不同氮肥用量對(duì)春油菜產(chǎn)量及養(yǎng)分吸收分配的影響

尚 花，李月梅

(1.青海大學(xué)農(nóng)牧學(xué)院，青海西寧810016;2.青海大學(xué)農(nóng)林科學(xué)院，青海 西寧810016;3.農(nóng)業(yè)部西寧農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)觀測(cè)實(shí)驗(yàn)站，青海西寧810016)

青海省是我國(guó)春油菜的主產(chǎn)區(qū)之一，具有海拔較高，氣溫較低，太陽(yáng)輻射強(qiáng)，日照時(shí)數(shù)長(zhǎng)，空氣濕度小，晝夜溫差大等特點(diǎn)［1］。青海省春油菜種植面積已達(dá)16.98萬(wàn)hm2，居全省作物種植面積的第一位［2］?？到龋?］研究表明甘藍(lán)型春油菜含油量比白菜型油菜主栽品種高3%以上，籽粒產(chǎn)量比白菜型油菜主栽品種增產(chǎn)25%～40%，說(shuō)明青海省雜交油菜品種比白菜型品種具有優(yōu)勢(shì)。近年來(lái)由青海省農(nóng)林科學(xué)院春油菜研究所新育成的甘藍(lán)型晚熟品種青雜12號(hào)，其適宜生長(zhǎng)的區(qū)域在青海省海拔1 800～2 500 m，熱量條件較好、具有灌溉條件的川水農(nóng)業(yè)生態(tài)類型區(qū)。青雜12號(hào)目前在田間種植較為廣泛，但對(duì)其養(yǎng)分吸收特性和施肥效應(yīng)的研究報(bào)道較少，在施肥上存在一定的盲目性。宋佳等［4］的調(diào)查表明，青海省川水農(nóng)業(yè)生態(tài)類型區(qū)氮肥使用量偏高，加之“大水大肥”的生產(chǎn)方式，因而具有較大的化肥減施空間。

氮肥是影響油菜產(chǎn)量的主要因子，適當(dāng)增施氮肥，可以明顯提高油菜植株高度、分枝數(shù)、角果數(shù)和生物學(xué)產(chǎn)量［5-6］;氮肥用量過高會(huì)對(duì)氮素產(chǎn)生過度吸收，過低會(huì)制約油菜高產(chǎn)潛力;過量氮素會(huì)產(chǎn)生呼吸消耗、加劇油菜病蟲危害和倒伏的現(xiàn)象［7］，從而降低氮肥利用率，并且對(duì)環(huán)境產(chǎn)生不利的影響［8-9］。鄒娟等［10］利用大田試驗(yàn)研究得出施氮提高油菜地上部生物量及氮、磷、鉀養(yǎng)分吸收量。秦亞平等［11］研究表明干物質(zhì)積累隨施氮量的增加而增加。曾軍等［12］研究發(fā)現(xiàn)入冬前施用氮肥可明顯改善油菜的生理生化指標(biāo)，利于其安全越冬。大量研究［11，13-16］表明施氮可以顯著提高油菜產(chǎn)量，主要是由于氮肥有效促進(jìn)了油菜成熟期分枝數(shù)和單株有效角果數(shù)的增加，并對(duì)地上部生物量有一定的改善［17-19］。甘藍(lán)型春油菜氮肥利用規(guī)律與冬油菜是否一致，需要進(jìn)一步研究。為此，本試驗(yàn)在青海省河湟溫暖灌區(qū)的春油菜產(chǎn)區(qū)通過開展春油菜新品種氮肥用量田間小區(qū)試驗(yàn)，探討不同氮肥用量對(duì)晚熟春油菜新品種青雜12號(hào)產(chǎn)量及養(yǎng)分利用效率的影響，掌握其養(yǎng)分吸收和累積規(guī)律，以期為同類地區(qū)油菜生產(chǎn)、化肥減施增效和養(yǎng)分管理提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)設(shè)在青海省農(nóng)林科學(xué)院土壤肥料研究所試驗(yàn)地，位于西寧市北郊二十里鋪鎮(zhèn)，101°49＇2″E，36°34＇03″N，海拔 2 300 m。該地為典型的大陸性高原半干旱氣候類型，年平均降雨量413.6 mm，蒸發(fā)量1 180.9 mm，年平均氣溫6.1℃，日照時(shí)數(shù)2 660.6 h，無(wú)霜期129 d。土壤類型為栗鈣土，耕層(0～20 cm)土壤基本理化性狀為:全氮1.07 g·kg-1，全磷0.65 g·kg-1，速效磷 20.18 mg·kg-1，有機(jī)質(zhì) 20 g·kg-1，速效鉀 154 mg·kg-1，pH 8.11。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)置 4 個(gè)處理，分別是 N0、N75、N150和 N225，氮肥用量(純氮)分別為每公頃 0、75、150、225 kg。各處理磷、鉀、硼肥用量分別是P2O575 kg·hm-2，K2O 75 kg·hm-2，硼砂 15 kg·hm-2。氮肥的 70%作基肥，在定苗后澆第一次水時(shí)將剩下的30%追施，磷肥、鉀肥及硼肥一次性基施。本試驗(yàn)所用肥料種類分別為尿素(含N46%)、過磷酸鈣(含P2O512%)、硫酸鉀(含K2O50%)和硼砂(含B11%)。小區(qū)面積為27 m2，重復(fù)4次，隨機(jī)區(qū)組排列，田間密度約為1.8×105株·hm-2。供試春油菜品種為甘藍(lán)型晚熟品種青雜12號(hào)，田間試驗(yàn)于2018年4月7日播種，2018年9月15日收獲，各小區(qū)單打單收，測(cè)定產(chǎn)量。

