張鳳云, 成雪峰 ,盧曉瑜,2

(1.菏澤學院農(nóng)業(yè)與生物工程學院,山東 菏澤 274000; 2.東北林業(yè)大學園林學院,黑龍江 哈爾濱 150006)

牡丹(PaeoniasuffruticosaAndr.)是芍藥科芍藥屬的多年生落葉灌木,是中國特產(chǎn)名花,享有“國色天香”“花中之王”的美譽,不但有極高的觀賞價值,還有藥用、食用、油用等經(jīng)濟價值,深受人們喜愛[1,2].油用牡丹是籽粒出油率高于22%的所有牡丹的統(tǒng)稱,當前油用牡丹主要是鳳丹牡丹和紫斑牡丹品系,80%以上分布在河南洛陽、山東菏澤、安徽銅陵等地[3,4].作為新型的油料作物,油用牡丹不僅長勢旺盛,具有較高的成花率和結(jié)實率,也具有很高的油脂含量和營養(yǎng)價值,是一種集觀賞和油用為一身的經(jīng)濟作物[5,6].大量研究表明,牡丹籽油具有抗氧化、保肝、降血脂、降血壓、防曬等作用,其內(nèi)含大量不飽和脂肪酸,同時含有維生素E、角鯊烯、植物甾醇、微量元素等多種成分,均對人體多有益處[7].牡丹籽油含有豐富的α-亞麻酸,鑒于亞麻酸的重要性以及人類膳食結(jié)構(gòu)中普遍缺乏的現(xiàn)狀,牡丹籽油具有極大的發(fā)展?jié)摿8].

植物生長和營養(yǎng)物質(zhì)的積累與環(huán)境因子(如光照、溫度、土壤供水供肥能力等)密切相關(guān)[9].施肥作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中最重要的措施之一,對作物生理和生長發(fā)育的調(diào)控,在改善作物產(chǎn)量和品質(zhì)方面作用明顯[10-12].隨著油用牡丹產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展,保持牡丹油籽產(chǎn)量和品質(zhì)的穩(wěn)定性已是涉及產(chǎn)業(yè)存亡的關(guān)鍵問題,而肥料施用時期、種類、用量及配比顯得尤為重要[13].本文在調(diào)查研究的基礎(chǔ)上,綜合分析與油用牡丹施肥相關(guān)的文獻資料,對油用牡丹施肥技術(shù)及研究方法進行評述,探討存在問題并提出應(yīng)對策略,旨在為推動油用牡丹施肥水平的提升和農(nóng)田科學管理提供參考.

1 油用牡丹研究歷史

山東菏澤是中國牡丹主產(chǎn)區(qū),本區(qū)牡丹栽培始于隋興于唐宋盛于明,到清已經(jīng)是中國牡丹栽培中心.1973年菏澤農(nóng)戶就嘗試過用牡丹油籽榨油,但由于技術(shù)限制導致牡丹籽油產(chǎn)量低且口感差,未能形成規(guī)模.2010年以前以“油用牡丹”為題的牡丹相關(guān)詳細總結(jié)和報道幾乎查閱不到,直到2011年牡丹籽油獲得“新資源食品”認證,油用牡丹及其產(chǎn)業(yè)的發(fā)展研究才正式進入起步發(fā)展階段(見圖1).近年來,廣泛開展了油用牡丹高效繁殖、豐產(chǎn)栽培、優(yōu)良品種選育、籽油成份和綜合利用等方面的研究,探索油用牡丹生育調(diào)控、栽培管理等新途徑、新方法,通過不斷創(chuàng)新獲得了許多能夠直接用于生產(chǎn)的技術(shù)和理論.當前,在油用牡丹產(chǎn)業(yè)發(fā)展過快、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)失衡和油籽價格大幅變化的影響下,牡丹產(chǎn)業(yè)發(fā)展已經(jīng)到了產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型的拐點.但是,關(guān)于油用牡丹的研究在2017～2018年獲得較多結(jié)果之外,往后逐年減少,這與油用牡丹產(chǎn)業(yè)發(fā)展動向一致.

