氮肥用量對油菜開花性狀和籽粒產量的影響

明 日，張宗急*，毛玲莉，李云娟，鐘 麗，許顯發，陽華任，唐 華

(1.桂林市農業科學研究中心/廣西農業科學院桂北分院，廣西 桂林 541006；2.靈川縣農業農村局，廣西 靈川 541200)

【研究意義】油菜是我國重要的油料作物之一，也是兼具蔬菜、綠肥、飼料和觀賞等價值的多功能作物。目前油菜純收菜籽產生的經濟效益僅約10 000元/hm2，須通過促進油菜與一二三產業融合，實現“一菜多用”，才能提高種植效益[1]。油菜籽輕簡化生產結合油菜花觀光旅游是“一菜多用”的重要發展模式之一，既能增加農民收益又能緩解我國食用油自給壓力，符合油菜產業“雙全”和“差異化”戰略要求[2]。氮肥是油菜重要的氮素來源，對油菜生長發育發揮至關重要的作用。在國家提倡農業“減肥減藥”的背景下，探索合理氮素投入對保證油菜產量穩步增長及發揮油菜景觀旅游價值具有現實意義[3]，但目前關于施用氮素對油菜花油兩用影響的研究相對較少。因此，探索油菜花油兩用種植模式下適于觀花且穩產的施氮量，對控制油菜生產成本、降低農田面源污染風險及助力鄉村振興具有重要意義?！厩叭搜芯窟M展】油菜花期對溫、光、養分等外部環境變化較敏感，通過栽培措施可調節其開花過程。已有研究表明，播期推遲和加大播種密度均易引起油菜花期縮短[4-5]，而通過追施速效肥、打薹和中耕松土可延長油菜花期[6]。張渭等[7]利用外源GA3處理可使未通過春化的大白菜抽薹開花。養分供應狀況對油菜開花和結籽具有重要影響，在移栽種植模式下，施氮150.0 kg/hm2有助于延長油菜花期，提高單花重和花瓣長度，施磷90.0 kg/hm2能增加油菜開花量[8]，缺鉀會引起油菜花期推遲，嚴重時導致花而無莢，莢而無籽[9]，缺硼時油菜花器變異萎縮，色澤變淡，出現花而不實現象[10]。目前關于養分對油菜籽粒影響的研究較多。王寅[11]研究表明，油菜在氮磷鉀配施處理下比缺氮處理增產1115.0 kg/hm2，比缺磷處理增產655.0 kg/hm2，比缺鉀處理增產257.0 kg/hm2。華油雜9號和中油雜12號油菜施用硼肥(B 11 %)3.0 kg/hm2較不施硼處理分別增產26.8 %和38.4 %[12]。邢烈火等[13]研究認為，薹期追施氮肥有利于油蔬兩用模式下穩定油菜籽粒產量。袁曉東等[14]研究表明，在養分充足的條件下，摘薹可延長油菜觀花期5～7 d，并提高菜籽產量13.5 %～18.7 %。氮肥投入少，則油菜植株瘦弱，開花量和籽粒較少[15]，觀賞性和產量均無法保證；氮肥投入過高，則油菜貪青晚熟，抗逆性減弱，易倒伏等[16]，觀賞性和產量也因此受到影響。【本研究切入點】目前，關于施氮對油菜開花及產量性狀影響的研究鮮見報道。【擬解決的關鍵問題】比較分析不同施氮量對油菜開花性狀、籽粒產量和肥料利用效率的影響，篩選保障油菜花長勢和籽粒產量的最佳施氮量及了解花油兩用油菜需肥規律，為實施油菜花油兩用氮肥施用策略提供技術支持。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于2017-2019年在廣西桂林市農業科學研究中心油菜試驗基地(東經110°18′06″，北緯25°04′25″)進行，前茬為中稻。2017-2018年土壤理化性狀為：pH 6.3，有機質35.5 g/kg，全氮3.3 g/kg，速效磷35.1 mg/kg，速效鉀172.5 mg/kg，有效硼0.5 mg/kg；2018-2019年土壤理化性狀為：pH 6.1，有機質37.8 g/kg，全氮2.9 g/kg，速效磷30.8 mg/kg，速效鉀202.5 mg/kg，有效硼0.7 mg/kg。供試油菜品種為當地常用的雙低冬油菜豐油730。供試肥料為尿素(N 46 %)、過磷酸鈣(P2O512 %)、氯化鉀(K2O 60 %)和硼肥(B 10.8 %)。

