早熟油菜不同生育时期对肥料氮的吸收和分配

刘宝林，邹小云,＊，宋来强，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 南昌 330200)

目前，我国肥料利用率仍然没有明显的提高，氮肥的利用率约为30%～35%，损失严重[1-3]。如何提高肥料利用率、降低肥料用量，依据作物对养分的吸收规律研制高效，低成本的新型肥料己成为现代农业科学发展的重大课题[4-5]。因此，了解植物对氮素的吸收、利用及分配等机理就显得非常必要与迫切。由于15N尿素的标记特点、可测定性及与其它氮素易于区别且可避免混淆误差等特点，长期以来都被广泛用于植物各种营养元素的机理研究上，在小麦[6-9]、玉米[9-11]和水稻[12-14]等作物的氮素的吸收率与利用率的研究上亦得以普遍应用。在中晚熟油菜氮素营养研究上取得了一定的成效[15-16]，但由于早熟油菜品种培育取得的进展较晚，目前对早熟油菜氮素的吸收利用过程中相关机理的解释开展的较少。因此，利用15N示踪技术来研究油菜早熟品种不同生育期地上部的N素的吸收、分配等机理，以及不同时期的施肥效应，目的在于为早熟油菜科学合理氮肥施用，提高氮肥利用率、减少N素损失提供科学的理论依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料

本研究供试油菜品种为1358，由湖南农业大学油料研究所提供。氮肥为丰度为10.11%的15N标记尿素和含N 46%的普通尿素，磷肥用含P2O512%钙镁磷肥，钾肥用含K2O 60%氯化钾、硼肥用含硼11.3%硼砂。

1.2 试验设计与实施

试验于2012年10月至2013年5月在江西省农业科学院科研院区玻璃温室中进行。采用室内土培盆栽试验，设4个处理，分别是:N1∶15N尿素基肥+普通尿素苗期追肥+普通尿素薹期追肥；N2:普通尿素基肥+15N尿素苗期追肥+普通尿素薹期追肥；N3:普通尿素基肥+普通尿素苗期追肥+15N尿素薹期追肥；CK，即未施氮肥。所用盆钵直径和高度均为30 cm，每盆装风干土7.5 kg，各处理重复8次。供试土壤为水稻土，pH值为5.92，有效氮为102.6 mg/kg，速效磷41.6 mg/kg，速效钾36.8 mg/kg。每盆4穴，每穴直播3粒饱满的种子，定苗时每穴留1株。施N:0.2 g/kg土，按基肥、苗期追肥和薹期追肥=质量比为60%:20%:20%施入。P肥和K肥均作基肥一次性施用，其它管理措施基本一致。

1.3 有关指标的测定方法

分别于苗期，薹期，初花期，终花期和成熟期取样，所有样品105 ℃杀青后70 ℃烘干至恒质量，称量，粉碎，供植株干物质和全氮含量测定。质谱仪测定15N的丰度，凯氏法测植株器官全N含量。15N肥料计算有关公式按参考文献[17]。

1.4 数据处理

利用SPSS13.0软件与Excel 2003进行数据整理、统计分析。

2 结果与分析

2.1 早熟油菜植株干物质积累量

由表1可知，不同时期油菜花角干物质积累量和干物质积累总量均达到显著水平，不同时期叶片、茎和根干物质积累量的差异不一。3种15N示踪施肥处理均表现为油菜的叶干物质积累在终花期前随着生育进程逐渐增加，到成熟期油菜叶片的干物质积累大幅度降低；油菜的茎、花角和根干物质积累量均随着生育进程逐渐增加，到了开花结角期达到最大值；在终花期前，在相同生育时期油菜叶片干物质积累量高于油菜茎秆和根系。

表1 不同取样时期油菜各部位样品干质量

同列不同字母表示差异达5%显著水平。

The small and capital letters in the same column indicate significant differences at the 5% level.SP:seeding period;BP:bud period;BFP:the beginning of flowering period;LFP:the last of flowering period.MP:maturity period.

2.2 早熟油菜植株15N累积量

表2不同取样时期油菜各部位15N累积总量

Tab.2 Total 15N accumulation in rapeseed at different sampling stages mg/株

同列不同字母表示差异达5%显著水平。

The small and capital letters in the same column indicate significant differences at the 5% level.SP:seeding period;BP:bud period;BFP:the beginning of flowering period;LFP:the last of flowering period.MP:maturity period.