圖1 油用牡丹相關(guān)研究數(shù)量動態(tài)圖

2 油用牡丹施肥研究現(xiàn)狀

施肥是提高作物產(chǎn)量和改善品質(zhì)的重要舉措,合理施肥既能保證植物正常生長發(fā)育,又能改善品質(zhì).研究表明,油用牡丹不同產(chǎn)地油籽產(chǎn)量和質(zhì)量存在顯著差異,這種差異的形成除了與種子本身和環(huán)境條件相關(guān)外,施肥也是一個相當重要的影響因子.

2.1 施肥時間

當前關(guān)于施肥時間的研究還不統(tǒng)一,師帥[14]建議在開花前、開花后、入冬前各施肥一次,黃春國等[15]認為在3月中旬,10月初以及次年4月初施肥有利于提高油用牡丹產(chǎn)籽量.黎媛等[16]在文中的設(shè)計試驗于11月上旬施用基肥,次年3月上旬、4月上旬、5月上旬、6月上旬追肥,共追肥4次.

作為典型的“春發(fā)枝、夏打盹、秋長根、冬休眠”的植物,油用牡丹發(fā)芽和開花過程要消耗大量營養(yǎng)物質(zhì),因此在生產(chǎn)上常結(jié)合灌溉施越冬肥.牡丹初栽時嚴禁施肥,施肥時間至少在栽后半年.當前,牡丹全年養(yǎng)護管理中大都施用3次肥料:第一次在春天解凍后或花前進行,目的是促進花蕾形成、為開花受精提供充足的營養(yǎng);第二次在花后,本次施肥主要目的為促進蓇葖快速形成、防止籽粒敗育和為籽粒灌漿提供充足養(yǎng)分;第三次在蓇葖收獲落葉后進行,主要是為秋季根系發(fā)育和冬閑期芽的發(fā)育供給養(yǎng)分.由于第一、第二次施肥在牡丹旺長期,此時牡丹主要進行地上部分生長,且本時期是牡丹根病高發(fā)期,因此,以速效肥料和微生物菌肥為主.第三次施肥主要目的在于增加植株根系養(yǎng)分貯藏,提高植物抗性,因此以餅肥、豆粕等為主.

