氮肥用量对直播油菜产量及氮素吸收利用的影响

郭子琪，王 慧，韩 上，李 敏，雷之萌，张 军，程文龙，卜容燕，武 际*，朱 林

（1．安徽农业大学资源与环境学院，安徽 合肥 230036；2．安徽省农业科学院土壤肥料研究所，安徽 合肥 230031；3．养分循环与资源环境安徽省重点实验室，安徽 合肥 230031；4．舒城县农业科学研究所，安徽 舒城 231300）

油菜是一种非常重要的油料作物，菜籽油是我国食用植物油第一大油源［1］。因此，推动油菜产业“高油、高产、高效”的发展对油菜产业的发展和我国的粮食安全具有重要意义［2］。在近年来的实际生产中，随着农业发展和农村劳动力构成的变化，传统的育苗移栽方式费时费工、成本过高，严重影响了农民的种植积极性，使油菜轻简化栽培技术成为一种必然趋势［3-4］。由于直播栽培方式省时省工、可操作性强、收益好，还能利用大量冬闲田而日益受到农民青睐，得到迅速推广，已成为目前中国油菜生产的重要种植方式［5-6］。同时油菜对氮肥需求量大，对氮素敏感，氮素供应充足可以提高氮素吸收和干物质累积量，加快油菜的光合作用，同时氮素的吸收和利用又会直接影响油菜的产量［7-10］。然而随着施氮量的增加，氮素的利用效率却不高［11］。目前氮肥的施用在油菜生产上存在着较大的不合理性和盲目性，大量施用氮肥在提高产量的同时，其氮肥利用率也在明显的下降，还易引发环境风险［12-15］。由于受土壤肥力特征、地形、气候以及环境等因素的影响，不同地方油菜的适宜施氮量各不相同［16］。洞庭湖平原油菜施氮量为180 kg/hm2时油菜的产量和氮肥利用效率最佳［17］，在湖北省油菜适宜施氮量为150 kg/hm2［18］。江浙油菜主产区冬油菜的氮肥适宜用量在180 ～270 kg/hm2之间［11］。韩上等［19］的研究结果表明，安徽省江淮地区在一次性基施的条件下氮肥用量为180 kg/hm2时，移栽油菜的产量和氮肥利用率最高。然而目前直播油菜品种更新快、土壤肥力和农业机械化的迅速发展，亟需结合当地土壤与气候的特点对该区域的适宜施氮量进行调整，因此本试验设置不同施氮量梯度并结合施肥方法，研究不同的施氮量和施肥方式对油菜的产量、氮素积累量以及氮肥利用率的影响，在安徽省江淮地区开展了冬油菜不同氮肥施用量的田间试验，确定江淮地区适宜的施氮量，为冬油菜合理施肥和高产高效生产提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验地点和材料

在安徽省江淮地区布置油菜田间试验。供试土壤的基本理化性质为:有机质23.54 g/kg，全氮1.43 g/kg，有效磷6.86 mg/kg，速效钾100.98 mg/kg，pH 5.69。供试油菜品种为华油杂62 号，播种量为6 000 g/hm2，播种方式为直播，前茬作物为水稻。

1.2 试验设计

试验共设7 个处理:（1）不施氮肥对照（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）处理的氮肥按50%基肥+20%苗肥+15%越冬肥+15%薹肥的比例分次施用，处理（7）的氮肥全部作基肥一次性施用。每公顷施用P2O590 kg、K2O 120 kg 和硼砂15 kg，磷肥为过磷酸钙（P2O512%）、钾肥为氯化钾（K2O 60%）、硼肥为硼砂（B 10.8%），磷钾硼肥全部作基肥一次性施用。小区面积为20 m2，4 次重复，随机区组排列。

1.3 测定项目与方法

1.3.1 土壤样品采集与测定

在油菜基肥施用前，采用多点采样法采集0 ～20 cm 耕层土样，经风干磨细、过筛后，按常规方法测定土壤的基础理化性质［20］:pH 按照水土比2.5∶1-pH 计测定，有机质采用外加热-重铬酸钾容量法，全氮用半微量凯氏法-标准酸滴定法，有效磷用0.5 mol/L NaHCO3浸提-钼锑抗比色法，速效钾用1 mol/L NH4OAc 浸提-火焰分光光度法。