由表2可知，不同时期油菜花角15N累积量均达到显著水平，不同时期叶片、茎、根和15N累积总量的差异不一。3个处理15N累积量在薹期和初花期积累的比较多，主要分布在叶片和茎杆中，叶片的15N累积量高于茎秆。随着生育进程叶片和茎秆中分配的氮素大幅度减小，根中分配的氮素变化不大，总体略有减少，同时角果及籽粒中分配的氮素明显增加。从整个油菜植株来看，3个处理15N累积总量均在初花期表现最高，分别为1.34 mg/株、0.82 mg/株和1.35 mg/株。

2.3 早熟油菜对15N的吸收、转运和分配

由表3可知，3个处理初花期到终花期氮素转移量分别为0.47 mg/株、0.20 mg/株和0.41 mg/株，转运效率分别为44.34%、35.75%和37.27%，对籽粒的贡献率分别为64.38%、46.51%和52.56%，初花期到终花期氮素转移量、转运效率和对籽粒的贡献率均表现为N1>N3>N2；3个处理初花期到成熟期氮素转移量分别为0.71 mg/株、0.29 mg/株和0.80 mg/株，转运效率分别为66.98%、51.79%和72.73%，对籽粒的贡献率分别为97.26%、67.44%和102.56%，初花期到成熟期氮素转移量、转运效率和对籽粒的贡献率均表现为N3>N1>N2，其中N1处理中从初花期向成熟期的15N转运量对籽粒的贡献率高达97.26%，N3处理中从初花期向成熟期的15N转运量对籽粒的贡献率高于100%。

表3 油菜生育后期各阶段氮素转移量、转移效率和对籽粒的贡献率

I，II分别代表油菜从初花期到终花期，初花期到成熟期15N的转运

I,II represented15N translocation from the beginning of flowering period to the last of flowering period and the beginning of flowering period to maturity,repectively.TN:Nitrogen translocation,TNE:Nitrogen translocation efficiency,CNE:Contribution to grain efficiency

表4 油菜吸收的15N在植株中的分配百分数

同列不同字母表示差异达5%显著水平

The small and capital letters in the same column indicate significant differences at the 5% level.SP:seeding period;BP:bud period;BFP:the beginning of flowering period;LFP:the last of flowering period.MP:maturity period

由表4可知，不同时期油菜花角15N分配百分数均达到显著水平，不同时期叶片、茎、根和15N分配百分数的差异不一。各施氮时期中，所吸收的15N主要分配在叶片中，依次是茎秆、根。开花后，随着15N从营养器官向籽粒中转运，叶片中15N分配百分比迅速下降，茎秆和根中的15N分配百分比逐渐降低，籽粒中15N分配百分比迅速上升。到成熟期，叶片中的15N分配百分比N2=N3>N1，茎秆中的15N分配百分比N2>N1>N3，根中的15N分配百分比N2>N3>N1，籽粒质量的15N分配百分比N3>N1>N2。

2.4 早熟油菜吸收氮素来自肥料氮的百分比

由表5可知，3个处理下油菜初花期花角中来自标记15N肥料的比例(Ndff%)显著高于终花期和成熟期，不同时期叶片、茎和根中来自标记15N肥料的比例(Ndff%)的差异不一。处理N1的油菜各部位在苗期的Ndff%最大，叶、茎和根中来自标记15N肥料的比例(Ndff%)分别为23.95%、15.78%和11.62%，随着生育期进程逐渐降低，表明15N基施处理的油菜吸收的氮素来自肥料的比例随生育进程逐渐降低；处理N2中油菜各部位的Ndff%随生育进程逐渐降低，各个生育期的Ndff%均低于N1和N3处理，表明油菜对苗期追肥的吸收较少；N3处理时，油菜各部位在不同生育期的Ndff%显著高于N1和N2处理，表明油菜生育后期的氮素累积来自薹期追肥的较多。

表5 不同时期植株体内的氮素来自标记15N肥料的比例

同列不同字母表示差异达5%显著水平。

The small and capital letters in the same column indicate significant differences at the 5% level.SP:seeding period;BP:bud period;BFP:the beginning of flowering period;LFP:the last of flowering period.MP:maturity period.

