不同新型包膜尿素對(duì)油菜產(chǎn)量、品質(zhì)及氮肥利用率的綜合影響

王小軍，張 智，王春麗，楊建利*，高亞軍

（1.西北農(nóng)林科技大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，陜西 楊凌 712100；2.陜西省雜交油菜研究中心，陜西 楊凌 712100；3.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部西北植物營(yíng)養(yǎng)與農(nóng)業(yè)環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 楊凌 712100）

油菜是重要的油料作物和能源作物，在世界范圍內(nèi)有著廣泛的種植，中國(guó)作為世界油料消費(fèi)大國(guó)，油料長(zhǎng)期處于短缺狀態(tài)，因此保證中國(guó)油料作物的安全生產(chǎn)十分重要［1-2］。氮是作物生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中必需的大量元素之一［3］。在油菜的生長(zhǎng)發(fā)育中，氮肥的合理分配會(huì)增加油菜植株對(duì)氮素的吸收利用，進(jìn)而提高油菜單產(chǎn)［4-5］。近年來(lái)，由于農(nóng)村勞動(dòng)力呈現(xiàn)結(jié)構(gòu)性緊缺，勞動(dòng)力、生產(chǎn)資料的價(jià)格大幅上漲，加之化肥農(nóng)藥投入過(guò)量和油菜生產(chǎn)機(jī)械化程度低，導(dǎo)致我國(guó)油菜種植的效益偏低，農(nóng)戶(hù)種植油菜的積極性下降。另外，傳統(tǒng)施肥方式繁瑣、用工量大，很難適應(yīng)當(dāng)前農(nóng)業(yè)實(shí)際生產(chǎn)的狀況［6］。因此，利用新型包膜控釋氮肥開(kāi)展冬油菜輕簡(jiǎn)化施肥是解決目前長(zhǎng)江流域大量冬閑田、提高農(nóng)民冬油菜種植積極性、保障中國(guó)油料自給率及促進(jìn)油菜產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要措施和重要途徑。

冬油菜生育期長(zhǎng)，養(yǎng)分需求量大，如果養(yǎng)分供應(yīng)不足，會(huì)影響最終的油菜產(chǎn)量及品質(zhì)［7］。而且隨著國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目的資金支持，其中圍繞“新型緩/控釋肥料研制”項(xiàng)目?jī)r(jià)廉質(zhì)高的包膜材料、新型綠色包膜工藝和規(guī)模化包膜設(shè)備以及高性能包膜緩/控釋肥料新產(chǎn)品出現(xiàn)和應(yīng)用得到大力發(fā)展［8］。已有研究表明，施用控釋氮肥可以滿(mǎn)足作物整個(gè)生長(zhǎng)期的氮素需求，提高作物產(chǎn)量，與農(nóng)民傳統(tǒng)施肥相比，施用控釋氮肥可以提高作物的氮肥利用效率和改善品質(zhì)［9-13］。這些研究已經(jīng)受到國(guó)內(nèi)外研究者的重視，但針對(duì)于不同的土壤類(lèi)型和農(nóng)業(yè)氣候區(qū)域，仍然需要得到驗(yàn)證。

