江蘇沿江地區(qū)油菜施氮量對產(chǎn)量的影響及氮肥利用效率分析

張維 高建芹 戚存扣

摘要：為研究江蘇沿江地區(qū)油菜施氮量對油菜籽產(chǎn)量的影響，確定該地區(qū)油菜的適宜施氮量，以油菜品種寧雜1818和史力佳為試驗材料，設(shè)置N0（0 kg/hm2）、N120（120 kg/hm2）、N240（240 kg/hm2）、N360（360 kg/hm2）4個施氮量處理，研究結(jié)果表明，氮肥能顯著增加油菜的產(chǎn)量和植株氮素積累量，且隨著施氮量的增加，產(chǎn)量和植株氮素積累量均呈增加趨勢。當施氮量為N240時，寧雜1818和史力佳2個油菜品種的油菜籽產(chǎn)量比N0分別增加了104.80%和 123.98%。收獲指數(shù)和籽粒的氮素積累量占總積累量的比例雖比N120處理略有降低但差異不顯著。寧雜1818在此處理下的氮肥農(nóng)學(xué)利用率顯著高于N120和N360，史力佳在此處理下的氮肥農(nóng)學(xué)利用率雖比N120處理略有降低但差異不顯著。綜合上述結(jié)果表明，江蘇沿江地區(qū)油菜的施氮量在240 kg/hm2時，可以較好地協(xié)調(diào)較高產(chǎn)量和合理的氮肥利用率的統(tǒng)一。

關(guān)鍵詞：油菜;施氮量;產(chǎn)量;氮肥利用率

中圖分類號：S634.306?? 文獻標志碼： A? 文章編號：1002-1302（2019）12-0093-03

油菜是我國重要的油料作物，近年來種植面積保持在 7.4×106 hm2左右，為我們提供了60%左右的國產(chǎn)食用植物油[1]。在當前我國食用植物油對外依存度居高不下的嚴峻形勢下[2]，提高油菜產(chǎn)量對于維護國家食用油供給安全具有重要作用。氮素是限制油菜產(chǎn)量最重要的因素之一[3]，充足的氮素供應(yīng)可增加植株的干物質(zhì)累積和氮素吸收[4]，有利于增加分枝數(shù)和總角果數(shù)從而提高籽粒產(chǎn)量[5]。但氮肥施用過量則會造成油菜貪青晚熟，增產(chǎn)效應(yīng)降低，還會增加由于降雨徑流而導(dǎo)致的氮素流失，提高環(huán)境污染風險[6]。在我國的油菜生產(chǎn)中，氮肥施用不合理的現(xiàn)象普遍存在[7]。

江蘇是我國重要的油菜產(chǎn)區(qū)，種植面積廣且產(chǎn)量高，據(jù)中國農(nóng)業(yè)統(tǒng)計資料，2015年江蘇的油菜播種面積為3.36×105 hm2，占全國總面積的4.6%，居全國第七，單產(chǎn)高達 2 785 kg/hm2，居全國第一，是全國平均單產(chǎn)的1.4倍[8]。其中沿江、沿海地區(qū)是江蘇油菜核心產(chǎn)區(qū)，油菜面積約占江蘇油菜總面積的85%[9]。但近年來這些地區(qū)農(nóng)村勞動力轉(zhuǎn)移量大，務(wù)農(nóng)人口年齡結(jié)構(gòu)不斷老化，由于缺乏勞動力，油菜種植密度越來越小，據(jù)調(diào)查，海門市油菜種植密度最小的田塊不到45 000株/hm2[10]。為了彌補密度減小帶來的油菜單產(chǎn)的降低，種植戶們不斷增加肥料的投入，尤其是氮肥。這種只關(guān)注產(chǎn)量的施肥方式，極易造成氮肥的過量施用，降低氮肥的利用效率，還易引發(fā)環(huán)境風險。因此，亟需在該區(qū)域開展油菜適宜施氮量的研究。為此，本研究通過在海門市悅來鎮(zhèn)布置油菜的氮肥用量田間試驗，研究施氮量對油菜產(chǎn)量及氮肥利用效率的影響，以期為當?shù)赜筒说暮侠硎┓侍峁┮罁?jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗概況

