水氮供應(yīng)對(duì)冬油菜氮素積累和產(chǎn)量的影響

谷曉博 李援農(nóng) 杜婭丹

(西北農(nóng)林科技大學(xué)旱區(qū)農(nóng)業(yè)水土工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 陜西楊凌 712100)

水氮供應(yīng)對(duì)冬油菜氮素積累和產(chǎn)量的影響

谷曉博 李援農(nóng) 杜婭丹

(西北農(nóng)林科技大學(xué)旱區(qū)農(nóng)業(yè)水土工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 陜西楊凌 712100)

通過(guò)2年桶栽試驗(yàn)，設(shè)置3個(gè)灌溉水平：低水(W0：(50%～60%)FC，F(xiàn)C為田間持水率，下同)、中水(W1：(60%～70%)FC)和高水(W2：(70%～80%)FC)，3個(gè)施氮水平：不施氮(N0)、中氮(N1：施純氮1.2 g/桶，約合180 kg/hm2)和高氮(N2：施純氮2.4 g/桶，約合360 kg/hm2)，研究不同灌溉和施氮水平對(duì)冬油菜生殖生長(zhǎng)階段地上部分生物量和氮素的積累、產(chǎn)量、耗水量和水分利用效率的影響。結(jié)果表明，中水中氮處理(W1N1)能顯著增加冬油菜生殖生長(zhǎng)階段地上部分干物質(zhì)量和氮素積累量，顯著提高冬油菜的產(chǎn)量和水分利用效率；過(guò)量灌溉或施氮處理(W1N2、W2N1和W2N2)的促進(jìn)作用不顯著。2年W2N1處理的產(chǎn)量最高，平均為38.4 g/株；W1N1處理的水分利用效率最高，平均為1.07 kg/m3；但W2N1和W1N1處理的產(chǎn)量和水分利用效率不存在顯著差異，而W1N1處理的耗水量顯著小于W2N1處理。另外，冬油菜的籽粒產(chǎn)量和水分利用效率與耗水量均呈顯著的二次拋物線關(guān)系，冬油菜的水分-產(chǎn)量響應(yīng)系數(shù)為1.36。全面考慮產(chǎn)量與節(jié)水節(jié)肥等因素，W1N1處理為該研究區(qū)較優(yōu)的冬油菜灌水施氮策略。

冬油菜； 灌溉； 施氮； 產(chǎn)量； 水分利用效率； 水分-產(chǎn)量響應(yīng)系數(shù)

引言

我國(guó)目前是全世界第一油菜種植大國(guó)，種植面積和總產(chǎn)量均居世界第一。油菜是我國(guó)主要的油料作物，根據(jù)聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織(FAO)統(tǒng)計(jì)，2014年我國(guó)油菜收獲面積達(dá)655萬(wàn)hm2，油菜籽總產(chǎn)量達(dá)1 160萬(wàn)t[1]。菜籽油占我國(guó)油料作物產(chǎn)油量的57.2%，而當(dāng)前我國(guó)油料作物自給率僅為40%[2]，因此發(fā)展油菜生產(chǎn)對(duì)促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和維持國(guó)家食用油安全具有重要意義。氮素是植物最重要的營(yíng)養(yǎng)元素，是與油菜生長(zhǎng)發(fā)育及其產(chǎn)量、品質(zhì)密切相關(guān)的營(yíng)養(yǎng)元素[3]。冬油菜是需氮量較多的作物，合理施氮可有效促進(jìn)油菜的生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量形成，據(jù)統(tǒng)計(jì)，每形成1 t油菜籽大約需要60 kg的氮素，農(nóng)民為獲得高產(chǎn)，經(jīng)常不合理地施用大量氮肥，導(dǎo)致氮肥利用效率和表觀回收率很低，還引起環(huán)境污染和菜籽油品質(zhì)下降[4]。

