品種及施氮水平對旱地直播油菜產量和氮素利用的影響

嚴紅梅，謝露瑤，蘭漢軍，李虹橋，彭霄，郭世星，吳永成，4，5*

(1 四川農業大學農學院,四川 成都 611130；2 岳池縣現代農業產業發展中心,四川 岳池 638300；3 中江縣農業農村局,四川 中江 618100；4 農業部西南作物生理生態與耕作重點實驗室,四川 成都 611130；5 作物生理生態及栽培四川省重點實驗室,四川 成都 611130)

油菜是我國第一大油料作物,占油料作物總產量的2/3 左右,對國民經濟發展有著舉足輕重的作用[1]。與發達國家相比,由于我國冬油菜存在種植密度低、機械化程度低及人工成本高等問題,使得油菜生產成本高、經濟效益低,導致農戶種植油菜積極性不高,種植面積與總產量長期徘徊[2-3]。因此,采用輕簡化直播栽培,特別是機械化播種和收獲,實現省工節本增效,是我國冬油菜生產的必由之路。在四川地區,2020 年全省油菜播種面積129.2 萬hm2,占全國油菜種植面積的19.1%,位居全國第二；油菜籽總產量317.2 萬t,占全國總產量的22.6%,位居全國第一。油菜需肥量較大(尤其是氮肥),增施氮肥是提高油菜產量的重要途徑[4-5]。有研究指出,增施氮肥能顯著提高直播油菜籽粒產量、產油量及經濟效益,但施氮量高于180 kg/hm2,氮肥的增產效應不顯著,同時產油量和經濟效益明顯下降[6]。郭子琪等[7]研究表明,施氮量高于240 kg/hm2后,油菜籽粒產量和氮素積累量的增加趨于平緩,施氮量為240 kg/hm2時可獲得最高經濟效益。王銳等[8]研究表明,直播冬油菜施氮量為360 kg/hm2時籽粒產量最高。李小勇等[9]研究顯示,遲直播油菜氮肥施用應控制在240 kg/hm2左右,以控制倒伏進一步加劇,產油量最大。目前旱地冬油菜的高產高效栽培研究較少[10-11],因此,筆者在川中丘陵區中江縣開展大田試驗,研究3 個油菜新品種及4 種不同施氮水平對旱地直播油菜產量、氮素吸收利用和田間倒伏的影響,以期為該區域旱地直播油菜高產高效抗倒的品種選擇和合理施氮提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 參試品種

試驗油菜品種的名稱、類型及來源如表1 所示。

表1 參試油菜品種Table 1 Rapeseed varieties for the field experiment

1.2 試驗設計與田間管理

試驗于2018—2019 年在四川省德陽市中江縣文堂村進行。采用兩因素裂區試驗設計。品種(綿邦油1 號、佳油JS03、長江早油3 號)為主因素,施氮量(每公頃純氮0、90、135、180 kg,分別以N0、N1、N2、N3 表示)為副因素。根據前期試驗,種植密度確定為基本苗30 萬株/hm2,有利于機械化收獲。試驗共12 個處理,重復3 次,合計36 個小區,小區面積20 m2。磷鉀養分用量分別為60、90 kg/hm2,氮肥施用方式為底追兩次,底肥和追肥各占50%。2018 年10 月16 日播種,11 月20、21 日勻苗補苗,12 月3 日追施氮肥,2019 年3 月初開花,4 月底至5月上旬成熟。

1.3 測定項目與方法

1.3.1 產量及產量構成

在油菜成熟期,各試驗小區選取代表性植株6株,考查單株有效角果數、每角果籽粒數、千粒質量等產量構成因素。然后,對各小區油菜進行人工割稈,晾曬幾天后分別單打單收,測定籽粒產量。

1.3.2 田間倒伏狀況

在成熟期,對各小區傾斜或倒伏的植株進行計數,估算出大田倒伏率；采用得力數顯游標卡尺測定植株分枝部位莖粗,采用角度測定儀器(三量多用途角度尺187—201)測定植株主莖與地面的夾角度數,記錄為倒伏角度,倒伏角度越小,表示倒伏程度越大。

1.3.3 干物質與氮素積累

干物質積累測定。將每小區成熟期樣品,莖、角果殼分開處理保存,在105 ℃下殺青30 min 后,于75 ℃烘箱烘至恒重,烘干后稱量其干物質量。

植株全氮測定。樣品烘干后粉碎,采用凱氏定氮法,即H2SO4—H2O2消煮-半微量凱氏定氮法測定氮素含量。

1.3.4 相關指標計算方法

氮收獲指數(%)＝籽粒氮積累總量/植株氮素積累總量

氮肥表觀利用率(REN,%)＝(施氮肥區作物吸氮量-不施氮肥區作物吸氮量)/施氮量×100

氮肥農學利用率(AEN,kg/kg)＝(施氮區作物產量-不施氮區作物產量)/施氮量

群體植株氮素(kg/hm2)＝單位面積有效株數×單株氮積累量

1.4 統計分析

以Excel 2016、DPS7.05 軟件進行數據整理和分析。

2 結果與分析

2.1 施氮量和品種對油菜植株干質量和產量的影響

不同施氮量對油菜植株干質量、籽粒產量和油產量有顯著影響,品種間僅含油率存在顯著差異(表2)。隨施氮量增加,植株干質量、籽粒產量和油產量均呈增加趨勢。N2、N3 處理間的籽粒產量、油產量并無顯著差異。P2 的含油率顯著低于P1、P3。各品種N0 處理的含油率均最高,但各施氮處理間的含油率差異不顯著。