目前市場(chǎng)銷(xiāo)售的緩/控釋肥品牌種類(lèi)較多、品質(zhì)大多參差不齊，而且以往的研究往往只是選取其中的某一兩種緩/控釋肥料進(jìn)行替代傳統(tǒng)施肥的效應(yīng)研究，選取面比較窄，而在實(shí)際的生產(chǎn)實(shí)踐中，農(nóng)民在對(duì)市場(chǎng)上現(xiàn)存的大量新型包膜尿素選擇時(shí)，針對(duì)性不強(qiáng)。本研究以直播冬油菜為對(duì)象，選取了市場(chǎng)上主要的7種不同類(lèi)型的新型包膜尿素為試驗(yàn)材料，在當(dāng)?shù)赝扑]施肥量的基礎(chǔ)上來(lái)探究其對(duì)油菜產(chǎn)量、氮肥利用率和品質(zhì)的影響，將產(chǎn)量、品質(zhì)和氮肥利用率作為評(píng)價(jià)油菜綜合效益的三大指標(biāo)，由于品質(zhì)屬于一個(gè)綜合性概念，很難將其量化和數(shù)字化與產(chǎn)量和氮肥利用效率作比較，因此，很少有人基于產(chǎn)量、品質(zhì)和氮肥利用率對(duì)油菜進(jìn)行綜合效益評(píng)價(jià)。該研究以主成分綜合得分將油菜的品質(zhì)進(jìn)行量化，利用變異系數(shù)法對(duì)油菜的產(chǎn)量、品質(zhì)和氮肥利用率賦權(quán)，通過(guò)TOPSIS法對(duì)各種新型包膜尿素進(jìn)行綜合效益評(píng)價(jià)［14］。為長(zhǎng)江上游油菜輕簡(jiǎn)化施肥技術(shù)的推廣應(yīng)用和油菜產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)在陜西省漢中市勉縣周家山鎮(zhèn)黃沙社區(qū)陜西省雜交油菜研究中心油菜綠色高效試驗(yàn)示范基地（33°09′38″N，106°54′56″E）進(jìn)行。該地區(qū)處南北方過(guò)渡帶，屬溫暖濕潤(rùn)氣候，年均氣溫14℃，年均降水量800～1000 mm，無(wú)霜期260 d，≥10℃積溫4480℃。供試土壤為水稻土，基本理化性質(zhì)為：pH 5.91，有機(jī)質(zhì)26.30 g/kg，全氮1.95 g/kg，硝態(tài)氮4.43 mg/kg，銨態(tài)氮4.18 mg/kg，有效磷30.51 mg/kg，速效鉀122.67 mg/kg。供試油菜品種陜油28為當(dāng)?shù)刂髟云贩N。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用單因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，共設(shè)9個(gè)氮肥處理：處理1（CK）：不施氮肥；處理2：普通尿素；處理3：控氮尿素；處理4：多肽尿素；處理5：腐殖酸尿素；處理6：聚氨酯尿素；處理7：控失尿素；處理8：樹(shù)脂尿素；處理9：控釋尿素。除處理1（CK）不施氮肥外，普通尿素按照7∶3分為基肥、越冬肥，其它處理的氮肥均為一次性基施，所有處理氮肥用量均按當(dāng)?shù)赝扑]施肥施氮150 kg/hm2。各處理磷肥和硼肥用量相等，分別為P2O590 kg/hm2和B 1.65 kg/hm2，不施鉀肥。其中，供試肥料為過(guò)磷酸鈣（P2O512%）、硼砂（為B 11%）。每個(gè)試驗(yàn)處理設(shè)3次生物學(xué)重復(fù)，小區(qū)面積24 m2，共27個(gè)小區(qū)，各處理氮肥具體信息見(jiàn)表1。2017年10月11日播種油菜，采用人工模擬機(jī)械直播的種植方式，于五葉期人工定苗（行距30 cm，株距8.9 cm，密度37.5萬(wàn)株/hm2），其它田間管理同當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)生產(chǎn)。2018年5月15日收獲。

表1 各處理氮肥信息一覽表

1.3 樣品的采集與測(cè)定

1.3.1 土壤樣品的采集與測(cè)定

油菜種植前，各試驗(yàn)田采集0～20 cm耕層土壤，經(jīng)風(fēng)干磨細(xì)過(guò)篩后，采用常規(guī)方法測(cè)定土壤基礎(chǔ)理化性質(zhì)［15］。具體為：pH值按水土比2.5∶1用pH計(jì)測(cè)定；有機(jī)質(zhì)采用外加熱-重鉻酸鉀容量法測(cè)定；全氮用半微量凱氏法測(cè)定；硝態(tài)氮、銨態(tài)氮采用流動(dòng)注射分析儀（AA3，德國(guó)）測(cè)定；有效磷用0.5 mol/L NaHCO3浸提-鉬銻抗比色法測(cè)定；速效鉀用1 mol/LNH4OAc浸提-火焰光度法測(cè)定。在油菜收獲時(shí)每個(gè)小區(qū)隨機(jī)選取3個(gè)點(diǎn)，采集0～200 cm的土壤樣品，每隔20 cm為一層，混勻，用1 mol/L氯化鉀浸提-流動(dòng)分析儀法測(cè)定土壤硝態(tài)氮、銨態(tài)氮含量。