作物的施氮反應(yīng)及其氮肥利用率不僅取決于施氮管理，還與水資源管理有關(guān)，二者對(duì)作物的生長(zhǎng)過(guò)程是相互作用、相互影響的[5]。研究表明，限水條件下，水是限制氮肥肥效發(fā)揮的主要因素，通過(guò)改善水分條件可更有效地提高氮肥肥效[6]；而低氮條件下，水分不足的限制作用明顯，高施氮量一定程度上能彌補(bǔ)水分的限制，促進(jìn)作物生長(zhǎng)[7]。因此，因地制宜進(jìn)行灌溉和施氮，使其產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，達(dá)到“以水促肥”和“以肥調(diào)水”的目的，對(duì)節(jié)約水、肥資源和保護(hù)環(huán)境有重要意義。目前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者主要針對(duì)小麥[8]、玉米[9]、番茄[10]和黃瓜[11]等作物進(jìn)行了大量的水氮耦合效應(yīng)研究，但很少有針對(duì)冬油菜的研究[12]，而且關(guān)于水氮耦合對(duì)作物生殖生長(zhǎng)階段的生物量和氮素的累積效應(yīng)鮮有報(bào)道。

本文基于2年桶栽試驗(yàn)，通過(guò)分析比較不同水分處理和施氮水平對(duì)冬油菜生殖生長(zhǎng)階段地上部干物質(zhì)量和氮素積累、產(chǎn)量及水分利用效率的影響，以期確定冬油菜較優(yōu)的灌溉和施氮水平，為實(shí)現(xiàn)冬油菜高產(chǎn)高效生產(chǎn)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

2013—2014年和2014—2015年2年冬油菜桶栽試驗(yàn)在西北農(nóng)林科技大學(xué)旱區(qū)農(nóng)業(yè)水土工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室遮雨棚下進(jìn)行。該區(qū)地處34°20′N、108°24′E，海拔高度521 m，無(wú)霜期210 d，年均日照時(shí)數(shù)2 163.8 h，年均氣溫13℃，年均降水量632 mm，年均蒸發(fā)量1 510 mm，屬大陸性暖溫帶季風(fēng)氣候區(qū)。供試土壤取自實(shí)驗(yàn)站農(nóng)田0～20 cm耕層土壤，質(zhì)地為壤土，干容重1.40 g/cm3，田間持水率為24%(質(zhì)量含水率，下同)，凋萎含水率為8.5%。土壤經(jīng)自然風(fēng)干、磨細(xì)、過(guò)5 mm篩后備用。供試土壤基本理化性狀為：有機(jī)質(zhì)質(zhì)量比11.36 g/kg，全氮質(zhì)量比0.83 g/kg，硝態(tài)氮質(zhì)量比60.27 mg/kg，速效磷質(zhì)量比18.30 mg/kg，速效鉀質(zhì)量比135.73 mg/kg，pH值8.13。

1.2 試驗(yàn)材料與設(shè)計(jì)

供試冬油菜品種為陜油107，由西北農(nóng)林科技大學(xué)農(nóng)學(xué)院提供。供試氮肥為尿素(含N質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于等于46%)，磷肥為過(guò)磷酸鈣(含P2O5質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于等于16%)，鉀肥為農(nóng)業(yè)用硫酸鉀(含K2O質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于等于51%)。試驗(yàn)用塑料桶規(guī)格為：上邊緣內(nèi)徑29.5 cm，下邊緣內(nèi)徑22.5 cm，高25.2 cm。

試驗(yàn)設(shè)水分和氮肥2個(gè)因素。水分設(shè)全生育期低水(W0：土壤含水率保持在田間持水率(FC)的50%～60%)、中水(W1：土壤含水率保持在(60%～70%)FC)和高水(W2：土壤含水率保持在(70%～80%)FC)3個(gè)水平；氮肥設(shè)不施氮(N0)、中氮(N1：施純氮1.2 g/桶，約合180 kg/hm2)和高氮(N2：施純氮2.4 g/桶，約合360 kg/hm2)3個(gè)水平；共9個(gè)處理，各處理分別為12桶，隨機(jī)區(qū)組排列。每桶另施0.67 g純P2O5(約合100 kg/hm2)，施0.8 g純K2O(約合120 kg/hm2)。各處理冬油菜全生育期的總灌水量如表1所示。

