氮肥用量對直播油菜產量及氮素吸收利用的影響

郭子琪，王 慧，韓 上，李 敏，雷之萌，張 軍，程文龍，卜容燕，武 際*，朱 林

（1．安徽農業大學資源與環境學院，安徽 合肥 230036；2．安徽省農業科學院土壤肥料研究所，安徽 合肥 230031；3．養分循環與資源環境安徽省重點實驗室，安徽 合肥 230031；4．舒城縣農業科學研究所，安徽 舒城 231300）

油菜是一種非常重要的油料作物，菜籽油是我國食用植物油第一大油源［1］。因此，推動油菜產業“高油、高產、高效”的發展對油菜產業的發展和我國的糧食安全具有重要意義［2］。在近年來的實際生產中，隨著農業發展和農村勞動力構成的變化，傳統的育苗移栽方式費時費工、成本過高，嚴重影響了農民的種植積極性，使油菜輕簡化栽培技術成為一種必然趨勢［3-4］。由于直播栽培方式省時省工、可操作性強、收益好，還能利用大量冬閑田而日益受到農民青睞，得到迅速推廣，已成為目前中國油菜生產的重要種植方式［5-6］。同時油菜對氮肥需求量大，對氮素敏感，氮素供應充足可以提高氮素吸收和干物質累積量，加快油菜的光合作用，同時氮素的吸收和利用又會直接影響油菜的產量［7-10］。然而隨著施氮量的增加，氮素的利用效率卻不高［11］。目前氮肥的施用在油菜生產上存在著較大的不合理性和盲目性，大量施用氮肥在提高產量的同時，其氮肥利用率也在明顯的下降，還易引發環境風險［12-15］。由于受土壤肥力特征、地形、氣候以及環境等因素的影響，不同地方油菜的適宜施氮量各不相同［16］。洞庭湖平原油菜施氮量為180 kg/hm2時油菜的產量和氮肥利用效率最佳［17］，在湖北省油菜適宜施氮量為150 kg/hm2［18］。江浙油菜主產區冬油菜的氮肥適宜用量在180 ～270 kg/hm2之間［11］。韓上等［19］的研究結果表明，安徽省江淮地區在一次性基施的條件下氮肥用量為180 kg/hm2時，移栽油菜的產量和氮肥利用率最高。然而目前直播油菜品種更新快、土壤肥力和農業機械化的迅速發展，亟需結合當地土壤與氣候的特點對該區域的適宜施氮量進行調整，因此本試驗設置不同施氮量梯度并結合施肥方法，研究不同的施氮量和施肥方式對油菜的產量、氮素積累量以及氮肥利用率的影響，在安徽省江淮地區開展了冬油菜不同氮肥施用量的田間試驗，確定江淮地區適宜的施氮量，為冬油菜合理施肥和高產高效生產提供依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地點和材料

在安徽省江淮地區布置油菜田間試驗。供試土壤的基本理化性質為:有機質23.54 g/kg，全氮1.43 g/kg，有效磷6.86 mg/kg，速效鉀100.98 mg/kg，pH 5.69。供試油菜品種為華油雜62 號，播種量為6 000 g/hm2，播種方式為直播，前茬作物為水稻。

1.2 試驗設計

試驗共設7 個處理:（1）不施氮肥對照（N0）；（2）N 肥用量60 kg/hm2（N60）；（3）N 肥用量120 kg/hm2（N120）；（4）N 肥用量180 kg/hm2（N180）；（5）N 肥用量240 kg/hm2（N240）；（6）N 肥用量300 kg/hm2（N300）；（7）N 肥用量180 kg/hm2（N180-1）。其中（2）～（6）處理的氮肥按50%基肥+20%苗肥+15%越冬肥+15%薹肥的比例分次施用，處理（7）的氮肥全部作基肥一次性施用。每公頃施用P2O590 kg、K2O 120 kg 和硼砂15 kg，磷肥為過磷酸鈣（P2O512%）、鉀肥為氯化鉀（K2O 60%）、硼肥為硼砂（B 10.8%），磷鉀硼肥全部作基肥一次性施用。小區面積為20 m2，4 次重復，隨機區組排列。

1.3 測定項目與方法

1.3.1 土壤樣品采集與測定

在油菜基肥施用前，采用多點采樣法采集0 ～20 cm 耕層土樣，經風干磨細、過篩后，按常規方法測定土壤的基礎理化性質［20］:pH 按照水土比2.5∶1-pH 計測定，有機質采用外加熱-重鉻酸鉀容量法，全氮用半微量凱氏法-標準酸滴定法，有效磷用0.5 mol/L NaHCO3浸提-鉬銻抗比色法，速效鉀用1 mol/L NH4OAc 浸提-火焰分光光度法。

