氮肥用量对稻田迟直播油菜产量、效益及氮素吸收和利用的影响

刘宝林，邹小云，＊，宋来强，陈忠平，官春云*

(1．湖南农业大学 油料作物研究所/国家油料作物改良中心湖南分中心，湖南 长沙 410128;2．江西省农业科学院作物研究所/江西省农业科学院油料作物重点实验室，江西 南昌 330200)

油菜是需肥特别是氮肥需求量较大的作物之一［1］，氮肥的施用对油菜的生长发育及其产量品质产生较大影响［2-4］。自20世纪70年代以来，我国农业生产为追求高产大量施用氮肥，且氮、磷、钾施用比例不合理，施肥随意性大等原因，造成氮肥利用率逐年降低，经济效益下降，并引起一系列的环境问题，这与作物生产“高产、优质、高效、生态、安全”综合目标不符［5-7］。我国人口多，人均耕地少。面对巨大的人口增加对植物油需求的压力，为了满足国内市场对优质菜籽油和菜籽饼的需要，通过扩大双季稻油菜三熟面积，提高复种指数是双季稻区实现粮油高产高效的有效途径。油菜是重要的油料作物，由于油菜的氮素利用效率较低［8］，加上油菜所需养分量较多，生产上投入了大量氮肥。据统计，目前油菜氮肥施用量已达 N 200 ～330 kg/hm2［9］，且逐年增加。

江西省位于长江流域，秋冬春三季光、热、雨等气候资源丰富，地处国家规划建设的长江流域双低油菜带的腹部，油菜种植历史悠久。“八五”期间，在省委省政府的重视下，全省油菜生产取得了较快发展，面积达到70～80万hm2，总产51．8万t，比“七五”增加了141%，产值超过10亿元。“九五”期间，由于进口油料的冲击，油菜生产虽有所调整，但供需缺口逐年加大。“十一五”来，油菜种植面积保持在50多万hm2，总产60多万t，有进一步向优势产区集中的趋势。就南方冬油菜主产省份江西而言，在油菜施肥技术方面，目前至少存在以下3个方面的问题:一是油菜生产上肥料凭经验施用，氮肥施用量普遍过多，已超出了油菜所能吸收利用的量，不利于油菜的优质高产，过剩的氮肥对环境造成不利影响。二是所采用的施肥技术侧重于产量目标，忽略了以优质轻简高效为主要目标的现代农业发展的需求。三是不同种植模式下油菜施肥技术比较混乱，没有区别对待，特别是以双季稻区油菜施肥技术尤为突出。为此，笔者在江西省油菜氮肥适宜推荐用量研究的基础上［10-11］，以自育甘蓝型杂交油菜品种赣油杂5号为材料，在稻田迟直播栽培条件下进一步分析氮肥用量对油菜产量、养分含量、养分累积量及氮肥吸收和利用的影响，以期为江西乃至于南方双季稻区稻田油菜优质高产、养分高效利用提供理论依据与实践指导。

1 材料与方法

1．1 材料与试验设计

以甘蓝型双低杂交油菜“赣油杂5号”为供试品种，于2011—2012年在江西省南昌县良种场试验基地及引育中心试验基地进行田间小区试验，前茬作物均为水稻，良种场供试田块耕作层土壤pH值5．4，含有机质 25．7 g/kg、碱解氮123 mg/kg、有效磷 58．1 mg/kg、速效钾 42 mg/kg、有效硼 0．17 mg/kg;引育中心供试田块耕作层土壤pH值4．64，含有机质27．5 g/kg、碱解氮132 mg/kg、有效磷82mg/kg、速效钾96 mg/kg、有效硼0．22 mg/kg。采用条直播方式，播种期分别为2011年10月15日和16日，行距40 cm，3 叶期定苗，留苗密度 45 万株/hm2。试验氮肥用量设 N0，N90，N120，N150，N180，N210，N240(数字表示纯N用量，单位为kg/hm2)，按随机区组设计，小区面积20 m2，重复3次。肥料施用方法和用量参照前期研究［10-11］。其它生产管理措施均采用常规管理方法。

1．2 测定项目与方法

分别于出苗期、初花期和终花期采取各处理典型植株样本5株，105℃杀青30 min，80℃烘干至恒质量后称取干质量、粉碎和测定氮素含量。成熟期每小区取有代表性植株10株风干考种。另外，每小区取有代表性植株6株待风干后先称地上部总干质量，再分成茎枝、角壳和籽粒，分别称质量并测定氮素含量。以各小区实收计产。由于两点试验结果分析完全一致，故本研究将两点试验联合平均进行分析。

