施氮量對油菜鎮油8號干物質積累分配及生長發育的影響

葛永申 張麗佳 楊軍 岳緒國

摘要：為了解不同施氮水平下雙低油菜新品種鎮油8號干物質積累分配及生長發育情況，于2018—2019年在江蘇省句容市設置150kg/hm2（N150）、225kg/hm2（N225）、300kg/hm2（N300）、375kg/hm2（N375）、450kg/hm2（N450）5個施氮處理。結果表明，合理施氮能促進鎮油8號的生長發育，高于375kg/hm2施氮量不利于終花期后單株干物質積累，造成投入氮素的浪費。花后各器官干物質積累分配在同時期下與施氮量變化密切相關，高氮投入水平下莖稈和角果殼干物質分配率的提高是制約籽粒產量進一步提高的重要因素。花后干物質對籽粒轉移量是影響籽粒產量形成的主要因素，對籽粒貢獻率高達50%以上。施氮300～375kg/hm2有利于鎮油8號主要產量構成因子的形成和發育，可最大程度地運轉花后干物質，促進油菜籽粒產量的形成，從而獲得較高的收獲指數及產量。

關鍵詞：油菜;施氮量;干物質;生長發育

中圖分類號：S634.306文獻標志碼：A

文章編號：1002-1302（2020）22-0090-05

作者簡介：葛永申（1991—），男，江蘇寶應人，碩士，研究實習員，主要從事油菜遺傳育種與高產栽培技術研究。E-mail：1157985072@qq.com。

通信作者：岳緒國，副研究員，主要從事油菜遺傳育種與栽培推廣研究。E-mail：13815163085@163.com。

油菜是需氮量很高的作物，油菜生長發育及產量品質均與施氮量密切相關[1-3]。合理充足的施氮量可有效提高植株氮的積累量，增加植株干物質累積量和籽粒產量[4]，但過量施氮會抑制作物生長發育并對生態環境產生威脅[5-6]。干物質積累總量和花后干物質向籽粒的轉運量是油菜產量形成的物質基礎，而施氮量高低是干物質積累轉運的重要影響因素[7-10]。油菜前期氮素供應不足，會導致花前干物質積累量過低，影響后期角果形成;氮素供應過剩，會導致植株營養生長過旺，影響花后干物質向籽粒的轉運，降低氮肥利用率，造成產量損失[11-12]。

江蘇省一直是我國重要的冬油菜主產區，近年來隨著勞動力及農資成本的大幅攀升，油菜生產效益逐年走低，油菜種植面積大幅縮水。油菜生產中的肥料投入占農資成本一半以上，施肥措施到位與否直接影響油菜籽產量和收入。然而，由于農民在種植過程中缺乏對油菜新品種特性的了解，不合理施肥現象依然普遍。因此，明確油菜新品種產量形成和干物質積累分配規律，降低生產成本，充分發揮生物學潛力對油菜增產增效是十分有必要的。

鎮油8號是目前正在江蘇地區推廣種植的油菜新品種，2018年通過國家非主要農作物登記，具有機械化適應性強、[JP+1]綜合抗病性好、優質雙低等優點。本試驗以鎮油8號為材料，研究不同施氮量對單株干物質積累量、花后各器官干物質積累分配、花前花后干物質對籽粒貢獻及產量構成因子的影響，進一步探討雙低優質油菜新品種不同施氮水平下的干物質積累分配和產量變化規律，為氮高效油菜新品種選育及雙低優質油菜高產栽培提供科學依據。

1材料與方法

1.1試驗概況

試驗材料為鎮油8號，由江蘇丘陵地區鎮江農業科學研究所選育提供。本試驗于2018—2019年在江蘇省句容市鎮江農業科學院科技創新中心（31°58′N，119°17′E）進行，前茬為空閑田，土壤質地為板漿白土，pH值為7.1，有機質含量為17.8g/kg、全氮含量為1.1g/kg、堿解氮含量為84.6mg/kg、速效磷含量為35.7mg/kg、速效鉀含量為71.4mg/kg。