于2014—2016年在江蘇省海門市悅來鎮(zhèn)進行試驗，試驗點為旱作區(qū)，2年的前茬作物均為玉米，土壤的基本理化性質(zhì)見表1。試驗材料選擇當?shù)氐闹髟杂筒似贩N寧雜1818和史力佳，其中寧雜1818為江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院經(jīng)濟作物研究所育成的雜交品種，史力佳為南京綠江種苗開發(fā)中心育成的常規(guī)油菜品種。

1.2 試驗設(shè)計

施氮量設(shè)4個處理：0、120、240、360 kg/hm2（分別以N0、N120、N240、N360表示），所用肥料品種為尿素（含N 46%）。每個處理施過磷酸鈣（含P2O5 12%）750 kg/hm2、氯化鉀（含K2O 60%）250 kg/hm2、硼砂15 kg/hm2。氮肥基追比為 5.5 ∶ 4.5;鉀肥基追比為7 ∶ 3;磷肥、硼肥全部為基肥。小區(qū)面積67 m2，3次重復(fù)，隨機區(qū)組排列。育苗移栽，密度6×104株/hm2，其他栽培管理方式同當?shù)卮筇铩?/p>

1.3 測定項目與方法

移栽前，以“S”形多點采集試驗田耕層土壤，混勻風干后磨碎測定基礎(chǔ)土壤理化性狀。土壤養(yǎng)分指標采用常規(guī)方法測定。

成熟期收獲前1 d，在每個小區(qū)隨機取樣5株，分籽粒、角殼和莖稈烘干后稱干質(zhì)量，并采用凱氏定氮法測量氮素含量。

用以下參數(shù)來衡量氮肥的利用效率[11]：

氮肥農(nóng)學(xué)利用率，指單位施氮量所增加的作物經(jīng)濟學(xué)產(chǎn)量。計算方法為：氮肥農(nóng)學(xué)利用率=（施氮區(qū)產(chǎn)量-不施氮區(qū)產(chǎn)量）÷氮肥用量;

氮肥偏生產(chǎn)力，指單位施氮量所能生產(chǎn)的作物經(jīng)濟學(xué)產(chǎn)量。計算方法為：氮肥偏生產(chǎn)力=施氮區(qū)產(chǎn)量÷氮肥用量;

氮肥表觀利用率，反映了作物對施入土壤中的肥料氮的回收效率。計算方法為：氮肥表觀利用率=（施氮區(qū)植株總吸氮量-不施氮區(qū)植株總吸氮量）÷氮肥用量×100%;

氮肥生理利用率，是作物地上部每吸收單位肥料中的氮所獲得的籽粒產(chǎn)量的增加量。計算方法為：氮肥生理利用 率=（施氮區(qū)產(chǎn)量-不施氮區(qū)產(chǎn)量）÷（施氮區(qū)植株總吸氮 量- 不施氮區(qū)植株總吸氮量）。

利用Excel和SPSS統(tǒng)計軟件進行數(shù)據(jù)整理與統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 施氮量對油菜籽產(chǎn)量的影響

施氮能顯著提高油菜產(chǎn)量，且隨著施氮量的增加，種子產(chǎn)量也不斷提高（表2）。2年平均，寧雜1818各個施肥處理油菜籽產(chǎn)量分別比N0處理增加了46.22%、104.80%和 111.03%。處理N240與N120間油菜籽產(chǎn)量差異顯著。但處理N360與N240差異不顯著。史力佳各個施肥處理油菜籽產(chǎn)量比N0處理分別增加了75.68%、123.98%和150.05%，各處理間油菜籽產(chǎn)量差異顯著。2個品種對氮肥處理的增產(chǎn)效應(yīng)存在顯著差異。寧雜1818各處理的油菜籽產(chǎn)量均高于史力佳。N0處理下寧雜1818油菜籽產(chǎn)量比史力佳高26.31%，表明寧雜1818比史力佳更耐貧瘠。當施氮量超過240 kg/hm2時，寧雜1818的增產(chǎn)效果已不顯著，而史力佳隨氮素水平增加依然有顯著增產(chǎn)效果。上述結(jié)果表明，寧雜1818是個氮高效型品種，而史力佳屬于“吃肥”的品種。

