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油菜是我国种植面积最大的油料作物，也是长江流域及以南地区两熟制或三熟制的主要冬种作物，在维持国家粮油安全和促进经济发展中发挥着重要的作用[1]。在农业生产中，肥料用量直接影响作物产量，合理的肥料运筹是作物高产高效的重要保障[2]。冬油菜生育期长，养分需求量大，而我国油菜主产区耕地土壤养分普遍缺乏，肥料施用不足对油菜产量及品质影响巨大[3]。自 20 世纪 80 年代中期以来，随着复合肥的发展，我国油菜生产一般在基肥上施用等养分比例的复合肥（如 N∶P2O5∶K2O=15∶15∶15）[4]，再在越冬期和蕾薹期施用一定量的尿素，这种施肥工序在 2000 年前促进了我国油菜产业的发展[5]。然而，随着农村劳动力的转移，油菜种植轻简化模式快速发展，专用的一次性施用肥料产品成为油菜轻简高效种植的重要组成要素[5]。近年来，科技工作者根据我国油菜主产区土壤养分供应特点和直播油菜养分需求规律，研制和生产了油菜专用长效配方肥，该产品除含氮、磷、钾大量元素和硫、硼等中微量元素养分外，还在生产中加入了一定比例的硝化抑制剂、脲酶抑制剂及腐殖酸[3]。一般在油菜播种或移栽整地时，基肥一次性施用 510~750 kg/hm2 （各地施用量根据实际情况进行适当调整）能够满足当前的目标产量需求[3，6]，在生产中得到大面积推广应用。
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水稻-油菜轮作（稻-油、稻-稻-油、稻-再-油等）是我国油菜种植的主要复种方式之一，稻田油菜占我国冬油菜种植面积 70% 左右，同时利用南方冬闲田扩种油菜也主要集中在稻田。近年来，我国部分稻区由于受气候及水稻品种的影响稻谷收获期推迟，导致油菜错过了最佳播种期，极大地影响了油菜的可持续发展[7-8]。在此背景下，借助于农用无人机的发展，稻田油菜免耕飞播种植模式应运而生，即在水稻收获前 3 d 内采用无人机播种，充分利用传统方式中水稻收获及整地播种油菜期间（5~7 d）的光温资源及稻田土壤墒情促进油菜早萌发和冬前生长[9-11]，该模式已经成为长江流域发展油菜生产的主要技术模式之一[12]。施肥是该模式的重要环节，但与传统种植方式不同的是油菜免耕飞播种植模式的肥料是在水稻收获后施于土壤表面，尽管在开沟环节沟土覆盖厢面 0.5~1.0 cm，但与将肥料施入耕作层土壤中还是有差别的，杨泽鹏等[13]研究表明施肥方式的肥料效果表现为穴施 >条施 >撒施，说明施肥方式影响肥料利用效率。油菜长效专用配方肥作为油菜轻简化种植的主要技术物化产品，确定其在免耕飞播种植模式下的适宜用量将有助于该模式高效运行，为此，在湖北省油菜主产区两年两地开展了 4 个田间试验，旨在明确稻田油菜免耕飞播种植模式丰产条件下的适宜施肥量，为充分利用稻田种植油菜提供施肥技术支撑。
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1 材料与方法
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1.1 试验地概况
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试验分别于 2020—2021 和 2021—2022 年度在湖北省黄冈市武穴市（30°05′11″N，115°43′41″E） 和武汉市黄陂区（31°0′27″N，114°10′29″E）油菜主产区进行。试验区域位于长江中游地区，属亚热带季风气候。两年的试验不在同一田块，其中武穴试验点的供试土壤为砂壤土，黄陂试验点的供试土壤为黏土，各试验点的耕层（0~20 cm）土壤基本化学性质见表1。试验供试油菜品种均为‘大地 199’，前茬作物均为水稻。武穴试验点水稻分别于 2020 年 10 月 10 日和 2021 年 10 月 12 日收获，黄陂试验点水稻分别于 2020 年 10 月 29 日和 2021 年 10 月 13 日收获。
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1.2 试验设计
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试验采用单因素随机区组设计，设置 5 个专用肥用量处理：0、450、600、750 和 900 kg/hm2。供试肥料为国家油菜产业技术体系研发产品，由华中农业大学研制、湖北宜施壮农业科技有限公司生产的“宜施壮”油菜长效专用配方肥，肥料中的 N、P2O5、K2O、Ca、Mg、S、B 含量分别为 25.0%、 7.0%、8.0%、1.5%、1.2%、2.0%、0.15%，肥料在生产中还加入一定比例的硝化抑制剂、脲酶抑制剂及腐植酸。所有施肥处理均采用一次性基施。试验各处理均设 3 次重复，小区面积 36 m2。
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按照技术规程进行农事操作[12]。具体为：在水稻收获前 1 d 采用无人机飞播油菜种子，播种量为 7.5 kg/hm2；水稻收获时留茬高度 40 cm 左右，稻草粉碎全量还田；水稻收获当天按试验方案表面撒施油菜专用肥；水稻收获后 1 d，使用开沟机进行开沟，厢宽 1.8 m，沟宽 0.3 m，沟深 0.25 m，沟土抛撒覆盖厢面，土层厚 0.5~1.0 cm；试验过程中的其他所有的田间管理措施均按技术规程进行。
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1.3 测定项目与方法
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1.3.1 基础土壤样品采集与分析
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基础土壤样品于水稻收获的当天（油菜专用肥施用前）采集。在试验田内以“S”形均匀布点 15 个，采集 0~20 cm 耕层土壤，土壤样品经风干、磨细过 1 和 0.149 mm 筛，按常规方法测定土壤基本化学性质[14]。以水土比 2.5∶1.0，采用 pH 计测定土壤 pH；采用重铬酸钾容量法测定有机质含量；采用半微量凯氏法测定全氮含量；采用 1 mol/L NH4OAc 浸提，火焰光度计测定速效钾含量；采用 0.5 mol/L NaHCO3 浸提，钼锑抗比色法测定有效磷含量。
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1.3.2 关键生育期生长指标监测
