甘藍型矮稈油菜與高稈油菜的產量與氮效率比較

李虹橋，段秋宇，劉士山，楊云飛，李夢穎，吳永成

(四川農業大學 農學院，西南作物生理生態與耕作重點實驗室/作物生理生態及栽培四川省重點實驗室，四川 成都 611130)

中國是世界油菜生產大國，長江流域是中國冬油菜的主要產區，常年油菜種植面積和總產量均占全國的80%以上[1]。與普通高稈油菜相比，矮稈油菜具有耐肥耐密、抗倒伏、經濟系數高三大優點；同時，具有較高的產量和收獲指數。但目前應用于生產中的(半)矮稈油菜品種鮮有所聞[2-3]。因此，油菜品種選育非常重要，在要求豐產、穩產的基礎上，應當選育矮稈、抗倒伏，對肥水要求不嚴格，適宜輕簡化耕作栽培特性的(半)矮稈油菜新品種，以適應機械化耕作和經濟發展的需要[4]。科學、合理、有效地施肥是油菜高產高效生產中必不可少的關鍵栽培措施，對提高籽粒產量和含油量、氮肥利用效率、增加經濟效益有顯著的作用[5-7]。有報道認為，增施氮肥可以有效提高油菜的籽粒產量，但長江中上游地區油菜氮肥利用效率較低，在保持油菜高產的前提下，提高油菜氮肥利用率也是不可忽視的問題[8-9]。油菜是需氮量較大的作物，不同品種和類型的油菜對氮素的吸收利用不盡相同[10]。目前有關施氮量對油菜產量影響的研究報道較多[11]。增加施氮量可以提高油菜主序角果的產量，氮肥施用可以提高源庫的轉化效率[12]；在江西地區施用控釋氮(150 kg·hm-2)可以有效提高油菜產量，同時提高對氮肥的利用效率和產油量[13]。Clark等[14]研究認為，半矮稈品種與高稈品種相比，在相同施氮條件下產量基本無差異，成熟期半矮稈油菜的氮素含量也與高稈油菜相當。Berry等[15]研究認為，油菜產量的增加與莖稈生長減少有關，植株越矮，倒伏越少，籽粒產量隨之增加。但在中國長江流域油菜主產區，矮稈油菜的產量水平、氮素利用效率如何尚未見到相關報道。為此，本試驗選用一個矮稈新品種(MJ01)，并以高稈油菜作為對比，在稻油輪作體系下進行不同施氮量大田試驗，探討甘藍型矮稈冬油菜的農藝性狀、產量與氮素吸收利用特征，以期為矮稈冬油菜的栽培利用提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試矮稈油菜MJ01為四川省機收油菜區試組參試品種，由四川科樂油菜研究有限公司提供；高稈油菜川油36由四川省農業科學院作物研究所提供。

1.2 試驗設計

大田試驗采用二因素裂區試驗設計，主因素為品種，副因素為施氮量。其中，品種設2個處理：矮稈油菜(V1)、高稈油菜(V2)；施氮量設3個水平：0(N0)、135(N1)、225(N2) kg·hm-2(純氮)；共6個處理，每處理重復3次，合計18個小區，每小區面積為30 m2。試驗在成都平原的崇州市四川農業大學現代農業基地進行，前茬為水稻，土壤基礎肥力中等。油菜播前旋耕田地一遍，按照設定的行窩距(行距33 cm，窩距20 cm)人工拉線點播，出苗后每窩留苗2株，基本苗密度為30萬株·hm-2。施肥管理上各處理磷、鉀肥施用量均為90 kg·hm-2，磷、鉀肥均做底肥，氮肥施用方式為底肥+苗期追肥，用量均為總施氮量的50%。試驗播種期為2015年10月5日，2016年3月5日初花，2016年5月5日成熟割稈，5月12日人工打收。

1.3 測定項目與方法

成熟期農藝性狀考查：在油菜成熟期，各試驗小區選取代表性的6株，考查株高、一次分枝數、分枝部位高度、主花序長度、單株角果數。

植株干物質和全氮含量的測定：將上述油菜成熟期取樣植株樣品分為莖稈、角果殼和籽粒，帶回實驗室，在烘箱中105 ℃殺青30 min，然后80 ℃烘干稱量。烘干樣品用粉碎機磨細過0.5 mm篩，用于全氮含量測定。植株全氮含量測定采用FOSS公司的半自動凱氏定氮儀(FOSS 2300)。

成熟期籽粒產量測定：在油菜收獲期，對每個小區進行人工割收，曬干后分別打收，按9%籽粒含水量折算出油菜籽粒產量。

氮素效率相關指標的計算方法如下：

氮吸收效率(NUpe，kg·kg-1)=植株氮素總積累量/土壤可供氮量；

氮利用效率(NUtE，kg·kg-1)=籽粒產量/植株總氮素積累量；

生理氮效率(NPE，kg·kg-1)=(施氮區作物產量-不施氮區作物產量)/成熟期地上部氮吸收量[16—18]。

參考Schulte等[19]的研究，氮利用效率可進一步分為：N收獲指數(NHI)與籽粒N濃度(SNC)。氮收獲指數(NHI，%)=籽粒中氮素積累量/植株總氮素積累量×100，籽粒氮濃度(SNC，%)=籽粒中氮素質量/籽粒干物質量。

