氮素是作物生长最重要的必需营养元素之一,氮肥的合理施用能促进作物生长并提高产量,但过量施氮或不适时的偏施则会抑制作物生长并对生态环境产生威胁[1]。
油菜是中国最重要的油料作物,提供了60%左右的国产食用植物油,近年来种植面积保持在740万公顷左右,其中长江流域的冬油菜种植面积和总产量占全国的80%左右。与其他油料作物相比,长江流域冬油菜为冬季作物,具有不与夏粮作物争地、长期种植可以培肥地力、减少南方冬闲田面积等诸多特点,提高中国食用油自给率、保障食用油安全供给的可行之路只能是稳定和扩大冬油菜种植面积、依靠科技进步提高油料作物产量和产油量[2]。
同世界其他主要油菜种植区域相比,中国冬油菜种植的长江流域一般采用一年两熟或三熟的种植制度,具有土地利用强度大、土壤养分带走量大、土壤有机质含量低、土壤自身供肥能力及保肥能力差等特点,导致在同等产量水平时要求比世界其他油菜主产区施用更多的肥料和多次施肥。例如在加拿大油菜主产区,种植油菜时如果不施肥仅靠土壤自身的肥力就可生产出施肥条件下的85%—90%的产量[3],在中国的东北海拉尔地区如果不施肥也可生产出施肥条件下的80%左右的产量,但在中国长江流域如果不施肥仅靠土壤自身肥力油菜只能维持施肥条件下的40%—50%的产量,也就是说,从养分供应角度来看中国油菜主产区的油菜产量对肥料的依存率平均高达55%以上。另外,就施肥对长江流域主要作物产量的贡献率来讲,水稻平均为29.6%、小麦为48.6%、棉花为38.0%、油菜为56.2%,反映在土壤肥力基本相同时,由于作物的种类、生育时期的气候不同导致冬作油菜更加依赖肥料的施用[4]。由于以上客观因素的存在,无论是农民实际生产还是农业技术推广部门的推荐指导,施肥已成为油菜生产中的重要技术措施,在油菜生产的直接成本中肥料投入占一半以上,施肥措施到位与否直接影响油菜籽产量和收入。
近10多年来随着国家测土配方施肥项目和其他相关科技项目的实施,初步建立和培植了一支以华中农业大学、中国农业科学院油料作物研究所、湖南农业大学及相关油菜主产省农业科学院为依托的油菜营养与施肥科研队伍,油菜科学施肥研究及技术应用有了长足的进步,明确了中国油菜主产区耕地土壤养分缺乏因子及缺乏程度、目前高产优质油菜的营养需求特性,研制了中国主要区域油菜专用肥配方及其配套施用技术,并通过农业部相关推广应用项目进行了大面积的示范和应用,为保障中国油菜的高产高效生产提供了技术支撑。
然而,目前油菜施肥尤其是氮肥施用量总体偏高导致肥料投入成本高、养分利用率低,区域间和田块间氮肥投入过高和过低的现象并存导致养分的增产增效潜力得不到有效发挥,油菜氮素营养与施肥技术研究跟不上生产发生的变化导致新推广应用的油菜品种缺少针对性的施肥方案以及与轻简化生产相配套的轻简高效施肥技术,这些问题的存在既制约了油菜高产绿色高效生产的发展,也阻碍了油菜植物营养与施肥科学的进步。针对以上问题,本专题从不同油菜品种的氮素营养效率及碳积累转运、不同氮营养条件下的氮分配及其对光合作用的影响、种植密度及栽培模式与氮素养分管理的配套等多个角度和层面对本领域的最新研究进展进行了展示。在此基础上,通过归纳总结国内外近年来的研究与实践进展和经验提出了中国冬油菜氮素养分管理策略[5-6]。需要指出的是,本专题只是近年来从事油菜养分与施肥研究工作的部分研究成果,油菜的氮素营养遗传生理[7]、油菜氮素营养快速诊断与精准施用[8]、氮与其他养分的配合、氮肥的简化施用技术等研究均有一定程度的进步,但本专题没有涉及。我们希望通过本专题能展示目前在油菜氮素营养管理研究上取得的进展、突出油菜生产中养分管理技术的重要作用、剖析当前生产中养分管理存在的问题,引起科研及技术推广各层面对油菜养分尤其是氮素科学管理的进一步重视,开展更多更深入的研究,为油菜减肥高效绿色生产提供更强的技术支撑。
The authors have declared that no competing interests exist.