植株氮含量用浓硫酸混合催化剂消化，凯氏定氮法测定含氮量。试验区土壤和植株养分含量的测定均参照文献［12］的方法。肥料的利用效率，花后干物质积累量、转移量和转移效率、转移干物质对籽粒的贡献率等参照文献［5，13-15］的方法计算。

1．3 数据统计

利用Excel 2003与SPSS 13．0软件进行数据整理与统计分析。

2 结果与分析

2．1 不同施氮量油菜产量构成因素表现

油菜籽粒产量是产量构成因子的综合结果。比较产量构成因子的差异可以分析油菜产量差异的来源。油菜产量因子主要包括株高、有效分枝数、单株有效角果数、每角粒数和千粒质量等。由表1可知，施氮显著提高了油菜的株高、有效分枝数、单株角果数、每角粒数和单株籽粒产量，但不同氮肥用量处理间产量构成因素有差异，其中株高、单株角果数、每角粒数和单株产量以N180处理最高，分别为159．80 cm、136．95个、24粒和9．42 g;有效分枝数和千粒质量以N210处理最高，分别为5．9个和2．93 g。千粒质量是油菜产量构成因素中比较稳定的一个参数，施氮量的增加并没有表现明显的规律，主要是因为千粒质量是受油菜自身的特性决定。

表1 油菜不同氮肥用量处理的产量构成因素比较Tab．1 Comparison of yield com ponents of rapeseed under different nitrogen fertilizer rate treatments

表2 油菜不同氮肥用量处理的籽粒产量和效益比较Tab．2 Comparison of yield and profit under different nitrogen fertilizer rate treatments

2．2 不同施氮量油菜的产量和效益

表2为不同施氮量油菜的产量和效益表现。由表2可知，施氮显著提高了油菜产量，随施氮水平的提高，产量呈增加的趋势，N90处理增加幅度最小为49．65%，N240处理增加幅度最大为66．75%。基于2012年油菜籽及肥料的市场价格，计算了施肥获得的效益。通过统计结果可以看出，施氮显著提高了油菜效益，施氮效应均在50%以上，随施氮水平的提高，效益呈先增加后降低的趋势，其中N180处理增加的效益最大，比对照增加2 075．27元/hm2，增幅达54．34%。说明在双季稻区迟直播油菜生产中，进行氮肥优化管理，调控氮肥用量可以最大限度地发挥油菜产量优势的形成及效益的提升。在试验设置的6个氮肥用量中，N180处理产量较好，获得效益最高。

2．3 不同施氮量油菜经济系数及花后干物质积累和转移

经济系数是籽粒与地上部干物质积累量的比值，是反映作物库源关系的重要指标。表3可见，各处理的的经济系数(HI)差异较大，变动范围在0．25～0．38，不施氮肥处理的HI显著低于施氮处理。经济系数(HI)有随着施氮量的增加而增大的趋势。表明施用氮肥可显著促进油菜产量的形成，氮肥用量对HI产生显著影响。

花后光合产物的积累对油菜产量形成非常重要。由表3可知，各处理花后干物质积累量、转移量、转移效率和贡献率，除个别处理外，总体差异显著，其中不施氮处理各项指标最低，说明不施氮肥或氮肥用量过低，不利于油菜花后光合同化作用及养分吸收。花后干物质积累量和转移量有随着施氮量的增加而增加的趋势。转移效率和转移干物质对籽粒的贡献率随着施氮量的增加呈先增后减的趋势。N180处理下干物质转移效率和转移干物质对籽粒的贡献率指标相对较高。表明油菜在施氮180 kg/hm2内可以最大程度地形成光合产物，有利于油菜籽粒产量的形成。

表3 油菜不同氮肥用量处理的经济系数及花后干物质转移情况Tab．3 Harvest index and dry matter under different nitrogen fertilizer rate treatments

2．4 不同施氮量油菜氮素吸收和利用效率

氮肥利用率(NUE)是作物吸收利用氮肥的主要指标，氮素吸收效率(NUPE)是作物累积氮量与施氮量的比值。两个试点的大田试验数据表明(表4)，油菜氮肥利用效率和氮素吸收受氮肥用量影响，其整体变化趋势是随氮肥用量的增加而下降。氮肥农学利用率(ANUE)反应单位施氮量下作物经济产量的增加情况，是农业生产中最关心的经济指标之一［13］。两个试点的大田试验数据表明，N150处理与N90和N120处理间氮肥农学利用率(ANUE)差异均未达到显著水平，与N180、N210和N240处理间氮肥农学利用率(ANUE)差异达到显著水平，且显著高于N180、N210和N240处理。说明一定施肥水平下提高氮肥用量既可以提高油菜籽粒产量同时也可保证不大幅度降低氮肥利用率。