1.2 試驗方法

油菜采用直播方式，播種量均為6.0 kg/hm2，分別于2017年10月10日和2018年10月12日播種，于2018年5月4日和2019年5月7日收獲，兩年收獲密度分別為34.5萬和33.0萬株/hm2。試驗設5個氮肥梯度，分別為N0(0 kg/hm2，對照)及N60(60.0 kg/hm2)、N120(120.0 kg/hm2)、N180(180.0 kg/hm2)和N240(240.0 kg/hm2)處理。其他肥料施用量分別為P2O5105.0 kg/hm2、K2O 120.0 kg/hm2和硼肥 75.0 kg/hm2，氮肥按照基肥∶越冬肥=7∶3的比例施用，磷、鉀和硼肥全部作基肥一次性施用。隨機區組設計，小區面積20.0 m2，3次重復。

1.3 測定項目及方法

1.3.1 開花性狀調查 當油菜進入蕾薹期時在各小區標記20株具有代表性的植株，每天10：00后觀察分枝開花情況，當25 %標記植株開花時記為初花期，75 %標記植株開花時記為盛花期，75 %標記植株無花時記為終花期，記錄各處理花期和開花天數。各小區選擇3株油菜從初花期至終花期每5 d記錄1次單株開花總量，累加得出當日單株累計開花量。具體方法為：調查前在主莖和分枝上標記出完全展開花和花蕾之間的位置，5 d后將該標記上方所有角果和完全展開花的總數記為5 d內的開花總數，重復該操作至花期結束。各小區選擇3株油菜，各處理進入初花期后15 d調查其盛花階段一次分枝數、二次分枝數及截至調查當日的主序、一次分枝、二次分枝累計開花數和開花密度(開花密集程度D)。D(朵/cm)=m/(H-h)，式中，m為開花總數，H為株高，h為最低分枝高度。

1.3.2 產量及其構成因素調查 油菜收獲期在每個小區連續取10株長勢一致的植株調查其農藝性狀，包括單株有效角果數、每角粒數和千粒重，收獲后測定整個小區油菜籽粒的實際產量。

1.3.3 氮肥利用率計算 于盛花后第5天采集0.5 m×0.5 m樣方內油菜主莖和各分枝上完全展開的花朵和花蕾，烘干稱取干重后測定其含氮量，用于計算花器官(含花蕾)的肥料利用效率(AEN和REN)；籽粒測產后測定含氮量，用于計算籽粒肥料利用效率[17]。其中，AEN=(Y-Y0)/UF，REN=(U-U0)/UF×100。式中，Y為施氮處理花器官或籽粒干物質重，Y0為不施氮處理花器官或籽粒干物質重，U為施氮處理花器官或籽粒吸氮量，U0為不施氮處理花器官或籽粒吸氮量，UF為施氮量。

1.4 統計分析

試驗數據采用WPS 2016進行整理，以SPSS 19.0進行方差分析和多重比較，以Origin 9.0制圖。

2 結果與分析

2.1 不同施氮量對油菜花期的影響

由表1可知，隨著施氮量的增加，油菜初花期、盛花期和終花期均比對照延遲10.0 d以上。其中，2017年油菜N60、N120、N180和N240處理的初花期、盛花期和終花期分別延遲15.0～21.0、16.0～24.0和17.0～29.0 d，2018年油菜N60、N120、N180和N240處理的初花期、盛花期和終花期分別延遲10.0～17.0、11.0～20.0和14.0～25.0 d，兩年均以N240處理進入初花期、盛花期和終花期最晚或較晚。在兩年中，隨著施氮量的增加油菜花期逐漸延長，且各施氮處理的花期均顯著長于相應的對照(P<0.05，下同)，其中，2017年各施氮處理的花期較對照延長2.3～7.0 d，2018年各施氮處理的花期較對照延長3.7～9.0 d；N240處理的花期最長，分別為27.0和28.3 d，但與N180處理差異不顯著(P>0.05，下同)?？梢姡黾邮┑靠裳娱L油菜花期，其中施氮240.0 kg/hm2延長油菜花期的效果最佳，施氮180.0 kg/hm2延長油菜花期的效果次之。