1.4 數據處理

試驗數據采用Excel 2016和DPS 7.05軟件

進行整理、方差分析(ANOVA)和多重比較分析(LSD法)。

2 結果與分析

2.1 矮稈油菜和高稈油菜的農藝性狀

由表1結果可知，矮稈油菜的株高、分枝部位高度、主花序長度與單株角果數均顯著低于高稈油菜，但兩者的一次分枝數并無顯著差異。隨施氮量增加，矮稈油菜各農藝性狀指標的變化趨勢與高稈油菜相似。N1、N2施氮量下，矮稈油菜的株高、分枝部位高度和一次分枝數的差異并不顯著，而高稈油菜則表現出顯著差異。

2.2 矮稈油菜和高稈油菜產量

表2結果顯示，在N1條件下，矮稈油菜的生物產量低于高稈油菜，籽粒產量高于高稈油菜，均無顯著差異；在N2條件下，矮稈油菜的生物產量與籽粒產量均低于高稈油菜，無顯著差異。隨著施氮量的增加，矮稈油菜與高稈油菜的生物產量和籽粒產量都表現出相似的變化趨勢。矮稈油菜的經濟系數大于高稈油菜，但無顯著差異。

2.3 矮稈油菜和高稈油菜氮素效率的比較

表3結果顯示，與高稈油菜相比，矮稈油菜的籽粒N濃度相對較低，而N收獲指數相對較高，但均無顯著差異。矮稈油菜的氮利用效率、氮生理效率均大于高稈油菜，其中氮生理效率的差異顯著。矮稈油菜和高稈油菜的氮吸收效率則相近。隨施氮量增加，矮稈油菜和高稈油菜的氮吸收效率都呈降低趨勢，而氮利用效率和氮生理效率呈升高趨勢。

表1 矮稈油菜與高稈油菜的農藝性狀

Table1Agronomic traits of dwarf rape and high-stalk rape

處理Treatment株高Plantheight/cm分枝部位高度Height of branchposition/cm主花序長度Main inflorescencelength/cm一次分枝數Primarybranch單株角果數Number of podsper plantV1N093.4±5.63 e35.5±6.54 d38.3±2.04 d4.3±0.58 cd93.9±14.85 dV1N1105.1±3.55 d33.7±3.40 d53.9±6.49 bc5.1±0.81 bc168.2±32.88 cV1N2106.6±1.42 d36.4±1.66 d48.7±5.76 c6.0±0.62 ab215.8±20.43 bV2N0162.0±3.93 c80.8±4.51 c57.3±5.42c3.7±0.55 d149.6±5.17 cV2N1195.7±12.10 b104.3±7.04 b67.9±3.11 b4.8±0.42 cd218.9±35.29 bV2N2217.2±2.00 a117.1±0.73 a70.0±1.88 a6.3±0.25 a307.1±30.72 aF值 F-value14.76928.7343.4770.9221.111V0.0007??0.0009??0.0127?0.22600.0044??N0.0001??0.0010??0.0001??0.0014?0.0001?V×N0.0021??0.0002??0.08190.43630.3752

V表示品種間差異，N表示施氮量差異。相同品種同列后無相同小寫字母表示不同處理間差異顯著(P<0.05)。**和*分別代表1%和5%顯著水平。下同。

V indicated the difference among varieties， and N indicated the difference of nitrogen application rate. For the same variety， data in the same column marked without the same lowercase letter indicated significant differences atP<0.05. ** and * indicated significantly differences at 1% and 5% levels. The same as below.

表2 矮桿油菜與高稈油菜的產量

Table2Yield of dwarf rape and high-stalk rape

氮肥處理N treatment生物產量Biomass/(kg·hm-2)籽粒產量Grain yield/(kg·hm-2)經濟系數Economic coefficientV1N04633.3b±236.29 c1105.5±144.04 c0.239±0.037 aV1N110316.7±2335.24 ab2289.0±380.19 b0.224±0.019 aV1N212810.0±1866.46 a2857.5±162.46 a0.225±0.024 aV2N07314.0b±1698.14 bc1471.2±281.77 c0.202±0.014 aV2N112352.5±4137.06 a2258.3±252.42 b0.192±0.045 aV2N213568.8±609.69 a3006.6±55.09 a0.226±0.012 aF值F-value0.3731.0081.053V0.34040.32560.3802N0.0013??0.0001??0.4680V×N0.69970.40710.3928

表3 矮桿油菜與高稈油菜的氮素利用效率

Table3Nitrogen utilization of dwarf rape and high-stalk rape

氮肥處理N treatment氮吸收效率NUpE/(kg·kg-1)氮利用效率NUtE/(kg·kg-1)生理氮效率NPE/(kg·kg-1)氮收獲指數NHI籽粒氮濃度SNC/%V1N10.66±0.174 a19.53±1.950 a15.84±1.782 a0.653±0.032 ab3.32±0.371 bV1N20.53±0.053 a19.93±0.817 a17.66±0.876 a0.629±0.042 a3.21±0.229 b V2N10.63±0.124 a17.63±1.735 a13.10±2.452 a0.617±0.108 a3.34±0.159 b V2N20.58±0.008 a17.73±0.381 a14.94±0.604 a0.642±0.055 ab3.66±0.142 a F值 F-value0.4970.1110.0210.4019.596V0.90710.20540.16590.85120.1488N0.17390.84690.15360.99490.2073V×N0.51980.75550.89080.56090.0363?

