甘藍(lán)型矮稈油菜與高稈油菜的產(chǎn)量與氮效率比較

李虹橋，段秋宇，劉士山，楊云飛，李夢(mèng)穎，吳永成

(四川農(nóng)業(yè)大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，西南作物生理生態(tài)與耕作重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/作物生理生態(tài)及栽培四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 成都 611130)

中國(guó)是世界油菜生產(chǎn)大國(guó)，長(zhǎng)江流域是中國(guó)冬油菜的主要產(chǎn)區(qū)，常年油菜種植面積和總產(chǎn)量均占全國(guó)的80%以上[1]。與普通高稈油菜相比，矮稈油菜具有耐肥耐密、抗倒伏、經(jīng)濟(jì)系數(shù)高三大優(yōu)點(diǎn)；同時(shí)，具有較高的產(chǎn)量和收獲指數(shù)。但目前應(yīng)用于生產(chǎn)中的(半)矮稈油菜品種鮮有所聞[2-3]。因此，油菜品種選育非常重要，在要求豐產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)的基礎(chǔ)上，應(yīng)當(dāng)選育矮稈、抗倒伏，對(duì)肥水要求不嚴(yán)格，適宜輕簡(jiǎn)化耕作栽培特性的(半)矮稈油菜新品種，以適應(yīng)機(jī)械化耕作和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要[4]。科學(xué)、合理、有效地施肥是油菜高產(chǎn)高效生產(chǎn)中必不可少的關(guān)鍵栽培措施，對(duì)提高籽粒產(chǎn)量和含油量、氮肥利用效率、增加經(jīng)濟(jì)效益有顯著的作用[5-7]。有報(bào)道認(rèn)為，增施氮肥可以有效提高油菜的籽粒產(chǎn)量，但長(zhǎng)江中上游地區(qū)油菜氮肥利用效率較低，在保持油菜高產(chǎn)的前提下，提高油菜氮肥利用率也是不可忽視的問題[8-9]。油菜是需氮量較大的作物，不同品種和類型的油菜對(duì)氮素的吸收利用不盡相同[10]。目前有關(guān)施氮量對(duì)油菜產(chǎn)量影響的研究報(bào)道較多[11]。增加施氮量可以提高油菜主序角果的產(chǎn)量，氮肥施用可以提高源庫(kù)的轉(zhuǎn)化效率[12]；在江西地區(qū)施用控釋氮(150 kg·hm-2)可以有效提高油菜產(chǎn)量，同時(shí)提高對(duì)氮肥的利用效率和產(chǎn)油量[13]。Clark等[14]研究認(rèn)為，半矮稈品種與高稈品種相比，在相同施氮條件下產(chǎn)量基本無(wú)差異，成熟期半矮稈油菜的氮素含量也與高稈油菜相當(dāng)。Berry等[15]研究認(rèn)為，油菜產(chǎn)量的增加與莖稈生長(zhǎng)減少有關(guān)，植株越矮，倒伏越少，籽粒產(chǎn)量隨之增加。但在中國(guó)長(zhǎng)江流域油菜主產(chǎn)區(qū)，矮稈油菜的產(chǎn)量水平、氮素利用效率如何尚未見到相關(guān)報(bào)道。為此，本試驗(yàn)選用一個(gè)矮稈新品種(MJ01)，并以高稈油菜作為對(duì)比，在稻油輪作體系下進(jìn)行不同施氮量大田試驗(yàn)，探討甘藍(lán)型矮稈冬油菜的農(nóng)藝性狀、產(chǎn)量與氮素吸收利用特征，以期為矮稈冬油菜的栽培利用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試矮稈油菜MJ01為四川省機(jī)收油菜區(qū)試組參試品種，由四川科樂油菜研究有限公司提供；高稈油菜川油36由四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物研究所提供。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

大田試驗(yàn)采用二因素裂區(qū)試驗(yàn)設(shè)計(jì)，主因素為品種，副因素為施氮量。其中，品種設(shè)2個(gè)處理：矮稈油菜(V1)、高稈油菜(V2)；施氮量設(shè)3個(gè)水平：0(N0)、135(N1)、225(N2) kg·hm-2(純氮)；共6個(gè)處理，每處理重復(fù)3次，合計(jì)18個(gè)小區(qū)，每小區(qū)面積為30 m2。試驗(yàn)在成都平原的崇州市四川農(nóng)業(yè)大學(xué)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)基地進(jìn)行，前茬為水稻，土壤基礎(chǔ)肥力中等。油菜播前旋耕田地一遍，按照設(shè)定的行窩距(行距33 cm，窩距20 cm)人工拉線點(diǎn)播，出苗后每窩留苗2株，基本苗密度為30萬(wàn)株·hm-2。施肥管理上各處理磷、鉀肥施用量均為90 kg·hm-2，磷、鉀肥均做底肥，氮肥施用方式為底肥+苗期追肥，用量均為總施氮量的50%。試驗(yàn)播種期為2015年10月5日，2016年3月5日初花，2016年5月5日成熟割稈，5月12日人工打收。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