2.2 不同施氮量對油菜開花動態的影響

從圖1可看出，在2017和2018年，各施氮量處理油菜的單株累計開花量均隨著開花時間的延長呈先快速增加后逐漸平穩的變化趨勢，對照在3月10-24日的累計開花量已趨于穩定，而各施氮處理的累計開花量均快速上升。其中，進入初花期時，2017年對照及各施氮處理的單株累計開花量依次為10.7、7.8、8.5、8.4和6.1朵/株，2018年依次為16.3、15.3、12.2、11.7和11.9朵/株，各處理間差異不明顯；而花期結束時，2017年對照及各施氮處理的單株累計開花量依次為64.8、108.9、175.3、217.7和249.3朵/株，2018年依次為62.3、126.7、199.3、232.2和261.4朵/株，各處理間差異明顯，尤其以N240處理的單株累計開花量最多，N180處理次之，與對照相比，2017和2018年N240處理分別提高2.8和3.2倍，N180處理分別提高2.4和2.7倍。可見，施氮240.0 kg/hm2更有利于增加油菜花期開花量。

表1 不同施氮量處理油菜的花期表現

2.3 不同施氮量對油菜盛花期開花分布的影響

由表2可知，與對照相比，2017和2018年各施氮處理油菜的一次分枝數增幅分別為115.4 %～415.4 %和47.1 %～282.4 %，其中，兩年的N240處理均顯著多于其他處理，N180處理顯著高于除N240處理外的其他處理；2017和2018年對照和N60處理油菜基本無二次分枝或極少二次分枝；2017年N120、N180和N240處理的二次分枝數比一次分枝數分別少66.7 %、27.8 %和28.4 %，2018年N120、N180和N240處理的二次分枝數比一次分枝數分別少61.4 %、42.6 %和24.6 %；主序開花數、一次分枝開花數、二次分枝開花數和開花總數均隨著施氮量的增加而顯著增加，但各級分枝開花數占開花總數比例有所不同：相較各施氮處理，對照的主序開花數占開花總數比例最高，兩年分別為72.2 %和63.0 %；各施氮處理的一次分枝開花數占開花總數比例高于對照，兩年增幅分別為52.8 %～67.1 %和58.9 %～64.2 %，而無論施氮與否，二次分枝開花數占開花總數的比例均最低，2017和2018年分別為0～8.8 %和0～8.5 %范圍變化；2017和2018年N240處理的開花密度均最大，與N120和N180處理間差異不顯著，但三者均顯著大于對照?？梢?，施氮240.0 kg/hm2對提高油菜一次分枝數、一次分枝開花數和開花總數的效果均最佳，施氮180.0 kg/hm2的效果次之。

表2 不同施氮量處理油菜盛花期的開花分布情況

表3 不同施氮量處理油菜的籽粒產量及產量構成情況

2.4 施氮量對油菜籽粒產量及其構成因素的影響

由表3可知，2017和2018年的油菜籽粒產量均隨著施氮量的增加而升高，其中，2017年各施氮處理的籽粒產量分別較對照顯著提高32.8 %、67.5 %、106.8 %和112.0 %，2018年各施氮處理的籽粒產量分別較對照顯著提高21.8 %、50.6 %、78.7 %和82.0 %，兩年均以N240處理的籽粒產量最高，N180處理次之，但二者間差異不顯著；單株角果數的變化趨勢與籽粒產量的變化趨勢一致，其中，2017年各施氮處理的單株角果數分別較對照顯著增多38.9 %、108.6 %、143.0 %和150.5 %，2018年各施氮處理的單株角果數分別較對照增多46.9 %、115.6 %、141.1 %和152.6 %，尤其以N240處理的單株角果數最多，N180處理次之，但二者間差異不顯著；2017年各施氮處理的每角粒數均高于對照，且除N60處理外均顯著高于CK，但各施氮處理間差異不顯著，其中以N120處理的每角粒數最多；2018年各施氮處理的每角粒數均高于對照，其中N240處理顯著高于其他處理。2017年各施氮處理的千粒重均高于對照，以N240處理最高，但各處理間差異不顯著；2018年N180處理的千粒重高于對照，而N60、N120和N240處理的千粒重均低于對照，但各處理間無顯著差異，說明施氮對油菜千粒重的影響有限。可見，在施氮量60.0～240.0 kg/hm2范圍內，油菜籽粒產量隨著施氮量的增加逐漸提高，且主要通過提高油菜的單株角果數而實現，其中，180.0和240.0 kg/hm2均為促進油菜籽粒增產的適宜施氮量。