1.2試驗設計

施氮量設5個處理，分別為150、225、300、375、450kg/hm2（以N150、N225、N300、N375、N450表示），所用肥料品種為尿素（N含量為46%）。氮肥運籌為基肥∶苗肥∶薹肥=5∶3∶2，分3次人工撒施。每小區面積為13.32m2（寬為3.33m、長為4.00m），每個施氮處理3次重復，隨機區組排列，共15個小區。整地后將過磷酸鈣（折合P2O572kg/hm2）、氯化鉀（折合K2O72kg/hm2）、硼砂（7.5kg/hm2）在移栽前作基肥一次性施入。

采用育苗移栽方式，行距為40cm，密度為11.25萬株/hm2，2018年9月20日育苗，10月28日移栽，翌年5月24日統一收獲測產。油菜生育期內田間管理按當地常規方法進行。

1.3測定項目及方法

1.3.1相關指標測定

干物質質量測定：于苗期（2018-12-13）、薹期（2019-03-04）、初花期（2019-03-18）、終花期（2019-04-18）、成熟期（2019-05-10）分別采集樣品，各小區取有代表性的連續5株植株，去除地下部根系，將地上部不同器官分別在105℃下殺青30min后于80℃下烘干至恒質量，冷卻后取出，迅速測定各器官干物質質量。

農藝性狀于成熟期每小區隨機選取非邊行5株植株，按照油菜考種標準進行考種。測定指標包括株高、一次分枝數、二次分枝數、有效角果數、每角粒數、千粒質量、單株粒質量等，以小區實收計產。

1.3.2相關指標計算花后各器官干物質分配率、花前干物質轉移量、轉移效率、對籽粒貢獻率和花后干物質轉移量、對籽粒貢獻率根據以下公式計算[10，13]：

干物質分配率=植株器官干物質質量/植株干物質總質量×100%;

花前干物質轉移量（g）=開花期營養器官干物質量-成熟期營養器官干物質量;

花前干物質轉移效率=花前干物質轉移量/開花期營養器官干物質量×100%;

花前干物質對籽粒的貢獻率=花前干物質轉移量/成熟期籽粒干物質量×100%;

花后干物質轉移量（g）=成熟期籽粒干物質量-花前干物質轉移量;

花后干物質對籽粒的貢獻率=花后干物質轉移量/成熟期籽粒干物質量×100%;

收獲指數指成熟期油菜單株籽粒產量與植株地上干物質累積總量之比。計算公式如下：收獲指數=單株籽粒產量/植株地上干物質總積累量。

1.4數據統計

采用Excel2013和SPSS22.0軟件進行相關試驗數據錄入處理與統計分析。

2結果與分析

2.1施氮量對鎮油8號單株干物質積累的影響

由圖1可知，施氮能促進鎮油8號的生長發育，各施氮處理單株總干物質質量隨生育進程不斷增加，至成熟期達最大值，說明施氮量不能改變油菜單株干物質不斷積累的總體態勢。

苗期至初花期，施氮量的增加能不斷提高各時期單株總干物質質量;低于等于300kg/hm2施氮水平時，單株總干物質質量隨施氮量提高增加顯著;高于300kg/hm2施氮水平時，增加不顯著。終花期至成熟期，各時期單株總干物質質量隨施氮量提高呈先升后降趨勢，施氮水平為375kg/hm2處理下最高;低于375kg/hm2施氮水平時，單株總干物質質量隨施氮量提高增加顯著;375kg/hm2與450kg/hm2施氮水平間差異不顯著。結果表明，高于375kg/hm2施氮量雖對鎮油8號苗期、薹期以及初花期植株的生長發育有一定的促進作用，卻不能進一步促進終花期和成熟期植株的生長發育，造成投入氮素的浪費。