1.3.2 植株樣品的采集和測定

成熟期時采集植株樣品，分莖稈、角殼和籽粒，于105℃殺青30 min，60℃恒溫烘干稱重，測定其生物量，然后將植物樣品粉碎、過篩后，用H2SO4-H2O2聯合消煮，半微量凱氏法測定全氮含量。小區產量實打實收。

1.4 數據分析

根據參考文獻［21-23］計算如下參數:

氮收獲指數（NHI，kg/kg）=籽粒吸氮量/地上部總吸氮量；

氮肥表觀利用率（REN，%）=（U-U0）/F × 100，其中U、U0分別為施氮、不施氮時作物收獲期地上部總吸氮量，F 代表氮肥的投入量；

氮肥偏生產力（PFPN，kg/kg）=施氮區產量/氮肥用量；

氮肥農學效率（AEN，kg/kg）=（Y-Y0）/F，Y0為不施氮條件下籽粒產量；

經濟效益（元/hm2）=籽粒產量×籽粒單價-成本。成本=用工費×施肥次數-肥料用量×單價。

試驗數據利用Excel 2016 進行數據分析和表格處理；用SPSS 20.0 進行數據統計分析，用鄧肯法（Duncan）進行多重比較檢驗各處理在P＜0.05 水平的差異顯著性。

2 結果與分析

2.1 氮肥施用量對直播油菜產量的影響

不同氮肥施用量的油菜籽粒產量和經濟效益存在明顯差異（表1）。隨著施氮量的增加，地上部各部位的生物量都有顯著提高。施用氮肥顯著提高了冬油菜的籽粒產量。隨著施氮量的增加，油菜籽粒產量呈線性增加的趨勢，且各個處理之間達到顯著差異；在施氮量超過240 kg/hm2之后油菜籽粒產量增加趨于平緩。根據線性加平臺模型擬合獲取直線相關方程Y=10.08X+401（X ≤214.7）；Y=2 564（X＞214.7），其中Y 為油菜產量（kg/hm2），X 為施肥量（kg/hm2），相關系數R2=0.999 7，計算其最佳施肥量為214.7 kg/hm2，此時油菜產量為2 564 kg/hm2。

隨著施氮量的增加，經濟效益也在持續增加，根據線性加平臺模型最佳施肥量在241.7 kg/hm2時經濟效益最大，為10 034 元/hm2，繼續增加施氮量，經濟效益則出現降低的趨勢。表明適宜的施肥量可以提高油菜的產量和經濟效益，當施氮量超過一定范圍時，油菜產量和經濟效益反而會降低。

施氮量相同的情況下，氮肥3 次施用的N180處理地上部各部位的生物量均高于一次性施肥的N180-1處理，并達到顯著差異；N180處理的籽粒產量比N180-1處理高出78%，說明在施氮量相同的情況下，氮肥分次施用有利于提高油菜各部位的生物量。而將N120處理和N180-1處理相比，N120的籽粒產量高出26.7%，表明在油菜產量相當的情況下，分次施肥可以減少氮肥的施用量，起到氮肥減施的作用。

表1 不同氮肥施用量下直播油菜的生物量

2.2 氮肥施用量對直播油菜氮素積累的影響

不同氮肥施用量對直播油菜地上部各部位氮素積累有明顯影響（表2）。隨著氮肥施用量的增加，地上部各部位的氮素累積量顯著增加。施氮量低于240 kg/hm2的各處理之間均達到顯著差異，在施氮量為300 kg/hm2時地上部各部位的氮素累積量達到最大，N240和N300處理籽粒的氮素累積差異不顯著。根據油菜各部位氮素積累量的比例來看，籽粒中的氮素積累量最大，占地上部的67%～74%；角殼中的氮素積累量最少，占10%～12%。隨著施氮量的增加，莖稈中氮素積累量占地上部氮素積累的比例有所上升，與N0處理相比，施氮肥處理的氮素積累量增加了2%～4%，籽粒中氮素積累量所占的比例下降了3%～6%，角殼中的氮素積累量所占的比例一直在10%左右，說明隨著施氮量的增加，氮素向籽粒中的分配比例降低，向莖稈中的分配比例增加。

不同氮肥用量對油菜的氮收獲指數無明顯影響，各施氮處理氮收獲指數在0.67 ～0.74 之間。施氮量超過180 kg/hm2時，油菜氮收獲指數出現下降，N300處理的氮收獲指數最低，為0.67，說明氮肥施用過多不利于氮收獲指數的提高。在施氮量相同的情況下，施肥方式不同也會影響油菜地上部各部位的氮素含量。N180處理和N180-1處理相比，N180處理的地上部各部位的氮素累積量均高于N180-1處理，籽粒中的氮素累積量高出104.1%。表明在施氮量相同的情況下，分次施肥比一次性施肥更有利于氮素在籽粒中的累積。

