江苏沿江地区油菜施氮量对产量的影响及氮肥利用效率分析

2019-08-21张维高建芹戚存扣

江苏农业科学 2019年12期

张维高建芹戚存扣

摘要：为研究江苏沿江地区油菜施氮量对油菜籽产量的影响，确定该地区油菜的适宜施氮量，以油菜品种宁杂1818和史力佳为试验材料，设置N0（0 kg/hm2）、N120（120 kg/hm2）、N240（240 kg/hm2）、N360（360 kg/hm2）4个施氮量处理，研究结果表明，氮肥能显著增加油菜的产量和植株氮素积累量，且随着施氮量的增加，产量和植株氮素积累量均呈增加趋势。当施氮量为N240时，宁杂1818和史力佳2个油菜品种的油菜籽产量比N0分别增加了104.80%和 123.98%。收获指数和籽粒的氮素积累量占总积累量的比例虽比N120处理略有降低但差异不显著。宁杂1818在此处理下的氮肥农学利用率显著高于N120和N360，史力佳在此处理下的氮肥农学利用率虽比N120处理略有降低但差异不显著。综合上述结果表明，江苏沿江地区油菜的施氮量在240 kg/hm2时，可以较好地协调较高产量和合理的氮肥利用率的统一。

关键词：油菜;施氮量;产量;氮肥利用率

中图分类号：S634.306 文献标志码： A 文章编号：1002-1302（2019）12-0093-03

油菜是我国重要的油料作物，近年来种植面积保持在 7.4×106 hm2左右，为我们提供了60%左右的国产食用植物油[1]。在当前我国食用植物油对外依存度居高不下的严峻形势下[2]，提高油菜产量对于维护国家食用油供给安全具有重要作用。氮素是限制油菜产量最重要的因素之一[3]，充足的氮素供应可增加植株的干物质累积和氮素吸收[4]，有利于增加分枝数和总角果数从而提高籽粒产量[5]。但氮肥施用过量则会造成油菜贪青晚熟，增产效应降低，还会增加由于降雨径流而导致的氮素流失，提高环境污染风险[6]。在我国的油菜生产中，氮肥施用不合理的现象普遍存在[7]。

江苏是我国重要的油菜产区，种植面积广且产量高，据中国农业统计资料，2015年江苏的油菜播种面积为3.36×105 hm2，占全国总面积的4.6%，居全国第七，单产高达 2 785 kg/hm2，居全国第一，是全国平均单产的1.4倍[8]。其中沿江、沿海地区是江苏油菜核心产区，油菜面积约占江苏油菜总面积的85%[9]。但近年来这些地区农村劳动力转移量大，务农人口年龄结构不断老化，由于缺乏劳动力，油菜种植密度越来越小，据调查，海门市油菜种植密度最小的田块不到45 000株/hm2[10]。为了弥补密度减小带来的油菜单产的降低，种植户们不断增加肥料的投入，尤其是氮肥。这种只关注产量的施肥方式，极易造成氮肥的过量施用，降低氮肥的利用效率，还易引发环境风险。因此，亟需在该区域开展油菜适宜施氮量的研究。为此，本研究通过在海门市悦来镇布置油菜的氮肥用量田间试验，研究施氮量对油菜产量及氮肥利用效率的影响，以期为当地油菜的合理施肥提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验概况

于2014—2016年在江苏省海门市悦来镇进行试验，试验点为旱作区，2年的前茬作物均为玉米，土壤的基本理化性质见表1。试验材料选择当地的主栽油菜品种宁杂1818和史力佳，其中宁杂1818为江苏省农业科学院经济作物研究所育成的杂交品种，史力佳为南京绿江种苗开发中心育成的常规油菜品种。

1.2 试验设计

施氮量设4个处理：0、120、240、360 kg/hm2（分别以N0、N120、N240、N360表示），所用肥料品种为尿素（含N 46%）。每个处理施过磷酸钙（含P2O5 12%）750 kg/hm2、氯化钾（含K2O 60%）250 kg/hm2、硼砂15 kg/hm2。氮肥基追比为 5.5 ∶ 4.5;钾肥基追比为7 ∶ 3;磷肥、硼肥全部为基肥。小区面积67 m2，3次重复，随机区组排列。育苗移栽，密度6×104株/hm2，其他栽培管理方式同当地大田。