2.5 施氮量對油菜氮肥利用效率的影響

由表4可知，在2017和2018年，油菜花器官和籽粒的AEN和REN均隨著施氮量的增加呈先升高后降低的變化趨勢。其中，N180處理花器官的AEN和REN均最高，2017和2018年的AEN較N60、N120和N240處理分別提高33.3 %、14.3 %和23.1 %及46.2 %、26.7 %和35.7 %；2017和2018年的REN較N60、N120和N240處理分別提高92.7 %、23.3 %和58.2 %及148.6 %、35.3 %和12.2 %；籽粒的AEN和REN也以N180處理最高，2017和2018年的AEN較N60、N120和N240處理分別提高8.2 %、6.0 %和26.2 %及20.5 %、4.4 %和27.0 %；2017和2018年的REN較N60、N120和N240處理分別提高59.3 %、35.1 %和1.8 %及22.0 %、7.3 %和21.5 %。可見，施氮180.0 kg/hm2更有利于提高油菜花器官和籽粒的肥料利用效率，減少氮肥損失。

3 討 論

十字花科作物成花除受品種影響外，還受溫度、光照和施肥等條件影響[18-21]。艾育芳[22]研究表明，在油菜花芽分化前期施用低水平的可溶性蛋白和游離氨基酸有利于其花芽生理分化和花芽形態分化啟動，后期施用高水平的可溶性蛋白和游離氨基酸可為其提供物質保證，滿足其營養需求，有利于花芽形態分化和發育。陳麗麗等[23]開展氮素調控蕓薹蔬菜抽薹開花機制研究發現，菜薹現蕾和開花時間隨著施氮濃度的降低而提前，低氮條件下葉片和莖尖的GA、IAA、CTK和BR等內源激素含量在施氮后10～15 d上升，抽薹開花相關的SOC1-1、SOC1-2和LFY基因表達量在施氮后15～20 d上調，說明氮素可通過調控多種內源激素含量和開花基因表達來影響菜薹抽薹開花。本研究結果表明，增加氮素投入(60.0、120.0、180.0和240.0 kg/hm2)可改善油菜的開花性狀，主要原因可能是外源氮素可為油菜開花提供更多蛋白質、核酸和輔酶等含氮化合物[24]，并維持植株成花所需的碳氮比[25]。

表4 不同施氮量處理油菜的AEN和REN比較

韓上等[26]研究認為，施用氮肥油菜的產量、增產率和經濟效益均高于施用磷肥、鉀肥和硼肥。王寅[11]研究顯示，施氮有助于培育移栽冬油菜壯苗并增加角果數，從而實現增產。本研究結果與其相似，2017和2018年施用氮素對油菜籽粒均具有顯著增產效果。本研究施氮180.0和240.0 kg/hm2處理油菜的開花性狀和產量性狀均優于其他施氮量處理，其中施氮180.0 kg/hm2處理油菜的單株累積開花量顯著少于施氮240.0 kg/hm2處理油菜，而花期及花朵分布間無顯著差異，表明施氮180.0 kg/hm2處理的油菜除開花量遜于施氮240.0 kg/hm2處理油菜外，二者的其他開花性狀均無明顯差異；施氮240.0 kg/hm2處理對提高油菜一次分枝數、一次分枝開花數和開花總量的效果均優于施氮180.0 kg/hm2處理，但二者的單株角果數和籽粒產量無顯著差異，表明施氮240.0 kg/hm2處理的油菜開花總量中無效花較多，對提升油菜花觀賞性有一定作用，但對增產的作用以施氮180.0 kg/hm2更明顯。

本研究中，施氮180.0 kg/hm2處理油菜花器官(花蕾與花)和籽粒的AEN和REN均高于施氮240.0 kg/hm2處理油菜，說明施氮240.0 kg/hm2處理油菜的氮肥利用效率降低，面臨面源污染的風險上升，因此本研究認為，在開花與產量性狀大致相當的情況下，180.0 kg/hm2是兼顧油菜花油兩用的最佳施氮量。該施氮量與方婭婷等[8]研究得出150.0 kg/hm2為油菜最佳施氮量的結果存在差異，可能與栽種模式不同有關。本研究通過對比分析不同施氮量條件下油菜開花、產量性狀和肥料利用效率的變化情況，確定了適于花油兩用油菜的施氮量，可作為雙低油菜“一菜多用”應用實踐的參考依據。但本研究通過傳統計數調查方法和統計指標對開花性狀進行描述的工作量較大，效率較低，有待進一步通過使用成像技術進行數字化分析以提高工作效率和得到更直觀、更精準的影響油菜開花性狀的氮素施用量指標。

4 結 論

增施氮肥可延長油菜花期，優化油菜開花數量動態，增加盛花期開花總數和開花密度，從而提高觀賞價值；同時還可顯著增加油菜的單株角果數，提高籽粒產量。施氮180.0 kg/hm2有利于提高油菜的觀花效果和籽粒產量且肥料利用效率最高，可作為油菜最佳施氮量推廣應用。