表2 不同氮肥施用量下直播油菜的氮素累積量

2.3 氮肥施用量對直播油菜氮肥利用率的影響

氮肥的表觀利用率、偏生產力和農學效率可以表征氮肥施用量和施用方式對直播油菜氮肥利用率的影響（表3）。隨著施氮量的增加，氮肥的表觀利用率和農學效率出現先增加后降低的趨勢，在氮肥施用量為180 kg/hm2時達到最高，偏生產力則不斷下降，N300處理降至最低，分別為34.65%、8.80 kg/kg、7.42 kg/kg。說明氮肥施用量的增加對油菜產量的貢獻有限，因此過量施氮并不能提高氮肥利用率。

在氮肥施用量相同的情況下，一次性基施的N180-1處理的氮肥利用效率達到最低值，均低于分次施肥的各個處理。分次施肥的N180處理的氮肥表觀利用率、偏生產力和農學效率明顯高于N180-1處理，分別提高了26.45%、5.44%、5.44%。這表明氮肥分次施用可以提高肥料利用率，降低氮肥損失。

表3 不同氮肥施用量下直播油菜的肥料利用率

3 討論

本研究中隨著氮肥施用量的增加，油菜地上部各部位的生物量、氮素累積量和氮收獲指數都呈上升趨勢，說明氮肥的施用對油菜的生長發育及其產量有較大影響。從各部位的氮素累積量來看，油菜的籽粒在各部位氮素含量比較穩定，在適宜施氮量的情況下，氮素首先向籽粒提供營養，再向莖稈和角殼中分配，施氮量過多則會導致養分向營養器官轉移，導致角殼和莖稈中吸收過多的氮素。在本試驗中隨著施氮量的增加，油菜的氮素累積量和收獲指數不斷增加，當施用氮肥超過180 kg/hm2時，氮素的收獲指數下降，表明施氮過度不利于收獲指數的提高。這主要是因為當氮肥施用量不足時，油菜高產的潛力得到抑制，而氮肥施用量過高則會導致油菜營養器官對氮素過分吸收，不利于油菜增產。在本試驗中油菜產量隨著氮肥用量增加而提高，繼續增加施氮量，油菜產量的增加呈現平緩的趨勢，利用線性加平臺分析結果認為，油菜產量與氮肥用量施氮量為214.7 kg/hm2油菜產量達到最高。N240處理和N300處理的籽粒產量沒有顯著差異，同時油菜表觀利用率、偏生產力和農學效率分別下降了5.61%、1.98%、1.64%，說明氮肥的利用效率隨著施氮量的增加而降低，過量施氮顯著地降低油菜的氮肥利用效率。因此，氮肥用量并不是越多越好，油菜高效高產需要適宜的施氮量。綜合考慮油菜的產量、氮素累積量、經濟效益和氮肥利用效率，在該區域推薦的最優氮肥施用量為180 ～240 kg/hm2。

同時在本試驗施氮量相同的情況下，氮肥分次施用的生物量、氮素積累均高于一次性基施。一次施肥在油菜生長前期促進氮素累積，到后期會導致氮素供應不足；分次施肥在油菜營養生長期可以保證充足的氮素供應，減少氮素的流失，提高肥料利用效率，也有利于油菜后期的氮素累積和籽粒產量的提高［4，24-25］。并且在本試驗中，一次性基施180 kg/hm2（N180-1）時的油菜產量和籽粒氮素積累量甚至低于分次施120 kg/hm2（N120），也表明了在保證產量一定的情況下，分次施肥可以減少氮肥的施用量，起到化肥減施的作用。在適宜的氮肥用量情況下，施肥方式的改變能起到增產的效果，但施肥次數的增加會增加油菜的種植成本，對農民的積極性造成一定的影響。因此在實際生產中要根據不同地區的氣候特征、機械化水平和勞動力現狀等因素確定最適宜的氮肥施用方式。

4 結論

隨著施氮量的增加，油菜的產量、各部位氮素累積量都有不同程度的提高，但過量施肥會降低氮收獲指數和氮肥的利用率。

分次施肥的產量、氮素累積量和氮肥利用率均高于一次性施肥。

從油菜產量、經濟效益、氮素累積量和肥料利用率等綜合因素考慮，在目前的生產水平下，安徽省江淮地區的直播冬油菜施氮量在180 ～240 kg/hm2之間比較適宜。