陳少卿，耿國濤，王少華，周 雄，陸志峰，張洋洋，廖世鵬

（1.湖北省武穴市農(nóng)業(yè)局，湖北武穴 435400；2.華中農(nóng)業(yè)大學資源與環(huán)境學院，武漢 430070）

湖北省多采用稻-油輪作的生產(chǎn)方式，而集約化生產(chǎn)需要大量的養(yǎng)分投入才能滿足作物生長的需求［1，2］。但是在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，農(nóng)民普遍重視氮、磷、鉀肥料，卻忽略了中微量元素的施用，作物收獲帶走大量養(yǎng)分卻得不到外源補充，導致了中微量元素的缺乏［3，4］，加之對中微量元素肥施用管理措施的缺乏，導致中微量元素缺乏成為限制油菜（Brassica campestrisL.）產(chǎn)量提高的重要因子。

鎂是作物生長所必需的中量營養(yǎng)元素，作物對其需求量較高［5-7］。油菜是中國重要的油料作物，對鎂缺乏十分敏感［8，9］。另外，湖北省大部分地區(qū)為亞熱帶季風氣候，雨熱同期，并且該區(qū)域土壤pH 普遍較低，鎂的離子半徑較小、水合半徑較大等因素使得鎂離子容易通過徑流和淋洗等流失［10，11］，導致土壤鎂含量普遍偏低。因此，陸志峰等［12］提出鎂是油菜種植上除氮、磷、鉀、硼外另一種需要通過施肥的方式進行補充的養(yǎng)分。直播油菜因省工省時、便于機械化生產(chǎn)的優(yōu)勢，種植比例逐漸增大，但存在對養(yǎng)分缺乏更加敏感等問題［13，14］。因此，確定冬播油菜鎂肥推薦用量及方法很有必要。本試驗通過在湖北省武穴市梅川鎮(zhèn)開展直播油菜鎂肥用量田間試驗，了解直播油菜施鎂效果，確定最佳的鎂肥用量，以期為油菜因地制宜生產(chǎn)提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗概況

試驗于2019 年10 月至2020 年5 月在湖北省武穴市梅川鎮(zhèn)郭坦村（30°06′47″N，115°35′55″E）進行，前茬作物為水稻。土壤類型為花崗片麻巖發(fā)育的水稻土。基礎土壤（0～20 cm 耕層土壤）pH 為4.89，有機質(zhì)含量為14.21 g/kg，全氮含量為0.77 g/kg，有效磷含量為4.63 mg/kg，速效鉀含量為32 mg/kg，交換性鎂含量為210 mg/kg。

1.2 試驗設計

田間試驗設5 個鎂肥用量水平，MgO 用量分別為0（CK）、15、30、45、60 kg/hm2。各處理除鎂肥用量不同外，其他肥料用量均保持一致，純N 用量為180 kg/hm2、P2O5用量為75 kg/hm2、K2O用量為120 kg/hm2、B 用量為1.2 kg/hm2。氮肥為尿素（含N 46%）和磷酸二銨（含N 18%），磷肥為磷酸二銨（含P2O546%），鉀肥為氯化鉀（含K2O 60%），鎂肥為六水氯化鎂（含MgO 10%），硼肥為硼砂（含B 11%）。氮肥分3 次施用（尿素），基肥占60%，越冬肥和薹肥各占20%，磷、鉀、鎂、硼肥全部作基肥。每個處理重復3 次，隨機區(qū)組排列，小區(qū)面積20 m2。

試驗油菜品種為大地199。播種時間為2019 年10 月14 日，播種量為6 kg/hm2，采用人工撒播的種植方式，收獲時間為2020 年5 月7 日。試驗進程和其他田間生產(chǎn)管理均與當?shù)剞r(nóng)民習慣保持一致。

1.3 測定項目與方法

1.3.1 土壤樣品的采集與分析 土壤樣品在油菜播種前采集，在試驗田內(nèi)以“S”形均勻布點15 個，取0～20 cm 耕層土壤，風干磨細過20 目和100 目篩。按照常規(guī)方法測定土壤pH、有機質(zhì)含量、全氮含量、有效磷含量、速效鉀含量，土壤交換性鈣和交換性鎂含量采用1 mol/L 乙酸銨浸提-火焰原子吸收分光光度法測定［15］。

1.3.2 植物樣品的采集與測定 油菜收獲前在各小區(qū)劃定有代表性的樣方0.36 m2（0.6 m×0.6 m），調(diào)查其產(chǎn)量構(gòu)成因素，調(diào)查內(nèi)容包括收獲密度、單株角果數(shù)、每角粒數(shù)和千粒重，并采集樣方中所有油菜地上部植株樣品，樣品放置于網(wǎng)袋中風干，脫粒后分別測定油菜莖稈、角殼和子粒的生物量。油菜成熟后各小區(qū)單獨收獲，以子粒風干質(zhì)量計產(chǎn)。子粒生物量按風干后子粒含水率計算得出，莖稈和角殼生物量用子粒生物量及樣方內(nèi)莖稈、角殼和子粒3部分的比例進行換算得出。各部位樣品經(jīng)60 ℃烘干磨細過篩后，采用HNO3-HClO4（HNO3∶HClO4=4∶1，體積比）消化-原子吸收分光光度法測定植株各部位鎂含量。