1.3.2 植物樣品的采集與測(cè)定

成熟期各小區(qū)選取5株具有代表性的植株，分為莖稈、角果皮和籽粒3個(gè)部分，烘干后得到干物質(zhì)重。樣品經(jīng)粉碎后，采用H2SO4-H2O2聯(lián)合消煮，流動(dòng)分析儀測(cè)定植株各器官氮素含量。

1.3.3 產(chǎn)量構(gòu)成因子調(diào)查與產(chǎn)量收獲

油菜收獲前，分別在各小區(qū)選擇10株有代表性的植株，調(diào)查株高、單株角果數(shù)和每角粒數(shù)。將代表性植株齊地割后裝入網(wǎng)袋帶回室內(nèi)，懸掛風(fēng)干脫粒后將籽粒烘干，隨機(jī)選取一定量的籽粒測(cè)定千粒重。油菜成熟后，各小區(qū)單收單打并記錄產(chǎn)量。

1.3.4 品質(zhì)測(cè)定

從每個(gè)小區(qū)收獲的籽粒中隨機(jī)抽取一部分，使其含水量保持在7%～8%之間，然后從中取出3～4 g用Foss-NIR systems 2500近紅外光譜儀（丹麥）來(lái)測(cè)定油菜籽粒中的含油量、油酸、亞油酸、亞麻酸、飽和脂肪酸、蛋白質(zhì)、硫苷、芥酸等主要品質(zhì)，測(cè)定的光譜結(jié)果利用WINISI系統(tǒng)進(jìn)行處理分析［16-17］。

1.4 參數(shù)計(jì)算

氮肥利用率的計(jì)算方法［18］：

地上部氮素積累量（N kg/hm2）=地上部干物質(zhì)重×氮素含量；

氮肥利用率（NUE，%）=（施氮區(qū)氮素積累量-不施氮區(qū)氮素積累量）/施氮量×100；

土壤硝態(tài)氮儲(chǔ)量［19］：RN=CN×d×p/10

式中，CN是土壤硝態(tài)氮含量（mg/kg）；d是土層厚度（cm）；p是土壤容重（g/cm3）；

1.5 品質(zhì)綜合評(píng)價(jià)

1.5.1 品質(zhì)評(píng)價(jià)指標(biāo)

選取能夠表征油菜籽粒主要品質(zhì)的指標(biāo)含油量（X1）、油酸（X2）、亞油酸（X3）、亞麻酸（X4）、飽和脂肪酸（X5）、蛋白質(zhì)（X6）、硫甙（X7）、芥酸（X8）共8項(xiàng)指標(biāo)作為評(píng)價(jià)變量，采用主成分分析法對(duì)油菜品質(zhì)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

1.5.2 原始數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化、同趨化處理

為了消除不同品質(zhì)指標(biāo)量綱的影響和保證指標(biāo)優(yōu)劣方向的一致，主成分分析法需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行同趨化處理，具體方法為［20］：

對(duì)于高優(yōu)指標(biāo)：BQj=Qj/Qmax×100（Qj≤Qmax） （1）

對(duì)于低優(yōu)指標(biāo)：BQj=Qmin/Qj×100（Qj≥Qmin） （2）

式中，BQj為指標(biāo)j同趨化后的值，Qj為指標(biāo)j的值，Qmax、Qmin分別為指標(biāo)j測(cè)定值中的最大值、最小值。

1.5.3 主成分分析

采用SPSS 24.0進(jìn)行主成分分析。SPSS將主成分分析有機(jī)地嵌入到了因子分析之中，數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化、同趨化處理后，調(diào)用Factor Analysis 過(guò)程進(jìn)行主成分分析。主成分個(gè)數(shù)的提取原則一般是選取特征值大于1的主成分。用主成分載荷矩陣中的數(shù)據(jù)除以主成分相對(duì)應(yīng)的特征值開(kāi)平方根，便得到每個(gè)主成分中各指標(biāo)所對(duì)應(yīng)的系數(shù)，以每個(gè)主成分所對(duì)應(yīng)的特征值占所提取主成分總的特征值之和的比例作為權(quán)重計(jì)算綜合得分模型［21］。

1.5.4 評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重的確定

采用主成分分析法確定指標(biāo)權(quán)重。主成分分析得到各項(xiàng)指標(biāo)的公因子方差，方差的大小表示該項(xiàng)指標(biāo)對(duì)總體變異貢獻(xiàn)的多少，以每個(gè)指標(biāo)的公因子方差占全部指標(biāo)的公因子方差之和的比例作為權(quán)重的大小［22］。