2.2 施氮量對油菜生物量的影響

施氮能顯著提高油菜地上各部位的生物學(xué)產(chǎn)量（表3）。寧雜1818的籽粒、果殼、莖稈的生物量均隨著施氮量的增加而不斷增加，N360處理的籽粒、果殼、莖稈的單株生物量達到了87.62、128.78、184.33 g，分別比N0處理增加了 92.2%、119.3%、102.2%。但N360處理與N240處理間差異不顯著。史力佳的籽粒、果殼、莖稈的生物量也隨著施氮量的增加逐漸增加，且各個處理間均差異顯著，N360處理下的籽粒、果殼、莖稈的單株生物量達到了83.46、120.46、169.39 g，分別比N0處理增加了111.0%、128.3%、112.4%。施氮對油菜的收獲指數(shù)也有影響，隨著施氮量的增加，收獲指數(shù)有下降的趨勢，在N120處理和N240處理下，2個品種的油菜收獲指數(shù)都與N0處理沒有顯著差異，但當施氮量達到360 kg/hm2時，2個品種的收獲指數(shù)均顯著降低。說明當施氮量過高時，油菜所吸收的氮素較多地分配到果殼和莖稈的生長上。

2.3 氮肥用量對植株氮素累積量的影響

油菜籽粒、果殼和莖稈各部位的氮素累積量均隨著施氮量的增加而不斷上升（表4），當施氮量增加到360 kg/hm2時，寧雜1818的籽粒、果殼和莖稈的氮素累積量分別達到了3.42、1.54、1.53 g/株，比N0處理分別增加了108.5%、227.7%、206.0%;史力佳的籽粒、果殼和莖稈的氮素累積量分別達到了3.24、1.39、1.44 g/株，比N0處理分別增加了138.2%、297.1%、213.0%。氮素總累積量也隨著施氮量的增加而不斷上升，當施氮量增加到 360 kg/hm2 時，寧雜1818和史力佳的地上部氮素總累積量分別達到了6.49 g/株和6.07 g/株，比不施氮處理增加了166.0%和179.7%。史力佳的籽粒、果殼和莖稈的氮素累積量及氮素總累積量各處理間差異顯著，而寧雜1818的籽粒和果殼的氮素累積量及氮素總累積量在N240處理和N360處理間差異不顯著。氮肥的施用還會影響各部位氮素累積量占總累積量的比例，隨著施氮量的增加，籽粒的氮素累積量所占比例逐漸下降，而果殼、莖稈所占比例逐漸增加。在不施氮的處理下，2個油菜品種的籽粒所占比例分別是62.95%和 62.67%，而莖稈所占比例分別為19.22%和20.97%，果殼所占比例最少，分別是17.84%和16.36%。當施氮量增加到360 kg/hm2時，2個油菜品種的籽粒所占比例分別是52.73%和53.37%，比N0處理降低了16.2%和14.8%;莖稈所占比例分別為23.57%和23.71%，比N0處理增加了22.6%和13.1%;果殼所占比例分別為23.69%和22.91%，分別比N0處理增加了32.8%和40.0%。

