性基施油菜專用緩釋肥顯著降低了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料投入。本研究中免耕飛播模式每公頃可減少旋耕機(jī)整田投入450 元、播種投入30 元。在油菜的生產(chǎn)過程中，為保證油菜生育期養(yǎng)分的供應(yīng)，往往需要進(jìn)行1～3 次追肥，而施用油菜專用緩釋肥則只需要一次性施肥，減少勞動力成本的投入［18］。本研究中免耕飛播模式投入的肥料成本比旋耕直播模式2 年的肥料投入成本分別減少 462、150 元/hm2，人工施肥投入成本 2 年分別減少150、150 元/hm2，有效降低了投入肥料與施肥勞動力的成本，與其他學(xué)者研究一致［19，20］。

油菜免耕飛播模式能夠充分地利用光溫水熱和養(yǎng)分資源，促進(jìn)油菜生長，進(jìn)而提高產(chǎn)量。同時，該模式采用輕簡化機(jī)械種植方式，大幅度提高了油菜生產(chǎn)的機(jī)械化程度，降低了人工勞動強(qiáng)度和投入成本，從而增加凈收益。

4 結(jié)論

4.1 小結(jié)

通過2 年的同一田塊對比試驗(yàn)，鄂東地區(qū)晚收稻田的直播油菜采用免耕飛播技術(shù)模式比旋耕直播模式的種植投入平均減少1 116 元/hm2，油菜子平均增產(chǎn) 216 kg/hm2，凈利潤平均增加 2 202 元/hm2，2 年結(jié)果均表現(xiàn)出節(jié)本增效。因此，免耕飛播模式是一項(xiàng)可以在鄂東推廣應(yīng)用的技術(shù)模式。

4.2 模式要點(diǎn)

總結(jié)2 年試驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)并結(jié)合前期的研究，適合鄂東地區(qū)晚收稻田的稻草全量還田油菜免耕飛播生產(chǎn)技術(shù)模式的技術(shù)要點(diǎn)歸納如下。

1）無人機(jī)播種。選用早中熟優(yōu)質(zhì)甘藍(lán)型油菜品種，全生育期180～220 d，在水稻收獲前3 d 內(nèi)采用無人機(jī)飛播，無人機(jī)飛行高度為3.00 m 左右，播種量為7.5～9.0 kg/hm2。

2）機(jī)械收獲秸稈還田。采用加裝秸稈粉碎裝置聯(lián)合收割機(jī)收獲水稻，留樁40 cm，稻草粉碎后均勻拋撒在田面上，長度約5～10 cm。

3）簡化施肥。在水稻收獲后應(yīng)利用土壤墑情盡早施肥，一次性基施油菜專用緩效肥（如“宜施壯”油菜專用緩釋肥，N∶P2O5∶K2O=25∶7∶8）660～750 kg/hm2。

4）機(jī)械開溝。在施肥后根據(jù)土壤墑情，在土壤含水量30%左右時機(jī)械開溝，溝土覆蓋肥料。廂寬為2.00～2.50 m、溝寬0.20 m 左右，溝深0.25～0.30 m。

5）科學(xué)施藥。在水稻收獲后選用異松·乙草胺封閉除草，用藥量可比常規(guī)技術(shù)減少30%～50%；在初花期選用咪鮮胺防治菌核病。

6）機(jī)械收獲。油菜全株角果2/3 呈黃綠色，子粒種皮呈黑褐色時，采用加裝秸稈粉碎裝置聯(lián)合收割機(jī)進(jìn)行收獲，同時進(jìn)行秸稈還田。