• ISSN 1008-505X
  • CN 11-3996/S

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中国冬油菜产业氮肥减施增效潜力分析

张智 丛日环 鲁剑巍

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中国冬油菜产业氮肥减施增效潜力分析

    作者简介: 张智(1990—),男,安徽安庆人,博士生,主要从事土壤培肥与养分平衡管理研究。E-mail:zz2012@webmail.hzau.edu.cn;鲁剑巍(1967—),男,湖北黄冈人,博士,教授,主要从事作物营养与现代施肥技术研究。E-mail:lunm@mail.hzau.edu.cn;
    通讯作者: 鲁剑巍, E-mail:lunm@mail.hzau.edu.cn
  • 基金项目: 国家重点研发计划项目(2016YFD0200108);国家油菜产业技术体系建设专项(CARS-13);中央高校基本科研业务费专项资金(2662016PY117)资助。

Potential analysis on winter oilseed rape production under reducing nitrogen input and increasing its efficiency in China

    Corresponding author: LU Jian-wei, E-mail:lunm@mail.hzau.edu.cn
  • 摘要: 【目的】在“化肥零增长”的背景下评估冬油菜氮肥减施潜力,为我国油菜产业高产高效的协同发展提供科学依据。【方法】本研究通过分析统计数据 (2005~2014年)、文献数据 (2000年至今) 以及油菜施肥 (2005~2015年) 和调查数据 (2009~2011年),定量研究了国内外油菜产量与氮肥偏生产力的差距,明确了我国冬油菜各主产省份氮肥推荐水平较农户水平的节氮空间,同时利用QUEFTS模型探讨了未来不同情景模式下我国冬油菜的节氮潜力。【结果】统计数据显示,近十年我国油菜产量接近于世界平均水平(1800 kg/hm2),冬油菜产量集中在1500~2100 kg/hm2,但远低于发达国家,且年均产量增幅较低。调查数据显示,国内农户水平施氮量普遍偏高,平均为188 kg/hm2,结合我国冬油菜种植面积 (6238×103 hm2) 和推荐水平施氮量 (平均162 kg/hm2),全国冬油菜氮素投入量可节省16.0×104 t,可节氮的主要省份为湖南、江苏、湖北、四川。其中,湖南、江苏节氮主要由于单位面积节氮空间较大,湖北和四川则因种植面积大而获得较大的节氮空间。分别以不施氮处理油菜吸氮 (N) 量 30、50、70 kg/hm2 (相当于油菜产量约为500、1000、1500 kg/hm2) 划分为低、中、高三个土壤供氮水平。在农户氮肥偏生产力水平 (PFPN,10.9 kg/kg) 的基础上,设置推荐水平为情景Ⅰ,PFPN依次增加5个单位分别为情景Ⅱ (国外一般水平)、情景Ⅲ (国外中等水平)、情景Ⅳ (国外较高水平),分析不同情景的冬油菜节氮潜力。结果显示,在低供氮条件下,当目标产量超过2500 kg/hm2时,至少达到情景Ⅱ (国外一般水平) 时才有节氮空间;而在中、高等供氮条件下,达到不同目标产量时均有一定的节氮空间。【结论】依据土壤基础供氮能力和油菜目标产量进行氮肥管理,并结合其他农艺管理措施,是实现油菜高产、氮肥减施增效的重要途径。
  • 图 1  不同国家的油菜产量

    Figure 1.  Oilseed rape yields in different countries

    图 2  中国冬油菜主产区的油菜产量

    Figure 2.  Winter oilseed rape yields in the main production provinces of China

    图 3  不同土壤供氮能力下达到目标产量所需的氮肥量

    Figure 3.  Nitrogen demands for the target yields under different soil indigenous nitrogen supply (INS)

    表 1  不同国家的油菜氮肥用量与偏生产力

    Table 1.  Nitrogen rates and partial factor productivity of oilseed rape in different countries

