氮素水平与品种对直播冬油菜农艺性状、产量及其构成因子的影响

王锐 吴位仙 郑卫东

摘要：通过探讨在我国西南地区开展的油菜轻简化直播种植配套栽培技术，为指导西南地区冬油菜轻简化生产提供依据。2015—2016年选用杂交品种华杂9号和常规品种中双11号在铜仁学院试验基地进行试验，共设5个氮素水平梯度，分别为0、90、180、270、360 kg/hm2，探究直播油菜品种与氮素用量在我国西南冬油菜产区对冬油菜产量、产量构成因子及相关农艺性状的影响。结果表明，氮素水平的增加对2个直播油菜品种植株的株高、茎粗、根颈粗和主花序长度等农艺性状参数的影响各异;氮素和品种的不同对产量构成因子中的千粒质量影响较大;2个品种千粒质量随氮素水平的提高整体增加，施氮量以 90 kg/hm2 为单位增加时，华杂9号和中双11号的平均增加幅度分别为15.0%和30.6%;氮素水平与品种互作对籽粒产量影响较明显，其最大增加幅度可达3.55倍;本研究中最高籽粒产量是 360 kg/hm2 氮肥处理下的华杂9号，达2 583.2 kg/hm2。

关键词：冬油菜;直播;氮素用量;产量;品种

中图分类号：S634.306   文献标志码： A  文章编号：1002-1302（2019）14-0077-05

冬油菜是长江流域广泛种植的最重要的油料作物，我国常年油菜种植面积约 670 万hm2，其中长江流域的总产量和种植面积占80%左右[1-2]。作为冬季作物其不仅能培肥地力，涵养土壤，减少水土流失，同时能在冬季有效提高地面绿色植被覆盖面积，起到改善生态环境的作用[3];目前长江流域的很多区域在发展乡村旅游、精准扶贫和乡村振兴过程中，油菜籽是饲料、肥料和食用油的重要原料，油菜花是发展乡村旅游的主要组成部分[2]。在我国西南地区，相当部分的油菜种植采用人工育苗移栽的方式，传统的育苗移栽方式加重了油菜生产人工成本，影响了农民种植油菜的积极性，使油菜种植向机械化和轻简化方向发展是实现油菜产业新跨越的关键[2，4-5]。油菜直播是发展轻简化和机械化技术的重要环节，在西南山区对适合直播的油菜品种进行配套技术研究，能够为该区域发展轻简化的油菜生产提供技术参考。

我国油菜主产区的油菜产量对肥料投入的依存度在55%以上，充足的氮素水平能提高油菜的抗逆性，降低生育期内植株的死亡率以及直播油菜的死亡率，同时氮肥的合理施用可以促进油菜个体的发育[3，6]。长江流域种植的冬油菜品种氮素吸收量较大，当籽粒产量要达到1～4 t/hm2时，其地上部分氮素的吸收量为52.7～332.9 kg/hm2 [7-9];王寅等的研究表明，长江流域冬油菜的田间需氮量平均为 180 kg/hm2 [8，10-11]。巨晓棠等研究认为，江浙地区的冬油菜平均适宜氮肥用量为199 kg/hm2 [12];而在欧洲地区，英国的油菜生产指南要求冬油菜的春季氮素追施量为 175 kg/hm2，Smith等研究指出，油菜最佳氮素施用量为89～290 kg/hm2 [13];Wang等的研究发现，由于不同区域冬油菜品种、生育时期气候和栽培条件的不同导致冬作油菜对氮素的需求量存在差异[14-15]。

氮肥是目前油菜生产中使用量最多的化学肥料[3，16]，以往针对西南地区直播油菜品种氮肥施用水平的研究相对较少。随着我国人口城市化水平的不斷提高，轻简化种植是西南地区发展油菜生产的主要方向[4-5，17]，从育苗移栽向直播种植的转变是发展轻简化种植的方式之一，针对我国西南油菜种植区，开展直播油菜品种的氮肥需求水平研究，能够使该地区在发展油菜轻简化生产过程中获得目标产量，同时又能减少氮肥的投入，对该区域油菜生产和脆弱的农田生态环境有重要的意义。