1.6 品質(zhì)、產(chǎn)量、氮肥利用率綜合效益評(píng)價(jià)

1.6.1 評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重的確定

采用變異系數(shù)法對(duì)品質(zhì)、產(chǎn)量、NUE賦權(quán)［14］。變異系數(shù)（CV）是衡量數(shù)據(jù)離散程度大小的統(tǒng)計(jì)量，CV越大，表明指標(biāo)越難實(shí)現(xiàn)，該指標(biāo)應(yīng)當(dāng)被賦予較大的權(quán)重；反之則應(yīng)被賦予較小的權(quán)重［23］。在該研究中確定權(quán)重的公式為：

式中，Zj為指標(biāo)j的權(quán)重，CVj為指標(biāo)j的變異系數(shù)，為指標(biāo)j的標(biāo)準(zhǔn)差，Xj為指標(biāo)j的平均值。

1.6.2 綜合效益評(píng)價(jià)模型

采用逼近理想解排序法（TOPSIS法）對(duì)各處理下油菜的品質(zhì)、產(chǎn)量、NUE綜合效益進(jìn)行評(píng)價(jià)。TOPSIS法是在有限方案多目標(biāo)決策分析時(shí)常用的一種距離綜合評(píng)價(jià)法［24］，其基本原理是：基于歸一化后的決策矩陣，以確定正理想解A+和負(fù)理想解A-，來(lái)評(píng)價(jià)對(duì)象靠近正理想解的距離S+和遠(yuǎn)離負(fù)理想解的距離S-，計(jì)算得到理想解的貼進(jìn)度Ci，根據(jù)Ci值的大小對(duì)各評(píng)價(jià)目標(biāo)進(jìn)行排序，Ci的值最大的為最優(yōu)評(píng)價(jià)目標(biāo)。

針對(duì)本試驗(yàn)，將9個(gè)試驗(yàn)處理和3個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)構(gòu)建初始決策矩陣Xij=（xij）9×3。根據(jù)下面公式得到標(biāo)準(zhǔn)化后的加權(quán)決策矩陣Zij=（yij）9×3：

通過(guò)公式（6）、（7）確定正、負(fù)理想解：

計(jì)算各處理到正、負(fù)理想解的距離以及理想解的貼進(jìn)度Ci：

根據(jù)Ci的值對(duì)各處理按從大到小的順序排序，Ci的值越大，表明產(chǎn)量、品質(zhì)、NUE的綜合效益越大。

1.7 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)計(jì)算和方差分析采用SPSS 24.0，使用LSD法進(jìn)行多重比較，差異顯著性水平為α=0.05，采用Excel 2019和PowerPoint 2019作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理下的油菜產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因子

表2結(jié)果顯示，與不施氮處理相比，分次施用普通尿素和一次性基施不同種類(lèi)的新型包膜尿素均顯著增加了油菜的產(chǎn)量及分支角果數(shù)，增加了主花序角果數(shù)和每角粒數(shù)。在施氮量相同的情況下，不同類(lèi)型的氮肥對(duì)油菜產(chǎn)量的響應(yīng)程度也各不相同。按照其對(duì)產(chǎn)量的響應(yīng)將其劃分為3類(lèi)：（1）產(chǎn)量顯著高于施用普通尿素；（2）產(chǎn)量和施用普通尿素之間不顯著；（3）產(chǎn)量顯著低于施用普通尿素；其中，施用控失尿素和控釋尿素油菜產(chǎn)量顯著高于施用普通尿素，控氮尿素和多肽尿素和普通尿素產(chǎn)量之間差異不顯著，而腐殖酸尿素、聚氨酯尿素和樹(shù)脂尿素產(chǎn)量顯著低于施用普通尿素。此外，不同尿素對(duì)油菜產(chǎn)量構(gòu)成要素的影響也存在著差異。其中，樹(shù)脂尿素處理的油菜分枝數(shù)、主花序角果數(shù)和單株角果數(shù)低于其它處理。