表1 各處理下單株冬油菜全生育期的總灌水量Tab.1 Total irrigation amount during whole growth periods of winter oilseed rape under different treatments L

試驗(yàn)前在桶底部均勻打9個(gè)半徑約0.5 cm的小孔，并在底部鋪上紗網(wǎng)和500 g細(xì)砂，以調(diào)節(jié)下層土壤通氣狀況和水分條件。播種前2 d裝土，每桶裝土13 kg，裝土?xí)r將60%氮肥和全部磷、鉀肥與干土混合均勻，控制土壤干容重1.35 g/cm3，并在桶中插2根長(zhǎng)20 cm、直徑約1.5 cm的PVC管用于灌水，PVC管距桶底部約10 cm，管周圍打有均勻小孔(孔直徑5 mm，孔間距：橫向1.5 cm，縱向3 cm)，并沿管壁裹一層網(wǎng)孔直徑1 mm的紗網(wǎng)。裝土后在各桶表面覆蓋500 g蛭石防止土壤快速板結(jié)。在桶中心種植1窩油菜，播種深度5 cm，為保證油菜正常出苗，播種后灌水至90%FC，待冬油菜長(zhǎng)出3片真葉后(2013年9月27日、2014年9月30日)定苗，每桶留壯苗1株。在冬油菜蕾薹期將剩余40%氮肥溶于水后施入。2013年9月11日播種，2014年5月18日收獲；2014年9月20日播種，2015年5月22日收獲。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

土壤含水率：采用稱量法確定灌水量和灌水時(shí)間，使土壤含水率控制在設(shè)定范圍內(nèi)。收獲時(shí)，土壤含水率采用烘干法測(cè)定，每桶均勻選取3個(gè)測(cè)點(diǎn)，沿土壤深度方向每隔5 cm取一個(gè)土樣，取至20 cm。

冬油菜全生育期耗水量的計(jì)算公式為

ET=M-Wt

(1)

式中ET——冬油菜全生育期耗水量，L/株M——冬油菜全生育期灌水量，L/株Wt——收獲時(shí)的土壤貯水量，L/株

水分利用效率的計(jì)算公式為

WUE=Y/ET

(2)

式中WUE——作物水分利用效率，kg/m3Y——收獲時(shí)的籽粒產(chǎn)量，g/株

地上部干物質(zhì)量：在初花期和收獲時(shí)，分別選取6株冬油菜，齊地剪斷，將各株冬油菜的莖、葉和角果分開(kāi)，放入干燥箱，先于105℃殺青30 min后，再于70℃干燥至質(zhì)量恒定后稱量。地上部干物質(zhì)量等于各部分干物質(zhì)量之和。生殖生長(zhǎng)階段地上部干物質(zhì)積累量等于收獲時(shí)和初花期的地上部干物質(zhì)量之差。

植株含氮量測(cè)定：將各處理的干樣分器官粉碎后，過(guò)0.5 mm篩，用H2SO4-H2O2消煮后，各器官含氮量用凱氏定氮儀(FOSS 2300型)測(cè)定[13]。各器官氮素積累量為器官含氮量與器官干物質(zhì)量的乘積，其單位為mg/株。所有器官氮素積累量相加為植株地上部分氮素積累量，其單位為mg/株。

籽粒產(chǎn)量和構(gòu)成要素：待冬油菜收獲時(shí)，分別測(cè)定每株冬油菜的一次有效分枝數(shù)、單株角果數(shù)和每角粒數(shù)，曬干后測(cè)定籽粒產(chǎn)量和千粒質(zhì)量。