1.3.2 植株样品的采集和测定

成熟期时采集植株样品，分茎秆、角壳和籽粒，于105℃杀青30 min，60℃恒温烘干称重，测定其生物量，然后将植物样品粉碎、过筛后，用H2SO4-H2O2联合消煮，半微量凯氏法测定全氮含量。小区产量实打实收。

1.4 数据分析

根据参考文献［21-23］计算如下参数:

氮收获指数（NHI，kg/kg）=籽粒吸氮量/地上部总吸氮量；

氮肥表观利用率（REN，%）=（U-U0）/F × 100，其中U、U0分别为施氮、不施氮时作物收获期地上部总吸氮量，F 代表氮肥的投入量；

氮肥偏生产力（PFPN，kg/kg）=施氮区产量/氮肥用量；

氮肥农学效率（AEN，kg/kg）=（Y-Y0）/F，Y0为不施氮条件下籽粒产量；

经济效益（元/hm2）=籽粒产量×籽粒单价-成本。成本=用工费×施肥次数-肥料用量×单价。

试验数据利用Excel 2016 进行数据分析和表格处理；用SPSS 20.0 进行数据统计分析，用邓肯法（Duncan）进行多重比较检验各处理在P＜0.05 水平的差异显著性。

2 结果与分析

2.1 氮肥施用量对直播油菜产量的影响

不同氮肥施用量的油菜籽粒产量和经济效益存在明显差异（表1）。随着施氮量的增加，地上部各部位的生物量都有显著提高。施用氮肥显著提高了冬油菜的籽粒产量。随着施氮量的增加，油菜籽粒产量呈线性增加的趋势，且各个处理之间达到显著差异；在施氮量超过240 kg/hm2之后油菜籽粒产量增加趋于平缓。根据线性加平台模型拟合获取直线相关方程Y=10.08X+401（X ≤214.7）；Y=2 564（X＞214.7），其中Y 为油菜产量（kg/hm2），X 为施肥量（kg/hm2），相关系数R2=0.999 7，计算其最佳施肥量为214.7 kg/hm2，此时油菜产量为2 564 kg/hm2。

随着施氮量的增加，经济效益也在持续增加，根据线性加平台模型最佳施肥量在241.7 kg/hm2时经济效益最大，为10 034 元/hm2，继续增加施氮量，经济效益则出现降低的趋势。表明适宜的施肥量可以提高油菜的产量和经济效益，当施氮量超过一定范围时，油菜产量和经济效益反而会降低。

施氮量相同的情况下，氮肥3 次施用的N180处理地上部各部位的生物量均高于一次性施肥的N180-1处理，并达到显著差异；N180处理的籽粒产量比N180-1处理高出78%，说明在施氮量相同的情况下，氮肥分次施用有利于提高油菜各部位的生物量。而将N120处理和N180-1处理相比，N120的籽粒产量高出26.7%，表明在油菜产量相当的情况下，分次施肥可以减少氮肥的施用量，起到氮肥减施的作用。

表1 不同氮肥施用量下直播油菜的生物量

2.2 氮肥施用量对直播油菜氮素积累的影响

不同氮肥施用量对直播油菜地上部各部位氮素积累有明显影响（表2）。随着氮肥施用量的增加，地上部各部位的氮素累积量显著增加。施氮量低于240 kg/hm2的各处理之间均达到显著差异，在施氮量为300 kg/hm2时地上部各部位的氮素累积量达到最大，N240和N300处理籽粒的氮素累积差异不显著。根据油菜各部位氮素积累量的比例来看，籽粒中的氮素积累量最大，占地上部的67%～74%；角壳中的氮素积累量最少，占10%～12%。随着施氮量的增加，茎秆中氮素积累量占地上部氮素积累的比例有所上升，与N0处理相比，施氮肥处理的氮素积累量增加了2%～4%，籽粒中氮素积累量所占的比例下降了3%～6%，角壳中的氮素积累量所占的比例一直在10%左右，说明随着施氮量的增加，氮素向籽粒中的分配比例降低，向茎秆中的分配比例增加。

不同氮肥用量对油菜的氮收获指数无明显影响，各施氮处理氮收获指数在0.67 ～0.74 之间。施氮量超过180 kg/hm2时，油菜氮收获指数出现下降，N300处理的氮收获指数最低，为0.67，说明氮肥施用过多不利于氮收获指数的提高。在施氮量相同的情况下，施肥方式不同也会影响油菜地上部各部位的氮素含量。N180处理和N180-1处理相比，N180处理的地上部各部位的氮素累积量均高于N180-1处理，籽粒中的氮素累积量高出104.1%。表明在施氮量相同的情况下，分次施肥比一次性施肥更有利于氮素在籽粒中的累积。

