施氮对甘蓝型冬油菜产量的影响

1、施氮对甘蓝型冬油菜产量的影响油菜是我国最重要的油料作物。油菜单产偏低是长期以来制约我国油菜总产 提高的瓶颈问题。挖掘油菜产量潜力，探索油菜高产新途径，实现产量新突破一 直是油菜工作者的艰巨任务。提高油菜单位面积产量依靠品种选育和栽培技术的 进步，但在某种程度上改进栽培技术的增产作用更大。油菜是需肥量较大的作物。 油菜根系发达，吸收土壤矿物养分能力较强，对肥料利用率较高。油菜在整个生 长发育过程中，需要多种营养元素，其中以氮、磷、钾三要素需求量最大，微量 硼也是油菜容易缺乏和反应敏感的元素。在所有必需营养元素中,氮是限制作物 生长和产量形成的首要因素。它对改善油菜品质也有明显作用。氮是植物器官中

2、 蛋白质、叶绿素及许多重要有机物的组成部分，在生理过程中起着重要的作用。 随着氮肥施用量的增加，作物产量会增加，而氮肥利用率会降低，最终导致经济 效益降低。同时.，氮素对油菜产量的影响会因其化学组成不一样而不同。此外， 不同的氮肥施用时期和施肥方法对油菜产量影响较大。1.氮素与油菜产量形成油菜叶、茎、角果是在油菜生长发育的不同时期建成的，都是有效的光合器 官。油菜光合生理的特点表现在光合器官的更替上。叶是抽荃前的唯一光合器官, 叶面积从零逐渐增大，盛花期达到最大值，光合产物主要用于营养器官的生长和 器官内贮藏物质的积累。抽荃后，随茎的生长，茎成为油菜的第二光合器官。开 花后，角果发育形成，随着

3、叶逐步衰老死亡，角果皮面积迅速增长，逐步成为占 主导地位的光合器官，光合产物直接供角果自身的生长和籽粒充实，开花后形成 的角果皮是主要光合器官。甘蓝型冬油菜在过去的几十年里经历了一个快速发展时期，冬油菜的经济价 值主要取决于它的籽粒产量,其次是含油量。冬油菜的产量形成是一个相当复杂 的过程，主要取决于遗传、环境因素和农艺措施，也依赖于它们之间的互作 (Sidlauskas and Bernotas,2003) o 一种作物的产量潜力也就是理论上可以达到的 最高产量只有在其具备合适的物理化学条件下才能实现。冬油菜的生物学产量就 是其生长速率与生长持续时间的乘积叫Diepenbrock, 2000

4、)。此外，收获指数也是 限制产量的一个主要参数，它的变化在0.280.5之间。也就意味着籽粒产量只占 总生物量的28%50%,剩下的地上部分占总生物量的50%72%网(Rathke, et al., 2005)o在地上生物量一定的情况下，收获指数越高，产量越高。然而在过去十 年里，冬油菜产量的增加不仅取决于育种技术所育出的高产品利同时也取决于 大量的资源的投入，其中矿质氮肥起着重要的作用。刘后利认为油菜是需氮量 较大的作物，氮肥对油菜的生长凋节作用较大，仅靠土壤提供的氮素是远远不足 的。左青松等认为油菜高产的获得需要在优良品种基础上合理调节栽培措施， 使得营养器官中氮素向籽粒输送，增加籽粒氮素

5、累积量和氮素累积比例；邹娟 等认为通过合理增施氮肥，长江流域油菜生产区80%以上的试验点籽粒增产幅 度超过了 20%；然而，施氮在明显增加植株氮素累积量、植株含氮量、生物量 及籽粒产量的同时.，氮素利用效率却在降低。油菜虽是需氮量较多的油料作物， 但氮肥利用率低。冬油菜产量的变化主要取决于冬油菜在生长发育过程中有效氮的含量。有效 氮的含量对于建立和维持一个高效的光合冠层至关重要。在冬油菜营养生长阶 段，外部氮肥的供应增加了其叶面积指数和生长速率，最终导致单株角果数的增 加。在氮肥施用量较低的条件下，油菜群体比较稀疏，叶片可以接收更多的太阳 光；增加氮肥供应虽然对作物光合能力影响不大，但是由于使

