馬 欣，韓寶吉，張麗梅，石 磊

（華中農(nóng)業(yè)大學(xué)微量元素研究中心，農(nóng)業(yè)部長(zhǎng)江中下游耕地保育重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北 武漢 430070）

硼是植物必需的微量營(yíng)養(yǎng)元素之一，對(duì)植物的生長(zhǎng)發(fā)育和開花結(jié)實(shí)起著重要的作用。硼能促進(jìn)植物體內(nèi)碳水化合物的運(yùn)轉(zhuǎn)，改善營(yíng)養(yǎng)器官和生殖器官有機(jī)物的供應(yīng)；硼對(duì)受精過(guò)程有特殊的作用，作物缺硼時(shí)，花藥和花絲萎縮，花粉不能形成，表現(xiàn)出“花而不實(shí)”的病癥。據(jù)報(bào)道，全球80多個(gè)國(guó)家132種作物受到缺硼的影響［1］。缺硼已成為限制作物產(chǎn)量和品質(zhì)提高的主要因子之一。

棉花是對(duì)缺硼較為敏感的雙子葉植物［2］。棉花缺硼主要發(fā)生于高度淋溶土壤和酸性沙質(zhì)土壤［1］。Zhao等［3］研究表明，缺硼抑制棉花生長(zhǎng)發(fā)育和干物質(zhì)的累積，并且降低棉花成桃數(shù)，從而影響棉花產(chǎn)量。棉花缺硼癥狀在苗期、蕾期開始有表現(xiàn)，蕾鈴期蕾鈴脫落嚴(yán)重，蕾而不花。Rodolems等［4］研究認(rèn)為硼在棉花植株中通過(guò)韌皮部進(jìn)行運(yùn)輸?shù)谋壤浅５停藁ㄈ迸鹚吕先~和新葉上表現(xiàn)出的缺硼癥狀是不能通過(guò)噴硼進(jìn)行緩解的。Howard等從1992年到1995年間在美國(guó)田納西試驗(yàn)站的粉砂壤土上開展的棉花施硼試驗(yàn)表明，基施3.22 kg/hm2和噴施0.63 kg/hm2硼砂均使棉花產(chǎn)量顯著提高［5］。棉花也是我國(guó)重要的經(jīng)濟(jì)作物，我國(guó)棉花產(chǎn)區(qū)主要分布在長(zhǎng)江流域和黃河流域棉區(qū)，而這兩個(gè)產(chǎn)棉區(qū)主要分布在土壤有效硼含量較低和嚴(yán)重缺乏的地區(qū)［6］。1975年王運(yùn)華等［7］在湖北新州發(fā)現(xiàn)棉花“蕾而不花”癥狀，并證實(shí)由嚴(yán)重缺硼所致，隨后在全國(guó)主要產(chǎn)棉區(qū)開展了大面積的棉花施硼示范試驗(yàn)和推廣應(yīng)用。1981～1985年間，全國(guó)有153萬(wàn)hm2棉花施硼，增產(chǎn)效果較好，經(jīng)濟(jì)效益顯著。油菜也是一種需硼量較大且對(duì)缺硼很敏感的作物［8-9］，受成土母質(zhì)和氣候的影響，我國(guó)油菜主產(chǎn)區(qū)耕地含硼量一般較低（＜0.5 mg/kg）［10］。適量施硼有助于提高油菜出苗率，促進(jìn)油菜生長(zhǎng)，提高油菜單株角果數(shù)，實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)［11-12］。

棉花-油菜輪作是我國(guó)長(zhǎng)江流域重要的耕作制度之一，施硼已成為棉花和油菜種植過(guò)程中主要的施肥技術(shù)。但由于硼肥有效和引起毒害的范圍比較狹窄，連年施用會(huì)使部分地區(qū)土壤有效硼累積呈現(xiàn)偏高的趨勢(shì)，不僅浪費(fèi)，還可造成施肥無(wú)效甚至影響后季作物的生長(zhǎng)［13-14］。長(zhǎng)期田間油菜-水稻輪作試驗(yàn)表明，不同硼肥施用量對(duì)于油菜產(chǎn)量表現(xiàn)出不同的后效［15］。緩釋肥具有肥效釋放慢、肥效長(zhǎng)等特點(diǎn)，可在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)滿足作物的養(yǎng)分需求，提高肥料利用率和減少肥料的環(huán)境危害［16-17］。然而，不同緩釋硼肥的施用效果不盡相同［18］。本研究選擇安徽、湖北兩個(gè)棉花-油菜主產(chǎn)區(qū)為試驗(yàn)點(diǎn)，研究具有緩釋特性的硼肥EB和CB在棉花-油菜輪作中基施的后效，對(duì)指導(dǎo)硼肥的合理高效施用具有重要的生產(chǎn)實(shí)踐意義。