3 结论与讨论

油菜不同生育期植株含氮量大约为4.5%～1.2%，前期含量高，后期含量低[18]，而在油菜整个生育期，叶片的氮素积累量往往高于其他营养器官，根系中由于体外吸收的氮素被迅速的转运到其他器官致使氮素积累量处于更低的水平[19]。随着生育进程，植株及各营养器官中N素总量先上升后下降，生殖器官中氮素积累量呈逐渐增加趋势[20]。本研究表明，早熟油菜不同生育期植株氮素总积累量整体偏低，施用基肥、苗肥和薹肥后影响了肥料在器官中分配，但不同时期N素代谢、肥料N分配中心基本一致。在油菜的整个生育期中，叶片的氮素累积量高于茎秆和根，随着生育进程，植株及各器官中N素总量先上升后下降，生殖器官中氮素积累量呈逐渐增加趋势，初花期的氮素累积量最高。由此说明，在生产上无论是早熟油菜还是中晚熟油菜，根据苗情长势进行科学施肥极为必要。

作物籽粒中的氮素，一方面来自生育后期根部的吸收，另一方面来自营养体中氮素的重新分配，而后者对保证作物生殖生长阶段和生育后期的氮素需要至关重要[21]。作物开花前氮素分布在不同营养器官中，开花后随着生殖生长进程及植株的成熟，贮存在营养器官中的氮素不断的活化、转运、再分配到生殖器官中去[16]。研究[22]表明，油菜对氮素的利用率，薹肥最高，基肥次之，腊肥和春肥最低。在本研究中，基肥和薹肥标记的15N肥料对籽粒的贡献率相当，基肥处理中从初花期向成熟期的15N转运量对籽粒的贡献率高达97.26%，薹期追施处理中从初花期向成熟期的15N转运量对籽粒的贡献率高于100%，均显著高于苗期处理，说明基肥和薹期追施对早熟油菜后期生长和籽粒灌浆非常重要。所以早熟油菜在施基肥的同时追施薹肥非常必要，可以适量增加基肥和薹肥的比例，减少苗期追肥的比例。

参考文献：

[1] William R R,Solie J B,Johnson G V,et al.Improving nitrogen use efficiency in cereal production with optical sensing and variable rate application[J].Agronomy Journal,2002,94(4):815-820.

[2] 刘宝林,邹小云,宋来强,等.氮肥用量对迟直播早熟油菜产量及氮素利用效率的影响[J].中国油料作物学报,2015,37(6):852-861.

Liu B L,Zou X Y,Song L Q,et al.Effects of nitrogen application rate on yield and nitrogen use efficiency of early-mature rapeseed under delayed sowing condition[J].Chinese Journal of Oil Crop Sciences,2015,37(6):852-861.

[3]杨馨逸,刘小虎,韩晓日.施氮量对不同肥力土壤氮素转化及其利用率的影响[J].中国农业科学,2016,49(13):2561-2571.

Yang X Y,Liu X H,Han X R.Effect of nitrogen application rates in different fertility soils on soil N transformations and N use efficiency under different fertilizationmanagements[J].Scientia Agricultura Sinica,2016,49(13):2561-2571.

[4] 刘德林,聂军,肖剑.15N标记水稻控释氮肥对提高氮素利用效率的研究[J].激光生物学报,2002,11(2):87-92.

Liu D L,Nie J,Xiao J.Study on15N labeled rice controlled release fertilizer in increasing nitrogen utilization efficiency[J].Acta Laser Biology Sinica,2002,11(2):87-92.

[5] Jiang L G,Dai T B,Jiang D.Characterizing physiological N use efficiency as influenced by nitrogen management in three rice cultivars[J].Field Crops Research,2004,88(2):239-250.

[6] 左红娟,白由路,卢艳丽,等.基于高丰度15N华北平原冬小麦肥料氮的去向研究[J].中国农业科学,2012,45(15):3093-3099.

Zou H J,Bai Y L,Lu Y L,et al.Fate of fertilizer nitrogen applied to winter wheat in north China plain based on high abundance of15N[J].Scientia Agricultura Sinica,2012,45(15):3093-3099.

[7] 徐彩龙,王振林,尹燕枰,等.15N示踪法研究弱光对不同穗型冬小麦氮素积累和转运的影响[J].植物营养与肥料学报,2013,19(1):1-10.

Xu C L,Wang Z L,Yin Y P,et al.Effect of shading on nitrogen accumulation and translocation of winter wheat with different spike types using15N tracer technique[J].Plant Nutrition and Fertilizer Science,2013,19(1):1-10.

[8] Gooding M J,Gregory P J,Ford K E,et al.Recovery of nitrogen from different sources following applications to winter wheat at and after anthesis[J].Field Crops Research,2007,100(2/3):143-154.

[9] 董娴娴,刘新宇,任翠莲,等.潮褐土冬小麦-夏玉米轮作体系氮肥后效及去向研究[J].中国农业科学,2012,45(11):2209-2216.

Dong X X,Liu X Y,Ren C L,et al.Fate and residual effect of fertilizer nitrogen under winter wheat-summer maize rotation in north China plain in meadow cinnamon soils[J].Scientia Agricultura Sinica,2012,45(11):2209-2216.