本研究以目前适合直播种植的油菜品种为研究对象，开展不同氮素水平对直播冬油菜品种产量及其构成因子的影响研究，探讨适合我国西南地区轻简化直播种植的油菜品种与氮素的最佳平均施用量以及二者的优化组合，对如何将油菜高产高效的氮肥管理策略和农业的轻简化、机械化有机融合进行研究，为促进该区域新形势油菜产业发展提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试油菜品种为华杂9号（HZ9）和中双11号（ZS11）。华杂9号是甘蓝性三系杂交品种，由华中农业大学选育提供;中双11号属冬性中熟甘蓝性常规油菜，由中国农业科学院油料作物研究所选育提供。

1.2 试验设计及测定项目

试验于2015—2016年在贵州省铜仁学院试验基地（109°13′E，27°47′N）进行，海拔490 m，试验地为沙砾土壤，采用直播种植方式种植油菜。前茬作物为水稻，前茬作物收获后在耕整前采集被试大田表层0～20 cm土层土壤，风干后测量其理化性质。理化性质为：铵态氮含量7.3 mg/kg、硝态氮含量4.8 mg/kg、速效磷含量6.3 mg/kg、速效钾含量 58.2 mg/kg、有机质含量 23.1 g/kg，pH值5.8。

试验设2个品种，分别为华杂9号（HZ9）和中双11号（ZS11）;每个品种设5个氮素水平处理，即施纯氮0 kg/hm2（N0）、90 kg/hm2（N6）、180 kg/hm2（N12）、270 kg/hm2（N18）、360 kg/hm2（N24）;每个小区面积为10 m2（长5 m、宽2 m），每个互作处理组合设3次小区重复，采用裂区设计，共30个小区。整地后除氮素外，P2O5（90 kg/hm2）、K2O（90 kg/hm2）、硼砂（7.5 kg/hm2）在播种前作基肥一次性施入;氮素按5个不同处理分2次施入，其中50%作基肥同其他肥料一样在播前施入，剩余50%在2015年12月下旬作越冬腊肥追施。本试验于2015年10月5日直播播种，每小区播种8行，行距 20 cm，在3叶期间苗，5叶期定苗，留苗密度为30万株/hm2。

收获时，每小区在中间行选择长势均匀、有代表性的10株油菜进行考种，测量株高、茎粗、根颈粗、分枝部位高度、坐果高度、有效分枝数、单株角果数、主茎角果数等，将考种后的植株装入网袋后在室内通风处挂藏风干后脱粒，并于2016年4月30日除去2边行后收割全小区地上部分，装入大网袋中带回室内风干后脱粒，测量籽粒产量、生物产量等参数。

1.3 数据处理与分析

采用Excel 2010进行简单数据运算与表格绘制，SAS 8.0软件进行重复间显著性分析检验与方差统计分析。

2 结果与分析

2.1 氮素水平与品种对直播冬油菜植株农艺性状的影响

由表1可以看出，不同氮素水平处理直播冬油菜品种植株的农艺性状差异较大。从单因素水平看，本试验中的2个品种间除了主花序长度没有显著差异外，其他的农艺性状都有显著差异;5个氮素水平对除坐果高度和分枝部位高度以外的5种农艺性状均产生显著影响。