6、作物的叶面积指数 增大和光合时间的延长从而对油菜产量有较大影响。油菜产量是一个复杂的特 性，由多个因素构成最终导致油菜的产量结构具有高度的可塑性(Diepenbrock, 2000)o当油菜完成从土壤中吸收氮素后就开始形成角果和种子。事实上，油菜整株 含氮量在此阶段有所下降。因此，氮素的转运预示着油菜的生殖生长。此外，在 角果成熟期，积累在角果皮中的氮素开始再活化以利于种子的发育。据孙克刚等研究，油菜苗期对氮的吸收占整个生育期的43.5%,为氮素营 养的临界期；衰期吸收的氮素占44.4%,为需要氮最多的时,期；开花至成熟期， 氮元素吸收较少，仅占12%。油菜生长阶段氮元素积累量有3个高峰，第一

7、个 高峰为快速增长期10叶期；以后由于低温根系活力减缓，氮积累量逐渐降低； 返青后，由于气温回升，地上部分的增长加剧，吸收氮的能力增强；至初花期形 成笫二个高峰为快速积累期，终花期氮积累成为若下降趋势；成熟期乂继续上升, 但增幅不大。积累速率也是相同的变化，在这3个时期达到峰值。总而言之，冬油菜在营养生长阶段对土壤氮素具有较高的要求，随后，在生 殖生长阶段，氮素主要来源于从老叶、根、茎和角果皮中再活化转化而来。谷类作物产量形成是一个连续的过程，相比较而言，由于冬油菜在生长发育 过程中各种产量组成是相互重叠的，所以冬油菜产量构成更容易受到外界氮素的 影响。实际上，氮素增强了油菜的叶面积指数和干物

8、质产量，从而影响了产量构 成和产量水平网(Colnenneetal.,2002)。氮素通过影响油菜叶面积系数，从而影响 单株角果数和每角果粒数，也就是说氮通过增加吸收代谢来调节花和幼嫩角果的 生长。所以，在开花期通过施用氮肥使油菜维持较高的有效光合面积对于高产油 菜产量的形成至关重要。此外，油菜在缺氮的条件下，由于限制了分枝的生长， 导致生长缓慢和冠层变小。还会导致开花期缩短，最终导致角果数显著减少。2,氮肥施用量与冬油菜产量从经济和生态的角度出发，过多的向作物生态系统中投入氮肥是不合理的。 氮肥施用量应该以能够满足作物需求为标准。因此我们必须在作物种植之前测定 土壤中所含有效氮含量，在作物生

9、长过程中计算土壤的矿化速率以便确定适宜的 氮肥施用量。传统的复杂的测定矿化作用已经被通过将作物的生理特性作为指示 来预测作物氮需求量所取代，如叶片硝酸盐含量、叶片叶绿素含量。通过冠层反 射光谱测定油菜氮素水平更加准确。如果将测定土壤矿化与冠层反射光谱测定结 合起来将会更加准确地预测出油菜的需氮量。大量的研究表明氮肥对冬油菜具有增产效应，但也有研究表明随着氮肥的用 量的增大，产量反而会下降。Siding 1,11 (1997)指出当氮肥施用量在80200kg/hm2 范围内，随着施氮量的增加冬油菜的产量可以从3.21Mg/hnf上升到3.84Mg/hnr, 产量增加了 0.63Mg/hm2。其他

10、研究表明，在80 160kg/hm2范围内，产量随施氮 量的增加而增加，在160kg240kg/hnf范围内，产量的增加较小(Rathke and Schuster, 2001)。施氮能显著提高油菜地上各部位生物学产量，但氮肥用量并不是越多越好。 在施氮0-150kg/hm2范围内，油菜籽粒和角果产量随氮肥用量的增加都显著增加。 当氮肥用量超过AOkg/hnf后，整体上Nl50处理和N225处理间油菜籽粒、角果产 量差异不显著，但增施氮肥分别有66.7%和77.8%试验的籽粒和角果产量出现了 下降。低氮(N75)处理不能充分发挥油菜高产潜力，而高氮(N225)处理乂可能会因 为油菜对氮素的大量

