不同氮肥用量對春油菜產量及養分吸收分配的影響

尚 花，李月梅

(1.青海大學農牧學院，青海西寧810016;2.青海大學農林科學院，青海 西寧810016;3.農業部西寧農業環境科學觀測實驗站，青海西寧810016)

青海省是我國春油菜的主產區之一，具有海拔較高，氣溫較低，太陽輻射強，日照時數長，空氣濕度小，晝夜溫差大等特點［1］。青海省春油菜種植面積已達16.98萬hm2，居全省作物種植面積的第一位［2］。康建奎等［3］研究表明甘藍型春油菜含油量比白菜型油菜主栽品種高3%以上，籽粒產量比白菜型油菜主栽品種增產25%～40%，說明青海省雜交油菜品種比白菜型品種具有優勢。近年來由青海省農林科學院春油菜研究所新育成的甘藍型晚熟品種青雜12號，其適宜生長的區域在青海省海拔1 800～2 500 m，熱量條件較好、具有灌溉條件的川水農業生態類型區。青雜12號目前在田間種植較為廣泛，但對其養分吸收特性和施肥效應的研究報道較少，在施肥上存在一定的盲目性。宋佳等［4］的調查表明，青海省川水農業生態類型區氮肥使用量偏高，加之“大水大肥”的生產方式，因而具有較大的化肥減施空間。

氮肥是影響油菜產量的主要因子，適當增施氮肥，可以明顯提高油菜植株高度、分枝數、角果數和生物學產量［5-6］;氮肥用量過高會對氮素產生過度吸收，過低會制約油菜高產潛力;過量氮素會產生呼吸消耗、加劇油菜病蟲危害和倒伏的現象［7］，從而降低氮肥利用率，并且對環境產生不利的影響［8-9］。鄒娟等［10］利用大田試驗研究得出施氮提高油菜地上部生物量及氮、磷、鉀養分吸收量。秦亞平等［11］研究表明干物質積累隨施氮量的增加而增加。曾軍等［12］研究發現入冬前施用氮肥可明顯改善油菜的生理生化指標，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量，主要是由于氮肥有效促進了油菜成熟期分枝數和單株有效角果數的增加，并對地上部生物量有一定的改善［17-19］。甘藍型春油菜氮肥利用規律與冬油菜是否一致，需要進一步研究。為此，本試驗在青海省河湟溫暖灌區的春油菜產區通過開展春油菜新品種氮肥用量田間小區試驗，探討不同氮肥用量對晚熟春油菜新品種青雜12號產量及養分利用效率的影響，掌握其養分吸收和累積規律，以期為同類地區油菜生產、化肥減施增效和養分管理提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗設在青海省農林科學院土壤肥料研究所試驗地，位于西寧市北郊二十里鋪鎮，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，蒸發量1 180.9 mm，年平均氣溫6.1℃，日照時數2 660.6 h，無霜期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，有機質 20 g·kg-1，速效鉀 154 mg·kg-1，pH 8.11。

1.2 試驗設計

試驗設置 4 個處理，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將剩下的30%追施，磷肥、鉀肥及硼肥一次性基施。本試驗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%)。小區面積為27 m2，重復4次，隨機區組排列，田間密度約為1.8×105株·hm-2。供試春油菜品種為甘藍型晚熟品種青雜12號，田間試驗于2018年4月7日播種，2018年9月15日收獲，各小區單打單收，測定產量。

1.3 樣品采集與測定

成熟期對春油菜按各小區實收計產，并且在每處理小區選擇4株植株，重復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，并測定各部分N、P、K含量。土壤養分含量采用常規農化分析方法測定［20］，植株全氮、全磷、全鉀采用常規方法測定［20］。

1.4 指標計算及數據分析

參照近年來國內外氮肥利用率的評價方法與指標，相關參數與指標計算方法如下［21-26］:

氮肥偏生產力(kg·kg-1)=施氮區籽粒產量/氮肥施用量;

氮肥農學效率(kg·kg-1)=(施氮區籽粒產量–不施氮區籽粒產量)/氮肥施用量;

收獲指數(kg·kg-1)=籽粒產量/地上部總生物量;

氮肥表觀利用率(%)=(收獲期施氮區地上部氮磷鉀總吸收量-收獲期不施氮區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)=(施氮區籽粒產量-不施氮區籽粒產量)/(收獲期施氮區地上部總吸收量-收獲期不施氮區地上部總吸收量);

地力貢獻率(kg·kg-1)=不施肥區籽粒產量/施肥區籽粒產量;

產投比(%)=產量純收入/化肥投入×100%。

以上各式中，產量、施肥量、肥料吸收量單位均為 kg·hm-2。

試驗數據采用Excel 2007進行整理，用DPS 9.0軟件LSD法進行多重比較，檢驗P＜0.05水平上的差異顯著性。

2 結果與分析

2.1 氮肥用量對春油菜產量的影響

在施用磷肥、鉀肥及硼肥的基礎上增施氮肥，可增加春油菜成熟期籽粒、莖稈、角殼產量，并且隨氮肥用量的增加春油菜各部分產量及地上生物量呈逐漸增加趨勢(表1)。與N0處理相比，施氮后籽粒產量可增加28%～108%，增產量為463～1 785 kg·hm-2，平均增產率達77%，平均增產1 274 kg·hm-2;在施氮量為225 kg·hm-2時籽粒產量最高，達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率達79%，平均增產1 150 kg·hm-2且各個施氮處理與N0處理間顯著差異(P＜0.05)。施氮后角殼產量呈增加趨勢，但各處理間無顯著差異。由于施氮后地上各部位產量都有增加，所以地上部分生物量也隨之發生變化;生物量平均增加3 116 kg·hm-2，平均增產79%;且與不施氮對照相比，各個施氮處理與對照間達到顯著差異(P＜0.05)。收獲指數未受到氮肥用量的影響，其中N150處理收獲指數最高。說明施氮可以促進春油菜生長發育，施氮量在150 kg·hm-2以上對促進籽粒產量增加效果明顯。