1 材料與方法

1.1 供試硼肥

供試肥料為Etibor-48［Na2B4O7·5H2O，白色結(jié)晶粉末，pH 值（1∶1 H2O）9.44，含 B 15.0%，用EB表示］和Colemanite［Ca2B6O11·5H2O，灰白色顆粒，粒徑分別為3和10 mm，具有緩釋特性，pH值（1∶1 H2O）8.90，含 B 10.5%，用 CB 表示］。對(duì)照肥料為硼砂［Na2B4O7·10H2O，白色結(jié)晶粉末，分析純?cè)噭?，pH 值（1∶1 H2O）9.48，含B 11.3%，用B表示］。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)和實(shí)施

1.2.1 湖北洪湖油菜-棉花輪作試驗(yàn)

田間試驗(yàn)在湖北省洪湖市大同湖農(nóng)場(chǎng)進(jìn)行。試驗(yàn)小區(qū)面積40 m2，隨機(jī)區(qū)組排列。第一季油菜設(shè)置3個(gè)處理，分別為：①-B（不施硼肥），②EB（Etibor-48 8.7 kg/hm2）和③ CB（Colemanite粒徑 3 mm，9.9 kg/hm2），3次重復(fù)。第二季棉花進(jìn)行裂區(qū)處理，即在原來(lái)施硼處理的基礎(chǔ)上，“裂”出一個(gè)當(dāng)季施硼肥的處理，命名為-B+B（硼砂 7.5 kg/hm2），EB+EB，CB+CB，硼肥用量同第一季。其它肥料以尿素、過(guò)磷酸鈣、氯化鉀施入。具體用量為：油菜施 N 180 kg/hm2、P2O590 kg/ hm2和 K2O 120 kg/hm2，其中60%的氮肥和鉀肥基施，40%用作追肥，磷肥和硼肥全部基施。基肥在油菜移栽前施入。棉花施 N 300 kg/hm2、P2O5120 kg/hm2和 K2O 240 kg/hm2，其中40%的氮肥和鉀肥基施，60%用作花鈴肥和蓋頂肥追施，磷肥和硼肥全部基施。

油菜品種為中油雜12號(hào)；棉花品種為鄂雜棉11號(hào)。供試土壤基礎(chǔ)性狀為：pH值7.2，有機(jī)質(zhì)28.2 g/kg，堿解氮 125.0 mg/kg，有效磷 9.7 mg/kg，速效鉀 68.7 mg/kg，土壤有效硼含量 0.47 mg/kg。

1.2.2 安徽望江棉花-油菜輪作試驗(yàn)

田間試驗(yàn)在安徽省望江縣進(jìn)行。設(shè)7個(gè)處理，3次重復(fù)，試驗(yàn)小區(qū)面積14.8 m2，隨機(jī)區(qū)組排列。具體處理為：①-B（3季均不施硼肥），② B1（硼砂用量 15 kg/hm2），③ B2（硼砂用量 30 kg/hm2），④ EB1（EB 用量 11.3 kg/hm2），⑤ EB2（EB用 量22.6 kg/hm2）， ⑥ CB1（CB 粒 徑 3 mm， 用 量16.1 kg/hm2），⑦ CB2（CB 粒徑 10 mm，用量 32.2 kg/hm2）。其中②、④和⑥處理為按正常推薦施硼量（純硼用量1.70 kg/hm2）計(jì)算實(shí)施；③、⑤、⑦處理為高施硼量，施用量為相應(yīng)推薦施硼量的兩倍（純硼用量 3.40 kg/hm2）。

各施硼處理為第一季施硼肥，全部基施，第二季均不施用。其它肥料用量為：棉花每季肥料純養(yǎng)分用量 N 80 kg/hm2，P2O5180 kg/hm2，K2O 180 kg/hm2；油菜每季純養(yǎng)分用量 N 180 kg/hm2，P2O580 kg/hm2，K2O 120 kg/hm2。分別以尿素、過(guò)磷酸鈣和氯化鉀施入?；适┯昧繛?/3氮肥，全部的磷肥和鉀肥；剩下1/3的氮肥分別在棉花蕾花期、油菜現(xiàn)蕾期分兩次做追肥施用。