1.3 测定项目与方法

移栽前，以“S”形多点采集试验田耕层土壤，混匀风干后磨碎测定基础土壤理化性状。土壤养分指标采用常规方法测定。

成熟期收获前1 d，在每个小区随机取样5株，分籽粒、角壳和茎秆烘干后称干质量，并采用凯氏定氮法测量氮素含量。

用以下参数来衡量氮肥的利用效率[11]：

氮肥农学利用率，指单位施氮量所增加的作物经济学产量。计算方法为：氮肥农学利用率=（施氮区产量-不施氮区产量）÷氮肥用量;

氮肥偏生产力，指单位施氮量所能生产的作物经济学产量。计算方法为：氮肥偏生产力=施氮区产量÷氮肥用量;

氮肥表观利用率，反映了作物对施入土壤中的肥料氮的回收效率。计算方法为：氮肥表觀利用率=（施氮区植株总吸氮量-不施氮区植株总吸氮量）÷氮肥用量×100%;

氮肥生理利用率，是作物地上部每吸收单位肥料中的氮所获得的籽粒产量的增加量。计算方法为：氮肥生理利用率=（施氮区产量-不施氮区产量）÷（施氮区植株总吸氮量- 不施氮区植株总吸氮量）。

利用Excel和SPSS统计软件进行数据整理与统计分析。

2 结果与分析

2.1 施氮量对油菜籽产量的影响

施氮能显著提高油菜产量，且随着施氮量的增加，种子产量也不断提高（表2）。2年平均，宁杂1818各个施肥处理油菜籽产量分别比N0处理增加了46.22%、104.80%和 111.03%。处理N240与N120间油菜籽产量差异显著。但处理N360与N240差异不显著。史力佳各个施肥处理油菜籽产量比N0处理分别增加了75.68%、123.98%和150.05%，各处理间油菜籽产量差异显著。2个品种对氮肥处理的增产效应存在显著差异。宁杂1818各处理的油菜籽产量均高于史力佳。N0处理下宁杂1818油菜籽产量比史力佳高26.31%，表明宁杂1818比史力佳更耐贫瘠。当施氮量超过240 kg/hm2时，宁杂1818的增产效果已不显著，而史力佳随氮素水平增加依然有显著增产效果。上述结果表明，宁杂1818是个氮高效型品种，而史力佳属于“吃肥”的品种。

2.2 施氮量对油菜生物量的影响

施氮能显著提高油菜地上各部位的生物学产量（表3）。宁杂1818的籽粒、果壳、茎秆的生物量均随着施氮量的增加而不断增加，N360处理的籽粒、果壳、茎秆的单株生物量达到了87.62、128.78、184.33 g，分别比N0处理增加了 92.2%、119.3%、102.2%。但N360处理与N240处理间差异不显著。史力佳的籽粒、果壳、茎秆的生物量也随着施氮量的增加逐渐增加，且各个处理间均差异显著，N360处理下的籽粒、果壳、茎秆的单株生物量达到了83.46、120.46、169.39 g，分别比N0处理增加了111.0%、128.3%、112.4%。施氮对油菜的收获指数也有影响，随着施氮量的增加，收获指数有下降的趋势，在N120处理和N240处理下，2个品种的油菜收获指数都与N0处理没有显著差异，但当施氮量达到360 kg/hm2时，2个品种的收获指数均显著降低。说明当施氮量过高时，油菜所吸收的氮素较多地分配到果壳和茎秆的生长上。

2.3 氮肥用量对植株氮素累积量的影响

油菜籽粒、果壳和茎秆各部位的氮素累积量均随着施氮量的增加而不断上升（表4），当施氮量增加到360 kg/hm2时，宁杂1818的籽粒、果壳和茎秆的氮素累积量分别达到了3.42、1.54、1.53 g/株，比N0处理分别增加了108.5%、227.7%、206.0%;史力佳的籽粒、果壳和茎秆的氮素累积量分别达到了3.24、1.39、1.44 g/株，比N0处理分别增加了138.2%、297.1%、213.0%。氮素总累积量也随着施氮量的增加而不断上升，当施氮量增加到 360 kg/hm2 时，宁杂1818和史力佳的地上部氮素总累积量分别达到了6.49 g/株和6.07 g/株，比不施氮处理增加了166.0%和179.7%。史力佳的籽粒、果壳和茎秆的氮素累积量及氮素总累积量各处理间差异显著，而宁杂1818的籽粒和果壳的氮素累积量及氮素总累积量在N240处理和N360处理间差异不显著。氮肥的施用还会影响各部位氮素累积量占总累积量的比例，随着施氮量的增加，籽粒的氮素累积量所占比例逐渐下降，而果壳、茎秆所占比例逐渐增加。在不施氮的处理下，2个油菜品种的籽粒所占比例分别是62.95%和 62.67%，而茎秆所占比例分别为19.22%和20.97%，果壳所占比例最少，分别是17.84%和16.36%。当施氮量增加到360 kg/hm2时，2个油菜品种的籽粒所占比例分别是52.73%和53.37%，比N0處理降低了16.2%和14.8%;茎秆所占比例分别为23.57%和23.71%，比N0处理增加了22.6%和13.1%;果壳所占比例分别为23.69%和22.91%，分别比N0处理增加了32.8%和40.0%。