2.2施氮量對鎮油8號花后各器官干物質積累分配的影響

由表1可知，各施氮處理下，鎮油8號葉干物質積累量及分配率整體隨生育進程不斷下降，莖稈干物質積累量及分配率先升后降，角果干物質積累量和分配率不斷上升，說明施氮量不能改變油菜花前營養器官積累的養分在花后逐漸向生殖器官轉運的總體態勢。

初花期，葉和角果（花）干物質積累量及分配率隨施氮量增加總體呈增加趨勢;高于300kg/hm2施氮水平時，干物質積累量增加不顯著。莖稈干物質積累量隨施氮水平增加先增后降，施氮水平為375kg/hm2處理下干物質積累量最大;分配率總體呈下降趨勢。說明初花期莖稈在高氮投入水平下對氮素吸收利用能力不如葉和角果。

終花期，地上部各器官干物質積累量隨施氮量增加呈先增后降趨勢，與終花期單株總干物質質量變化趨勢一致;施氮水平為375kg/hm2處理下達到峰值，葉、莖稈和角果干物質積累量分別為13.88、63.98、48.22g，比低氮水平（N150和N225）處理增加顯著。終花期葉干物質分配率隨施氮量的增加總體呈增加趨勢，但相比初花期各施氮水平下葉干物質分配率下降明顯;莖稈干物質分配率隨施氮量的增加總體呈先降后升的趨勢，與初花期相比有所提高;角果干物質分配率隨施氮量增加呈先增后降的趨勢，與初花期相比提高明顯。說明花前期葉積累的干物質主要促進了終花期角果的生長發育。

成熟期地上部器官主要是莖稈和角果，角果由籽粒和角果殼組成，各器官干物質積累量隨施氮量的增加先增加后緩慢下降，與成熟期單株總干物質質量變化趨勢一致。莖稈、籽粒和角果殼在N150處理下干物質積累量最低，N375處理下最高;高氮水平（N375和N450處理）較低氮水平（N150和N225處理）增加明顯。莖稈干物質分配率隨施氮量的增加先降后升，與角果干物質分配率相反;高于300kg/hm2施氮水平時，角果殼干物質分配率隨施氮量的增加不斷提高，籽粒干物質分配率卻不斷下降。說明高氮投入水平下莖稈和角果殼干物質分配率的提高是制約籽粒產量進一步提高的重要影響因素。

2.3施氮量對鎮油8號收獲指數及花前花后干物質貢獻的影響

收獲指數反映了作物群體光合同化物轉化為經濟產品的能力，是作物源庫關系的重要指標[14]。由表2可知，鎮油8號在各施氮水平下收獲指數為0.27～0.30，各處理間差異不顯著;隨著施氮量的增加呈先升后降趨勢，N300處理下最大，說明更多的氮肥投入不能顯著提高收獲指數。

花前干物質主要指營養器官（葉和莖稈）干物質，其中花前干物質轉移量隨施氮量呈提高總體呈先升后降趨勢;花前干物質轉移效率及對籽粒貢獻率與轉移量變化趨勢一致，其中N225處理時值最大，說明施氮225kg/hm2左右時可以最大程度地運轉花前干物質，促進油菜籽粒產量的形成。

花后干物質包括營養器官和生殖器官，其中花后干物質轉移量隨著施氮水平的增高總體呈波動變化趨勢，高氮水平（N375和N450處理）較低氮水平（N150和N225處理）增加顯著;花后干物質對籽粒貢獻率與轉移量變化趨勢一致，均在N375處理時值最大。花后干物質轉移量及對籽粒貢獻率在各施氮處理下明顯高于花前干物質轉移量及對籽粒貢獻率，其中花后干物質對籽粒貢獻率達50%以上。結果表明，最終籽粒產量的形成主要受花后干物質對籽粒轉移量的影響，施氮375kg/hm2左右時可以最大程度地運轉花后干物質，促進油菜籽粒產量的形成。

