施氮量对半矮秆油菜产量、干物质积累及氮素吸收利用的影响

油菜(Brassica napus L.)是中国第一大油料作物，占油料作物总产量的2/3左右，对国民经济发展起着举足轻重的作用[1]。目前，长江流域是我国冬油菜主产区，其产量和种植面积约占全国的90%。然而，与发达国家相比，长期以来，长江流域直播油菜种植密度低、人工成本高以及机械化程度低等问题，使得油菜种植成本高、经济效益低，从而导致农民种植积极性低，种植面积和总产量长时间徘徊[2-3]。为解决这些问题，实现轻简化栽培，降低种植成本，提高经济效益，实行油菜高密度直播机收栽培是油菜生产的必由之路。矮秆或半矮秆油菜具有耐密抗倒，适应机械化生产等优势，但国内外有关矮秆或半矮秆油菜栽培利用的研究较少[4-5]。油菜作为需肥量较大(尤其是氮肥)的作物，施用氮肥是提高油菜产量的重要途径[6-7]。有研究指出，施氮显著提高了直播油菜的籽粒产量，但当施氮量大于180 kg/hm2时，氮肥的增产效果不显著[8]。唐瑶等[9]研究表明，施氮量为278 kg/hm2时，直播油菜可获得高产。王锐等[10]研究指出，直播油菜(华杂9号)施氮量为360 kg/hm2时可获得高产。刘士山等[11]研究表明，在成都平原地区，直播油菜(川油36)施氮量为135～180 kg/hm2时可获得高产。刘宝林等[12]研究指出，在150～180 kg/hm2施氮范围内，江西省早熟迟直播油菜可获得高产。可见，直播油菜在不同研究地区及不同试验条件(品种、播种期、密度等)下的高产施氮量不尽一致。同时，有关直播油菜干物质和氮素积累特点的研究较少[13-14]。特别是上述研究大多数采用当地普通株高的油菜品种，尚未见到半矮秆油菜干物质和氮素积累特点及其高产高效施氮量的报道。为此，本研究选用四川省审定的第一个半矮秆油菜新品种佳油JS-1，在四川稻油轮作体系下，研究了不同施氮水平对半矮秆油菜产量、干物质与氮素积累以及氮肥利用率的影响，以期为半矮秆油菜高产高效栽培的合理施氮量管理提供科学参考依据。

1 材料和方法

1.1 试验材料

佳油JS-1是四川省审定的第一个机收油菜半矮秆新品种，由四川科乐油菜研究开发有限公司提供。

1.2 试验设计

试验采用单因素随机区组试验设计，设置5种施氮水平，即0，90，180，270，360 kg/hm2，分别记为N0、N6、N12、N18、N24，共5个处理，每个处理3次重复，合计15个小区，每个小区面积为24 m2。试验于2018-2019年在四川省广汉市崇州市白头镇李偃村进行，前茬为水稻，系成都平原冲积性水稻土。采用精量联合直播机进行浅旋条播，五叶期后匀苗补苗，留苗密度30万株/hm2。氮肥的50%作底肥，其余的50%作追肥，磷肥(P2O5 60 kg/hm2)、钾肥(K2O 90 kg/hm2)以及硼肥(15 kg/hm2)全部作底肥一次施入。2018年9月30日播种，2018年11月9日匀苗补苗，2018年12月6日追施氮肥，2019年3月11日开花，5月8日成熟收获。

1.3 测定项目与方法

1.3.1 植株干物质及全氮含量的测定试验于半矮秆油菜苗期(11月22日)、蕾薹期(2月14日)、初花期(2月27日)、盛花期(3月11日)、终花期(3月26日)、角果发育期(4月12日)、成熟期(5月8日)在每个小区进行随机取样，每个小区取6株长势均匀一致的植株，按不同器官分样，将上述不同器官的样品放置在105 ℃烘箱杀青30 min，然后在80 ℃条件下恒温烘干，分别测定不同器官的干物质及氮含量。植株样品全氮含量采用全自动凯氏定氮仪(F0SS 8400)测定。

1.3.2 考种测产在收获期前，每小区选取6 株长势均匀一致的植株，测定每株植株的单株角果数和千粒质量；同时单打单收晒干测定半矮秆油菜的籽粒产量。

1.4 数据处理及计算方法

1.4.1 氮肥利用率的计算氮肥农学利用率(Agronomic use efficiency of applied N，AEN，kg/kg)=(施氮区作物产量-不施氮区作物产量)/施氮量。

氮肥表观利用率(Apparent recovery efficiency of applied N，REN，%)=(施氮肥区作物吸氮量-不施氮肥区作物吸氮量)/施肥投入的氮素量×100。

氮肥偏生产力(Partial factor productivity of applied N，PFPN，kg/kg)=施氮区籽粒产量/施肥投入的氮素量。

1.4.2 数据处理与统计分析试验数据采用Excel 2013进行整理、 SPSS 19.0进行统计分析以及Curve Expert Professional 2.6.5软件进行干物质拟合。