2.2 施肥種類和數(shù)量

作物在各生育時期發(fā)育目標不同導致對養(yǎng)分需求在種類和數(shù)量上出現(xiàn)較大差異.張利霞等[17]、魏冬峰等[10]在油用牡丹平衡施肥相關(guān)研究中發(fā)現(xiàn),N、P、K三種肥料配施可有效增強油用牡丹植株生長勢,在促生新枝、增加新枝生長量、擴大葉面積、優(yōu)化開花性狀和提高花期凈光合速率等方面作用明顯,在增產(chǎn)和提高凈光合效率方面作用順序為鉀肥>氮肥>磷肥.通過擬合得到牡丹盛花期凈光合速率最高的純N、P2O5和K2O施肥量分別是502.52 kg·hm-2、179.42 kg·hm-2和174.79 kg·hm-2,油籽產(chǎn)量最高時的施肥量折合N、P2O5和K2O分別是522.24 kg·hm-2、186.40 kg·hm-2和190.92 kg·hm-2.而魏雙雨等[18]關(guān)于N、P、K肥對油用牡丹生長與產(chǎn)量方面的結(jié)果與張利霞等相似,但認為肥料的增產(chǎn)效果表現(xiàn)為磷肥>氮肥>鉀肥,對產(chǎn)油量的影響為氮肥>磷肥>鉀肥,且首次在油用牡丹中提出氮、磷、鉀肥之間的交互作用,推薦的折合N、P2O5和K2O施肥量為343.2 kg·hm-2、109.7 kg·hm-2、248.4 kg·hm-2.姜利等[19]通過對不同生育時期‘鳳丹’各器官N、P、K的積累量進行分析,發(fā)現(xiàn)在油用牡丹發(fā)育前期至蓇葖形成期對氮、磷營養(yǎng)需求較大,蓇葖形成至籽粒成熟期則對K素的要求逐漸增大,因此建議在花期重施氮、磷肥,籽粒形成至成熟期在施氮、磷肥的基礎(chǔ)上重施鉀肥,為油籽發(fā)育提供物質(zhì)基礎(chǔ).張閣[20]在寧夏關(guān)于油用牡丹需肥規(guī)律的研究中也得出了相似的結(jié)論,還對油用牡丹Fe、Mn、Cu、B等微量元素需求進行了探索,發(fā)現(xiàn)油用牡丹器官中礦質(zhì)元素間呈不同程度的相關(guān)性.姜天華等[11,12]發(fā)現(xiàn),24 g·m-2純N在花蕾發(fā)育期和花后分兩次追施或者1 kg·m-2生物炭與40 g·m-2尿素混合后在花蕾發(fā)育期配施有利于促進N素在葉片中積累并促進其向籽粒中轉(zhuǎn)移,在提高油用牡丹籽粒產(chǎn)量的同時提高籽粒中蛋白質(zhì)和氨基酸含量,且對籽油中脂肪酸含量提升有積極效果.姚微等[21]在油用牡丹大風鈴期和花后葉面噴施B和Mo,發(fā)現(xiàn)不同光照強度下的凈光合速率明顯提高,在單果莢粒數(shù)、油籽千粒重、油籽產(chǎn)量、出仁率、出油率方面也顯著增加,其中0.25%的B和0.05%的Mo聯(lián)合噴施的效果最好.魏雙雨等[22]發(fā)現(xiàn),若在油用牡丹大風鈴期、盛花期和花后展葉期向葉面噴施0.25%硫酸鋅和0.25%的硼酸,不但有助于油用牡丹葉片低于午間高溫,減輕光合午休現(xiàn)象,維持較高的凈光合速率,還可以顯著提高牡丹葉片光能轉(zhuǎn)化率和CO2利用率.還有研究表明,在花期根外追施3 g·L-2的硼肥后,可以有效提高油籽出油率和牡丹籽油的抗氧化能力[23],用含Ca2+160 mg·g-1的營養(yǎng)液灌根,能夠使“鳳丹白”光合日變化曲線呈“單峰型”,明顯提高光合強度和有機物合成能力,最終促進植株生長和干物質(zhì)積累[24].

由于有機肥肥效高、作用時間長,在生產(chǎn)實踐中常做基肥.黃春國等[15]在結(jié)籽矮牡丹上的施肥試驗表明,在正常光照和適度遮陰條件下,NPK復合肥和有機肥對牡丹生長和結(jié)籽量的影響無差異,但在過度遮陰條件下,施用有機肥的牡丹在生長和產(chǎn)量指標方面表現(xiàn)更優(yōu),表明使用有機肥可提高牡丹抗逆性,保證其在不良環(huán)境條件下的產(chǎn)籽量.夏科等[25]在展毛野牡丹上的研究發(fā)現(xiàn),有機肥較復合肥能使牡丹提前顯蕾、延長花期.