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两个年度在武穴试验点对油菜关键生育期生长指标进行测定。分别于油菜播种后 70 d（越冬期）、 130 d（蕾薹期）、160 d（花期）对油菜株数、株高、茎粗进行监测。具体方法为：在各小区选取 3 个具有代表性的固定样方（1 m×1 m），以固定样方内存活的油菜个数为有效株数，选取 10 株有代表性的植株，测定齐地向上至自然状态下植株最高点的高度作为株高，测定第一对侧根与子叶节间的直径为茎粗[15]。
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1.3.3 成熟期样品采集与测定
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于收获前 1 周，在固定样方内调查油菜密度； 在各小区随机取样 10 株，调查单株角果数和每角粒数[15]。油菜籽产量以各小区实收风干重计量。
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油菜成熟期从各小区随机选取有代表性的 1 m2 （1 m×1 m）样方内的所有植株，齐地收割地上部，放入网袋内悬挂风干脱粒后分别测定茎秆、角壳、籽粒干重，烘干后再次称重并测定千粒重，计算含水率。植物样品的氮、磷、钾养分含量采用常规方法测定，样品磨细过筛后，采用浓 H2SO4-H2O2 联合消煮，使用流动注射分析仪（SEAL，AA3 德国） 测定全氮、全磷含量，使用火焰光度计测定全钾含量[14]。
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1.4 参数计算与统计分析
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养分积累量：植株茎秆、角壳、籽粒中的氮素、磷素、钾素积累量等于地上部各部位干物质量与相应部位氮素、磷素、钾素养分含量之积[16]。
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肥料利用率：分别用肥料偏生产力、肥料农学效率和肥料回收利用率表征肥料利用率[17]。
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肥料偏生产力（kg/kg）= 施肥处理产量 ÷ 专用肥用量；
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肥料农学效率（kg/kg）=（施肥处理产量-不施肥处理产量）÷ 专用肥用量；
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肥料回收利用率（%）=（施肥处理养分吸收量-不施肥处理养分吸收量）÷ 专用肥用量 ×100。
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两个年度武穴试验点油菜关键生育期生长指标、武穴和黄陂试验点产量构成因子和肥料利用率随专用肥用量增加的变化趋势相同，故取两年平均值进行分析；4 个试验的产量和养分积累量随专用肥用量增加的变化趋势存在差异，故进行独立分析；上述指标均采用 Excel 2019 进行数据处理和统计，SPSS 25.0 进行方差分析，Duncan 法进行显著性检验，Origin 2021 进行绘图。
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将 4 个试验的产量构成因子标准化（z-score 标准化），运用 R 语言中的“relaimpo”包计算产量构成因子对产量的相对贡献率。
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z-score 标准化：新数据 =（原数据-均值）÷ 标准差。
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R 语言中的“relaimpo”包可评估回归参数的相对重要性。
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2 结果与分析
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2.1 油菜关键生育期生长指标
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由表2 可知，施用专用肥显著促进油菜关键生育期生长指标的增长。当专用肥用量达到 600 kg/hm2 时，油菜越冬期株数、蕾薹期株数、越冬期株高、蕾薹期茎粗均达显著水平（P<0.05），与不施肥处理相比，分别增加 103%、88%、116%、29%，且再增加专用肥用量，以上生长指标均无显著增加。对比不施肥处理，当专用肥用量为 750 kg/hm2 时，越冬期株数、蕾薹期株数、越冬期株高增长率均达最大，分别增加 140%、100%、130%。由此可见，专用肥施用对油菜高产群体构建起积极作用。
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注：数据后不同字母表示不同处理间差异显著（P<0.05）。
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2.2 油菜产量及产量构成因子
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产量结果表明，免耕飞播条件下稻田油菜在不施肥时产量极低，4 个试验平均产量只有 598 kg/ hm2，当专用肥用量在 750 kg/hm2 内，油菜籽产量随专用肥用量的增加而显著增加，当专用肥用量为 750kg/hm2 时，4 个试验平均产量为 2497 kg/hm2，是不施肥处理的 4.18 倍，继续增施专用肥，增产效果不显著。除 2020—2021 年度黄陂点产量偏低外，其他 3 个试验的产量均达到丰产目标。结果还表明，油菜籽产量受试验地点和年度的影响，其中试验地点的影响大于年度的影响，武穴试验点的基础地力产量（不施肥处理）和施肥后的产量显著高于黄陂试验点，2021—2022 年度的平均产量高于 2020— 2021 年度。通过线性加平台回归模型，获得的最高产量专用肥用量为 650~700 kg/hm2 （图1）。
