早熟油菜不同生育時期對肥料氮的吸收和分配

劉寶林，鄒小云,＊，宋來強(qiáng)，官春云*

(1.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué) 油料作物研究所/國家油料作物改良中心湖南分中心，湖南 長沙 410128；2.江西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物研究所，江西 南昌 330200)

目前，我國肥料利用率仍然沒有明顯的提高，氮肥的利用率約為30%～35%，損失嚴(yán)重[1-3]。如何提高肥料利用率、降低肥料用量，依據(jù)作物對養(yǎng)分的吸收規(guī)律研制高效，低成本的新型肥料己成為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科學(xué)發(fā)展的重大課題[4-5]。因此，了解植物對氮素的吸收、利用及分配等機(jī)理就顯得非常必要與迫切。由于15N尿素的標(biāo)記特點(diǎn)、可測定性及與其它氮素易于區(qū)別且可避免混淆誤差等特點(diǎn)，長期以來都被廣泛用于植物各種營養(yǎng)元素的機(jī)理研究上，在小麥[6-9]、玉米[9-11]和水稻[12-14]等作物的氮素的吸收率與利用率的研究上亦得以普遍應(yīng)用。在中晚熟油菜氮素營養(yǎng)研究上取得了一定的成效[15-16]，但由于早熟油菜品種培育取得的進(jìn)展較晚，目前對早熟油菜氮素的吸收利用過程中相關(guān)機(jī)理的解釋開展的較少。因此，利用15N示蹤技術(shù)來研究油菜早熟品種不同生育期地上部的N素的吸收、分配等機(jī)理，以及不同時期的施肥效應(yīng)，目的在于為早熟油菜科學(xué)合理氮肥施用，提高氮肥利用率、減少N素?fù)p失提供科學(xué)的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

本研究供試油菜品種為1358，由湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)油料研究所提供。氮肥為豐度為10.11%的15N標(biāo)記尿素和含N 46%的普通尿素，磷肥用含P2O512%鈣鎂磷肥，鉀肥用含K2O 60%氯化鉀、硼肥用含硼11.3%硼砂。

1.2 試驗設(shè)計與實施

試驗于2012年10月至2013年5月在江西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院科研院區(qū)玻璃溫室中進(jìn)行。采用室內(nèi)土培盆栽試驗，設(shè)4個處理，分別是: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。所用盆缽直徑和高度均為30 cm，每盆裝風(fēng)干土7.5 kg，各處理重復(fù)8次。供試土壤為水稻土，pH值為5.92，有效氮為102.6 mg/kg，速效磷41.6 mg/kg，速效鉀36.8 mg/kg。每盆4穴，每穴直播3粒飽滿的種子，定苗時每穴留1株。施N:0.2 g/kg土，按基肥、苗期追肥和薹期追肥=質(zhì)量比為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 有關(guān)指標(biāo)的測定方法

分別于苗期，薹期，初花期，終花期和成熟期取樣，所有樣品105 ℃殺青后70 ℃烘干至恒質(zhì)量，稱量，粉碎，供植株干物質(zhì)和全氮含量測定。質(zhì)譜儀測定15N的豐度，凱氏法測植株器官全N含量。15N肥料計算有關(guān)公式按參考文獻(xiàn)[17]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

利用SPSS13.0軟件與Excel 2003進(jìn)行數(shù)據(jù)整理、統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 早熟油菜植株干物質(zhì)積累量

由表1可知，不同時期油菜花角干物質(zhì)積累量和干物質(zhì)積累總量均達(dá)到顯著水平，不同時期葉片、莖和根干物質(zhì)積累量的差異不一。3種15N示蹤施肥處理均表現(xiàn)為油菜的葉干物質(zhì)積累在終花期前隨著生育進(jìn)程逐漸增加，到成熟期油菜葉片的干物質(zhì)積累大幅度降低；油菜的莖、花角和根干物質(zhì)積累量均隨著生育進(jìn)程逐漸增加，到了開花結(jié)角期達(dá)到最大值；在終花期前，在相同生育時期油菜葉片干物質(zhì)積累量高于油菜莖稈和根系。

表1 不同取樣時期油菜各部位樣品干質(zhì)量

同列不同字母表示差異達(dá)5%顯著水平。

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累積量

表2不同取樣時期油菜各部位15N累積總量

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

同列不同字母表示差異達(dá)5%顯著水平。

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，不同時期油菜花角15N累積量均達(dá)到顯著水平，不同時期葉片、莖、根和15N累積總量的差異不一。3個處理15N累積量在薹期和初花期積累的比較多，主要分布在葉片和莖桿中，葉片的15N累積量高于莖稈。隨著生育進(jìn)程葉片和莖稈中分配的氮素大幅度減小，根中分配的氮素變化不大，總體略有減少，同時角果及籽粒中分配的氮素明顯增加。從整個油菜植株來看，3個處理15N累積總量均在初花期表現(xiàn)最高，分別為1.34 mg/株、0.82 mg/株和1.35 mg/株。