11、吸收，过量氮素伴随高呼吸消耗而加剧油菜病虫危害和倒 伏，从而降低油菜生物学产量。因此，油菜氮肥用量在150kg/hnf左右较为适宜。 高投入虽能在一定程度上提高作物的产量，但也大大增加了养分损失的可能性。 一般来说，随着施氮量的增加，作物产量增加，而氮肥利用率显著降低。当然 UOkg/hnf只是一个相对适宜的量，土壤肥力、作物条件、栽培区域生态环境以 及磷、钾和中微量营养元素的供应水平对氮素的有效利用至关重要回(李银水， 2011)o赵继献，程国平等1(2007)研究表明，油菜产量与施氮量间呈一元二次抛物 线关系，其回归方程为 Y=2056.4689+l L0425x-2.6638x0.01x

12、2,相关系数0.9972。 对方程求极值获得最高产量(3195.88 kg/hnf)的施氮量为207.27kg/hm2o3,氮肥形式与冬油菜产量氮素会因为其化学组成不一样而有不同的运转方式。氮素的应用以无机态为 主，其次是有机态氮素。根据其化学组成的差异，氮肥以下四种形式存在：硝态 氮、筱态氮、尿素和氨基酸。对油菜的产量有不同的影响。3.1 有机氮与无机氮关于有机氮对油菜籽粒产量的影响的研究较少。有研究指出，施用有机态氮 肥泥浆对冬油菜产量的影响较小，但是比无机态氮肥显著。Rathke和Schuster'14' (2001)指出无机氮肥产量比泥浆高。RathkU(2005)研究

13、表明，泥浆与无机氮肥 相比使冬油菜产量下降7.8%16%(产量下降0.38-0.76Mg/ha)o施用无机氮肥由 于增加了地上生物产量从而增加了土壤生物活性。矿化作用是作物从有机态氮中 获取有效氮的先决条件，因此，施用泥浆比无机氮肥效率低。无机肥料对产量的 影响不能通过泥浆的补偿来实现。Rathke (2006)在德国的田间试验表明，在相同 的氮肥施用量条件下，施用泥浆后冬油菜的产量(2.98 Mg/hnf)略高于无机氮肥 (2.78 Mg/hm2)o在几年试验中有机氮肥在春季和初夏干旱的时候效果较好。 Sieling (1998)的研究表明，冬油菜在秋季只利用泥浆中5%的氮素，在春季泥浆 中

14、27%的氮素参与产量形成过程。若要提高氮肥利用率就必须确定有机氮与无机 氮的适宜配比。刘安辉等(2011)将蔬菜废弃物讴肥与尿素进行肥效比较，研究表明，讴肥 处理中，随着施氮量的增加，油菜产量呈现先增加、后降低的趋势；其中，施氮 为0.883 g/盆时，产量达到最高。化肥处理中，随着施氮量的增加，油菜产量也 逐渐增加，但未出现峰值，说明化肥处理的产量与施氮量密切相关。当施氮量低 于0.88g/盆时，相同施氮量的情况下，讴肥处理的油菜产量明显高于化肥处理， 且差异达到显著水平。说明在施氮量较低的情况下，施用近肥的效果好于化肥， 可能是由于讴肥中除含有氮磷钾等营养元素外，还含有微量元素供作物利用。

15、当 施氮量高于0.883 g/盆时，施用化肥处理的油菜产量高于施用相同含氮量的讴肥 处理，说明过量施肥的情况下，讴肥更容易抑制油菜的生长，可能是由于近肥中 含有的某些物质过量存在时，会对作物产生毒害作用。施用不同氮量的讴肥对土 壤硝态氮含量的影响较大。讴肥施氮处理与空白处理土壤硝态氮含量差异不显 著，说明施用泌肥后，使土壤和植物形成一个良性的循环系统，基本不会引起土 壤中硝态氮含量增加；施用化肥的处理中除N40和N”o外，其他施氮水平的处理 都与空白处理存在显著差异。说明施用化肥后，会在土壤中积累一部分硝态氮， 并有随水分向下淋洗的风险。蔬菜废弃物泡肥能够显著提高油菜产量；与化肥相 比，具有营