2.4施氮量對鎮油8號成熟期主要農藝性狀及產量的影響

由表3可知，鎮油8號株高隨施氮量的增加呈波動上升趨勢;一次分枝數、二次分枝數、有效角果數、每角粒數、千粒質量、單株粒質量及產量隨施氮量的增加呈先升后降變化趨勢。在N300處理時，株高、二次分枝數、有效角果數達最大值，各處理差異不顯著;N375處理時，一次分枝數、千粒質量、單株粒質量及產量達最大值;高氮水平（N375和N450處理）下千粒質量、單株粒質量及產量較低氮水平（N150和N225處理）增加顯著。有效角果數、每角粒數和千粒質量是構成油菜產量的主要因子，施氮300～375kg/hm2有利于鎮油8號主要產量構成因子的形成和發育，獲得較高產量水平。

3結論與討論

油菜生長發育中干物質的積累轉運是氮素營養積累和轉運變化的直觀表現，是油菜產量形成的重要物質基礎，其主要與品種[15-16]、種植密度[17-18]及施氮量[19]相關。在各施氮水平下，優質雙低油菜新品種鎮油8號單株總干物質質量隨生育進程不斷增加，成熟期達最大值，與前人研究結果[7，20]一致，但也有研究結果表明，油菜干物質積累總量在成熟期略有下降[15，21]，可能與試驗品種特性相關。施氮量高于375kg/hm2時，鎮油8號單株總干物質質量在終花期和成熟期呈下降趨勢，高施氮量投入不能有效提高干物質積累總量，與李志玉等研究結果[22]一致。

油菜開花是營養生長向生殖生長的轉變過程，花后各器官中干物質積累及分配率也隨之發生顯著變化[23-24]。在各施氮處理下，鎮油8號花后葉干物質積累量及分配率隨生育進程不斷下降，角果干物質積累量及分配率不斷增加，莖稈干物質積累量及分配率先升后降，與湯亮等的研究結果[25]一致。就花后各器官干物質積累量及分配率與施氮量響應而言，本研究中鎮油8號初花期莖稈在高氮投入水平下對氮素吸收利用能力不如葉和角果，花前期葉積累的干物質主要促進終花期角果的生長發育。此外，在氮高效育種過程中，可通過降低成熟期莖稈及角果殼干物質分配率來提高高氮水平下的籽粒干物質積累。

油菜花前、花后干物質貢獻量均會影響籽粒產量的形成，其中以花后干物質貢獻量的影響較大[10]，本研究結果與之一致。本研究中花后干物質對籽粒貢獻率達50%以上，遠高于花前干物質對籽粒貢獻率。已有研究表明，葉片所積累的干物質首先傳到莖稈，再由莖稈傳送到角果，而角果皮光合產物是后期油菜干物質積累的主要來源[26]。因此，花前干物質部分傳送到角果中，是造成花前干物質對籽粒貢獻率低于花后干物質的原因。

施氮可增加植株干物質累積，有利于增加分枝數和總角果數從而提高籽粒產量[4]。與本研究施氮處理結果相同。不同施氮水平下，鎮油8號主要產量構成因子及產量水平隨施氮量的增加呈先升后降趨勢，與前人研究結果[7，22]一致。本研究結果表明，在試驗區同等土壤肥力條件下，鎮油8號移栽措施下適宜氮肥管理為施氮量300～375kg/hm2，在避免氮素營養流失的同時，還能有利產量因子形成，獲得較高的收獲指數及產量水平，提高油菜種植效益。

參考文獻：

[1]鄒小云，陳倫林，李書宇，等.氮、磷、鉀、硼肥施用對甘藍型雜交油菜產量及經濟效益的影響[J].中國農業科學，2011，44（5）：917-924.

[2]高建芹，浦惠明，龍衛華，等.甘藍型油菜籽粒產量和品質性狀對氮肥用量的響應[J].江蘇農業學報，2019，35（3）：602-611.

[3]趙繼獻，程國平，任廷波，等.不同氮水平對優質甘藍型黃籽雜交油菜產量和品質性狀的影響[J].植物營養與肥料學報，2007，13（5）：882-889.