水分-產(chǎn)量響應(yīng)系數(shù)的計(jì)算公式為

Ky=(1-Ya/Ym)/(1-ETa/ETm)

(3)

式中Ky——水分-產(chǎn)量響應(yīng)系數(shù)Ya——各處理籽粒子產(chǎn)量，g/株Ym——所有處理中最大的籽粒產(chǎn)量，g/株

ETa——各處理耗水量，L/株

ETm——所有處理中最大的耗水量，L/株

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

采用Excel 2010軟件處理試驗(yàn)數(shù)據(jù)；采用PASW Statistics 18.0軟件進(jìn)行方差分析，多重比較采用Duncan新復(fù)極差法，顯著性水平為α=0.05；OriginPro 8.5軟件制圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同水氮條件下冬油菜地上部干物質(zhì)積累

在相同水分條件下，N1和N2處理冬油菜初花期、生殖生長(zhǎng)期和收獲期的地上部干物質(zhì)量均顯著大于N0處理，且N1和N2處理間不存在顯著差異(表2)。N1和N2處理冬油菜的地上部干物質(zhì)量與N0處理相比，初花期分別增加14.7%～44.6%和23.2%～52.0%，收獲期分別增加25.8%～50.9%和22.7%～47.6%，生殖生長(zhǎng)階段分別增加35.2%～59.5%和22.2%～43.6%。

表2 不同水氮條件下冬油菜初花期、生殖生長(zhǎng)期和收獲期地上部干物質(zhì)量Tab.2 Aboveground dry matter at beginning of flowering, harvest and reproductive growth stages of winter oilseed rape under different water and nitrogen conditions g/株

注：同列數(shù)值后不同小寫字母表示在P<0.05水平差異顯著，下同。

在相同施氮水平下，冬油菜初花期、生殖生長(zhǎng)期和收獲期的地上部干物質(zhì)量均隨灌水量的增加而增加。具體表現(xiàn)為：W1和W2處理冬油菜初花期、生殖生長(zhǎng)期和收獲期的地上部干物質(zhì)量均顯著大于W0處理，且W1和W2處理間不存在顯著差異。W1和W2處理2年冬油菜的平均地上部干物質(zhì)量與W0處理相比，初花期分別增加51.26%和63.3%，生殖生長(zhǎng)期分別增加70.2%和83.3%，收獲期分別增加61.2%和73.8%。

由表2分析還可知，W1N1、W1N2、W2N1和W2N2處理冬油菜初花期、生殖生長(zhǎng)期和收獲期的地上部干物質(zhì)量不存在顯著差異。可見(jiàn)，適量灌溉或施氮能有效增加冬油菜的地上部生物量，但過(guò)量灌溉或施氮不能大幅促進(jìn)冬油菜地上部生物量的增長(zhǎng)，造成資源浪費(fèi)。

2.2 不同水氮條件下冬油菜地上部氮素積累量

不同水氮條件下初花期、生殖生長(zhǎng)期和收獲期冬油菜的地上部氮素積累量差異顯著(表3)。在相同水分條件下，初花期冬油菜的地上部氮素積累量隨施氮量的增加而增加，但除2013—2014年W0處理外，N2處理冬油菜初花期的地上部氮素積累量與N1處理相比，不再顯著增加。在相同施氮水平下，W1和W2處理冬油菜初花期的地上部氮素積累量顯著大于W0處理，但W1和W2處理間無(wú)顯著差異。冬油菜收獲期的地上部氮素積累量隨灌水和施氮水平的提高而增加，因此，W2N2處理冬油菜收獲期的地上部氮素積累量最多；但W2N2與W1N1、W1N2 和W2N1處理間不存在顯著差異。可見(jiàn)，適量灌溉或施氮能顯著促進(jìn)冬油菜地上部氮素的積累，而過(guò)量灌溉和施氮的促進(jìn)作用不顯著。