表2 各處理對(duì)油菜產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因子的影響

2.2 不同處理下的油菜地上部吸氮量及氮肥利用效率

施用不同尿素對(duì)油菜地上部吸氮量和NUE的影響結(jié)果顯示（表3），施氮顯著提高了油菜地上部的吸氮量，其中，施用控釋尿素、控失尿素和多肽尿素明顯提高了油菜地上部角果皮、籽粒和莖稈中的氮素積累；此外，各施氮處理間的NUE存在著明顯差異，與傳統(tǒng)施用氮肥（普通尿素分次施用）相比，一次性基施控釋尿素、控失尿素和多肽尿素NUE分別提高了10.3、6.3和5.0個(gè)百分點(diǎn)，而施用聚氨酯尿素、控氮尿素和腐殖酸尿素的NUE分別降低了7.3、7.0和3.7個(gè)百分點(diǎn)。

2.3 不同新型包膜尿素對(duì)油菜品質(zhì)的影響

從表4的結(jié)果可以看出，施用不同尿素對(duì)油菜的品質(zhì)影響不一致，與不施氮處理相比較，施氮顯著提高了油菜籽粒的含油量，在施氮量相同的條件下，腐殖酸尿素和樹(shù)脂尿素的處理含油量明顯高于普通尿素處理，均達(dá)到了48.3%；樹(shù)脂尿素的油酸含量和蛋白質(zhì)含量也高于其它處理，分別為60.1%、23.3%；不同類(lèi)型的包膜尿素對(duì)亞油酸、亞麻酸和飽和脂肪酸的影響不大，各處理之間差異不顯著；施氮有增加油菜籽粒中硫苷和芥酸含量的風(fēng)險(xiǎn)，其中，施用控釋尿素處理的硫苷含量明顯高于其它處理，達(dá)到了20.4μmol/g，腐殖酸尿素和多肽尿素處理的芥酸含量最高，分別為1.3%和1.2%，而樹(shù)脂尿素和聚氨酯尿素的處理降低了芥酸含量，分別為0.5%和0.4%，其中，樹(shù)脂尿素處理與不施氮處理相同。

表3 各處理的油菜地上部吸氮量及氮肥利用效率

表4 各處理對(duì)油菜品質(zhì)的影響

2.4 油菜品質(zhì)的綜合評(píng)價(jià)

2.4.1 油菜品質(zhì)指標(biāo)的同趨化、標(biāo)準(zhǔn)化

為了評(píng)價(jià)各處理對(duì)油菜品質(zhì)指標(biāo)的綜合影響，得到品質(zhì)最優(yōu)的施肥處理，采用主成分分析法對(duì)油菜品質(zhì)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。初始數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化、同趨化合并進(jìn)行，其中，含油量、油酸、亞油酸、亞麻酸、飽和脂肪酸、蛋白質(zhì)為高優(yōu)指標(biāo)，硫苷、芥酸為低優(yōu)指標(biāo)［25］。根據(jù)公式（1）、（2）數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化、同趨化后的結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 參評(píng)品質(zhì)指標(biāo)同趨化、標(biāo)準(zhǔn)化值

2.4.2 主成分分析法對(duì)油菜品質(zhì)的綜合評(píng)價(jià)

利用SPSS 24.0將品質(zhì)同趨化、標(biāo)準(zhǔn)化后的數(shù)據(jù)進(jìn)行主成分分析，特征值在某種程度上可以被看成是表示主成分影響力度大小的指標(biāo)，提取特征值大于1的主成分，得到評(píng)價(jià)體系的主成分方差累積表（表6），輸出結(jié)果顯示，提取的前3個(gè)主成分累積貢獻(xiàn)率已經(jīng)達(dá)到了87.755%，既保留大量原始數(shù)據(jù)的變異信息，又有比較好的代表性，因此，可以用這3個(gè)主成分對(duì)油菜籽粒的8項(xiàng)品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)。

初始因子載荷矩陣（表7）能夠反映所提取主成分中不同指標(biāo)的負(fù)載信息。結(jié)果顯示，8個(gè)品質(zhì)指標(biāo)變量中有5個(gè)在第1主成分上有較高載荷，2個(gè)品質(zhì)指標(biāo)變量在第2主成分上有較高載荷，1個(gè)品質(zhì)指標(biāo)變量在第3主成分上有較高載荷。因此，提取的這3個(gè)主成分可以基本反映全部指標(biāo)的信息。