1.3 樣品采集與測(cè)定

成熟期對(duì)春油菜按各小區(qū)實(shí)收計(jì)產(chǎn)，并且在每處理小區(qū)選擇4株植株，重復(fù)3次，各處理共12株植株，分別按不同器官(莖稈、角殼、籽粒)分開稱鮮(干)重，并測(cè)定各部分N、P、K含量。土壤養(yǎng)分含量采用常規(guī)農(nóng)化分析方法測(cè)定［20］，植株全氮、全磷、全鉀采用常規(guī)方法測(cè)定［20］。

1.4 指標(biāo)計(jì)算及數(shù)據(jù)分析

參照近年來(lái)國(guó)內(nèi)外氮肥利用率的評(píng)價(jià)方法與指標(biāo)，相關(guān)參數(shù)與指標(biāo)計(jì)算方法如下［21-26］:

氮肥偏生產(chǎn)力(kg·kg-1)=施氮區(qū)籽粒產(chǎn)量/氮肥施用量;

氮肥農(nóng)學(xué)效率(kg·kg-1)=(施氮區(qū)籽粒產(chǎn)量–不施氮區(qū)籽粒產(chǎn)量)/氮肥施用量;

收獲指數(shù)(kg·kg-1)=籽粒產(chǎn)量/地上部總生物量;

氮肥表觀利用率(%)=(收獲期施氮區(qū)地上部氮磷鉀總吸收量-收獲期不施氮區(qū)地上部氮磷鉀總吸收量)/氮肥施用量×100%;

氮肥生理利用率(kg·kg-1)=(施氮區(qū)籽粒產(chǎn)量-不施氮區(qū)籽粒產(chǎn)量)/(收獲期施氮區(qū)地上部總吸收量-收獲期不施氮區(qū)地上部總吸收量);

地力貢獻(xiàn)率(kg·kg-1)=不施肥區(qū)籽粒產(chǎn)量/施肥區(qū)籽粒產(chǎn)量;

產(chǎn)投比(%)=產(chǎn)量純收入/化肥投入×100%。

以上各式中，產(chǎn)量、施肥量、肥料吸收量單位均為 kg·hm-2。

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel 2007進(jìn)行整理，用DPS 9.0軟件LSD法進(jìn)行多重比較，檢驗(yàn)P＜0.05水平上的差異顯著性。

2 結(jié)果與分析

2.1 氮肥用量對(duì)春油菜產(chǎn)量的影響

在施用磷肥、鉀肥及硼肥的基礎(chǔ)上增施氮肥，可增加春油菜成熟期籽粒、莖稈、角殼產(chǎn)量，并且隨氮肥用量的增加春油菜各部分產(chǎn)量及地上生物量呈逐漸增加趨勢(shì)(表1)。與N0處理相比，施氮后籽粒產(chǎn)量可增加28%～108%，增產(chǎn)量為463～1 785 kg·hm-2，平均增產(chǎn)率達(dá)77%，平均增產(chǎn)1 274 kg·hm-2;在施氮量為225 kg·hm-2時(shí)籽粒產(chǎn)量最高，達(dá)3 440 kg·hm-2，除N75處理外，其余處理與N0處理均有顯著差異(P＜0.05)。施氮后莖稈平均增產(chǎn)率達(dá)79%，平均增產(chǎn)1 150 kg·hm-2且各個(gè)施氮處理與N0處理間顯著差異(P＜0.05)。施氮后角殼產(chǎn)量呈增加趨勢(shì)，但各處理間無(wú)顯著差異。由于施氮后地上各部位產(chǎn)量都有增加，所以地上部分生物量也隨之發(fā)生變化;生物量平均增加3 116 kg·hm-2，平均增產(chǎn)79%;且與不施氮對(duì)照相比，各個(gè)施氮處理與對(duì)照間達(dá)到顯著差異(P＜0.05)。收獲指數(shù)未受到氮肥用量的影響，其中N150處理收獲指數(shù)最高。說(shuō)明施氮可以促進(jìn)春油菜生長(zhǎng)發(fā)育，施氮量在150 kg·hm-2以上對(duì)促進(jìn)籽粒產(chǎn)量增加效果明顯。