在相同水分條件下(除2014—2015年W0處理外)，N1和N2處理生殖生長(zhǎng)期冬油菜的地上部氮素積累量顯著大于N0處理，且N1和N2處理間無(wú)顯著差異；N1和N2處理生殖生長(zhǎng)期冬油菜的2年平均地上部氮素積累量分別比N0處理增加47.9%和50.1%。在相同施氮水平下(除2013—2014年N0處理外)，W1和W2處理生殖生長(zhǎng)期冬油菜的地上部氮素積累量顯著大于W0處理，且W1和W2處理間不存在顯著差異；與W0處理相比，W1和W2處理生殖生長(zhǎng)期冬油菜的2年平均地上部氮素積累量分別增加34.1%和47.5%。

表3 不同水氮條件下冬油菜初花期、生殖生長(zhǎng)期和收獲期的地上部氮素積累量Tab.3 Shoot nitrogen accumulation at beginning of flowering, harvest and reproductive growth stages of winter oilseed rape under different water and nitrogen conditions mg/株

2.3 不同水氮條件下冬油菜產(chǎn)量構(gòu)成、耗水量和水分利用效率

2.3.1 不同水氮條件下冬油菜產(chǎn)量構(gòu)成

不同水氮供應(yīng)對(duì)冬油菜的單株分枝數(shù)、單株角果數(shù)、每角粒數(shù)和千粒質(zhì)量有顯著影響(圖1)。在相同水分條件下，N1和N2處理冬油菜的單株分枝數(shù)、單株角果數(shù)、每角粒數(shù)和千粒質(zhì)量均顯著大于N0處理。在相同施氮水平下，各水分條件下冬油菜的產(chǎn)量構(gòu)成也存在明顯差異。除2013—2014年N0處理外，W2和W1處理冬油菜的單株分枝數(shù)顯著大于W0處理，且W2和W1處理間差異不顯著。

圖1 不同水氮條件下冬油菜的產(chǎn)量構(gòu)成Fig.1 Yield components of winter oilseed rape under different water and nitrogen conditions

在不施氮(N0)水平下，W2處理冬油菜的單株角果數(shù)和每角粒數(shù)均顯著大于W1和W0處理，且W1處理也顯著大于W0處理；在N1和N2水平下(除2013—2014年N1水平的每角粒數(shù)外)，W2和W1處理冬油菜的單株角果數(shù)和每角粒數(shù)均顯著大于W0處理，且W2和W1處理間無(wú)顯著差異。在N0和2013—2014年的N1和N2水平下，W2和W1處理冬油菜的千粒質(zhì)量顯著大于W0處理，且W2和W1處理間不存在顯著差異。

2.3.2 不同水氮條件下冬油菜產(chǎn)量、耗水量和水分利用效率

不同水氮條件下冬油菜的產(chǎn)量、耗水量和水分利用效率存在顯著差異。2年W0N0處理的產(chǎn)量、耗水量和水分利用效率均顯著低于其他處理，W2N1處理產(chǎn)量最高，W2N2處理耗水量最多，W1N1處理水分利用效率最大(表4)。2年W1N1、W2N1和W2N2處理冬油菜的產(chǎn)量和水分利用效率均無(wú)顯著差異，但W1N1處理冬油菜的耗水量顯著小于W2N1和W2N2處理。

表4 不同水氮條件下冬油菜的產(chǎn)量、耗水量和水分利用效率Tab.4 Seed yield, water consumption and water use efficiency of winter oilseed rape under different water and nitrogen conditions