[10] 山楠,杜连凤,毕晓庆,等.用15N肥料标记法研究潮土中玉米氮肥的利用率与去向[J].植物营养与肥料学报,2016,22(4):930-936.

Shan N,Du L F,Bi X Q,et al.Nitrogen use efficiency and behavior studied with15N labeled fertilizer in maize in fluvo-aquic soils[J].Plant Nutrition and Fertilizer Science,2016,22(4):930-936.

[11] 朱宝国,韩旭东,张春峰,等.氮肥深追可提高玉米对15N的吸收、分配及利用[J].植物营养与肥料学报,2016,22(6):1696-1700.

Zhu B G,Han X D,Zhang C F,et al.Improvement of nitrogen fertilizer dressing in deep soil on absorption,allocation and utilization of15N of maize[J].Plant Nutrition and Fertilizer Science,2016,22(6):1696-1700.

[12] 林晶晶,李刚华,薛利红,等.15N示踪的水稻氮肥利用率细分[J].作物学报,2014,40(8):1424-1434.

Lin J J,Li G H,Xue L H,et al.Subdivision of nitrogen use efficiency of rice based on15N Tracer[J].Acta Agronomica Sinica,2014,40(8):1424-1434.

[13] 魏颖娟,夏冰,赵杨,等.15N示踪不同施氮量对超级稻产量形成及氮素吸收的影响[J].核农学报,2016,30(4):783-791.

Wei Y J,Xia B,Zhao Y,et al.Effects of nitrogen application on yield formation and the nitrogen absorption and utilization of super rice based on15N-tracing[J].Journal of Nuclear Agricultural Sciences,2016,30(4):783-791.

[14] 陈贵,施卫明,赵国华,等.太湖地区主栽高产水稻品种对土壤和肥料氮的利用特性研究[J].土壤,2016,48(2):241-247.

Chen G,Shi W M,Zhao G H,et al.Characteristics of utilization of N sources from soil and fertilizer by rice varieties with high yield in Taihu lake area[J].Soils,2016,48(2):241-247.

[15] 宋海星,彭建伟,刘强,等.不同氮素生理效率油菜生育后期氮素再分配特性研究[J].中国农业科学,2008,41(6):1858-1864.

Song H X,Peng J W,Liu Q,et al.Nitrogen redistribution characteristics of oilseed rape varieties with different nitrogen physiological efficiency during later growing period[J].Scientia Agricultura Sinica,2008,41(6):1858-1864.

[16] 张振华,宋海星,刘强,等.油菜生育期氮素的吸收、分配及转运特性[J].作物学报,2010,36(2):321-326.

Zhang Z H,Song H X,Liu Q,et al.Absorption,distribution,and translocation of nitrogen at growth stages in oilseed rape plant[J].Acta Agronomica Sinica,2010,36(2):321-326.

[18]刘后利,傅廷栋,朱耕如,等.实用油菜栽培学[M].上海:上海科学技术出版社,1987:377.

Liu H L,Fu T D,Zhu G R,et al.Practical rape cultivation[M].Shanghai:Shanghai Science and Technology Press,1987:377.

[19] 左青松,顾芹芹,董召娣,等.氮素水平对油菜根茎叶氮素输出及角果中氮素积累的影响[J].中国油料作物学报,2006,28(2):151-155.

Zuo Q S,Gu Q Q,Dong Z D,et al.Effect of nitrogen application on nitrogen translocation in roots,stems and leaves and nitrogen accumulation in pods in rapeseed[J].Chinese Journal of Oil Crop Sciences,2006,28(2):151-155.

[20] 杨明,宋海星,徐浩然,等.不同品种油菜生长后期体内氮素转运及再分配差异研究[J].中国生态农业学报,2012,20(10):1289-1294.

Yang M,Song H X,Xu H R,et al.Transport and redistribution of nitrogen at late growth stages in different oilseed rape cultivars[J].Chinese Journal of Eco-Agriculture,2012,20(10):1289-1294.

[21] Séverine S,Nathalie M J,Christian J,et al.Dynamics of exogenous nitrogen partitioning and nitrogen remobilization from vegetative organs in pea revealed by15N in vivo labeling throughout[J].Plant Physiol,2005,137(4):1463-1473.

[22] 郎献华,张勤争,奚海福,等.用15N示踪法研究油菜化肥氮的施用技术[J].核农学通报,1992,23(3):139-141.

Lang X H,Zhang Q Z,Xi H F,et al.Nitrogen fertilization technology with15N tracer method of fertilizer of rapeseed[J].Journal of Nuclear Agriculture Science,1992,23(3):139-141.