棉花品種為潤(rùn)雜2號(hào)，油菜品種為華雜9號(hào)。供試土壤基礎(chǔ)性狀為：pH值5.5，有機(jī)質(zhì)14.9 g/kg，堿解氮 96.9 mg/kg，有效磷 35.1 mg/kg，速效鉀 69.8 mg/kg，土壤有效硼含量為 0.49 mg/kg。

1.3 取樣及分析

油菜苗期取地上部，用去離子水清洗后（105±2）℃殺青，80℃烘干稱重。植株成熟后，剪取地上部放入網(wǎng)袋掛藏，待油菜后熟干燥后脫粒并收集秸稈迅速曬干。棉花取成熟期葉片，用去離子水清洗后（105±2）℃殺青，80℃烘干。植物樣品用瑪瑙研缽磨成粉末后，加1 mol/L鹽酸恒溫振蕩1 h，提取液經(jīng)過(guò)濾后采用姜黃素比色法測(cè)定其硼含量。每季作物收獲時(shí)按試驗(yàn)小區(qū)分取土壤樣品，風(fēng)干過(guò)0.150 mm篩。土壤中的有效硼含量用沸水浸提-姜黃素比色法測(cè)定［19］。

2 結(jié)果與分析

2.1 湖北洪湖油菜-棉花輪作，EB和CB對(duì)油菜和棉花生長(zhǎng)和產(chǎn)量的影響及其后效

2.1.1 EB和CB對(duì)油菜和棉花產(chǎn)量的影響

EB和CB處理第一季油菜產(chǎn)量較-B處理略有增加，但沒有顯著差異（表1）。第二季棉花進(jìn)行裂區(qū)處理后，各裂區(qū)施硼處理產(chǎn)量均較相對(duì)應(yīng)的不施硼處理有所增加，其中EB+EB處理增產(chǎn)5.38%，增產(chǎn)率最高。裂區(qū)不施硼各處理產(chǎn)量相比較，EBEB、CB-CB處理產(chǎn)量仍比-B-B處理略高，分別為2 937、2 955 和 2 917 kg/hm2；裂區(qū)施硼各處理產(chǎn)量則為EB+EB最高，為3 095 kg/hm2，但各處理之間產(chǎn)量差異均不顯著。

2.1.2 EB和CB對(duì)棉花生育進(jìn)程和經(jīng)濟(jì)性狀的影響

施硼處理棉花現(xiàn)蕾期有所提前。其中-B+B處理較-B-B處理提前4 d，其它處理均提前2 d，EB和CB裂區(qū)后處理間無(wú)差異。EB+EB處理開花期最早，較-B-B處理提前3 d，其它施硼處理提前1～2 d。EB-EB、EB+EB和CB-CB處理吐絮期均比-B-B處理晚2 d。從單株蕾、鈴個(gè)數(shù)看，-B+B處理單株蕾數(shù)最多，其次是EB+EB和EB-EB處理，CB兩處理與-B-B處理相比單株蕾數(shù)沒有明顯增加。8月25日統(tǒng)計(jì)的鈴數(shù)顯示，施硼處理的鈴數(shù)均比不施硼處理多，裂區(qū)施硼各處理單株鈴數(shù)都較相應(yīng)處理有所提高，其中CB-CB和CB+CB處理鈴數(shù)多于其它各處理。說(shuō)明施硼促進(jìn)棉花生殖生長(zhǎng)，有利于蕾、鈴的形成，減少蕾鈴脫落。

表1 湖北洪湖油菜-棉花輪作中不同硼肥處理的各季作物產(chǎn)量及增產(chǎn)率

表2 湖北洪湖油菜-棉花輪作中不同硼肥處理的棉花生育進(jìn)程

EB處理棉花株高和單株果枝臺(tái)數(shù)增加，其它處理變化不大。裂區(qū)非施硼處理的-B、EB、CB處理之間伏前桃數(shù)基本無(wú)差異，但裂區(qū)施硼處理比相應(yīng)的不施硼處理伏前桃數(shù)均有所增加；各施硼處理伏桃數(shù)均多于-B-B處理，其中EB-EB處理最多， 比-B-B處 理 多3.9個(gè)/株；EB-EB、EB+EB和CB+CB處理秋桃數(shù)較少。施硼處理總成桃數(shù)均高于-B-B處理，裂區(qū)后施硼處理分別高于相應(yīng)不施硼處理，EB+EB和CB+CB處理無(wú)顯著差異（表3）。這表明EB和CB施硼處理能不同程度促進(jìn)伏桃和伏前桃的形成，對(duì)秋桃的形成無(wú)促進(jìn)作用。