3 結論與討論

不同株高油菜的植株形態結構存在明顯差異，相同施氮條件下，川油36的株高、一次分枝高和主序長度顯著高于MJ01，但一次分枝數沒有較大差異。張永泰等[20]認為，株型緊湊才是適宜機械化作業的油菜理想株型結構，應該具有一次分枝多、主花序短、株高較低、成熟期一致等特點。從本研究結果來看，MJ01的株高更低，增加施氮量對其株高影響較小，更適合機械化作業。吳永成等[6]認為，與不施氮肥處理相比，施氮處理可以顯著增加直播油菜成熟期的株高、分枝部位高、一次分枝數和單株角果數，本試驗結果與此基本一致。單株角果數是油菜的產量構成因素之一[21-23]。在N0、N1、N2條件下，川油36的單株角果數分別比MJ01高59.32%、30.14%、42.31%。在N0和N2條件下，川油36的籽粒產量分別比MJ01高33.08%、5.22%，未達到顯著差異水平；在N1條件下，MJ01的籽粒產量高于川油36。施氮可以有效增加油菜的生物產量和籽粒產量[8]。本研究結果表明，與不施氮處理相比，在N1和N2處理條件下，MJ01的籽粒產量分別提高107.06%(2 289.0 kg·hm-2)、158.48%(2 857.5 kg·hm-2)。王寅等[24]在荊州、赤壁地區采用優化種植模式，油菜(中油雜2號)產量可以達到2 764 kg·hm-2；卜容燕等[25]在稻油輪作體系采用165 kg·hm-2的施氮量，可以達到2 944 kg·hm-2(華油雜8號)的產量；曾宇等[26]設置165 kg·hm-2的施N量和15萬株·hm-2的種植密度，可獲得2 725.7 kg·hm-2(華油雜9號)的高產；Clarke等[14]認為，與高稈油菜相比，矮稈油菜需要等量的氮肥也可以獲得高產，本研究結果與此相似。綜上，與不同地區不同研究者采用不同高稈油菜品種產量相比，矮稈油菜MJ01可以達到高產水平。

N收獲指數是表現作物對已吸收氮素利用率的重要指標[27]。N收獲指數越高，表示油菜將氮素由源到庫轉運能力越強，在營養器官中無效的氮積累量越低，而籽粒中的氮素積累量越高。本研究結果表明，MJ01的籽粒N濃度與川油36基本無差異。Clarke[14]認為，矮稈油菜在適宜施氮量條件下收獲時會吸收與高稈油菜相同的氮素，同時籽粒產量也相近。隨著施氮量的增加，MJ01的N收獲指數隨之降低，而川油36的N收獲指數表現為先降低后升高，這可能是不同品種作物對氮肥的響應存在差異所致[28]。Sebastian矮稈雜交品種與普通類型雜交品種相比，表現出較高的氮素利用效率，特別是在氮素虧缺條件下；矮稈品種具有較高的收獲指數[29]，本研究結果與此基本一致。有研究認為，作物氮利用效率的貢獻小于氮吸收效率[30]，N收獲指數高的品種具有較高的氮效率[31]。基因型不同的油菜在氮素利用效率方面存在較大差異，氮素的累積量不能反映氮效率類型；而氮收獲指數和氮利用效率都能較好地反映氮效率類型[32]。氮生理效率能反映植株全氮量轉移至籽粒中的能力[33]。本研究結果表明，在2種施氮量條件下，MJ01均能有效地將植株吸收的氮素，以及從土壤中吸收的全氮轉移至經濟器官；2個品種油菜從土壤中吸收氮素的能力無明顯差異；MJ01油菜體內氮素轉運能力較強，在莖稈、角果殼、土壤等的氮素流失較少，而籽粒中的有效氮素積累量較大。還有研究表明，矮稈油菜品種與普通株高品種相比，在氮素供應不足時表現出較高的N收獲指數、氮吸收效率、氮利用效率，表明(半)矮稈油菜更適應N虧缺環境[34]。

矮稈油菜MJ01的株高較低，株高隨施氮量增加無顯著變化，有利于機械作業。在N1和N2條件下，矮稈油菜MJ01的籽粒產量與高稈油菜相比均無顯著差異。矮稈油菜的收獲指數顯著大于高稈油菜。矮稈油菜和高稈油菜具有相近的氮吸收效率，但矮稈油菜的氮利用效率、氮生理效率均大于高稈油菜。