氮肥偏生产力(PFP)反映了单位施氮量对产量的贡献。表4可见，各处理间PFP差异显著，随着氮肥用量的增加，油菜PFP呈下降趋势，表明增加氮肥施用量并不一定能发挥出其对油菜产量形成的促进作用，增施氮肥量对油菜产量的贡献不大，甚或抑制了其对产量形成的促进。氮收获指数(NHI)反映氮素在植株器官与生殖器官间的分配。在各处理中，两点的大田试验数据均表明，随着氮肥用量的增加，油菜NHI呈下降趋势，表明氮肥用量过高不利于氮收获指数的提高及氮素在油菜籽粒中的分配。

表4 油菜不同氮肥用量处理油菜氮素吸收和利用率Tab．4 N up take and utilization efficiency of different nitrogen fertilizer rate treatm ents

3 结论与讨论

合理运筹氮肥是实现作物高产和超高产的重要措施。研究［16］认为，氮肥运筹不当，养分供应不同步是作物氮素利用率低的主要原因。氮肥用量过高，不仅收益降低，还浪费资源甚至造成环境污染［17］。油菜作为中国重要的油料作物之一，也是需氮量较多的作物之一。江西作为中国油菜种植大省之一，常年油菜播种面积50多万hm2，双季稻面积130多万hm2，通过研究轻简高效栽培条件下双季稻区稻田迟直播油菜氮肥用量对扩种稻田冬油菜、增加油菜种植面积，拓宽农民增收渠道，改善耕地土壤肥力水平具有重要的意义［18-20］。本研究通过7个氮肥用量处理开展迟直播油菜栽培田间小区试验表明，施氮显著提高了油菜产量和效益，增产幅度在49．65% ～66．75%，效益增幅达50%以上，但当施氮量高于180 kg/hm2，增施氮肥的增产效应不显著，经济效益、干物质转移效率和转移干物质对籽粒的贡献率则明显降低;N150处理与N90和N120处理间氮肥农学利用率(ANUE)差异均未达到显著水平，N150与N180、N210和N240处理间氮肥农学利用率(ANUE)差异达到显著水平，且显著高于N180、N210和N240处理。因此，从提高氮肥利用率的角度来考虑，稻田迟直播油菜生产施氮量150 kg/hm2比较适宜;从光合同化作用、提高产量和增加效益的协同角度来考虑，稻田迟直播油菜生产施氮量180 kg/hm2比较适宜。

氮肥农学利用率、氮肥吸收利用率和氮肥偏生产力是用来表示氮肥利用率的常用定量指标，可以从不同的侧面描述作物对氮素或氮肥的利用效率［21］。许多研究［5，22-26］表明，作物产量随着施氮量的增加而增加，氮肥利用率随施氮量的增加而降低。本研究也证实油菜产量随着施氮量的增加而增加，氮肥利用率(NUE)、氮肥农学利用率(ANUE)、氮素吸收效率(NUPE)、氮肥偏生产力(PFP)及氮收获指数(NHI)都随施氮量的增加而降低。说明适宜的施氮量是提高氮肥利用率的有效途径之一。施氮量太低不利于作物高产形成，施氮量的增减必须以同时大幅度提高作物产量和氮肥利用率为目标［27］。因此，为协调产量和氮肥利用率之间的矛盾，从我国目前的情况来看，需要在保持作物高产稳产的前提下科学合理施肥，达到同步实现油菜高产和氮肥高效利用。

前人研究［28］表明，低氮水平下不能充分发挥油菜高产潜力，而高氮又可能会因为油菜对氮素的奢侈吸收，过量氮素伴随高呼吸消耗而加剧病虫害危害和贪青倒伏，从而减低油菜籽粒产量。因此，综合考虑产量、经济效益、光合同化作用、氮素利用率及转运规律，在目前生产水平下，江西双季稻区稻田迟直播油菜生产氮肥适宜用量为150～180 kg/hm2。

［1］刘后利．实用油菜栽培学［M］．上海:上海科学技术出版社，1987，235-251．

［2］Narits L．Effect of nitrogen rate and application time to yield and quality ofwinter oilseed rape(Brassica napus L．var．oleif-era subvar．biennis)［J］．Agron Res，2010，8:671-686．

