严红梅，谢露瑶，兰汉军，李虹桥，彭霄，郭世星，吴永成，4，5*

(1 四川农业大学农学院,四川 成都 611130；2 岳池县现代农业产业发展中心,四川 岳池 638300；3 中江县农业农村局,四川 中江 618100；4 农业部西南作物生理生态与耕作重点实验室,四川 成都 611130；5 作物生理生态及栽培四川省重点实验室,四川 成都 611130)

油菜是我国第一大油料作物,占油料作物总产量的2/3 左右,对国民经济发展有着举足轻重的作用[1]。与发达国家相比,由于我国冬油菜存在种植密度低、机械化程度低及人工成本高等问题,使得油菜生产成本高、经济效益低,导致农户种植油菜积极性不高,种植面积与总产量长期徘徊[2-3]。因此,采用轻简化直播栽培,特别是机械化播种和收获,实现省工节本增效,是我国冬油菜生产的必由之路。在四川地区,2020 年全省油菜播种面积129.2 万hm2,占全国油菜种植面积的19.1%,位居全国第二；油菜籽总产量317.2 万t,占全国总产量的22.6%,位居全国第一。油菜需肥量较大(尤其是氮肥),增施氮肥是提高油菜产量的重要途径[4-5]。有研究指出,增施氮肥能显著提高直播油菜籽粒产量、产油量及经济效益,但施氮量高于180 kg/hm2,氮肥的增产效应不显著,同时产油量和经济效益明显下降[6]。郭子琪等[7]研究表明,施氮量高于240 kg/hm2后,油菜籽粒产量和氮素积累量的增加趋于平缓,施氮量为240 kg/hm2时可获得最高经济效益。王锐等[8]研究表明,直播冬油菜施氮量为360 kg/hm2时籽粒产量最高。李小勇等[9]研究显示,迟直播油菜氮肥施用应控制在240 kg/hm2左右,以控制倒伏进一步加剧,产油量最大。目前旱地冬油菜的高产高效栽培研究较少[10-11],因此,笔者在川中丘陵区中江县开展大田试验,研究3 个油菜新品种及4 种不同施氮水平对旱地直播油菜产量、氮素吸收利用和田间倒伏的影响,以期为该区域旱地直播油菜高产高效抗倒的品种选择和合理施氮提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 参试品种

试验油菜品种的名称、类型及来源如表1 所示。

表1 参试油菜品种Table 1 Rapeseed varieties for the field experiment

1.2 试验设计与田间管理

试验于2018—2019 年在四川省德阳市中江县文堂村进行。采用两因素裂区试验设计。品种(绵邦油1 号、佳油JS03、长江早油3 号)为主因素,施氮量(每公顷纯氮0、90、135、180 kg,分别以N0、N1、N2、N3 表示)为副因素。根据前期试验,种植密度确定为基本苗30 万株/hm2,有利于机械化收获。试验共12 个处理,重复3 次,合计36 个小区,小区面积20 m2。磷钾养分用量分别为60、90 kg/hm2,氮肥施用方式为底追两次,底肥和追肥各占50%。2018 年10 月16 日播种,11 月20、21 日匀苗补苗,12 月3 日追施氮肥,2019 年3 月初开花,4 月底至5月上旬成熟。

1.3 测定项目与方法

1.3.1 产量及产量构成

在油菜成熟期,各试验小区选取代表性植株6株,考查单株有效角果数、每角果籽粒数、千粒质量等产量构成因素。然后,对各小区油菜进行人工割秆,晾晒几天后分别单打单收,测定籽粒产量。

1.3.2 田间倒伏状况

在成熟期,对各小区倾斜或倒伏的植株进行计数,估算出大田倒伏率；采用得力数显游标卡尺测定植株分枝部位茎粗,采用角度测定仪器(三量多用途角度尺187—201)测定植株主茎与地面的夹角度数,记录为倒伏角度,倒伏角度越小,表示倒伏程度越大。

1.3.3 干物质与氮素积累

干物质积累测定。将每小区成熟期样品,茎、角果壳分开处理保存,在105 ℃下杀青30 min 后,于75 ℃烘箱烘至恒重,烘干后称量其干物质量。

植株全氮测定。样品烘干后粉碎,采用凯氏定氮法,即H2SO4—H2O2消煮-半微量凯氏定氮法测定氮素含量。

1.3.4 相关指标计算方法

氮收获指数(%)＝籽粒氮积累总量/植株氮素积累总量

氮肥表观利用率(REN,%)＝(施氮肥区作物吸氮量-不施氮肥区作物吸氮量)/施氮量×100

氮肥农学利用率(AEN,kg/kg)＝(施氮区作物产量-不施氮区作物产量)/施氮量

群体植株氮素(kg/hm2)＝单位面积有效株数×单株氮积累量

1.4 统计分析

以Excel 2016、DPS7.05 软件进行数据整理和分析。

2 结果与分析

2.1 施氮量和品种对油菜植株干质量和产量的影响

不同施氮量对油菜植株干质量、籽粒产量和油产量有显著影响,品种间仅含油率存在显著差异(表2)。随施氮量增加,植株干质量、籽粒产量和油产量均呈增加趋势。N2、N3 处理间的籽粒产量、油产量并无显著差异。P2 的含油率显著低于P1、P3。各品种N0 处理的含油率均最高,但各施氮处理间的含油率差异不显著。