2.3 施肥方法

當前油用牡丹田常用的施肥方法以基肥溝施、葉面追肥和根外追肥為主.黎媛等[16]在基肥和追肥對‘鳳丹’生長影響的研究中發(fā)現(xiàn),在三年生‘鳳丹’田中,若將肥料以基肥采用環(huán)狀施肥的方式一次性施入樹冠外圍10 cm或分四次追肥撒施于植株兩邊10 cm效果更好.姜天華等[12]在研究生物炭和氮肥與油用牡丹對氮素吸收和籽粒品質(zhì)的影響時,施肥在距植株莖部20～25 cm處,行間普撒后深翻,將肥料充分翻入土中并灌溉.付文苑等[26]在研究貴州牡丹為‘鳳丹’栽培技術(shù)要點時,使用腐熟糞肥、餅肥、微生物復合肥等,撒在土中,深翻40～50 cm.可以看出,為利于根系均勻吸收,生產(chǎn)上基肥常以環(huán)狀溝施或植株兩側(cè)溝施的方法施入油用牡丹周圍,保證所施肥料應(yīng)與土壤充分接觸,同時避免與根系直接接觸.段祥光等[27]用單株半月形溝施法,配合180 kg·hm-2的磷酸鈣和225 kg·hm-2的氯化鉀,發(fā)現(xiàn)將尿素450 kg·hm-2分兩次作為花前花后肥施入油用牡丹田會大幅度提升‘鳳丹’光合特性及籽粒產(chǎn)量.

可以看出,油用牡丹施肥相關(guān)研究中,雖然采用的施肥方法有所不同,但是還沒有專門用于驗證油用牡丹不同施肥方法對肥效影響的報道.

3 存在的問題及對策

3.1 存在的問題

3.1.1 科學施肥普及不夠,施肥結(jié)構(gòu)不合理

因土壤、氣候、地理條件的差異,導致油用牡丹發(fā)育時期對養(yǎng)分的需求規(guī)律不同,不同區(qū)域施肥方式、施肥時間等均有所不同,不能一概而論.目前來看在牡丹施肥方面的研究還很稀少,在施肥結(jié)構(gòu)方面,研究還非常薄弱,還沒有關(guān)于“什么時候需要、需要什么、需要多少、怎么施”的確切研究結(jié)果,更沒有根據(jù)當?shù)貙嶋H情況做出的油用牡丹栽植養(yǎng)護施肥標準.因此,各地區(qū)要在總結(jié)實踐經(jīng)驗的基礎(chǔ)上,借鑒其他植物養(yǎng)分管理,開展油用牡丹施肥研究,探索一套適合本地油用牡丹高產(chǎn)和高出油的施肥模式.此外,由于科學普及力度不夠,油用牡丹種植大都采用觀賞牡丹的管理辦法,過度使用農(nóng)藥、激素、化肥等化學藥劑,或者直接放任不管,不但對油用牡丹產(chǎn)量和質(zhì)量影響巨大,還對生態(tài)環(huán)境安全造成威脅.

3.1.2 施肥比例認知不足,施肥效益下降

植物生長過程中需要多種營養(yǎng)元素,而不同生育階段發(fā)育重點不同而對養(yǎng)分的需求又有所不同.到目前為止,很少有按照油用牡丹發(fā)育進程開展的不同組織和器官中營養(yǎng)元素積累的研究,因此對油用牡丹需肥規(guī)律還不明確,當前油用牡丹田施肥比較粗放,沒有合適的施肥比例和施肥量標準作指導,甚至還有人沿用先前對油用牡丹作為“鐵桿莊稼”的養(yǎng)護管理認知,認為其耐瘠薄、耐旱,許多油用牡丹農(nóng)田只是在種植前施足基肥,之后不灌溉也不施肥.近年來,隨著生產(chǎn)實踐中問題凸顯和一些施肥試驗結(jié)果的報道,人們開始逐步重視施肥,但目前追肥大都以N、P、K肥為主,不重視微生物肥、有機肥等和微量元素肥的施用,導致長期種植油用牡丹的農(nóng)田土壤養(yǎng)分失調(diào)、土壤板結(jié)和鹽漬化現(xiàn)象明顯.而這一現(xiàn)象更進一步加劇了土壤養(yǎng)分的失調(diào),導致農(nóng)田施肥效益下降.