由表1可知，氮素水平和品种间互作与单因素对油菜农艺性状的影响效果不尽相同。双因素互作对油菜植株根颈粗和主花序长度的影响达极显著水平，从不施氮处理（N0）到施纯氮360 kg/hm2的处理（N24），随着肥力水平的增加，根颈粗整体增大，华杂9号从8.49 mm增至9.99 mm，中双11号从7.42 mm增至 12.84 mm;试验中，品种因素对根颈粗的影响更大，华油杂9号在5个处理间的根颈粗增加了1.50 mm，增幅为17.67%，中双11号增加了5.42 mm，增幅达73.05%;氮素水平对主花序长度的影响在2个品种上相似，即随施氮量的增加，华杂9号从37.06cm增至46.67cm，中双11号从34.41 cm增至51.53cm，同样是中双11号的增幅（49.75%）大于中油杂9号（27.71%）。氮素水平与品种互作对植株株高和茎粗的影响达显著水平，表现为随着氮素水平的提高，植株高度变大，其最大值是N24处理下的华杂9号，达 132.44 cm，试验中华杂9号品种的株高普遍高于中双11号;根颈粗的变化趋势与株高相似，但最大值是N24处理下的中双11号，达12.84 mm。氮素水平与品种互作对分枝部位、坐果高度和有效分枝数3个农艺性状的影响不显著。

2.2 氮素水平与品种对直播冬油菜产量相关构成因子的影响

由表2可以看出，品种的不同仅对千粒质量产生极显著的影响，氮素水平的变化却能对除每角粒数外的其他产量构成因子产生极显著影响，二者互作对分枝角果数、千粒质量、总角果数产生显著或极显著影响，对其他产量构成因子影响不显著。

品种与氮素水平互作对千粒质量影响为：品种相同时千粒质量随氮素水平的提高而增加，当施氮量从N0增加到N6时，华杂9号和中双11号的千粒质量分别提高了4.89%和7.53%;施氮量从N6到N12时，华杂9号降低了0.73%，中双11号增加了7.46%;施氮量从N12到N18时，华杂9号和中双11号的千粒质量分别提高了6.88%和3.66%;施氮量从N18到N24时，华杂9号和中双11号的千粒质量分别提高了3.37%和9.08%。综上，施氮量对千粒质量的影响为施氮量以90 kg/hm2为单位增加时，华杂9号和中双11号的平均增加幅度分别为15.0%和30.6%。千粒质量在不施氮处理（N0）时最小，华杂9号和中双11号分别为2.987、3.879 g，在N24处理时取得最高值，分别为3.436、5.068 g;就产量构成因子千粒质量而言，氮素水平对中双11号的影响更大。氮素水平与品种互作可以提高千粒质量，中双11号在N24处理下的千粒质量比华杂9号在N0处理下增加了69.67%;在N0处理下，中双11号的千粒质量比华杂9号高29.86%，N6处理下中双11号千粒质量比华杂9号高33.13%，N12处理下中双11号千粒质量比华杂9号高44.12%，N18处理下中双11号千粒质量比华杂9号高39.77%，N24处理下中双11号千粒质量比华杂9号高47.50%。双因素互作对总角果数和分枝角果数的影响规律一致，2品种均在N0处理下总角果数和分枝角果数最少，N24处理时角果数最多。

2.3 氮素水平与品种对直播冬油菜产量的影响

由表3可以看出，氮素水平、品种及二者互作对油菜的籽粒产量、生物产量、主茎分枝的籽粒产量比值均影响显著，对收获指数的影响不显著。

由表3可知，从氮素水平与品种的互作影响看，籽粒产量的最低值是N0处理下的中双11号，仅 567.3 kg/hm2，最高籽粒产量是N24处理下的华杂9号，达2 583.2 kg/hm2，后者是前者的4.55倍;生物产量最高值是N24处理下的华杂9号，达8 395.30 kg/hm2，生物产量最小值是中双11号的N0处理，为2999.2 kg/hm2。分析氮素水平对产量的影响可知，华杂9号生物产量最高值比不施氮肥处理N0增加了1.449倍，中双11号的生物产量最大值（N24处理）比不施氮处理N0增加了0.667倍;在同样的施氮处理下，N0、N6、N12、N18、N24处理时中双11号的生物产量分别比华杂9号低12.49%、52.34%、45.49%、50.80%、40.44%;综上，肥力水平在互作效应中的贡献率较大，最大影响幅度可达144.94%，品种的影响幅度仅为12.49%～52.34%。主茎籽粒产量与分枝籽粒产量的比值受氮素水平和品种互作影响很大，N0处理下，华杂9号、中双11号的比值分别为12.25、24.29，当施氮量增加到180 kg/hm2（N12）以后，比值小于2，在施氮量为 360 kg/hm2 时，比值最小，分别为0.83、0.61。收獲指数受氮素水平和品种的影响无统计学上意义，随氮素使用量的增加，华杂9号和中双11号的收获指数整体增大，分别从0.204增至0.308、从0.184增至0.310。