表2 不同氮肥施用量下直播油菜的氮素累积量

2.3 氮肥施用量对直播油菜氮肥利用率的影响

氮肥的表观利用率、偏生产力和农学效率可以表征氮肥施用量和施用方式对直播油菜氮肥利用率的影响（表3）。随着施氮量的增加，氮肥的表观利用率和农学效率出现先增加后降低的趋势，在氮肥施用量为180 kg/hm2时达到最高，偏生产力则不断下降，N300处理降至最低，分别为34.65%、8.80 kg/kg、7.42 kg/kg。说明氮肥施用量的增加对油菜产量的贡献有限，因此过量施氮并不能提高氮肥利用率。

在氮肥施用量相同的情况下，一次性基施的N180-1处理的氮肥利用效率达到最低值，均低于分次施肥的各个处理。分次施肥的N180处理的氮肥表观利用率、偏生产力和农学效率明显高于N180-1处理，分别提高了26.45%、5.44%、5.44%。这表明氮肥分次施用可以提高肥料利用率，降低氮肥损失。

表3 不同氮肥施用量下直播油菜的肥料利用率

3 讨论

本研究中随着氮肥施用量的增加，油菜地上部各部位的生物量、氮素累积量和氮收获指数都呈上升趋势，说明氮肥的施用对油菜的生长发育及其产量有较大影响。从各部位的氮素累积量来看，油菜的籽粒在各部位氮素含量比较稳定，在适宜施氮量的情况下，氮素首先向籽粒提供营养，再向茎秆和角壳中分配，施氮量过多则会导致养分向营养器官转移，导致角壳和茎秆中吸收过多的氮素。在本试验中随着施氮量的增加，油菜的氮素累积量和收获指数不断增加，当施用氮肥超过180 kg/hm2时，氮素的收获指数下降，表明施氮过度不利于收获指数的提高。这主要是因为当氮肥施用量不足时，油菜高产的潜力得到抑制，而氮肥施用量过高则会导致油菜营养器官对氮素过分吸收，不利于油菜增产。在本试验中油菜产量随着氮肥用量增加而提高，继续增加施氮量，油菜产量的增加呈现平缓的趋势，利用线性加平台分析结果认为，油菜产量与氮肥用量施氮量为214.7 kg/hm2油菜产量达到最高。N240处理和N300处理的籽粒产量没有显著差异，同时油菜表观利用率、偏生产力和农学效率分别下降了5.61%、1.98%、1.64%，说明氮肥的利用效率随着施氮量的增加而降低，过量施氮显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，油菜高效高产需要适宜的施氮量。综合考虑油菜的产量、氮素累积量、经济效益和氮肥利用效率，在该区域推荐的最优氮肥施用量为180 ～240 kg/hm2。

同时在本试验施氮量相同的情况下，氮肥分次施用的生物量、氮素积累均高于一次性基施。一次施肥在油菜生长前期促进氮素累积，到后期会导致氮素供应不足；分次施肥在油菜营养生长期可以保证充足的氮素供应，减少氮素的流失，提高肥料利用效率，也有利于油菜后期的氮素累积和籽粒产量的提高［4，24-25］。并且在本试验中，一次性基施180 kg/hm2（N180-1）时的油菜产量和籽粒氮素积累量甚至低于分次施120 kg/hm2（N120），也表明了在保证产量一定的情况下，分次施肥可以减少氮肥的施用量，起到化肥减施的作用。在适宜的氮肥用量情况下，施肥方式的改变能起到增产的效果，但施肥次数的增加会增加油菜的种植成本，对农民的积极性造成一定的影响。因此在实际生产中要根据不同地区的气候特征、机械化水平和劳动力现状等因素确定最适宜的氮肥施用方式。

4 结论

随着施氮量的增加，油菜的产量、各部位氮素累积量都有不同程度的提高，但过量施肥会降低氮收获指数和氮肥的利用率。

分次施肥的产量、氮素累积量和氮肥利用率均高于一次性施肥。

从油菜产量、经济效益、氮素累积量和肥料利用率等综合因素考虑，在目前的生产水平下，安徽省江淮地区的直播冬油菜施氮量在180 ～240 kg/hm2之间比较适宜。