2.2 氮肥用量對春油菜養分累積的影響

增施氮肥可以促進春油菜新品種青雜12號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%;各個施氮處理間莖稈和角殼的氮素累積量無顯著差異。與N0處理相比，施用氮肥150 kg·hm-2以上對春油菜籽粒和莖稈的氮素累積量均有顯著促進作用(P＜0.05)，但對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，平均增產率達68%。氮素總累積量以N225處理最高，與N150處理間無顯著差異，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處理間均達顯著差異(P＜0.05)。各處理氮收獲指數無顯著差異。

施氮促進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，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%。從以上數據可以看出，成熟期籽粒中磷素累積量對地上部分磷素累積量影響較大。因此，對比籽粒中磷素累積量得出，N150與N225磷素累積量較高，但兩者之間無顯著差異，而兩者與N0、N75有顯著差異(P＜0.05)。說明施氮量的高低影響地上部分磷素累積量，但對磷收獲指數無顯著影響。

不同氮肥用量對鉀素累積量的影響研究結果表明(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)，兩個處理較N225處理鉀素累積量分別下降75.1%、36.4%。可以看出，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%。但施氮對鉀收獲指數無顯著影響。

表1 氮肥用量對春油菜產量的影響Table 1 Effect of nitrogen fertilizer on spring rape yield

2.3 氮肥用量對春油菜氮肥利用的影響

根據表5結果可知，氮肥偏生產力隨施氮量的增加呈逐漸降低趨勢，由N75處理的28.2 kg·kg-1降到N225處理的15.3 kg·kg-1，說明增施適量氮肥會促進氮肥偏生產力的增加，但施用量過多時，這種促進作用會逐漸減弱，降低氮肥的偏生產力。比較各施氮處理的農學效率、表觀利用率、生理利用率及地力貢獻率，隨著氮肥施用量的增加會有一些變化，但均無顯著差異，其平均值分別為8.2 kg·kg-1N、32.8%、25.6 kg·kg-1N、59.1%。產投比結果表明，施氮量為150 kg·hm-2即N150處理的春油菜經濟效益最好。

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

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

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

表5 氮肥用量對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 討論與結論

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

本研究結果得出，通過增施氮肥可以促進春油菜生長發育，增加籽粒產量及養分累積量。前人在不同品種油菜田間試驗中也得到了相似的結論［28-30］，但不同地區不同品種油菜的最佳氮肥用量因地區差異而有所不同;冬油菜在寧夏引種種植時氮肥施用量達到 180 kg·hm-2［31］;兩優 586 雜交油菜在江西省宜春市農科所試驗地氮肥用量為225 kg·hm-2［16］;宋佳等［4］在研究青海春油菜養分管理現狀調查與分析結果表明，春油菜在高產前提下，氮肥用量可達200 kg·hm-2以上;本試驗中晚熟品種青雜12號氮肥推薦用量與以上地區氮肥用量相比平均下降了25%;在施氮量為150 kg·hm-2時，籽粒產量可達3 230 kg·hm-2。所以，川水農業生態類型區春油菜生產推廣中應該注意氮肥的合理施用，從而實現化肥減施增效的目的。

在本研究中，氮肥農學效率平均為8.2 kg·kg-1N，高于冬油菜主產區長江流域的氮肥農學效率6.2 kg·kg-1N［26］;早熟油菜氮肥農學效率平均為8.4 kg·kg-1N［29］;遲直播油菜在四川省的氮肥農學效率平均為8.6 kg·kg-1N［32］。肥料偏生產力是表征肥料利用效率的重要指標［33］，本試驗中氮肥偏生產力隨施氮量的增加而降低，氮肥貢獻率呈上升趨勢，這些結果均與已有研究結論相近［28-29，32，34］。氮肥表觀利用率能很好地反映作物對化肥養分的吸收狀況［33］。長江流域冬油菜區的氮肥表觀利用率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］，當氮肥用量在25～150 kg·hm-2時，氮肥表觀利用率平均為48.5%。地力水平也是影響油菜產量的一個重要因素，我國油菜主產區中以春油菜區地力水平最高，地力貢獻率達77.8%，但三熟制區域和長江下游區域只有50%左右［27］，本研究中地力貢獻率最高可達78.1%。綜上所述，氮肥利用效率由于油菜品種、生態環境及地力條件的差異而有所不同;但本試驗可能由于青雜12號屬于晚熟品種，生育期長，且試驗地土壤肥力較好，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量及養分累積量的重要因素，因此在春油菜生產過程中應合理控制氮肥施用量，通過各項農藝措施綜合應用達到提高氮肥利用率的目的，降低生產成本的同時可以避免造成環境問題。其次，春油菜生產實現化肥減量增效目標，需要多種營養元素和農藝措施共同發揮作用，下一步需要繼續開展此方面的試驗研究工作。