表2 不同品種和施氮水平下的油菜植株干質量和產量Table 2 Plant dry weight and yield under different varieties and nitrogen application rates

2.2 施氮量和品種對油菜田間倒伏狀況的影響

不同品種及施氮量對油菜田間倒伏狀況有重要影響。隨施氮量增加,各品種的倒伏角度降低,田間倒伏率升高(表3)。施氮量對倒伏角度和分枝部位莖粗有顯著影響,但N2、N3 兩個處理間的分枝部位莖粗并無顯著差異。不同品種間的倒伏角度、莖基粗和田間倒伏率有顯著差異,P2 的田間倒伏率顯著大于P1、P3。

表3 不同品種和施氮量下油菜的莖粗和田間倒伏狀況Table 3 Stem diameter and field lodging conditions under different varieties and nitrogen application rates

2.3 施氮量和品種對油菜氮素吸收和氮肥利用率的影響

施氮量對植株氮素、氮收獲指數和氮肥利用率有顯著影響,不同品種間僅植株氮素存在顯著差異(表4)。隨施氮量加大,植株氮素積累量增加,氮肥農學利用率、氮肥表觀利用率和氮收獲指數均呈先增后降趨勢。品種間比較,P3 品種具有相對較高的植株氮素積累量、氮收獲指數和氮肥利用率。

表4 不同品種及施氮量下油菜的氮素利用Table 4 Nitrogen utilization under different varieties and nitrogen application rates

3 討論

本研究表明,旱地油菜籽粒產量和油產量隨施氮量增加而提高,但N3(180 kg/hm2)與N2(135 kg/hm2)處理間差異不顯著。前人研究顯示,江西雙季稻茬遲直播油菜適宜施氮量為150～180 kg/hm2[10]；安徽省江淮地區直播冬油菜適宜施氮量為180～240 kg/hm2[8]；四川盆地稻茬直播油菜適宜施氮量為180 kg/hm2[11]。旱地農業生產中,施肥能提高油菜產量[12]。產油量是產量與含油率的乘積,油菜品種基因型差異是影響含油率的主要因素[13-14]。已有研究顯示,不同油菜品種間產油量存在顯著差異[15]。田敏等[16]研究表明,耐受型油菜品種含油率顯著低于敏感型油菜品種。本研究顯示,參試油菜品種的含油率有顯著差異,P2 的含油率顯著低于P1、P3。

有研究表明,隨施氮量的增加,油菜植株干質量和群體植株氮素含量呈上升趨勢[9],與本研究結果一致。但對于氮肥利用率,不同的研究結果不相同。有研究顯示,隨施氮量增加,氮肥利用率下降[17-18]；但也有研究表明,氮肥利用率隨施氮量增加而上升,氮肥施用過多時氮肥利用率則下降[6-7]。本研究條件下,隨施氮量增加,氮肥農學利用率、氮肥表觀利用率呈先增加后降低趨勢。可見,適量增施氮肥可提高油菜氮肥利用率,而施氮量過多則會降低氮肥利用率,因此氮肥施用時應兼顧產量和氮肥利用率[19-20]。

品種是決定油菜抗倒性的根本因素[21]。本研究中,不同品種間的田間倒伏率、倒伏角度存在顯著差異,其中P3 的倒伏角度顯著低于P1、P2,田間倒伏率反之。本研究還表明,增施氮肥能提高旱地直播油菜產量,但增加了油菜倒伏的風險,這與前人研究結果相似[11]。

4 結論

隨施氮量的增加,籽粒產量和油產量呈升高趨勢,但在135～180 kg/hm2范圍內無顯著差異。植株氮素積累量隨施氮量加大而顯著增加。隨施氮量的增加,氮肥農學利用率、氮肥表觀利用率和氮收獲指數均呈先增后降趨勢,在施氮量135 kg/hm2時達最大值。隨著施氮量的增加,各品種的倒伏角度呈降低趨勢,田間倒伏率呈升高趨勢。不同品種間的含油率、植株氮素含量、倒伏角度及田間倒伏率均存在顯著差異。長江早油3 號具有相對較高的籽粒產量、油產量、植株氮素積累量、氮收獲指數和氮肥利用率。