在相同水分條件下，冬油菜產(chǎn)量隨施氮量的增加先增加后降低，具體表現(xiàn)為N1和N2處理冬油菜的產(chǎn)量顯著大于N0處理，但N1和N2處理間差異不顯著，N1和N2處理2年冬油菜的平均產(chǎn)量分別比N0處理增加44.5%和38.4%；在相同施氮水平下，冬油菜產(chǎn)量均隨灌水量的增加而增加，具體表現(xiàn)為W1和W2處理冬油菜的產(chǎn)量顯著大于W0處理，但W1和W2處理間差異不顯著，W1和W2處理2年冬油菜的平均產(chǎn)量分別比W0處理增加66.4%和76.2%。

在相同水分條件下，2年N1和N2處理冬油菜的耗水量均顯著大于N0處理，且N1和N2處理不存在顯著差異；N1和N2處理冬油菜的2年平均耗水量分別比N0處理增加19.7%和22.1%。在相同施氮水平下，耗水量隨灌水量的增加而增加，具體表現(xiàn)為：W2處理略大于W1處理，二者不存在顯著差異，但均顯著大于W0處理；W1和W2處理冬油菜的2年平均耗水量分別比W0處理增加18.6%和36.0%。

W1和W2條件下(除2014—2015年W2處理外)，3個(gè)施氮處理的水分利用效率無(wú)顯著差異；在W0條件下，2年N1和N2處理冬油菜的水分利用效率均顯著大于N0處理。在相同施氮水平下(除2013—2014年N2處理外)，W1和W2處理冬油菜的水分利用效率均顯著大于W0處理；W1和W2處理2年冬油菜的平均水分利用效率分別比W0處理增加40.0%和30.5%。

分別以產(chǎn)量(Y)和水分利用效率(WUE)為因變量，以耗水量(ET)為自變量，建立二次多項(xiàng)式數(shù)學(xué)模型，擬合出的回歸曲線方程如圖2所示(圖中**表示在P<0.01水平顯著，下同)。由圖2可知，當(dāng)冬油菜的耗水量為47.49 L/株時(shí)，冬油菜產(chǎn)量達(dá)到最大值40.11 g/株，此時(shí)水分利用效率為0.82 kg/m3；當(dāng)冬油菜的耗水量為39.00 L/株時(shí)，冬油菜的水分利用效率達(dá)到最大值0.94 kg/m3，此時(shí)產(chǎn)量為36.45 g/株。

分別以產(chǎn)量(Y)和水分利用效率(WUE)為因變量，以收獲時(shí)的氮素積累量(Na)為自變量，擬合出的回歸方程如圖3所示。

圖2 冬油菜產(chǎn)量和水分利用效率與耗水量的關(guān)系曲線Fig.2 Relationship curves between seed yield, water use efficiency and water consumption of winter oilseed rape

圖3 冬油菜產(chǎn)量和水分利用效率與收獲時(shí)氮素積累量的關(guān)系曲線Fig.3 Relationship curves between seed yield, water use efficiency and nitrogen accumulation amount at harvest of winter oilseed rape

2.4 冬油菜的水分-產(chǎn)量響應(yīng)系數(shù)

水分-產(chǎn)量響應(yīng)系數(shù)(Ky)表示在降低單位耗水量的情況下作物的減產(chǎn)情況。本研究根據(jù)不同處理冬油菜的耗水量和籽粒產(chǎn)量，作出了冬油菜的水分-產(chǎn)量響應(yīng)關(guān)系，如圖4所示。由圖4可以看出，冬油菜的Ky為1.36，且擬合關(guān)系在P<0.01水平顯著。

圖4 冬油菜的水分-產(chǎn)量響應(yīng)關(guān)系Fig.4 Yield response factor (Ky) for winter oilseed rape