2.4 氮肥用量对油菜氮素利用率的影响

不同油菜品种的氮素利用率受氮肥用量的影响略有不同（表5）。随着施氮量的增加，宁杂1818的氮肥农学利用率呈先升后降趋势，在N240处理下最高，与N120处理和N360处理差异显著;而史力佳的氮肥农学利用率随着施氮量的增加逐渐降低，在N120处理下最高，N240处理与N120处理相比，虽有下降但差异不显著，当施氮量增加到360 kg/hm2时，显著低于施氮120 kg/hm2。2个品种的氮肥偏生产率均随着施氮量的增加显著降低。随着施氮量的增加，2个品种的氮肥表观利用率均呈先升后降的趋势，在N240处理下，宁杂1818的氮肥表观利用率为85%，显著高于N120处理;史力佳在N240处理下的氮肥表观利用率与N120处理和N360处理差异不显著，但为3个处理中的最高值。氮肥的生理利用率在3个处理间差异不显著。

3 讨论

氮肥的增产效应及氮肥利用率是衡量氮肥适宜施用量的重要指标[12]。不同地区，由于土壤性质、环境条件、气候以及栽培方式的不同，适宜的施氮量也不同。李银水等通过在湖北4个县布置的9个油菜氮肥肥效试验确定了该地区的适宜施氮量为150 kg/hm2[11]。王寅等在苏南、浙北油菜主产区布置了10组冬油菜的氮肥用量田间试验，结果表明，在施氮量为199 kg/hm2时，不仅能大幅减少氮肥投入，还能获得较高的区域产量水平和氮肥利用效率[13]。本研究表明，在江苏沿江地区，氮肥的施用能显著增加油菜的产量和氮素积累量，且随着施氮量的增加，油菜的产量和氮素积累量都逐渐增加，当施氮量增加到360 kg/hm2时，2个油菜品种的产量和氮素积累量都达到4个处理的最高值，但此施氮量下，收获指数、籽粒的氮素积累量占总积累量的比例以及氮肥的农学利用率和偏生产率都显著降低，说明此施氮量已高于适宜施氮量，植株吸收到的氮素较多地分配到果壳和茎秆中。当施氮量为 240 kg/hm2 时，2个油菜品种都达到了较高的增产水平，实收产量比不施氮处理分别增加了104.80%和123.98%，且宁杂1818在此施氮量的产量虽比最高值（N360处理下的产量）略低，但差异不显著。收获指数、籽粒的氮素积累量占总积累量的比例虽比N120处理略有降低但差异不显著。宁杂1818在此施氮量的氮肥农学利用率显著高于N120和N360，史力佳在此施氮量的氮肥农学利用率虽比N120处理略有降低但差异不显著，且2个品种的氮肥表观利用率均在N240处理下达最大值。综合上述结果，江苏沿江地区油菜的施氮量在 240 kg/hm2 时，可以较好地协调较高产量和合理的氮肥利用率。在生产中，应根据土壤肥力、油菜品种、种植密度等情况在此施氮水平上做适当调整。

本试验的研究结果与李银水等[11]、王寅等[13]的研究结果相比，适宜的施氮量较高。究其原因，一方面是由于江苏沿江地区的气候条件适宜油菜的生长[14]，而油菜高产潜力的发挥需要较高的施氮量;另一方面是由于本试验的种植密度较低，需要更高的氮肥投入。不少研究者认为，适当增加密度，减少施肥量尤其是施氮量是节本增效、实现农作物高产高效的栽培方式[5，15]。但由于当地的主要栽培方式是人工育苗移栽和收获，机械化水平低，而劳动力成本较高，限制了栽培密度的增加。如果能够提高该区域的机械化、轻简化水平，那么便可以适当增加油菜的栽培密度，减少氮肥的投入。

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