成熟期農(nóng)藝性狀考查：在油菜成熟期，各試驗(yàn)小區(qū)選取代表性的6株，考查株高、一次分枝數(shù)、分枝部位高度、主花序長(zhǎng)度、單株角果數(shù)。

植株干物質(zhì)和全氮含量的測(cè)定：將上述油菜成熟期取樣植株樣品分為莖稈、角果殼和籽粒，帶回實(shí)驗(yàn)室，在烘箱中105 ℃殺青30 min，然后80 ℃烘干稱量。烘干樣品用粉碎機(jī)磨細(xì)過0.5 mm篩，用于全氮含量測(cè)定。植株全氮含量測(cè)定采用FOSS公司的半自動(dòng)凱氏定氮儀(FOSS 2300)。

成熟期籽粒產(chǎn)量測(cè)定：在油菜收獲期，對(duì)每個(gè)小區(qū)進(jìn)行人工割收，曬干后分別打收，按9%籽粒含水量折算出油菜籽粒產(chǎn)量。

氮素效率相關(guān)指標(biāo)的計(jì)算方法如下：

氮吸收效率(NUpe，kg·kg-1)=植株氮素總積累量/土壤可供氮量；

氮利用效率(NUtE，kg·kg-1)=籽粒產(chǎn)量/植株總氮素積累量；

生理氮效率(NPE，kg·kg-1)=(施氮區(qū)作物產(chǎn)量-不施氮區(qū)作物產(chǎn)量)/成熟期地上部氮吸收量[16—18]。

參考Schulte等[19]的研究，氮利用效率可進(jìn)一步分為：N收獲指數(shù)(NHI)與籽粒N濃度(SNC)。氮收獲指數(shù)(NHI，%)=籽粒中氮素積累量/植株總氮素積累量×100，籽粒氮濃度(SNC，%)=籽粒中氮素質(zhì)量/籽粒干物質(zhì)量。

1.4 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel 2016和DPS 7.05軟件

進(jìn)行整理、方差分析(ANOVA)和多重比較分析(LSD法)。

2 結(jié)果與分析

2.1 矮稈油菜和高稈油菜的農(nóng)藝性狀

由表1結(jié)果可知，矮稈油菜的株高、分枝部位高度、主花序長(zhǎng)度與單株角果數(shù)均顯著低于高稈油菜，但兩者的一次分枝數(shù)并無(wú)顯著差異。隨施氮量增加，矮稈油菜各農(nóng)藝性狀指標(biāo)的變化趨勢(shì)與高稈油菜相似。N1、N2施氮量下，矮稈油菜的株高、分枝部位高度和一次分枝數(shù)的差異并不顯著，而高稈油菜則表現(xiàn)出顯著差異。

2.2 矮稈油菜和高稈油菜產(chǎn)量

表2結(jié)果顯示，在N1條件下，矮稈油菜的生物產(chǎn)量低于高稈油菜，籽粒產(chǎn)量高于高稈油菜，均無(wú)顯著差異；在N2條件下，矮稈油菜的生物產(chǎn)量與籽粒產(chǎn)量均低于高稈油菜，無(wú)顯著差異。隨著施氮量的增加，矮稈油菜與高稈油菜的生物產(chǎn)量和籽粒產(chǎn)量都表現(xiàn)出相似的變化趨勢(shì)。矮稈油菜的經(jīng)濟(jì)系數(shù)大于高稈油菜，但無(wú)顯著差異。

2.3 矮稈油菜和高稈油菜氮素效率的比較

表3結(jié)果顯示，與高稈油菜相比，矮稈油菜的籽粒N濃度相對(duì)較低，而N收獲指數(shù)相對(duì)較高，但均無(wú)顯著差異。矮稈油菜的氮利用效率、氮生理效率均大于高稈油菜，其中氮生理效率的差異顯著。矮稈油菜和高稈油菜的氮吸收效率則相近。隨施氮量增加，矮稈油菜和高稈油菜的氮吸收效率都呈降低趨勢(shì)，而氮利用效率和氮生理效率呈升高趨勢(shì)。