1.4 參數(shù)計算及數(shù)據(jù)處理

地上部鎂積累量=地上部生物量×鎂含量［16］；

鎂肥表觀利用率=（施鎂處理鎂累積量-不施鎂處理鎂累積量）÷鎂肥用量×100%［17］；

鎂肥農(nóng)學效率=（施鎂油菜子產(chǎn)量-不施鎂油菜子產(chǎn)量）÷鎂肥用量［17］。

采用Microsoft Excel 2021 軟件處理和計算試驗數(shù)據(jù)，采用SPSS 20 軟件統(tǒng)計分析，采用Origin 2021軟件制圖，LSD法檢驗差異顯著性。

2 結(jié)果與分析

2.1 鎂肥用量對直播油菜產(chǎn)量的影響

由圖1 可知，油菜產(chǎn)量隨施鎂量的增加而顯著提高（P＜0.05），當MgO 用量為45 kg/hm2時，產(chǎn)量達最高，比不施鎂對照增產(chǎn)387 kg/hm2，增加了18.0%，繼續(xù)增加鎂肥用量產(chǎn)量不再增加，說明鎂的增產(chǎn)潛力有一定范圍。通過線性加平臺肥效模型對產(chǎn)量和鎂肥用量進行擬合，結(jié)果顯示油菜產(chǎn)量符合該肥效模型，產(chǎn)量平臺值為2 459 kg/hm2，達到平臺值所需要的MgO 用量為42.1 kg/hm2，為更方便地指導鎂肥施用，將此數(shù)值取整，確定MgO 用量的范圍為40～45 kg/hm2。

圖1 產(chǎn)量與施鎂量之間的關系

2.2 鎂肥用量對直播油菜產(chǎn)量構(gòu)成因子的影響

鎂肥施用明顯增加了直播油菜的單株角果數(shù)和每角粒數(shù)，對收獲密度和千粒重沒有影響（表1）。與不施鎂對照相比，MgO 用量為15、30、45、60 kg/hm2的處理單株角果數(shù)分別增加了3.6%、12.6%、17.8%和15.7%，每角粒數(shù)分別增加了8.1%、12.1%、10.1%和7.1%，鎂肥對單株角果數(shù)的增加幅度總體大于每角粒數(shù)。單株角果數(shù)和每角粒數(shù)達最大水平時的MgO 用量不同，分別為45 kg/hm2和30 kg/hm2，MgO用量為60 kg/hm2時導致產(chǎn)量出現(xiàn)下降趨勢的原因是單株角果數(shù)減少，說明鎂肥增產(chǎn)的原因主要是增加了油菜的單株角果數(shù)，其次是每角粒數(shù)。

2.3 鎂肥用量對油菜各部位生物量占比的影響

油菜各部位生物量占比和施鎂量密切相關（圖2），施鎂后子粒和角殼占比增加，莖稈占比降低，與不施鎂對照相比，MgO 用量為15、30、45、60 kg/hm2時莖稈占比分別下降了2.7%、5.5%、3.3%和3.3%，子粒占比分別增加4.2%、7.1%、5.4%和1.1%，角殼占比增加幅度較小，保持在1.1%～3.9%，可見，施鎂對角殼占比的影響小于莖稈和子粒。

圖2 施鎂量與油菜各部位、生物量占比之間的關系

2.4 鎂肥用量對鎂素吸收的影響

施鎂提高了油菜地上部各部位的鎂含量和鎂累積量（圖3），各部位的鎂含量由高到低依次為子粒、角殼和莖稈（圖3a），各部位鎂累積量由高到低依次為子粒、莖稈、角殼（圖3b）。MgO用量在60 kg/hm2范圍內(nèi)，油菜各部位鎂含量在MgO用量為30～45 kg/hm2時達最大，繼續(xù)增加鎂肥用量，鎂含量變化不顯著。MgO 用量為45 kg/hm2處理的莖稈、角殼和子粒中鎂含量比不施鎂對照分別增加了22.4%、28.4% 和25.4%，鎂累積量分別增加了30.1%、44.5% 和43.5%，累積量的變化除和鎂含量有關外，和生物量的變化也密切相關，因此其增幅大于鎂含量的增幅。施鎂對子粒和角殼鎂含量和鎂累積量的增加幅度大于莖稈。