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由表3 可知，施用专用肥显著增加了油菜密度、单株角果数、每角粒数、千粒重。与不施肥处理相比，分别提高了 49%~129%、40%~165%、 3%~21%、6%~19%。随着专用肥用量的增加，油菜密度、单株角果数、每角粒数逐渐增大，当专用肥用量为 750 kg/hm2 时，继续增加专用肥用量，上述产量构成因子不再增加。密度和单株角果数对油菜产量的相对贡献率较大（图2），分别为 35.1% 和 28.6%；而每角粒数和千粒重对产量的影响较小。以上表明，施用专用肥主要通过增加密度和单株角果数来增加油菜籽产量。
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图1 专用肥用量对油菜产量的影响
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注：数据后不同字母表示同一地点不同处理间差异显著（P<0.05）。下同。
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图2 产量构成因子对产量的相对贡献率
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2.3 油菜养分积累量
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如图3 所示，不同专用肥用量对油菜植株地上部氮素、磷素、钾素及其总养分积累量均存在差异。与不施肥处理相比，当专用肥用量为 450、600、750、900 kg/hm2 时，2020—2021 年武穴、2020— 2021 年黄陂、2021—2022 年武穴、2021—2022 年黄陂试验点的氮磷钾养分总积累量分别增加 160%、 238%、326%、322%；当专用肥用量为 750 kg/hm2 时均达到显著差异，且继续增加专用肥用量，差异不显著，在该施肥量时地上部植株平均氮、磷、钾养分总积累量分别增加 245%~578%、272%~578%、 208%~418%，其中氮素、磷素积累量增幅较大，钾素积累量增幅较小。籽粒、角壳、茎秆中氮素、磷素、钾素积累量随专用肥用量增加的变化趋势与其总养分积累量变化趋势相同，且氮素主要积累在籽粒中，钾素主要积累在茎秆中。
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图3 专用肥用量对油菜成熟期养分积累量的影响
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注：不同小写和大写字母分别表示 2020—2021 和 2021—2022 年不同施肥处理间植株总养分积累量差异显著（P<0.05）。
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2.4 肥料利用率
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由表4 可知，专用肥用量对油菜肥料利用率产生了显著影响，随着专用肥用量的增加，肥料利用率逐渐降低。偏生产力变化趋势表明，单位专用肥用量增加所产生的油菜产量显著减少。当专用肥用量为 450~750 kg/hm2 时，农学效率无显著差异，表明该专用肥用量范围内，单位专用肥用量所产生的油菜增产量无显著差别，再增加专用肥用量，农学效率显著降低。武穴试验点两年平均回收利用率变化趋势表明，当专用肥用量为 450~750 kg/hm2 时，油菜生长对专用肥的吸收状况无显著差异，增加专用肥用量，吸收状况显著降低。各试验最高产量施肥量时的肥料偏生产力为 2.26~4.17 kg/kg、农学效率为 1.66~3.14 kg/kg、回收利用率为 21.78%~59.78%。
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续表
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3 结论
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（1）在免耕飞播条件下，油菜不施肥产量极低，4 个试验的平均产量只有 598 kg/hm2，仅为最高产量的 23.9%，远低于一般种植模式，说明施肥对该轻简种植模式的产量保障作用更大；只要各技术环节配套到位，免耕飞播稻田油菜可获得丰产， 4 个试验中有 2 个试验的产量达到丰产目标（2500 kg/hm2）。
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（2）油菜籽产量随着专用肥用量的增加而提高，4 个试验的产量均在施肥量为 750 kg/hm2 时最高，再继续增加施肥量，增产效果不明显且肥料利用率下降。
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（3）施肥提高免耕飞播油菜产量，主要通过增加收获密度（贡献率 35.1%）、单株角果数（贡献率 28.6%）、每角粒数（贡献率 18.4%）和千粒重 （贡献率 17.9%）来促进产量的形成，在生长过程中促进各生长指标。
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（4）在肥料适宜用量时各试验的肥料利用率差异很大，说明提升肥料施用技术的空间较大。
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（5）综合考虑产量、养分积累量和肥料利用效率，免耕飞播条件下的适宜专用肥用量范围为 650~700 kg/hm2，即氮（N）、磷（P2O5）和钾 （K2O）推荐量分别为 163~175、46~49 和 52~56 kg/hm2，略高于一般种植模式的平均推荐施肥量。
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摘要