3.1.3 肥料創(chuàng)新不夠,新型技術(shù)研發(fā)緩慢

目前已經(jīng)有研究表明噴施蕓苔素內(nèi)酯有利于提高油用牡丹籽粒的可溶性糖含量和可溶性蛋白,可以通過生物炭改善土壤性質(zhì),促進油用牡丹對養(yǎng)分的吸收,提高油用牡丹的生長指標[28,29],但類似研究還非常少.為保證油用牡丹籽粒品質(zhì)和產(chǎn)量得到有效提升,在油用牡丹栽植中,還有很多的影響因素值得挖掘,尤其關(guān)于稀土元素在油用牡丹施肥技術(shù)中的研究缺口還比較大.

3.2 對于施肥存在問題的相關(guān)對策

3.2.1 加強肥料應(yīng)用普及,合理改善施肥結(jié)構(gòu)

油用牡丹生產(chǎn)的目的是優(yōu)化我國食用油結(jié)構(gòu),改善我國油品品質(zhì).油用牡丹栽培必須堅持理論與實踐相結(jié)合的研究方法,在穩(wěn)定或增加油籽產(chǎn)量的同時,提高油品品質(zhì)和出油率.既要高產(chǎn)又要優(yōu)質(zhì),就要合理施用肥料,在提高肥料利用率的同時減少施肥不當對土壤和環(huán)境條件的污染破壞.在強化基礎(chǔ)研究的基礎(chǔ)上,加強肥料應(yīng)用的普及,加強花農(nóng)對于新的科學施肥技術(shù)的學習,充分調(diào)動其從事油用牡丹高效種植的積極性.加大正確施肥的科普力度,結(jié)合現(xiàn)有研究和實際情況,注重施肥方式、時間以及種類的正確性,減少施肥過程中因固有觀念和習慣所帶來的“重視花前肥忽視花后肥”等錯誤施肥觀念,以免造成肥料的錯用濫用.在施肥結(jié)構(gòu)研究方面,需要結(jié)合生產(chǎn)區(qū)域氣候條件,首先開展油用牡丹不同生育時期干物質(zhì)積累規(guī)律,在此基礎(chǔ)上探索不同器官組織的養(yǎng)分積累和分配規(guī)律并尋找養(yǎng)分臨界期.只有了解了植物養(yǎng)分需求規(guī)律才能進一步解決“什么時候需要、需要什么、需要多少、怎么施”的問題.此外,要通過日?？破?給花農(nóng)灌輸“油用牡丹和觀賞牡丹生產(chǎn)目的不同”的思想,盡可能減少激素和高殘留農(nóng)藥在油用牡丹生產(chǎn)中的使用,提倡通過施用有機肥在提升油用牡丹品質(zhì)的同時改良土質(zhì),減少污染.

3.2.2 開展施肥技術(shù)研究,提供更佳的施肥模式

高產(chǎn)研究是油用牡丹發(fā)展的方向,要從群體生育動態(tài)優(yōu)化、生理機能保持和生育后期早衰防止等方面著手,從養(yǎng)分調(diào)控的角度揭示油用牡丹高產(chǎn)與優(yōu)質(zhì)協(xié)同的生理基礎(chǔ),探索其形成規(guī)律.當前,針對“什么時候和需要什么”的問題,需要在不同的生育時期,通過開展不同類型的肥料試驗,明確不同肥料的敏感時期;針對“需要什么和需要多少”的問題,需要進一步開展包括一種元素和多元素肥料交互效應(yīng)的施肥量研究,結(jié)合施肥時期和牡丹不同器官養(yǎng)分積累和轉(zhuǎn)移規(guī)律,探索適宜一定氣候類型的施肥種類和施肥量.尤其是針對施肥比例認知不足,施肥效益下降的問題,亟待就各元素肥料的應(yīng)用比例開展大量系統(tǒng)研究.依據(jù)油用牡丹在不同時期對元素的不同需求,例如萌芽期、花期、果期對于氮、磷、鉀等元素的吸收積累,充分利用測土配方施肥技術(shù)檢測土壤養(yǎng)分構(gòu)成,結(jié)合物質(zhì)積累,探討不同土壤條件下的最佳施肥比例,構(gòu)建施肥分析模型,尋求最佳施肥模式,積極利用基肥、追肥相結(jié)合的方式,精確各肥料元素配比,調(diào)整施用結(jié)構(gòu),確保施肥方法、時間、種類適宜,提升施肥效果.