16、养全面，少施多产，多施减产的特点；施用蔬菜废弃物讴肥可以维持 油菜硝酸盐含量在安全水平以下，提高油菜品质，化肥则不能。3.2 无机氮肥植物吸收利用的氮素主要是镀态氮和硝态氮。低浓度的亚硝酸盐也可以被植 物吸收，但浓度较高时则对植物有害。某些可溶性的含氮有机化合物，如氨基酸、 酰胺和尿素，也能被植物吸收，只是吸收量有限。在水分充足的田块，硝酸盐的 淋失是氮素损失的主要途径，特别是在土壤持水能力较差和冠层较稀疏的条件 下。理论上，氮素形式主要是通过影响作物的生理过程来影响产量。氮素形式通 过影响作物地上部分的生长、激素平衡和碳水化合物状况来影响产量。硝态氮由 于会提高作物体内渗透性物质的含量从而比

17、铁态氮更能促进组织的伸长生长。关于氮素形式对产量的影响已有学者研究。氮素形式对冬油菜的产量的影响 非常重要，常常与土壤类型、气候状况和作物生长发育状况相结合。在用营养液 培养的试验中发现，过量的铁态氮（75%镀态氮，25%硝态氮）的供应比单一的供 应硝态氮更能促进地上部分的生长。然而单一的钱态氮的供应会导致作物生长缓 慢。氮素促进作物的生长主要是通过阴阳离子平衡来实现的。氮素形式对成熟期 冬油菜的产量结构影响较小，而对冬油菜对氮素的吸收无影响""Behrens, 2002）。油菜的产量在较低氮用量时随氮素用量的增加而增加，当超过一定用量后随 氮素用量增加而降低。磷酸二氢铁和

18、尿素的最高产量的氮素用量为1 500kg/hm2, 超过此川量，油菜产量明显大幅度下降；碳酸氢钱的最高产量氮素用量为1 125 kg/hm2,且碳酸氢钱用量超过最高产量后，油菜产量并未大幅度下降，可能主要 是由于碳酸二氢钱施入土壤后，产生挥发损失导致肥效降低的缘故。在氮素同一 处理水平，不同无机肥品种对油菜产量所产生的肥效也不相同。总的来看，以磷 酸二氢铁的肥效较高，尿素次之，碳酸氢筱肥效较低叫（李博文，2004） o4,氮肥施用时期与油菜产量在欧洲气候条件下，秋季施用氮肥对冬油菜产量影响较小，因为在秋季氮素 的矿化作用相对较高，所以需求量较少。而在春天，由于冬油菜开始生长的时间 比其他作物早

19、，且在土壤矿化作用开始之前，所以冬油菜对氮素的需求也较早 |19|（Walker and Booth, 2001 ）通常，氮肥在春季分两次施用，笫一次施用是在返 青期，第二次是在茎伸长期。分期施肥应根据气候条件作适当的调整。秋季施用 大量的氮肥会导致越冬期油菜由于受霜冻而大量死亡。氮吸收与生殖生长和产量 大小之间关系密切。有研究指出，在降低氮肥施用量的情况下，早施氮肥主要促 进营养生长，晚施氮肥在开花之前减缓生长但改善了产量形成（Behrens, 2002）。随着轻简化生产模式的推进，油菜施肥特别施足氮肥方面的问题也日益暴 露，如有些地区为节省劳力，常采用氮肥前期多施后期少施甚至不施的方式。此

20、 外，目前农田中施用的氮肥绝大多数为速效形态，养分释放迅速、肥效短，这种 集中施用的方式极易造成氮素的损失，不仅不利于作物高产而且降低了氮肥利用 率，并引起了严重的环境污染。减少环境污染的有效途径之一就是合理地氮肥运 筹，保证作物高产优质，提高氮肥利用率。在氮肥用量相同的前提下，氮肥施用方式的改变对油菜也会产生不同的效 果，氮肥分期施用的处理无论是产量水平还是氮肥吸收利用的效率均优于氮肥全 部作为基施的处理，而其中乂以氮肥分3期施用的处理即氮肥60%基施、20% 做越冬肥、20%做蔓肥追施效果最好。氮肥集中作基肥施用使更多氮素趋向于损 失，适当减少基肥氮用量，增加追肥氮用量，可促进油菜对氮素的

21、吸收利用，相 应的降低了损失率。油菜生育期较长，在不同的生育阶段其生长特性及养分需求 特性存在较大差异，因此确定与之相适应的氮肥运筹方式在提高油菜产量及氮素 利川效率，减少氮素的损失方面均有积极的意义。在本试验条件下，综合考虑氮 素损失、产量及氮素利用效率等方面的因素，认为氮肥分基肥、越冬肥、整肥三 期施用是符合油菜养分需求特性的最佳氮肥运筹方式（苏伟，2010）o油菜产量随着追肥比例的增加先增后减，在6:4处理时产量和籽粒氮素生产 效率最高。追肥比例过高或基肥比例过高都不能明显地提高油菜产量。在施氮量 一定的情况下，油菜在适宜的氮肥基追比例下，营养生长充足，为营养物质向籽 粒转移作了充足准备