表6 主成分分析總方差解釋

表7 初始因子載荷矩陣

用主成分初始因子載荷矩陣中的數(shù)據(jù)除以主成分相對(duì)應(yīng)的特征值，開(kāi)平方根便得到兩個(gè)主成分中每個(gè)指標(biāo)所對(duì)應(yīng)的系數(shù)，再以每個(gè)主成分所對(duì)應(yīng)的特征值占所提取主成分總的特征值之和的比例作為權(quán)重計(jì)算主成分的綜合模型：

式中，F(xiàn)t表示第t個(gè)處理的主成分綜合得分，ZXt1、ZXt2……ZXt8表 示 第t處 理 的8項(xiàng) 油 菜 品質(zhì)指標(biāo)初始數(shù)據(jù)經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化、同趨化處理后的數(shù)值。由該得分模型計(jì)算各處理的主成分得分情況見(jiàn)表8，某個(gè)處理的綜合得分越高，表示該處理下油菜籽粒的品質(zhì)越好。主成分分析結(jié)果表明，聚氨酯尿素處理的品質(zhì)結(jié)果得分最高，品質(zhì)最優(yōu)；控氮尿素處理的綜合得分最低，品質(zhì)最差。

表8 各施肥處理的主成分綜合得分和排序情況

2.5 油菜品質(zhì)、產(chǎn)量、氮肥利用率的綜合效益評(píng)價(jià)

以各處理品質(zhì)指標(biāo)在主成分分析中的綜合得分作為量化的品質(zhì)指標(biāo)，并結(jié)合產(chǎn)量和NUE，對(duì)8個(gè)施氮處理進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，進(jìn)而篩選出符合油菜優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、高效的氮肥品種。采用變異系數(shù)法對(duì)油菜的品質(zhì)、產(chǎn)量、NUE進(jìn)行加權(quán)，利用公式（3）、（4）得到加權(quán)后的結(jié)果見(jiàn)表9。結(jié)果顯示，以主成分綜合得分為量化的品質(zhì)指標(biāo)和產(chǎn)量、NUE進(jìn)行加權(quán)后得到的權(quán)重順序?yàn)椋篘UE＞產(chǎn)量＞品質(zhì)。

表9 品質(zhì)、產(chǎn)量、NUE指標(biāo)權(quán)重

利用公式（5）可以得到標(biāo)準(zhǔn)化后的加權(quán)決策矩陣，利用公式（6）、（7）得到該矩陣的正、負(fù)理想解（表10），在利用公式（8）、（9）、（10）計(jì)算得到各處理到正、負(fù)理想解的距離以及理想解的貼進(jìn)度Ci，并且根據(jù)計(jì)算得到的貼進(jìn)度Ci對(duì)各處理的綜合評(píng)價(jià)進(jìn)行排序（表11）。排序結(jié)果表明，在施氮量相同的條件下，施用控釋尿素的油菜綜合效益最高，而施用控氮尿素的綜合效益最差。

表10 各指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化后的加權(quán)矩陣

表11 各處理的排序指標(biāo)值

3 討論

圖1 花后葉片SPAD值

圖2 收獲后土壤剖面硝態(tài)氮儲(chǔ)量

通過(guò)上述研究結(jié)果表明，在施氮量相同的條件下，與傳統(tǒng)的氮肥施用模式相比較（普通尿素分次施），控失尿素和控釋尿素的增產(chǎn)效果明顯，且NUE相比于其它處理提升了3%～15%，主要原因可能與這兩種尿素（控釋尿素和控失尿素）在土壤中的氮素供應(yīng)與油菜氮素吸收規(guī)律相匹配，在該研究中測(cè)定了油菜花后葉片的SPAD值，且發(fā)現(xiàn)花后控失尿素的葉片SPAD值明顯高于其它處理，說(shuō)明該時(shí)期油菜的營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)狀況良好，為我們的這種猜想提供了一些證據(jù)（圖1）。此外，研究還發(fā)現(xiàn)這兩種尿素在油菜收獲后土壤根層（0～100 cm）的土壤硝態(tài)氮儲(chǔ)量要顯著高于其它處理（圖2），這個(gè)結(jié)果也表明這兩種尿素的氮素釋放速率相比于其它處理要緩慢，在油菜生長(zhǎng)發(fā)育的整個(gè)生育期，能夠提供穩(wěn)定的氮肥供應(yīng)，從而達(dá)到高產(chǎn)。目前，還有一些相同的研究表明這類(lèi)控釋/失尿素因?yàn)槠浒げ牧献韪袅藘?nèi)部尿素與土壤中脲酶和水分的接觸，從而降低了氮素?fù)p失，比普通尿素的肥料利用率提高近10個(gè)百分點(diǎn)［26］。曹金華等［27］在冬油菜的應(yīng)用研究中得到了相同結(jié)果，控釋尿素具有促進(jìn)氮素吸收來(lái)調(diào)控油菜收獲密度、增加單株角果數(shù)和每角粒數(shù)的作用。楊士紅等［28］、符建榮［29］、鄭圣先等［30］在對(duì)水稻的研究中也發(fā)現(xiàn)控釋尿素這一類(lèi)包膜尿素能顯著提高水稻的氮素利用效率和產(chǎn)量。