圖3 鎂肥用量對油菜各部位鎂含量和累積量的影響

2.5 鎂肥用量對鎂肥利用率的影響

不同鎂肥用量對油菜鎂肥表觀利用率和農(nóng)學效率的影響存在明顯差異（圖4），MgO用量在60 kg/hm2范圍內(nèi)，鎂肥表觀利用率呈先增加后降低的趨勢，MgO 用量為30 kg/hm2時達最大，此時鎂肥表觀利用率為21.4%，繼續(xù)增加鎂肥用量，表觀利用率下降，MgO 用量為60 kg/hm2時，表觀利用率降低至11.1%。鎂肥農(nóng)學效率隨施鎂量的增加呈降低趨勢，從MgO用量為15 kg/hm2的11.7 kg/kg 降低至MgO 用量為60 kg/hm2的4.0 kg/kg。

圖4 鎂肥用量對鎂肥表觀利用率和農(nóng)學效率的影響

3 小結(jié)與討論

本研究結(jié)果顯示，湖北省武穴市施鎂可以提高油菜產(chǎn)量，增產(chǎn)效果顯著，應該注重鎂肥的施用。有研究表明，直播油菜對養(yǎng)分缺乏更加敏感，更應該注重養(yǎng)分的投入［14，16］，尤其是中微量元素。隨著人們對鎂元素關注度的增加，關于施鎂增產(chǎn)的報道也日益增多，即使在鎂含量較高的地區(qū)施鎂也有增產(chǎn)效果，其中的原因尚不清楚，可能與較低的土壤pH、較高的土壤鉀鈣等陽離子含量有關［18，19］。本試驗結(jié)果顯示，湖北省武穴市不施鎂油菜產(chǎn)量仍可達2 145 kg/hm2，并且田間試驗中沒有發(fā)現(xiàn)明顯的葉片缺鎂癥狀。土壤鎂供應不足不會造成絕產(chǎn)現(xiàn)象，多為類似本試驗中輕度缺鎂卻表現(xiàn)不出葉片缺鎂癥狀，因此被稱之為“隱性缺鎂”［20］。這種情況給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中鎂營養(yǎng)診斷和鎂肥推薦施用造成很大困擾，因此鎂肥在田間生產(chǎn)中會被忽視，限制了油菜產(chǎn)量的提高。通過測定土壤交換性鎂含量來預測土壤供鎂程度是一種預防隱性缺鎂的重要手段。

本研究中，施鎂主要通過增加直播油菜的單株角果數(shù)和每角粒數(shù)提高油菜產(chǎn)量，對收獲密度和千粒重的影響較小。施鎂對產(chǎn)量的增加主要體現(xiàn)在提高了油菜的單株生產(chǎn)力。當然也有研究表明施鎂對產(chǎn)量的提高也體現(xiàn)在群體密度的增加，對于中微量元素而言，這可能取決于土壤的養(yǎng)分供應水平，在養(yǎng)分相對充足的區(qū)域可能主要是提升單株生產(chǎn)力，在養(yǎng)分嚴重缺乏的區(qū)域則在提高單株生產(chǎn)力的同時提高群體密度［16］。施鎂對單株生產(chǎn)力提高的重要原因取決于鎂的生理功能。充足的鎂元素在提高油菜光合能力的同時促進同化物向生殖器官轉(zhuǎn)移［21］，有利于角果的建成和發(fā)育，單株角果數(shù)的增加是最直接的影響，角果中充足的同化物有利于子粒的發(fā)育［22］，從而使每角粒數(shù)增加，可能是因為該區(qū)域的鎂含量相對較高，所以對千粒重的影響不顯著。因此，光合作用的提高和同化物從營養(yǎng)器官向生殖器官的轉(zhuǎn)移改善了油菜各部位生物量的占比，提高了油菜經(jīng)濟系數(shù)，從而提高了油菜產(chǎn)量。

本研究中計算的鎂肥表觀利用率沒有考慮根系和落葉等，因此鎂肥表觀利用率相對較低。施鎂后促進了油菜地上部養(yǎng)分吸收，增加了地上部生物量，地上部累積量顯著增加，從而利于肥料利用效率的增加，然而隨著肥料用量增加，其帶來的增產(chǎn)效應逐漸降低，利用率也顯著降低。肥料農(nóng)學效率直接反映了單位施肥量所增加的作物經(jīng)濟產(chǎn)量［23］，合理的鎂肥施用可以保證農(nóng)學利用率不降低。但是肥料表觀利用率和農(nóng)學效率均因品種、氣候、土壤狀態(tài)和管理措施等因素不同而不同，因此施用鎂肥過程中也應該因地制宜，保證產(chǎn)量的同時注重提高鎂肥利用率和農(nóng)學效率。綜合產(chǎn)量、養(yǎng)分吸收利用效率等因素，推薦該區(qū)域鎂肥用量為40～45 kg/hm2MgO。