2.2 氮肥用量對(duì)春油菜養(yǎng)分累積的影響

增施氮肥可以促進(jìn)春油菜新品種青雜12號(hào)各部位氮素累積量的增加(表2)。施氮后籽粒中氮素累積量平均增加37.2 kg·hm-2，平均增加62%;各個(gè)施氮處理間莖稈和角殼的氮素累積量無(wú)顯著差異。與N0處理相比，施用氮肥150 kg·hm-2以上對(duì)春油菜籽粒和莖稈的氮素累積量均有顯著促進(jìn)作用(P＜0.05)，但對(duì)角殼的氮素累積量影響不明顯。施用氮肥可提升春油菜地上部氮素總累積量，平均增加52 kg·hm-2，平均增產(chǎn)率達(dá)68%。氮素總累積量以N225處理最高，與N150處理間無(wú)顯著差異，N150處理氮素總累積量比N225處理降低了6%，N75處理、不施氮處理則較N225分別降低38%、49%。N225處理、N150處理與N75處理、N0處理間均達(dá)顯著差異(P＜0.05)。各處理氮收獲指數(shù)無(wú)顯著差異。

施氮促進(jìn)春油菜各部分磷素累積量的增加(表3)。地上部分磷素累積量以N225處理最高，且與N0、N75有顯著差異(P＜0.05)。春油菜成熟時(shí)，施氮處理籽粒、莖稈、角殼各部分磷素累積量分別占地上部分總累積量的83.4%、10.3%、6.3%。從以上數(shù)據(jù)可以看出，成熟期籽粒中磷素累積量對(duì)地上部分磷素累積量影響較大。因此，對(duì)比籽粒中磷素累積量得出，N150與N225磷素累積量較高，但兩者之間無(wú)顯著差異，而兩者與N0、N75有顯著差異(P＜0.05)。說(shuō)明施氮量的高低影響地上部分磷素累積量，但對(duì)磷收獲指數(shù)無(wú)顯著影響。

不同氮肥用量對(duì)鉀素累積量的影響研究結(jié)果表明(表4)，施氮使地上各部位鉀素累積量均明顯增加(P＜0.05)，地上部鉀素累積量以N225處理為最高，與 N0、N75處理有顯著差異(P＜0.05)，兩個(gè)處理較N225處理鉀素累積量分別下降75.1%、36.4%?？梢钥闯?，鉀肥與氮肥同施可以增加鉀素累積量。成熟期春油菜施用氮肥后籽粒、莖稈、角殼中鉀素累積量所占比分別是59.4%、39.0%、1.4%。但施氮對(duì)鉀收獲指數(shù)無(wú)顯著影響。

表1 氮肥用量對(duì)春油菜產(chǎn)量的影響Table 1 Effect of nitrogen fertilizer on spring rape yield

2.3 氮肥用量對(duì)春油菜氮肥利用的影響

根據(jù)表5結(jié)果可知，氮肥偏生產(chǎn)力隨施氮量的增加呈逐漸降低趨勢(shì)，由N75處理的28.2 kg·kg-1降到N225處理的15.3 kg·kg-1，說(shuō)明增施適量氮肥會(huì)促進(jìn)氮肥偏生產(chǎn)力的增加，但施用量過多時(shí)，這種促進(jìn)作用會(huì)逐漸減弱，降低氮肥的偏生產(chǎn)力。比較各施氮處理的農(nóng)學(xué)效率、表觀利用率、生理利用率及地力貢獻(xiàn)率，隨著氮肥施用量的增加會(huì)有一些變化，但均無(wú)顯著差異，其平均值分別為8.2 kg·kg-1N、32.8%、25.6 kg·kg-1N、59.1%。產(chǎn)投比結(jié)果表明，施氮量為150 kg·hm-2即N150處理的春油菜經(jīng)濟(jì)效益最好。

表2 氮肥用量對(duì)氮素累積量的影響Table 2 Effect of nitrogen fertilizer on N accumulation

表3 氮肥用量對(duì)磷素累積量的影響Table 3 Effect of nitrogen fertilizer on P accumulation

表4 氮肥用量對(duì)鉀素累積量的影響Table 4 Effect of nitrogen fertilizer on K accumulation

表5 氮肥用量對(duì)春油菜氮肥利用效率的影響Table 5 Effect of nitrogen fertilizer amount on nitrogen utilization efficiency of spring rapeseed