    国家
    Country
    土壤全氮Total N (g/kg)/
    无机氮Nmin (kg/hm2)a
    氮肥用量
    N rate (kg/hm2)
    油菜产量
    Yield (kg/hm2)
    氮肥偏生产力
    PFPN (kg/kg)
    参考文献
    Reference
    德国 Germany 0.93 120 4294 35.8 [15]
    160 4654 29.1 [16]
    1.50 240 4300 17.9 [17]
    160 4516 28.2 [18]
    200 4402 22.0
    1.10 160 4016 25.1 [19]
    19.30 120 3993 33.3 [20]
    160 2726 17.0 [21]
    206 3680 17.9 [22]
    120 4523 37.7
    平均 Mean 165 4110 26.4
    英国 UK 22.30 167 6121 36.7 [23]
    220 4179 19.0 [24]
    平均 Mean 194 5150 27.9
    波兰 Poland 35.50 160 3434 21.5 [25]
    30.00 180 4550 25.3 [26]
    平均 Mean 170 3992 23.4
    澳大利亚 Austriliab 60 1846 30.8 [27]
    80 2722 34.0
    0.81 69 2031 29.4 [28]
    1.11 69 1177 17.1 [29]
    平均 Mean 70 1944 27.8
    加拿大 Canada 146 3000 20.5 [30]
    96 1874 19.5 [31]
    平均 Mean 105 2437
    印度 India 1.08 125 791 6.3 [32]
    100 996 10.0 [33]
    平均 Mean 113 894 8.2
    中国 China 180 2610 14.5 [12]
    191 1923 10.1 [6]
    平均 Mean 186 2267 12.2
    注 (Note):a—大于10的数据为土壤无机氮,其余为土壤全氮含量 Data larger than 10 are soil mineral nitrogen, others are soil total nitrogen; b—澳大利亚、加拿大种植的均为加拿大油菜,其余国家均为冬油菜 Canola was planted in Australia and Canada, winter oilseed rape was planted in other countries; 文献收集的氮肥用量均为正常处理的氮肥用量,无特殊施肥技术与措施 Nitrogen application rates in the literature were extracted from common treatments,i.e. no specific treatments.
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    表 2  中国冬油菜主产区的油菜氮肥用量和偏生产力

    Table 2.  Nitrogen rates and partial factor productivity of winter oilseed rape in the main production provinces of China

    省份
    Province
    农户水平 Farmers’ level 推荐水平 Recommendation level
    氮肥用量
    N rate (kg/hm2)
    油菜产量
    Yield (kg/hm2)
    氮肥偏生产力
    PFPN (kg/kg)
    氮肥用量
    N rate (kg/hm2)
    油菜产量
    Yield (kg/hm2)
    氮肥偏生产力
    PFPN (kg/kg)
    四川 Sichuan 180 2235 12.4 161 2718 16.9
    重庆 Chongqing 178 1821 10.2 141 2486 17.6
    云南 Yunnan 175 2068 11.8 175 2751 15.7
    贵州 Guizhou 170 1890 11.1 147 2265 15.4
    湖北 Hubei 181 2187 12.1 165 2553 15.5
    湖南 Hunan 191 1722 9.0 148 2309 15.6
    江西 Jiangxi 152 1845 12.1 147 2420 16.5
    安徽 Anhui 192 2001 10.4 174 2731 15.7
    江苏 Jiangsu 255 2360 9.3 190 2597 13.7
    浙江 Zhejiang 208 2160 10.4 167 2581 15.5
    平均 Average 188 2029 10.9 162 2541 15.8
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    表 3  中国冬油菜主产区的油菜节氮潜力评估

    Table 3.  Nitrogen saving potential for winter oilseed rape in the main production provinces of China

    省份
    Province
    种植面积
    Planting area
    (× 103 hm2)
    氮肥需求量 N demand (× 104 t) 节氮潜力
    N saving
    (× 104 t)
    农户水平
    Farmers’ level
    推荐水平
    Recommendation level
    四川 Sichuan 1017 18.3