3.2.3 借鑒其它植物施肥,推進多元化施肥

對于大田作物(如小麥)施肥,當前已能做到基于不同地塊的產(chǎn)量、養(yǎng)分需求量、不同肥料推薦施肥方法等為農(nóng)戶推薦施肥量,做到按需施肥[30],而且還將農(nóng)田施肥和秸稈還田等循環(huán)農(nóng)業(yè)相結(jié)合,利用農(nóng)業(yè)下腳料經(jīng)微生物分解釋放出大量氮、磷、鉀及各種中、微量營養(yǎng)元素,替代化學肥料[31].現(xiàn)階段的油用牡丹施肥基本借鑒觀賞牡丹的施肥模式,導致成本高而效益低,隨著油用牡丹發(fā)展瓶頸期的到來,需要進一步減少生產(chǎn)工序,推動用工少、農(nóng)耗短、效率高的管理模式.除了生產(chǎn)上普遍重視的氮磷鉀三種大量元素外,需要加大研發(fā)投入,組織相關(guān)力量,與微量元素與生長調(diào)節(jié)劑等的應(yīng)用相結(jié)合,創(chuàng)新“微量促大量”的施肥技術(shù),使油用牡丹得到全面養(yǎng)分供給,增加產(chǎn)量,改善品質(zhì).基于現(xiàn)有研究中關(guān)于硼、錳、鉬等元素對油用牡丹出油率有影響以及某些生長調(diào)節(jié)劑對牡丹生長指標的影響研究,繼續(xù)深入探討并考慮其它微量元素肥料以及植物激素在油用牡丹生長發(fā)育過程中的重要性以及施用方法,同時可以通過宣傳以及政策引導逐步普及其施用的好處與效果.

4 結(jié)束語

隨著牡丹籽油價值的挖掘以及油用牡丹花和葉等部位的加工和利用的發(fā)展,油用牡丹種植面積逐步增加,但現(xiàn)階段針對油用牡丹施肥的研究還不夠全面,如何更好地培育油用牡丹以便發(fā)揮更大的利用價值還有待進一步研究和開發(fā).不過,施肥對于油用牡丹的重要性的認識已經(jīng)形成,此方面的研究內(nèi)容也在逐年增加,在未來,為完善油用牡丹施肥研究、提高其生長指標和籽油產(chǎn)量需要在以下幾方面做進一步研究.①明確油用牡丹田肥力狀況.需要開展不同種植年限油用牡丹田土壤養(yǎng)分豐缺指標的研究,通過田間定位試驗和監(jiān)測分析,評價油用牡丹農(nóng)田土壤肥力狀況.②探索高產(chǎn)高效施肥技術(shù).基于生育期養(yǎng)分吸收、轉(zhuǎn)運和轉(zhuǎn)化機理,需要揭示油用牡丹根系對養(yǎng)分的吸收轉(zhuǎn)運和在各組織中的轉(zhuǎn)移分配規(guī)律,以及影響吸收和轉(zhuǎn)運的因素.尤其要加強油用牡丹籽粒灌漿期養(yǎng)分轉(zhuǎn)運特點,探索籽粒敗育的原因.③開發(fā)油用牡丹專用肥.當前市場上還沒有油用牡丹專用肥,大田作物上通用的肥料普遍被應(yīng)用在油用牡丹田間,但由于與大田作物需肥規(guī)律不同,油用牡丹農(nóng)田后期脫肥的現(xiàn)象嚴重,導致籽粒產(chǎn)量不穩(wěn)定,年際變化大.為此,要加強油用牡丹專用肥和緩控釋肥的開發(fā),并關(guān)注微量元素肥的研究,同時關(guān)注有機肥的配合利用,做到有機無機的有效結(jié)合.