2.4 不同品种与氮素水平下油菜农艺性状、产量及其构成因子间的相关性分析

由表4可知，株高、茎粗与籽粒产量和生物产量呈极显著正相关关系，株高、茎粗与籽粒产量相关系数分别为0.775 8、0.729 2。单株角果数与籽粒产量、生物产量的相关系数分别为0.743 0、0.549 8，达到统计学的极显著水平，氮素与品种对单株角果数影响而造成产量相应的变化。

3 結论与讨论

3.1 氮素水平与品种对直播冬油菜植株农艺性状的影响

本研究中氮素水平与品种互作对油菜植株生长过程中农艺性状的影响主要是增加了植株的根颈粗、茎粗和株高，在适度范围内，这些农艺性状是植株良好生长的基础，为其他性状指标提供一些基础条件。在相同的环境条件下，这些农艺性状指标的提高能够为油菜植株个体承载更多的生物量，能够为植株提供更多同化物积累和生殖生长后期同化物合理转移分配的可能，从而为获得较高的生物产量和籽粒产量积累物质基础[11，13，17]。本研究中根颈粗、茎粗分别与收获指数、分枝角果数、单株角果数、有效分枝数等因子呈极显著或显著正相关关系，有效分枝数、分枝角果数、单株角果数、茎粗分别与籽粒产量和生物产量呈现极显著或显著正相关关系，这些农艺性状随施氮量和品种改变的变化趋势证明了油菜生产要获得较高的产量，须要通过各种措施调控油菜群体长势，也就是使其生长性状达到农民常说的搭好丰产架的标准，而株高、茎粗和根茎粗等农艺性状正是搭好丰产架的主要特征参数[5，7，17]。

3.2 氮素水平与品种对直播冬油菜产量及其构成因素的影响

本研究结果证明，氮素水平与品种互作对油菜产量及产量构成因素和相关农艺性状的影响较大。在氮素水平和品种互作影响效应中，相对与不同氮素水平处理而言，不同品种处理对油菜有效角果数影响相对较小， 在互作效应中占主导作用的是氮素用量，这一结论已在诸多研究[3，7，18]中得到验证，而本研究发现，不同品种在同相同氮素用量条件下，角果数的增加幅度有较大变化。

本研究中千粒质量的变化受品种的影响更大，这可能因为千粒质量是一个受特定基因控制和外界生长栽培环境影响的性状[19-23]。而氮素适宜投入量和油菜对氮素的利用率受到土壤肥力、施肥技术、作物品种、气候因子、栽培管理措施等诸多因素的影响[3，21，24-26]。本试验设置5个氮素施用量处理，施氮量从0 kg/hm2增加到最大施氮量 240 kg/hm2，油菜生物产量一直呈现递增的趋势，这可能与西南地区土壤肥力有一定的相关性，该区域的土壤含沙量相对较高，影响了该种植区土壤的保肥保水能力，对氮素的利用效率可能低于长江中下游油菜种植区。左青松等对长江中下游油菜种植区的研究认为，较合适的施氮量为150～180 kg/hm2，超过这一限度继续增施氮素，籽粒产量会下降[7-11]，本研究没有呈现这一变化趋势，可能主要与该区域农田的背景土壤氮素水平和土壤类型有关。

本研究选用1个具有代表性杂交品种和1个常规品种与氮素用量进行互作研究，尽管品种有一定的代表性，但本研究的相关结果还须通过更多的品种进行试验验证，特别是适合西南地区进行轻简化和机械化种植的品种，也需要从农艺性状、生理指标、群体光能利用效率与产量等性状间在生理生态机制上可能存在的内在联系进行论证和探讨。

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