3 討論與結(jié)論

油菜是一種肥料依賴型作物，在我國(guó)油菜生產(chǎn)中施用化肥的增產(chǎn)效果極為顯著，氮、磷、鉀養(yǎng)分的平均增產(chǎn)量分別為 1 030、668、446 kg·hm-2，增產(chǎn)率分別為89.8%、43.3%和24.9%，其中氮肥的增產(chǎn)作用更加優(yōu)于磷肥和鉀肥［27］。春油菜區(qū)油菜種植方式普遍為直播，因而其對(duì)氮素養(yǎng)分的缺乏和過量更加敏感，在青海省河湟溫暖灌區(qū)“大水大肥”的生產(chǎn)方式下開展氮素合理施用研究更加具有針對(duì)性和實(shí)用性。

本研究結(jié)果得出，通過增施氮肥可以促進(jìn)春油菜生長(zhǎng)發(fā)育，增加籽粒產(chǎn)量及養(yǎng)分累積量。前人在不同品種油菜田間試驗(yàn)中也得到了相似的結(jié)論［28-30］，但不同地區(qū)不同品種油菜的最佳氮肥用量因地區(qū)差異而有所不同;冬油菜在寧夏引種種植時(shí)氮肥施用量達(dá)到 180 kg·hm-2［31］;兩優(yōu) 586 雜交油菜在江西省宜春市農(nóng)科所試驗(yàn)地氮肥用量為225 kg·hm-2［16］;宋佳等［4］在研究青海春油菜養(yǎng)分管理現(xiàn)狀調(diào)查與分析結(jié)果表明，春油菜在高產(chǎn)前提下，氮肥用量可達(dá)200 kg·hm-2以上;本試驗(yàn)中晚熟品種青雜12號(hào)氮肥推薦用量與以上地區(qū)氮肥用量相比平均下降了25%;在施氮量為150 kg·hm-2時(shí)，籽粒產(chǎn)量可達(dá)3 230 kg·hm-2。所以，川水農(nóng)業(yè)生態(tài)類型區(qū)春油菜生產(chǎn)推廣中應(yīng)該注意氮肥的合理施用，從而實(shí)現(xiàn)化肥減施增效的目的。

在本研究中，氮肥農(nóng)學(xué)效率平均為8.2 kg·kg-1N，高于冬油菜主產(chǎn)區(qū)長(zhǎng)江流域的氮肥農(nóng)學(xué)效率6.2 kg·kg-1N［26］;早熟油菜氮肥農(nóng)學(xué)效率平均為8.4 kg·kg-1N［29］;遲直播油菜在四川省的氮肥農(nóng)學(xué)效率平均為8.6 kg·kg-1N［32］。肥料偏生產(chǎn)力是表征肥料利用效率的重要指標(biāo)［33］，本試驗(yàn)中氮肥偏生產(chǎn)力隨施氮量的增加而降低，氮肥貢獻(xiàn)率呈上升趨勢(shì)，這些結(jié)果均與已有研究結(jié)論相近［28-29，32，34］。氮肥表觀利用率能很好地反映作物對(duì)化肥養(yǎng)分的吸收狀況［33］。長(zhǎng)江流域冬油菜區(qū)的氮肥表觀利用率34.6%［15］，略高于本研究中氮肥表觀利用率(平均為 32.8%);Hocking 等研究得出［35-36］，當(dāng)?shù)视昧吭?5～150 kg·hm-2時(shí)，氮肥表觀利用率平均為48.5%。地力水平也是影響油菜產(chǎn)量的一個(gè)重要因素，我國(guó)油菜主產(chǎn)區(qū)中以春油菜區(qū)地力水平最高，地力貢獻(xiàn)率達(dá)77.8%，但三熟制區(qū)域和長(zhǎng)江下游區(qū)域只有50%左右［27］，本研究中地力貢獻(xiàn)率最高可達(dá)78.1%。綜上所述，氮肥利用效率由于油菜品種、生態(tài)環(huán)境及地力條件的差異而有所不同;但本試驗(yàn)可能由于青雜12號(hào)屬于晚熟品種，生育期長(zhǎng)，且試驗(yàn)地土壤肥力較好，水資源豐富，所以造成氮肥利用率間的顯著差異。

氮肥是影響春油菜產(chǎn)量及養(yǎng)分累積量的重要因素，因此在春油菜生產(chǎn)過程中應(yīng)合理控制氮肥施用量，通過各項(xiàng)農(nóng)藝措施綜合應(yīng)用達(dá)到提高氮肥利用率的目的，降低生產(chǎn)成本的同時(shí)可以避免造成環(huán)境問題。其次，春油菜生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)化肥減量增效目標(biāo)，需要多種營(yíng)養(yǎng)元素和農(nóng)藝措施共同發(fā)揮作用，下一步需要繼續(xù)開展此方面的試驗(yàn)研究工作。