油菜免耕飞播种植模式对充分利用长江流域冬闲田扩种油菜和实现油菜轻简化生产具有重要意义。与耕整地时将肥料施入耕作层相比，免耕轻简种植的施肥方式发生了根本变化，于 2020—2021 和 2021—2022 年两个年度在湖北省油菜主产区布置油菜专用肥用量试验，研究“宜施壮”油菜长效专用配方肥（N∶P2O5∶K2O∶中微量元素 =25∶7∶8∶5）用量对免耕飞播油菜产量及产量构成因子、关键生育期的生长状况、养分积累量及肥料利用率的影响。结果表明，当专用肥用量在 750 kg/hm2 内，油菜籽产量随着肥料用量的增加而提高，继续增加施肥量，产量不再提高；施肥量对提高产量构成因子有显著影响，其中收获密度和单株角果数对产量的贡献率最大，分别为 35.1% 和 28.6%；油菜关键生育期的有效株数、株高及茎粗均显著受施肥量的影响，在施肥量为 600~750 kg/hm2 时达到较高的水平；成熟期油菜养分积累量随着肥料用量的增加而提高，与产量基本保持一致，各试验最高产量施肥量时的肥料偏生产力为 2.26~4.17 kg/kg、农学效率为 1.66~3.14 kg/kg、回收利用率为 21.78%~59.78%。综上所述，湖北省油菜主产区免耕飞播种植模式的油菜专用肥推荐用量为 650~700 kg/hm2 ，相当于氮（N）、磷 （P2O5）和钾（K2O）推荐量分别为 163~175、46~49 和 52~56 kg/hm2 ，用量略高于翻耕种植模式，在该用量下能维持较高的油菜籽产量和肥料利用率。
Abstract
The no-tillage flying sowing pattern of rapeseed was important for making full use of winter fallow fields in the Yangtze River basin to expand rapeseed planting and achieve light and simplified production of rapeseed. The fertilizer application method of no-tillage flying sowing had been fundamentally changed compared with the fertilizer application into the tillage after plough and land preparation，trials of application quantity of special fertilizer for rapeseed were set up in the main rapeseed production areas of Hubei province in the years of 2020-2021 and 2021-2022，in order to study the effects of application quantity of“Yishizhuang”long-lasting special formula fertilizer（N∶P2O5∶K2O∶medium and trace elements =25∶7∶8∶5）on the yield，yield component factors，growth in the critical reproductive period，nutrient accumulation and fertilizer utilization rate of no-tillage flying sowing rapeseed. The results showed that when application quantity of special fertilizer was within 750 kg/hm2 ，the yield of rapeseed increased with the increase of fertilizer application quantity，and the yield did not increase anymore with further increase of fertilizer application quantity；the significant affect of fertilizer application quantity on increasing the yield component factors，among which the harvest density and the number of angular fruits per plant contributed the most to the yield，which was 35.1% and 28.6%，respectively. The effective plant number， plant height and stem diameter of rapeseed were significantly affected by the fertilizer application quantity，and reaching a higher level at 600-750 kg/hm2 . The nutrient accumulation of rapeseed at mature period increased with the fertilizer application quantity，and the trend was generally consistent with yield. The fertilizer bias productivity at the highest yield fertilizer application quantity was 2.26-4.17 kg/kg，agronomic efficiency was 1.66-3.14 kg/kg，and recovery rate was 21.78%-59.78%. In conclusion，the recommended fertilizer application quantity for rapeseed in the no-tillage flying sowing pattern in the main rapeseed production areas of Hubei province was 650-700 kg/hm2 ，equivalent to N 163-175 kg/hm2 ， P2O5 46-49 kg/hm2 and K2O 52-56 kg/hm2 ，respectively；It was slightly higher than those of the tillage sowing pattern，and at this fertilizer application quantity，high rapeseed yields and fertilizer utilization rate could be maintained.