3 討論

3.1 干物質(zhì)和氮素積累

干物質(zhì)和養(yǎng)分積累是作物器官分化和產(chǎn)量形成的前提。左青松等[14]和鄒娟等[15]研究表明施氮處理顯著影響冬油菜地上部的干物質(zhì)和氮素積累；谷曉博等[12]研究表明蕾薹期不同灌水量也顯著影響冬油菜地上部的干物質(zhì)量和氮營(yíng)養(yǎng)指數(shù)；王麗梅等[16]試驗(yàn)結(jié)果表明施氮和充分供水均可顯著提高玉米冠層營(yíng)養(yǎng)器官干物質(zhì)及氮素積累，二者存在顯著正交互效應(yīng)。但目前關(guān)于水氮互作對(duì)冬油菜生殖生長(zhǎng)階段的氮素積累效應(yīng)則未見(jiàn)報(bào)道。本研究中，水氮互作顯著影響冬油菜初花期和收獲時(shí)的地上部干物質(zhì)和氮素積累，進(jìn)而顯著影響冬油菜生殖生長(zhǎng)階段地上部的干物質(zhì)和氮素積累，這與馬耕等[17]在小麥的研究中基本一致。且在本研究中，中水中氮處理(W1N1)已能有效增加冬油菜生殖生長(zhǎng)階段的地上部生物量和氮素積累，而過(guò)量灌溉或施氮不能再大幅促進(jìn)冬油菜地上部生物量的增長(zhǎng)和氮素的積累，造成資源浪費(fèi)。

3.2 產(chǎn)量和水分利用效率

RATHKE等[18]研究表明，在一定范圍內(nèi)油菜產(chǎn)量隨氮肥用量的增加呈現(xiàn)增加趨勢(shì)，達(dá)到一定值時(shí)，繼續(xù)增加氮肥用量產(chǎn)量增加不明顯或呈下降趨勢(shì)，這與本研究結(jié)果一致，施氮量為1.2 g/桶(約合180 kg/hm2)(N1)時(shí)，冬油菜產(chǎn)量顯著增加，而當(dāng)施氮量為2.4 g/桶(約合360 kg/hm2)(N2)時(shí)，冬油菜籽粒產(chǎn)量略有下降。本研究中，N1施氮水平能顯著提高冬油菜的水分利用效率，而N2施氮水平下冬油菜的水分利用效率較N1有所降低。這與對(duì)谷子[19]、大豆[20]等作物的研究結(jié)論一致。ISTANBULLUOGLU等[21]的試驗(yàn)結(jié)果表明，適量灌水能顯著提高冬油菜的產(chǎn)量和水分利用效率，而過(guò)量灌溉條件下，冬油菜的產(chǎn)量不會(huì)再顯著增加，其水分利用效率卻大幅降低，本研究也得到了相似的結(jié)果。

灌水量和施氮量對(duì)作物產(chǎn)量存在調(diào)控和互補(bǔ)效應(yīng)。研究表明，小麥[8]、玉米[9]和甜瓜[22]的產(chǎn)量隨灌水量和施氮量的增加而提高，但在高水和高氮條件下略有下降。本研究也證明水氮互作顯著影響冬油菜的籽粒產(chǎn)量和水分利用效率，中水中氮處理(W1N1)的水分利用效率最高，而高水中氮處理(W2N1)的產(chǎn)量最高，且W1N1和W2N1處理冬油菜的產(chǎn)量和水分利用效率均不存在顯著差異，但W2N1處理冬油菜的耗水量卻顯著小于W1N1處理。在如今灌溉水資源嚴(yán)重緊缺的情況下，W1N1處理為冬油菜較優(yōu)的灌水施氮方案。

3.3 水分-產(chǎn)量響應(yīng)系數(shù)

ISTANBULLUOGLU等[21]研究表明，油菜的水分-產(chǎn)量響應(yīng)系數(shù)為0.99，而本研究中冬油菜的水分-產(chǎn)量響應(yīng)系數(shù)為1.36，造成這種差異的原因可能是試驗(yàn)品種、試驗(yàn)地的氣候條件、土壤特性以及土壤水分的虧缺程度不同[23]。在當(dāng)?shù)貧夂驐l件下，若作物的水分-產(chǎn)量響應(yīng)系數(shù)大于1，說(shuō)明該種作物的產(chǎn)量對(duì)水分虧缺的響應(yīng)很敏感[24]。因此，為獲得高產(chǎn)，當(dāng)遇長(zhǎng)期或嚴(yán)重干旱氣候時(shí)，必須對(duì)冬油菜進(jìn)行適量灌溉。