2 结果与分析

2.1 施氮量对半矮秆油菜产量及其构成因素的影响

如表1所示，施氮量对半矮秆油菜籽粒产量、单株角果数和每角果籽粒数有显著影响，但对千粒质量并无显著影响。各施氮处理(N6、N12、N18、N24)的籽粒产量以及单株角果数均显著高于不施氮处理(N0)。半矮秆油菜的籽粒产量、单株角果数和每角果籽粒数均随施氮量的增加表现为先升、后降趋势，在N18处理时达到最大值。

2.2 施氮量对半矮秆油菜氮素吸收利用的影响

由表2可知，施氮量对半矮秆油菜植株氮素积累量和氮肥利用率有显著影响。随着施氮量增加(90～360 kg/hm2)，半矮秆油菜氮肥农学利用率和植株氮素积累均表现为先升、后降趋势，而氮肥偏生产力逐渐下降。N18处理的氮肥表观利用率显著高于其他施氮处理(N6、N12、N24)。

2.3 施氮量对半矮秆油菜植株干物质及氮素积累速率的影响

不同施氮水平下，半矮秆油菜的植株干物质及氮素积累，均可用Logistic生长函数进行拟合(表3，4)。与不施氮相比，增施氮肥使得半矮秆油菜干物质快速积累的起始时间(t1)稍有提前(N18处理除外)、终止时间(t2)推迟，干物质快速积累持续期(Δt)延长、干物质积累的最大速率出现时间(t0，出苗后天数)推迟。半矮秆油菜干物质积累最大速率出现的时间(t0)、干物质快速增长的起始时间(t1)、终止时间(t2)以及快速积累持续期(Δt)随着施氮量的增加均表现为先增加、后降低趋势，在施氮量270 kg/hm2时达最大值。

在植株氮素积累方面，各施氮处理与N0处理相比，氮素积累最大速率出现时间(t0，出苗后天数)相同或有所推迟，氮素快速积累的起始时间(t1)则有早(N12、N18处理)有迟(N6、N24处理)、终止时间(t2)延后，氮素快速积累持续期(Δt)也相近(N6、N24处理)或有所延长(N12、N18处理)。随着施氮量的增加，植株氮素积累快速增长的起始时间(t1)表现为先降低、后增加趋势，氮素积累快速增长的终止时间(t2)和快速积累持续期(Δt)均表现为先增加、后降低趋势。可见，适宜的施氮量有利于提早植株氮素快速积累的起始时间(t1)，延长氮素快速积累持续期(Δt)，为植株形态建成和干物质积累提供充足养分基础。

3 讨论与结论

本试验结果表明，高密度直播条件下，增施氮肥显著增加半矮秆油菜籽粒产量，与已有研究结果一致[15]。随着施氮量的增加(90～270 kg/hm2)，半矮秆油菜的产量呈显著增加趋势，但当施氮量超过270 kg/hm2时，籽粒产量呈下降趋势。可见，高密度直播条件下半矮秆油菜获得高产的施氮量180～270 kg/hm2，与Clarke等[5]研究结果相近，该研究指出在高莫索普、罗斯曼德和特灵顿地区，半矮秆油菜(PR45D03)获得最佳产量的氮肥施用量分别为255，223，257 kg/hm2。但高于吴永成等[16]有关成都平原地区高密度直播油菜获得高产的氮肥用量，这可能与(半)矮秆油菜更加耐肥耐密有关[17]。本研究还表明，当施氮量为270 kg/hm2时，半矮秆油菜植株氮素积累量、氮肥农学利用率以及氮肥表观利用率均获得最高值。可见，在高密度直播条件下半矮秆油菜获得较高氮肥利用率的施氮量为180～270 kg/hm2。综上所述，高密度直播条件下半矮秆油菜施氮用量180～270 kg/hm2能较好地实现油菜高效生产与氮肥合理利用。

大量研究表明，作物干物质积累是产量形成的前提，也是作物营养状况的表现；调控施氮量实质上是调节供给与作物需求的关系，改变作物干物质和氮素积累特征，最终影响作物产量 [13，18-19]。Logistic模型广泛运用于玉米、小麦以及水稻等作物干物质及氮素积累的研究，直观地反映了干物质和氮素积累的生育动态，对指导氮素合理施用、减少氮素损失具有重要的意义；但其在油菜高产高效氮肥技术的研究中运用极少[13-14]。本试验中，不同施氮水平下，半矮秆油菜的植株干物质及氮素积累，均可用Logistic生长函数进行拟合，但两者Logistic模型的参数及特征值具有差异，并受施氮量影响明显。有关研究指出，作物氮素快速积累的起始时间早于干物质快速积累的起始时间，可以为作物干物质积累提供充足的氮素[20-21]。本试验中，半矮秆油菜干物质及氮素积累特点也表现为，氮素快速积累的起始时间和终止时间均早于干物质快速积累的起始时间和终止时间，为植株形态建成和干物质积累提供充足养分基础。也有研究认为，适宜地施氮量有利于干物质及氮素积累快速积累持续期延长，进而有利于获得高产[14，22-23]。本试验结果也表明，合理施氮量(180～270 kg/hm2)使得半矮秆油菜干物质及氮素快速积累持续期延长，主要是由于干物质和氮素快速积累的终止时间推迟，并且干物质积累最大速率出现时间推迟，与已有相关研究[14，24-25]比较一致。

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