表2 不同品种和施氮水平下的油菜植株干质量和产量Table 2 Plant dry weight and yield under different varieties and nitrogen application rates

2.2 施氮量和品种对油菜田间倒伏状况的影响

不同品种及施氮量对油菜田间倒伏状况有重要影响。随施氮量增加,各品种的倒伏角度降低,田间倒伏率升高(表3)。施氮量对倒伏角度和分枝部位茎粗有显著影响,但N2、N3 两个处理间的分枝部位茎粗并无显著差异。不同品种间的倒伏角度、茎基粗和田间倒伏率有显著差异,P2 的田间倒伏率显著大于P1、P3。

表3 不同品种和施氮量下油菜的茎粗和田间倒伏状况Table 3 Stem diameter and field lodging conditions under different varieties and nitrogen application rates

2.3 施氮量和品种对油菜氮素吸收和氮肥利用率的影响

施氮量对植株氮素、氮收获指数和氮肥利用率有显著影响,不同品种间仅植株氮素存在显著差异(表4)。随施氮量加大,植株氮素积累量增加,氮肥农学利用率、氮肥表观利用率和氮收获指数均呈先增后降趋势。品种间比较,P3 品种具有相对较高的植株氮素积累量、氮收获指数和氮肥利用率。

表4 不同品种及施氮量下油菜的氮素利用Table 4 Nitrogen utilization under different varieties and nitrogen application rates

3 讨论

本研究表明,旱地油菜籽粒产量和油产量随施氮量增加而提高,但N3(180 kg/hm2)与N2(135 kg/hm2)处理间差异不显著。前人研究显示,江西双季稻茬迟直播油菜适宜施氮量为150～180 kg/hm2[10]；安徽省江淮地区直播冬油菜适宜施氮量为180～240 kg/hm2[8]；四川盆地稻茬直播油菜适宜施氮量为180 kg/hm2[11]。旱地农业生产中,施肥能提高油菜产量[12]。产油量是产量与含油率的乘积,油菜品种基因型差异是影响含油率的主要因素[13-14]。已有研究显示,不同油菜品种间产油量存在显著差异[15]。田敏等[16]研究表明,耐受型油菜品种含油率显著低于敏感型油菜品种。本研究显示,参试油菜品种的含油率有显著差异,P2 的含油率显著低于P1、P3。

有研究表明,随施氮量的增加,油菜植株干质量和群体植株氮素含量呈上升趋势[9],与本研究结果一致。但对于氮肥利用率,不同的研究结果不相同。有研究显示,随施氮量增加,氮肥利用率下降[17-18]；但也有研究表明,氮肥利用率随施氮量增加而上升,氮肥施用过多时氮肥利用率则下降[6-7]。本研究条件下,随施氮量增加,氮肥农学利用率、氮肥表观利用率呈先增加后降低趋势。可见,适量增施氮肥可提高油菜氮肥利用率,而施氮量过多则会降低氮肥利用率,因此氮肥施用时应兼顾产量和氮肥利用率[19-20]。

品种是决定油菜抗倒性的根本因素[21]。本研究中,不同品种间的田间倒伏率、倒伏角度存在显著差异,其中P3 的倒伏角度显著低于P1、P2,田间倒伏率反之。本研究还表明,增施氮肥能提高旱地直播油菜产量,但增加了油菜倒伏的风险,这与前人研究结果相似[11]。

4 结论

随施氮量的增加,籽粒产量和油产量呈升高趋势,但在135～180 kg/hm2范围内无显著差异。植株氮素积累量随施氮量加大而显著增加。随施氮量的增加,氮肥农学利用率、氮肥表观利用率和氮收获指数均呈先增后降趋势,在施氮量135 kg/hm2时达最大值。随着施氮量的增加,各品种的倒伏角度呈降低趋势,田间倒伏率呈升高趋势。不同品种间的含油率、植株氮素含量、倒伏角度及田间倒伏率均存在显著差异。长江早油3 号具有相对较高的籽粒产量、油产量、植株氮素积累量、氮收获指数和氮肥利用率。