2.3 早熟油菜對15N的吸收、轉(zhuǎn)運(yùn)和分配

由表3可知，3個處理初花期到終花期氮素轉(zhuǎn)移量分別為0.47 mg/株、0.20 mg/株和0.41 mg/株，轉(zhuǎn)運(yùn)效率分別為44.34%、35.75%和37.27%，對籽粒的貢獻(xiàn)率分別為64.38%、46.51%和52.56%，初花期到終花期氮素轉(zhuǎn)移量、轉(zhuǎn)運(yùn)效率和對籽粒的貢獻(xiàn)率均表現(xiàn)為N1>N3>N2；3個處理初花期到成熟期氮素轉(zhuǎn)移量分別為0.71 mg/株、0.29 mg/株和0.80 mg/株，轉(zhuǎn)運(yùn)效率分別為66.98%、51.79%和72.73%，對籽粒的貢獻(xiàn)率分別為97.26%、67.44%和102.56%，初花期到成熟期氮素轉(zhuǎn)移量、轉(zhuǎn)運(yùn)效率和對籽粒的貢獻(xiàn)率均表現(xiàn)為N3>N1>N2，其中N1處理中從初花期向成熟期的15N轉(zhuǎn)運(yùn)量對籽粒的貢獻(xiàn)率高達(dá)97.26%，N3處理中從初花期向成熟期的15N轉(zhuǎn)運(yùn)量對籽粒的貢獻(xiàn)率高于100%。

表3 油菜生育后期各階段氮素轉(zhuǎn)移量、轉(zhuǎn)移效率和對籽粒的貢獻(xiàn)率

I，II分別代表油菜從初花期到終花期，初花期到成熟期15N的轉(zhuǎn)運(yùn)

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?jǐn)?shù)

同列不同字母表示差異達(dá)5%顯著水平

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，不同時期油菜花角15N分配百分?jǐn)?shù)均達(dá)到顯著水平，不同時期葉片、莖、根和15N分配百分?jǐn)?shù)的差異不一。各施氮時期中，所吸收的15N主要分配在葉片中，依次是莖稈、根。開花后，隨著15N從營養(yǎng)器官向籽粒中轉(zhuǎn)運(yùn)，葉片中15N分配百分比迅速下降，莖稈和根中的15N分配百分比逐漸降低，籽粒中15N分配百分比迅速上升。到成熟期，葉片中的15N分配百分比N2=N3>N1，莖稈中的15N分配百分比N2>N1>N3，根中的15N分配百分比N2>N3>N1，籽粒質(zhì)量的15N分配百分比N3>N1>N2。

2.4 早熟油菜吸收氮素來自肥料氮的百分比

由表5可知，3個處理下油菜初花期花角中來自標(biāo)記15N肥料的比例(Ndff%)顯著高于終花期和成熟期，不同時期葉片、莖和根中來自標(biāo)記15N肥料的比例(Ndff%)的差異不一。處理N1的油菜各部位在苗期的Ndff%最大，葉、莖和根中來自標(biāo)記15N肥料的比例(Ndff%)分別為23.95%、15.78%和11.62%，隨著生育期進(jìn)程逐漸降低，表明15N基施處理的油菜吸收的氮素來自肥料的比例隨生育進(jìn)程逐漸降低；處理N2中油菜各部位的Ndff%隨生育進(jìn)程逐漸降低，各個生育期的Ndff%均低于N1和N3處理，表明油菜對苗期追肥的吸收較少；N3處理時，油菜各部位在不同生育期的Ndff%顯著高于N1和N2處理，表明油菜生育后期的氮素累積來自薹期追肥的較多。

表5 不同時期植株體內(nèi)的氮素來自標(biāo)記15N肥料的比例

同列不同字母表示差異達(dá)5%顯著水平。

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 結(jié)論與討論

油菜不同生育期植株含氮量大約為4.5%～1.2%，前期含量高，后期含量低[18]，而在油菜整個生育期，葉片的氮素積累量往往高于其他營養(yǎng)器官，根系中由于體外吸收的氮素被迅速的轉(zhuǎn)運(yùn)到其他器官致使氮素積累量處于更低的水平[19]。隨著生育進(jìn)程，植株及各營養(yǎng)器官中N素總量先上升后下降，生殖器官中氮素積累量呈逐漸增加趨勢[20]。本研究表明，早熟油菜不同生育期植株氮素總積累量整體偏低，施用基肥、苗肥和薹肥后影響了肥料在器官中分配，但不同時期N素代謝、肥料N分配中心基本一致。在油菜的整個生育期中，葉片的氮素累積量高于莖稈和根，隨著生育進(jìn)程，植株及各器官中N素總量先上升后下降，生殖器官中氮素積累量呈逐漸增加趨勢，初花期的氮素累積量最高。由此說明，在生產(chǎn)上無論是早熟油菜還是中晚熟油菜，根據(jù)苗情長勢進(jìn)行科學(xué)施肥極為必要。

作物籽粒中的氮素，一方面來自生育后期根部的吸收，另一方面來自營養(yǎng)體中氮素的重新分配，而后者對保證作物生殖生長階段和生育后期的氮素需要至關(guān)重要[21]。作物開花前氮素分布在不同營養(yǎng)器官中，開花后隨著生殖生長進(jìn)程及植株的成熟，貯存在營養(yǎng)器官中的氮素不斷的活化、轉(zhuǎn)運(yùn)、再分配到生殖器官中去[16]。研究[22]表明，油菜對氮素的利用率，薹肥最高，基肥次之，臘肥和春肥最低。在本研究中，基肥和薹肥標(biāo)記的15N肥料對籽粒的貢獻(xiàn)率相當(dāng)，基肥處理中從初花期向成熟期的15N轉(zhuǎn)運(yùn)量對籽粒的貢獻(xiàn)率高達(dá)97.26%，薹期追施處理中從初花期向成熟期的15N轉(zhuǎn)運(yùn)量對籽粒的貢獻(xiàn)率高于100%，均顯著高于苗期處理，說明基肥和薹期追施對早熟油菜后期生長和籽粒灌漿非常重要。所以早熟油菜在施基肥的同時追施薹肥非常必要，可以適量增加基肥和薹肥的比例，減少苗期追肥的比例。

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