4 結(jié)束語(yǔ)

全生育期中水(W1)和中氮(N1)處理能顯著促進(jìn)冬油菜生殖生長(zhǎng)階段地上部干物質(zhì)和氮素的積累，顯著提高冬油菜的產(chǎn)量和水分利用效率，而全生育期高水(W2)和高氮(N2)處理的促進(jìn)作用不再顯著。高水中氮(W2N1)和中水中氮(W1N1)處理分別得到最高的產(chǎn)量和水分利用效率，且二者的產(chǎn)量和水分利用效率均不存在顯著差異，但是，W1N1處理的耗水量顯著小于W2N1處理。全面考慮產(chǎn)量與節(jié)水節(jié)肥等多種因素，W1N1處理為該研究區(qū)較優(yōu)的冬油菜灌水施氮策略。

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Effects of Irrigation and Nitrogen Regimes on Seed Yield and Nitrogen Accumulation of Winter Oilseed Rape (BrassicanapusL.)

GU Xiaobo LI Yuannong DU Yadan

(KeyLaboratoryofAgriculturalSoilandWaterEngineeringinAridandSemiaridAreas,MinistryofEducation,NorthwestA&FUniversity,Yangling,Shaanxi712100,China)

In order to investigate the optimal scheme of irrigation and nitrogen application for winter oilseed rape (BrassicanapusL.), two-year (2013—2014 and 2014—2015) barrel experiments were conducted to evaluate the effects of different irrigation and nitrogen applications on aboveground dry matter and nitrogen accumulation during reproductive growth stage, seed yield, evapotranspiration (ET) and water use efficiency (WUE), and then determine the yield response factor (Ky) of winter oilseed rape. The experiments included three irrigation levels (W0: (50%～60%)FC, FC denoted field capacity; W1: (60%～70%)FC; W2: (70%～80%)FC) and three nitrogen levels (N0: 0 g; N1: 1.2 g; N2: 2.4 g). The results showed that W1N1 could obviously improve aboveground dry matter and nitrogen accumulation during reproductive growth phase, seed yield, andWUEof winter oilseed rape. However, excessive irrigation or nitrogen (W1N2,W2N1 and W2N2) would not significant increase the aboveground dry matter and nitrogen accumulation, seed yield, andWUEin comparison with W1N1. W2N1 achieved the highest seed yield across the two years, while W1N1 obtained the highestWUE. Though no significant differences of seed yield andWUEwere found between W1N1 and W2N1, theETin W1N1 was significantly lower than that in W2N1. In addition, seed yield andWUEwere all showed a significant quadratic parabola relationship withET, and theKyof winter oilseed rape was 1.36. In comprehensive consideration of seed yield, water and fertilizer conservation, W1N1 treatment was recommended as an appropriate irrigation and nitrogen application schedule for winter oilseed rape in the study area.

winter oilseed rape; irrigation; nitrogen application; seed yield; water use efficiency; yield response factor

10.6041/j.issn.1000-1298.2017.02.036

2016-06-26

2016-07-27

公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科研專項(xiàng)(201503105、201503125)和國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃(863 計(jì)劃)項(xiàng)目(2011AA100504)

谷曉博(1989—)，男，博士生，主要從事節(jié)水灌溉理論與技術(shù)研究，E-mail： gxb123027@163.com

李援農(nóng)(1962—)，男，教授，博士生導(dǎo)師，主要從事節(jié)水灌溉理論與3S技術(shù)研究，E-mail： liyuannong@163.com

S565.4； S154.4

A

1000-1298(2017)02-0271-08