油菜在全球范围内均有广泛的种植,中国用750万公顷的种植面积为世界油菜籽产量贡献了20%,然而食用油自给率仍然不足40%。长江流域光温和水土资源充足,是我国油菜主产区,该区域油菜作为冬季作物,常与水稻、玉米等进行一年两熟或三熟制轮作。冬油菜生育期长、养分需求量大,但油菜种植比较效益差导致农民积极性低,而粗放的管理措施引起油菜产量和养分效率的低下。因此,进一步提高油菜生产潜力和资源利用效率水平,是油菜产业可持续发展的关键。本研究在基于田间试验数据和统计资料数据的基础上,建立了油菜产量、肥料用量和养分效率的数据库,主要采用边界线理论和综合分析的方法,重点分析了长江流域不同种植区(长江上游低海拔区、长江上游高海拔区、长江中游二熟区、长江中游三熟区和长江下游)冬油菜产量差和养分效率差现状,解析引起这种差距的主要限制因素。研究结果为推动我国油菜产业的区域发展提供科学依据和参考。主要结论如下:(1)过去55年以来,我国油菜生产总体呈现稳定增长的趋势,但年际波动较为明显。油菜总产量的年际波动由种植面积和单产水平共同影响,全国范围贡献率平均分别为47.3%和49.3%;单产的贡献从上个世纪70年代的63.3%下降到本世纪初的44.3%,长江流域呈现同样的下降趋势。单产的年际波动主要由气象因素决定,贡献比例占70%以上,而社会因素的贡献不足30%;社会因素引起的趋势产量呈现逐渐增加的趋势,而气象产量呈现不连续的剧烈波动。(2)长江流域气候条件的空间分布与变化趋势,在一定程度上影响了油菜产量的年际波动和空间差异。不同区域以长江中游三熟区和长江上游低海拔区热量资源较为丰富,长江中游二熟区和长江下游昼夜温差大;长江中游三熟区降水资源大,远高于长江上游低海拔区;长江中游二熟区和长江下游光照资源较为充足;过去50多年间,不同区域油菜生育期内平均气温和≥0℃积温逐渐升高,降水加大,昼夜温差、日照时数和太阳辐射逐渐减小。不同区域油菜产量与主要气象因子的关系主要表现为,生育后期降水量每增加10 mm,产量降幅约为12-39kg/ha;生育前期和生育后期气温每升高0.1℃,长江中游二熟区和三熟区分别减产53和40 kg/ha;长江上游低海拔区后期昼夜温差每增加0.1℃,油菜增产39kg/ha;长江下游总太阳辐射每增加10 MJ/m2,油菜增产29 kg/ha。(3)长江流域冬油菜实际产量、试验产量、可获得产量和潜在产量分别为1810、2437、3702和3996 kg/ha,区域间差异总体表现为,长江上游低海拔区和长江下游产量水平较高,其次为长江中游二熟区,最低为长江上游高海拔区和长江中游三熟区;全区总产量差为2187 kg/ha,相对产量差为55%,不同区域农户仅能获得潜在产量的33%-53%;由营养学、栽培学管理措施和不可控因素引起的产量差分别为16%、32%和8%。(4)长江流域冬油菜不同区域实际水平氮、磷、钾肥偏生产力平均变幅分别为6.5-11.9、22.4-38.0和27.1-48.3 kg/kg,养分回收效率分别为13.3%-28.4%、9.1%-20.0%和21.7%-42.5%;优化施肥技术通过减少氮肥增加磷钾肥用量,提高了氮肥偏生产力、以及氮磷钾养分回收效率,但对磷钾肥偏生产力产生了负面影响;氮、磷、钾养分回收效率总差值分别为32.6%、15.5%和11.7%,其中栽培学管理措施对效率差的限制为主要因素,营养学管理措施对氮素效率差的影响同样较大。(5)农业管理技术水平的改善是实现高产、节肥、增效的主要途径,优化施肥、合理排水、增密种植、适时播种、病害防控、草害防控、移栽种植、秸秆还田和翻耕分别可提高油菜产量21.1%、35.3%、17.1%、18.6%、21.6%、45.6%、15.2%、10.8%和5.1%;施肥方式、氮肥类型、氮肥运筹分别可提高氮肥效率14.9%、11.0%和29.5%。