油菜籽粒品質(zhì)的優(yōu)劣會(huì)直接關(guān)系到油菜本身的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，一般油菜將油菜的品質(zhì)指標(biāo)分為兩類(lèi)：（1）有益成分，主要包括含油量、油酸、亞油酸、亞麻酸、飽和脂肪酸、蛋白質(zhì)；（2）有害成分，主要包括硫苷和芥酸；在本研究中發(fā)現(xiàn)，施氮有增加油菜籽粒中硫苷和芥酸含量的風(fēng)險(xiǎn)，其中，施用腐殖酸尿素有助于提高油菜籽粒的含油量和蛋白質(zhì)含量，但是，同樣也增加了油菜籽粒中的硫苷和芥酸的含量，這可能與這種尿素包膜材料中所含有腐殖酸等大分子有關(guān)，這一類(lèi)物質(zhì)具有特殊的分子結(jié)構(gòu)，是一類(lèi)很好的土壤活化劑，它可以很好地促進(jìn)作物生長(zhǎng)發(fā)育和氮素吸收利用。梁太波等［31］在生姜中的研究發(fā)現(xiàn)腐殖酸尿素促進(jìn)了作物根系的發(fā)育，增加了根系對(duì)氮素的吸收、同化以及提升了生姜的品質(zhì)。聚氨酯尿素處理的油菜品質(zhì)在所有的尿素處理中綜合得分第一，主要是和其它處理相比較，它顯著降低了油菜籽粒中的芥酸含量。

主成分分析方法本身是一種使用最廣泛的數(shù)據(jù)降維方法，主要通過(guò)剔除一部分不重要的數(shù)據(jù)，保留原始數(shù)據(jù)中的重要信息，簡(jiǎn)化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，使用一些少量的綜合指標(biāo)來(lái)代替原始數(shù)據(jù)中多指標(biāo)之間的復(fù)雜關(guān)系［32］。該研究對(duì)油菜的8項(xiàng)品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行主成分分析，提取的前3個(gè)主成分累積貢獻(xiàn)率已經(jīng)達(dá)到了87.755%，保留了大量原始數(shù)據(jù)的變異信息。并且，由于品質(zhì)指標(biāo)方向的不一致性、量綱的不同，一般不容易找到比較合適的綜合評(píng)價(jià)方法，所以，我們?cè)谶M(jìn)行主成分分析之前，對(duì)品質(zhì)數(shù)據(jù)進(jìn)行了優(yōu)劣分類(lèi)，并對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化、同趨化處理，相對(duì)得到比較合理的評(píng)價(jià)結(jié)果。將油菜品質(zhì)用品質(zhì)綜合評(píng)價(jià)時(shí)得到的主成分綜合得分進(jìn)行量化，通過(guò)TOPSIS法對(duì)不同尿素處理的品質(zhì)、產(chǎn)量和NUE進(jìn)行綜合效益評(píng)價(jià)。

4 結(jié)論

采用TOPSIS法對(duì)施用7種新型包膜尿素和普通尿素后油菜品質(zhì)、產(chǎn)量和NUE進(jìn)行了綜合效益評(píng)價(jià)，發(fā)現(xiàn)在長(zhǎng)江上游地區(qū)油菜輕簡(jiǎn)化施肥中一次性基施控釋尿素、控失尿素、多肽尿素和樹(shù)脂尿素的綜合效益均比分次施用普通尿素高，且一次性基施控釋尿素的綜合效益最高。