表1 矮稈油菜與高稈油菜的農(nóng)藝性狀

Table1Agronomic traits of dwarf rape and high-stalk rape

處理Treatment株高Plantheight/cm分枝部位高度Height of branchposition/cm主花序長(zhǎng)度Main inflorescencelength/cm一次分枝數(shù)Primarybranch單株角果數(shù)Number of podsper plantV1N093.4±5.63 e35.5±6.54 d38.3±2.04 d4.3±0.58 cd93.9±14.85 dV1N1105.1±3.55 d33.7±3.40 d53.9±6.49 bc5.1±0.81 bc168.2±32.88 cV1N2106.6±1.42 d36.4±1.66 d48.7±5.76 c6.0±0.62 ab215.8±20.43 bV2N0162.0±3.93 c80.8±4.51 c57.3±5.42c3.7±0.55 d149.6±5.17 cV2N1195.7±12.10 b104.3±7.04 b67.9±3.11 b4.8±0.42 cd218.9±35.29 bV2N2217.2±2.00 a117.1±0.73 a70.0±1.88 a6.3±0.25 a307.1±30.72 aF值 F-value14.76928.7343.4770.9221.111V0.0007??0.0009??0.0127?0.22600.0044??N0.0001??0.0010??0.0001??0.0014?0.0001?V×N0.0021??0.0002??0.08190.43630.3752

V表示品種間差異，N表示施氮量差異。相同品種同列后無(wú)相同小寫字母表示不同處理間差異顯著(P<0.05)。**和*分別代表1%和5%顯著水平。下同。

V indicated the difference among varieties， and N indicated the difference of nitrogen application rate. For the same variety， data in the same column marked without the same lowercase letter indicated significant differences atP<0.05. ** and * indicated significantly differences at 1% and 5% levels. The same as below.

表2 矮桿油菜與高稈油菜的產(chǎn)量

Table2Yield of dwarf rape and high-stalk rape

氮肥處理N treatment生物產(chǎn)量Biomass/(kg·hm-2)籽粒產(chǎn)量Grain yield/(kg·hm-2)經(jīng)濟(jì)系數(shù)Economic coefficientV1N04633.3b±236.29 c1105.5±144.04 c0.239±0.037 aV1N110316.7±2335.24 ab2289.0±380.19 b0.224±0.019 aV1N212810.0±1866.46 a2857.5±162.46 a0.225±0.024 aV2N07314.0b±1698.14 bc1471.2±281.77 c0.202±0.014 aV2N112352.5±4137.06 a2258.3±252.42 b0.192±0.045 aV2N213568.8±609.69 a3006.6±55.09 a0.226±0.012 aF值F-value0.3731.0081.053V0.34040.32560.3802N0.0013??0.0001??0.4680V×N0.69970.40710.3928

表3 矮桿油菜與高稈油菜的氮素利用效率

Table3Nitrogen utilization of dwarf rape and high-stalk rape

氮肥處理N treatment氮吸收效率NUpE/(kg·kg-1)氮利用效率NUtE/(kg·kg-1)生理氮效率NPE/(kg·kg-1)氮收獲指數(shù)NHI籽粒氮濃度SNC/%V1N10.66±0.174 a19.53±1.950 a15.84±1.782 a0.653±0.032 ab3.32±0.371 bV1N20.53±0.053 a19.93±0.817 a17.66±0.876 a0.629±0.042 a3.21±0.229 b V2N10.63±0.124 a17.63±1.735 a13.10±2.452 a0.617±0.108 a3.34±0.159 b V2N20.58±0.008 a17.73±0.381 a14.94±0.604 a0.642±0.055 ab3.66±0.142 a F值 F-value0.4970.1110.0210.4019.596V0.90710.20540.16590.85120.1488N0.17390.84690.15360.99490.2073V×N0.51980.75550.89080.56090.0363?