表3 湖北洪湖油菜-棉花輪作中不同硼肥處理的棉花農(nóng)藝性狀差異

2.1.3 作物收獲后土壤有效硼含量的變化

第一季油菜收獲后，EB和CB處理的土壤有效硼含量分別為0.91和0.70 mg/kg，與-B處理相比，有所提高，并且EB處理高于CB處理。第二季棉花收獲后，EB-EB和CB-CB處理的土壤有效硼含量與第一季油菜收獲后相比有所降低，分別為0.66和0.52 mg/kg， 但 仍 高 于-B-B處 理，EB-EB處 理 高于CB-CB處理。EB+EB處理低于第一季EB處理，CB+CB處理與第一季CB處理接近，EB+EB＞CB+CB＞-B+B。兩季作物收獲后，EB和CB處理的土壤有效硼含量均高于0.5 mg/kg。未施任何硼肥處理（-B），兩季作物收獲后土壤有效硼含量無(wú)顯著變化（表4）。

表4 湖北洪湖油菜-棉花輪作中不同硼肥處理作物收獲后的土壤有效硼含量 （mg/kg）

2.2 安徽望江棉花-油菜輪作，EB和CB對(duì)棉花和油菜產(chǎn)量及品質(zhì)的影響及其后效

2.2.1 EB和CB對(duì)棉花和油菜產(chǎn)量及品質(zhì)的影響

由表5可知，第一季各施硼處理的棉花產(chǎn)量較-B處理均有不同程度的增加，EB1處理增產(chǎn)幅度最大，增產(chǎn)率高達(dá)24.7%，其次是B2和B1處理，分別增產(chǎn)20.9%和19.0%。第二季B2處理增產(chǎn)率最高；相同施硼量比較，CB1處理增產(chǎn)率高于B1和EB1處理；不同施硼量之間，EB2和B2處理增產(chǎn)率分別高于EB1和B1處理。CB1（粒徑3 mm）處理棉花和油菜增產(chǎn)率均高于CB2（粒徑10 mm）處理。

表5 安徽望江棉花-油菜輪作中不同硼肥處理的作物產(chǎn)量及增產(chǎn)率

EB和CB處理的馬克隆值略低于-B、B1和B2 3個(gè)處理，從棉花實(shí)用價(jià)值看，CB1、CB2和-B處理的馬克隆值在3.7～4.2之間，屬于A級(jí)，質(zhì)量最優(yōu)，其它處理馬克隆值屬于B級(jí)。伸長(zhǎng)率、整齊度指數(shù)、上半部平均長(zhǎng)度等指標(biāo)各處理之間無(wú)顯著差異（表6）。

表6 安徽望江棉花-油菜輪作中不同硼肥處理的棉花品質(zhì)指標(biāo)

與-B處理相比，各施硼處理含油量有所升高，油酸、蛋白質(zhì)含量有所降低。硬脂酸、亞麻酸和硫甙含量各處理間無(wú)明顯變化（表7）。

2.2.2 植株硼含量和作物收獲后土壤有效硼含量的變化

第一季各施硼處理棉花秸稈硼含量與-B處理相比均有所升高，其中B2和EB2顯著升高；兩倍施硼量處理均高于相應(yīng)的正常施硼量處理，相同施硼量處理B＞EB＞CB（表8）。第二季油菜，除CB1處理外，其它各施硼處理苗期硼含量高于-B處理，其中EB2處理苗期硼含量顯著增加；CB1、CB2和EB2處理秸稈的硼含量較高，但各處理之間差異不顯著。

第一季作物收獲后，施硼處理的土壤有效硼含量均高于-B處理，在0.57～1.05 mg/kg范圍內(nèi)，EB2處理土壤有效硼含量最高，為1.05 mg/kg。同種硼肥處理之間相比 EB2＞EB1，B2＞B1，而CB1＞CB2。第二季作物收獲后CB2處理的土壤有效硼含量較第一季升高，其它各處理均降低。3種硼肥兩倍施硼量處理的土壤有效硼含量均高于正常施硼量處理，EB2、CB2和B2處理的土壤有效硼含量較接近，EB1和B1處理均高于CB1處理（表8）。