2.4 氮肥用量對油菜氮素利用率的影響

不同油菜品種的氮素利用率受氮肥用量的影響略有不同（表5）。隨著施氮量的增加，寧雜1818的氮肥農(nóng)學(xué)利用率呈先升后降趨勢，在N240處理下最高，與N120處理和N360處理差異顯著;而史力佳的氮肥農(nóng)學(xué)利用率隨著施氮量的增加逐漸降低，在N120處理下最高，N240處理與N120處理相比，雖有下降但差異不顯著，當施氮量增加到360 kg/hm2時，顯著低于施氮120 kg/hm2。2個品種的氮肥偏生產(chǎn)率均隨著施氮量的增加顯著降低。隨著施氮量的增加，2個品種的氮肥表觀利用率均呈先升后降的趨勢，在N240處理下，寧雜1818的氮肥表觀利用率為85%，顯著高于N120處理;史力佳在N240處理下的氮肥表觀利用率與N120處理和N360處理差異不顯著，但為3個處理中的最高值。氮肥的生理利用率在3個處理間差異不顯著。

3 討論

氮肥的增產(chǎn)效應(yīng)及氮肥利用率是衡量氮肥適宜施用量的重要指標[12]。不同地區(qū)，由于土壤性質(zhì)、環(huán)境條件、氣候以及栽培方式的不同，適宜的施氮量也不同。李銀水等通過在湖北4個縣布置的9個油菜氮肥肥效試驗確定了該地區(qū)的適宜施氮量為150 kg/hm2[11]。王寅等在蘇南、浙北油菜主產(chǎn)區(qū)布置了10組冬油菜的氮肥用量田間試驗，結(jié)果表明，在施氮量為199 kg/hm2時，不僅能大幅減少氮肥投入，還能獲得較高的區(qū)域產(chǎn)量水平和氮肥利用效率[13]。本研究表明，在江蘇沿江地區(qū)，氮肥的施用能顯著增加油菜的產(chǎn)量和氮素積累量，且隨著施氮量的增加，油菜的產(chǎn)量和氮素積累量都逐漸增加，當施氮量增加到360 kg/hm2時，2個油菜品種的產(chǎn)量和氮素積累量都達到4個處理的最高值，但此施氮量下，收獲指數(shù)、籽粒的氮素積累量占總積累量的比例以及氮肥的農(nóng)學(xué)利用率和偏生產(chǎn)率都顯著降低，說明此施氮量已高于適宜施氮量，植株吸收到的氮素較多地分配到果殼和莖稈中。當施氮量為 240 kg/hm2 時，2個油菜品種都達到了較高的增產(chǎn)水平，實收產(chǎn)量比不施氮處理分別增加了104.80%和123.98%，且寧雜1818在此施氮量的產(chǎn)量雖比最高值（N360處理下的產(chǎn)量）略低，但差異不顯著。收獲指數(shù)、籽粒的氮素積累量占總積累量的比例雖比N120處理略有降低但差異不顯著。寧雜1818在此施氮量的氮肥農(nóng)學(xué)利用率顯著高于N120和N360，史力佳在此施氮量的氮肥農(nóng)學(xué)利用率雖比N120處理略有降低但差異不顯著，且2個品種的氮肥表觀利用率均在N240處理下達最大值。綜合上述結(jié)果，江蘇沿江地區(qū)油菜的施氮量在 240 kg/hm2 時，可以較好地協(xié)調(diào)較高產(chǎn)量和合理的氮肥利用率。在生產(chǎn)中，應(yīng)根據(jù)土壤肥力、油菜品種、種植密度等情況在此施氮水平上做適當調(diào)整。

本試驗的研究結(jié)果與李銀水等[11]、王寅等[13]的研究結(jié)果相比，適宜的施氮量較高。究其原因，一方面是由于江蘇沿江地區(qū)的氣候條件適宜油菜的生長[14]，而油菜高產(chǎn)潛力的發(fā)揮需要較高的施氮量;另一方面是由于本試驗的種植密度較低，需要更高的氮肥投入。不少研究者認為，適當增加密度，減少施肥量尤其是施氮量是節(jié)本增效、實現(xiàn)農(nóng)作物高產(chǎn)高效的栽培方式[5，15]。但由于當?shù)氐闹饕耘喾绞绞侨斯び缫圃院褪斋@，機械化水平低，而勞動力成本較高，限制了栽培密度的增加。如果能夠提高該區(qū)域的機械化、輕簡化水平，那么便可以適當增加油菜的栽培密度，減少氮肥的投入。

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