3 結(jié)論與討論

不同株高油菜的植株形態(tài)結(jié)構(gòu)存在明顯差異，相同施氮條件下，川油36的株高、一次分枝高和主序長(zhǎng)度顯著高于MJ01，但一次分枝數(shù)沒有較大差異。張永泰等[20]認(rèn)為，株型緊湊才是適宜機(jī)械化作業(yè)的油菜理想株型結(jié)構(gòu)，應(yīng)該具有一次分枝多、主花序短、株高較低、成熟期一致等特點(diǎn)。從本研究結(jié)果來(lái)看，MJ01的株高更低，增加施氮量對(duì)其株高影響較小，更適合機(jī)械化作業(yè)。吳永成等[6]認(rèn)為，與不施氮肥處理相比，施氮處理可以顯著增加直播油菜成熟期的株高、分枝部位高、一次分枝數(shù)和單株角果數(shù)，本試驗(yàn)結(jié)果與此基本一致。單株角果數(shù)是油菜的產(chǎn)量構(gòu)成因素之一[21-23]。在N0、N1、N2條件下，川油36的單株角果數(shù)分別比MJ01高59.32%、30.14%、42.31%。在N0和N2條件下，川油36的籽粒產(chǎn)量分別比MJ01高33.08%、5.22%，未達(dá)到顯著差異水平；在N1條件下，MJ01的籽粒產(chǎn)量高于川油36。施氮可以有效增加油菜的生物產(chǎn)量和籽粒產(chǎn)量[8]。本研究結(jié)果表明，與不施氮處理相比，在N1和N2處理?xiàng)l件下，MJ01的籽粒產(chǎn)量分別提高107.06%(2 289.0 kg·hm-2)、158.48%(2 857.5 kg·hm-2)。王寅等[24]在荊州、赤壁地區(qū)采用優(yōu)化種植模式，油菜(中油雜2號(hào))產(chǎn)量可以達(dá)到2 764 kg·hm-2；卜容燕等[25]在稻油輪作體系采用165 kg·hm-2的施氮量，可以達(dá)到2 944 kg·hm-2(華油雜8號(hào))的產(chǎn)量；曾宇等[26]設(shè)置165 kg·hm-2的施N量和15萬(wàn)株·hm-2的種植密度，可獲得2 725.7 kg·hm-2(華油雜9號(hào))的高產(chǎn)；Clarke等[14]認(rèn)為，與高稈油菜相比，矮稈油菜需要等量的氮肥也可以獲得高產(chǎn)，本研究結(jié)果與此相似。綜上，與不同地區(qū)不同研究者采用不同高稈油菜品種產(chǎn)量相比，矮稈油菜MJ01可以達(dá)到高產(chǎn)水平。

N收獲指數(shù)是表現(xiàn)作物對(duì)已吸收氮素利用率的重要指標(biāo)[27]。N收獲指數(shù)越高，表示油菜將氮素由源到庫(kù)轉(zhuǎn)運(yùn)能力越強(qiáng)，在營(yíng)養(yǎng)器官中無(wú)效的氮積累量越低，而籽粒中的氮素積累量越高。本研究結(jié)果表明，MJ01的籽粒N濃度與川油36基本無(wú)差異。Clarke[14]認(rèn)為，矮稈油菜在適宜施氮量條件下收獲時(shí)會(huì)吸收與高稈油菜相同的氮素，同時(shí)籽粒產(chǎn)量也相近。隨著施氮量的增加，MJ01的N收獲指數(shù)隨之降低，而川油36的N收獲指數(shù)表現(xiàn)為先降低后升高，這可能是不同品種作物對(duì)氮肥的響應(yīng)存在差異所致[28]。Sebastian矮稈雜交品種與普通類型雜交品種相比，表現(xiàn)出較高的氮素利用效率，特別是在氮素虧缺條件下；矮稈品種具有較高的收獲指數(shù)[29]，本研究結(jié)果與此基本一致。有研究認(rèn)為，作物氮利用效率的貢獻(xiàn)小于氮吸收效率[30]，N收獲指數(shù)高的品種具有較高的氮效率[31]?；蛐筒煌挠筒嗽诘乩眯史矫娲嬖谳^大差異，氮素的累積量不能反映氮效率類型；而氮收獲指數(shù)和氮利用效率都能較好地反映氮效率類型[32]。氮生理效率能反映植株全氮量轉(zhuǎn)移至籽粒中的能力[33]。本研究結(jié)果表明，在2種施氮量條件下，MJ01均能有效地將植株吸收的氮素，以及從土壤中吸收的全氮轉(zhuǎn)移至經(jīng)濟(jì)器官；2個(gè)品種油菜從土壤中吸收氮素的能力無(wú)明顯差異；MJ01油菜體內(nèi)氮素轉(zhuǎn)運(yùn)能力較強(qiáng)，在莖稈、角果殼、土壤等的氮素流失較少，而籽粒中的有效氮素積累量較大。還有研究表明，矮稈油菜品種與普通株高品種相比，在氮素供應(yīng)不足時(shí)表現(xiàn)出較高的N收獲指數(shù)、氮吸收效率、氮利用效率，表明(半)矮稈油菜更適應(yīng)N虧缺環(huán)境[34]。

矮稈油菜MJ01的株高較低，株高隨施氮量增加無(wú)顯著變化，有利于機(jī)械作業(yè)。在N1和N2條件下，矮稈油菜MJ01的籽粒產(chǎn)量與高稈油菜相比均無(wú)顯著差異。矮稈油菜的收獲指數(shù)顯著大于高稈油菜。矮稈油菜和高稈油菜具有相近的氮吸收效率，但矮稈油菜的氮利用效率、氮生理效率均大于高稈油菜。