［3］赵继献，程国平，任廷波，等．不同氮水平对优质甘蓝型黄籽杂交油菜产量和品质性状的影响［J］．植物营养与肥料学报，2007，13(5):882-889．

［4］李志玉，郭庆元，廖星，等．不同氮水平对双低油菜中双9号产量和品质的影响［J］．中国油料作物学报，2007，29(2):78-82．

［5］张福锁，王激清，张卫峰，等．中国主要粮食作物肥料利用率现状与提高途径［J］．土壤学报，2008，45(5):915-924．

［6］张炎，史军辉，李磐，等．农田土壤氮素损失与环境污染［J］．新疆农业科学，2004，41(1):57-60．

［7］易时来，石孝均．油菜生长季氮素在紫色土中的淋失［J］．水土保持学报，2006，20(1):83-86．

［8］Schjoerring JK，Bock JG H，Gammelvind L，et al．Nitrogen incorporation and remobilization in different shoot components of field-grown winter oilseed rape(Brassica napus L．)as affected by rate of nitrogen application and irrigation［J］．Plant Soil，1995，177:255-264．

［9］Wiesler F，Behrens T，HorstW J．The role of nitrogen-efficient cultivars in sustainable agriculture［J］．SciWorld J，2001，1(2):61-69．

［10］邹小云，陈伦林，李书宇，等．氮、磷、钾、硼肥施用对甘蓝型杂交油菜产量及经济效益的影响［J］．中国农业科学，2011，44(5):917-924．

［11］LIU Bao-lin，ZOU Xiao-yun，SONG Lai-qiang，etal．Effects of nitrogen fertilizer reduction and application of nitrogen fertilizer as base fertilizer on rapeseed yield and nitrogen absorption［J］．Agricultutal Science ＆ Technology，2013，14(1):116-121．

［12］鲍士旦．土壤农化分析［M］．北京:中国农业出版社，2000．

［13］战秀梅，李亭亭，韩晓日，等．不同施肥方式对春玉米产量、效益及氮素吸收和利用的影响［J］．植物营养与肥料学报，2011，17(4):861-868．

［14］Cassman K G，Peng S，Olk D C，et al．Opportunities for increased nitrogen use efficiency from improved resourcemanagement in irrigated rice systems［J］．Field Crops Res，1998，56:27-39．

［15］Peng S，Buresh R J，Huang J，et al．Strategies for overcoming low agronomic nitrogen use efficiency in irrigated rice systems in China［J］．Field Crops Res，2006，96:37-47．

［16］Sainz H R，Echeverria H E，Barbie A．Nitrogen balance as affected by application time and nitrogen fertilizer rate in irrigated no-tillagemaize［J］．Agron J，2004，96:1622-1631．

［17］Guo JH，Liu X J，Zhang Y，et al．Significant acidification inmajor Chinese croplands［J］．Science，2010，327(5968):1008-1010．

［18］陈社员，官春云，王国槐，等．稻田三熟制油菜简化栽培技术研究I．不同播种量对稻板茬撒播油菜生长发育和产量的影响［J］．作物研究 1996，10(2):19-21．

［19］肖国滨，叶川，刘小三，等．江西红壤稻田三熟制油菜简化施肥效应研究［J］．江西农业学报，2011，23(5):106-108．

［20］宋来强．江西油料作物产业发展报告［M］．南昌:江西科学技术出版社，2011．

［21］Novoa R，Loomis R S．Nitrogen and plant production［J］．Plant Soil，1981，58:177-204．

［22］Moll R H．Analysis and interpretation of factors which contribute to efficiency of nitrogen utilization［J］．Agron J，1982，74:562-564．

［23］Barlóg P，Grzebisz W．Effect of timing and nitrogen fertilizer application on winter oilseed rape(Brassica napus L．)．I．Growth dynamics and seed yield［J］．JAgron Crop Sci，2004，190:305-313．

［24］Rathke GW，Christen O，Diepenbrock W．Effects of nitrogen source and rate on productivity and quality of winter oilseed rape(Brassica napus L．)grown in different crop rotations［J］．Field Crops Res，2005，94:103-113．

［25］Brennan R F，Bolland M D A．Influence of potassium and nitrogen fertilizer on yield，oil and protein concentration of canola(Brassica napus L．)grain harvested in south-western Australia［J］．Aust JExp Agric，2007，47:976-983．

［26］Brennan R F，Bolland M D A．Effect of fertilizer phosphorus and nitrogen on the concentrations of oil and protein in grain yield of canola(Brassica napus L．)grown in south-western Australia［J］．Aust JExp Agric，2007，47:984-991．

［27］王伟妮，鲁剑巍，鲁明星，等．湖北省早、中、晚稻施氮增产效应及氮肥利用率研究［J］．植物营养与肥料学报，2011，17(3):545-553．

［28］任廷波，赵继献．氮肥对黄籽双低杂交油菜菌核病的影响［J］．贵州农业科学，2005，33(6):43-44．