[4]鄒娟，魯劍巍，陳防，等.冬油菜施氮的增產和養分吸收效應及氮肥利用率研究[J].中國農業科學，2011，44（4）：745-752.

[5]魯劍巍.中國油菜生產的高產高效氮素管理[J].中國農業科學，2016，49（18）：3504-3505.[HJ2mm]

[6]俞巧鋼，葉靜，馬軍偉，等.不同施氮水平下油菜地土壤氮素徑流流失特征研究[J].水土保持學報，2011，25（3）：22-25，30.

[7]曹金華，張書芬，朱家成，等.控釋氮肥不同運籌方式對油菜生長發育及產量的調控效應[J].華北農學報，2018，33（3）：210-217.

[8]任廷波，趙繼獻.施氮量對黃籽雙低雜交油菜干物質積累的影響[J].山地農業生物學報，2007，26（2）：99-104.

[9]張永泰，惠飛虎，左青松，等.施N量對油菜雜種及其親本成熟期各器官干物質積累的影響[J].上海農業學報，2008，24（1）：63-65.

[10]田效琴，李卓，劉永紅.施氮量和播種密度對不同熟期油菜干物質量和產量的影響[J].核農學報，2019，33（4）：798-807.

[11]李清波.油菜不同品種及在不同種植密度及施氮條件下產量形成研究[D].武漢：華中農業大學，2014.

[12]左青松，楊海燕，冷鎖虎.施氮量對油菜氮素積累和運轉及氮素利用率的影響[J].作物學報，2014，40（3）：511-518.

[13]DordasC.Drymatter，NitrogenandPhosphorusaccumulation，partitioningandremobilizationasaffectedbyNandPfertilizationandsource-sinkrelations[J].EuropeanJournalofAgronomy，2009，30（2）：129-139.

[14]潘曉華，鄧強輝.作物收獲指數的研究進展[J].江西農業大學學報，2007，29（1）：1-5.

[15]魯劍巍，劉銳林.4個雙低甘藍型油菜品種干物質積累及養分吸收動態[J].華中農業大學學報，2008，27（2）：229-234.

[16]劉強，榮湘民.不同油菜品種光合作用及干物質積累對氮效率的影響[J].湖南農業科學，2010（9）：29-31，34.

[17]張海鵬，劉強，宋海星，等.種植密度和施肥量對‘湘雜油763葉綠素、干物質積累和產量的影響[J].中國農學通報，2011，27（21）：112-116.

[18]岳緒國，葛永申，景德道，等.移栽密度和方式對不同類型油菜品種產量及構成的調控效應[J].江蘇農業學報，2019，35（1）：63-69.

[19]劉波，魯劍巍，李小坤，等.不同栽培模式及施氮方式對油菜產量和氮肥利用率的影響[J].中國農業科學，2016，49（18）：3551-3560.

[20]孫娟娟.氮素對油菜物質積累及生理代謝影響的研究[D].武漢：華中農業大學，2006.

[21]劉曉偉，魯劍巍，李小坤，等.直播冬油菜干物質積累及氮磷鉀養分的吸收利用[J].中國農業科學，2011，44（23）：4823-4832.

[22]李志玉，郭慶元，廖星，等.不同氮水平對雙低油菜中雙9號產量和品質的影響[J].中國油料作物學報，2007，29（2）：184-188.

[23]稅紅霞，湯天澤.油菜器官與產量關系的研究進展[J].安徽農學通報，2007，14（16）：111-113.

[24]趙東霞，牛俊義，閆志利，等.不同地表覆蓋方式油菜花后干物質積累與分配規律研究[J].干旱地區農業研究，2012，30（3）：31-36.

[25]湯亮，朱艷，鞠昌華，等.油菜地上部干物質分配與產量形成模擬模型[J].應用生態學報，2007，18（3）：526-530.

[26]官春云.甘藍型冬油菜（Brassicanapus）干物質積累、分配與轉移的特性研究[J].作物學報，2002，28（1）：52-58.