3 討論

作物施用硼肥的增產(chǎn)效果與土壤有效硼含量有關(guān)。王運(yùn)華等［20］研究表明，當(dāng)土壤速效硼含量低時(shí)，棉花施硼增產(chǎn)機(jī)率較高，增產(chǎn)顯著，隨著土壤有效硼含量的提高，棉花施硼的增產(chǎn)機(jī)率和增產(chǎn)率逐漸下降，平產(chǎn)機(jī)率和減產(chǎn)機(jī)率上升。葉德柱等［21］在浙江棉區(qū)多個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)開展硼肥試驗(yàn)的結(jié)果表明，土壤潛在性缺硼條件下施硼增產(chǎn)效果不穩(wěn)定。本研究湖北洪湖和安徽望江兩地試驗(yàn)前土壤有效硼含量都接近0.5 mg/kg，屬于潛在性缺硼土壤。湖北洪湖第一季油菜和第二季棉花在施用不同硼肥時(shí)都有不同程度增產(chǎn)，但增產(chǎn)均不顯著，原因可能是土壤潛在性缺硼時(shí)，施硼對(duì)產(chǎn)量影響不大。安徽望江棉花-油菜輪作中基施硼肥EB和CB兩季作物增產(chǎn)顯著，增產(chǎn)率均高于湖北洪湖。杜應(yīng)瓊等［22］研究認(rèn)為土壤pH值影響土壤硼的供給能力，植株對(duì)硼的吸收隨土壤pH值的上升而下降。本研究中洪湖和望江土壤pH值分別為7.23和5.54，湖北洪湖施用硼肥對(duì)油菜和棉花的增產(chǎn)效果不及安徽望江，可能與土壤本身的pH值有關(guān)。

表7 安徽望江棉花-油菜輪作中不同硼肥處理的油菜品質(zhì)指標(biāo)

表8 安徽望江棉花-油菜輪作中不同硼肥處理的植株硼含量及土壤有效硼含量 （mg/kg）

土壤缺硼不僅影響作物花、果實(shí)等生殖器官的建成，對(duì)作物生育進(jìn)程也有一定影響。杜應(yīng)瓊等［23］發(fā)現(xiàn)，施用硼肥可使花生花期提前，促進(jìn)營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)向生殖生長(zhǎng)的轉(zhuǎn)變，顯著提高產(chǎn)量。吳海勇等［24］認(rèn)為基施硼肥和基施配合葉面噴施硼肥均能提早水稻生育期，齊穗期比不施硼肥處理提前了1～3 d；而王運(yùn)華等［20］提出，在棉花潛在性缺硼條件下，施硼不影響棉花的發(fā)育期，但影響某一發(fā)育期的發(fā)育速度。本試驗(yàn)第二季施硼處理棉花的現(xiàn)蕾期、開花期有所提前，但吐絮期并未提前，有利于棉桃的生長(zhǎng)。不同施硼處理棉花蕾數(shù)和鈴數(shù)均有所增加，6月21日調(diào)查的棉花蕾數(shù)為EB多于CB，然而8月25日調(diào)查的棉花鈴數(shù)為CB多于EB，說(shuō)明CB處理棉花蕾脫落較EB處理少。

安徽望江第一季棉花EB1增產(chǎn)幅度遠(yuǎn)高于CB1（粒徑3 mm），第二季油菜產(chǎn)量則為CB1（粒徑3 mm）好于EB1，比較EB和CB對(duì)兩季作物的肥效與后效可知，EB的當(dāng)季肥效好于CB，而CB的后效比EB更好。Byers等［25］提出CB肥效可能與粒徑有關(guān)。本研究團(tuán)隊(duì)前期在花生-油菜輪作中研究發(fā)現(xiàn)粒徑較?。? mm）的CB硼肥后效表現(xiàn)最好，本試驗(yàn)中CB1（粒徑3 mm）處理的棉花和油菜增產(chǎn)率均高于CB2（粒徑10 mm）處理，再次說(shuō)明CB粒徑較小更利于硼的釋放和作物的吸收。因此，硼肥的施用既要考慮硼肥本身的緩效性，也要考慮作物特性和土壤有效硼含量，根據(jù)三者決定基施硼肥的用量。

4 結(jié)論

EB和CB處理，湖北洪湖油菜-棉花輪作兩季作物增產(chǎn)均不顯著，而安徽望江棉花-油菜輪作的兩季作物均顯著增產(chǎn)。安徽望江正常施硼處理EB當(dāng)季肥效好于CB，CB（粒徑3 mm）的后效好于EB。CB （粒徑3 mm）增產(chǎn)效果較好，適于做基施長(zhǎng)效硼肥。施用EB和CB硼肥對(duì)棉花品質(zhì)無(wú)顯著影響，對(duì)油菜品質(zhì)的影響表現(xiàn)為提高含油量。