22、，可以充分发挥氮肥的增产潜力，大幅提高油菜产量。在比 较油菜主要的经济性状中，株高、茎粗、主花序长度、有效分枝数和一次有效分 枝数，随追肥比重的增加先升高后降低，大田最高值出现在8:2时，而盆栽出现 在6:4处理时。有效分枝数和一次有效分枝数变化差异较大，分枝部位基本上表 现为上升趋势，在追肥比例最高（0:10处理）时分枝部位达到最大。在油菜产量构 成因素中，有效角果数、每角粒数、生物产量、经济产量和经济系数随追肥比例 的增加先升高后降低，在6:4处理时最高，千粒重变化不明显。不同处理有效角 果数、生物产量和经济产量差异较大，每角粒数整体变化不大（张加路，2009）o在氮肥用量偏低情况下，基追

23、比为6： 4时，后期浅绿，呈脱肥症状，导致每 角粒数与千粒重下降；基追比为4： 6时，前期油菜个体较小、生长量不足，影响 花芽分化，导致单株角果数下降。在氮肥用量偏高情况下，基追比6： 4生长旺 盛，油菜抽整、开花提前，油菜单株角果数下降：基追比4： 6时，油菜生殖生长 期间营养生长过旺，单株角果偏低，导致经济系数下降。相同氮素条件下，免耕 移栽油菜各产量构成因素、最终的单株及小区产量均高于免耕直播，且不同氮素 水平均影响着免耕移栽与直播油菜各产量构成因素，最终体现在单株及实际产量 上。免耕移栽或直播模式下，油菜千粒重随施肥水平增加而增加；单株角果数、 每角果粒数、单株及小区产量均随氮肥水平增

24、加而呈波峰曲线变化。但两种模式 出现波峰的氮肥处理水平存在差异。免耕模式下，采用本试验中的氮肥运筹模式, 免耕移栽和直播油菜的小区产量达到峰值的供氮水平分别为180 kg/hnf及225 kg /hm2纯氮，且均高于对照270 kg / hm2处理条件下的产量。说明在相同栽培 条件下，直播油菜需要较多的氮肥才能获得较高的产量，而且对免耕栽培模式的 氮肥运筹进行优化既可减少氮肥用量乂可提高油菜产量田（韩自行，2011）o5.展望更加有效的氮肥利用方式对于改善农业投入和减少农业污染是很有必要的。 以上给出的氮肥管理措施会减少氮肥的施用量。因为持续的氮素吸收能更好地利 用从土壤有机体中释放的氮素。改

25、善种植区域的耕作条件、预测作物的氮需求、 利用作物轮作、采用氮高效品种、改善氮素施用时期、施肥技术对于提高冬油菜 产量、改善冬油菜品质、减少氮素损失至关重要。如今，采用氮高效品利特别 是在生殖生长阶段氮高效品种将会减少氮肥投入。不久的将来，育种家的目标应 该是选育出半矮秆、需氮量低的冬油菜基因型。参考文献1 2 Sidlauskas, G.，Bernotas, S. Some factors affecting seed yield of winter oilseed rape (Brassica napus L.). Agronomy Research. 20033(2):229-243.3

26、 Diepenbrock, W. Yield analysis of winter oilseed rape (Brassica napus L.): a review. Field Crops Research. 2000,67, 35-49.4 Rathke, G.-W., Christen, O.,Diepenbrock, W. Effects of nitrogen source and rate on productivity and quality of winter oilseed rape (Brassica napus L.) grown in different crop

27、rotations. Field Crops Research. 2005,94 (2-3), 103-113.5刘后利.实用油菜栽培学M：上海:上海科学技术出版社，1987:237-251.6青松，唐瑶，石剑飞，等.油菜不同产量类型品种氮素吸收与利用特性研究 J.中国农学通报,2009, 25(3)： 117121.7邹娟，鲁剑巍，陈防，等.氮磷钾硼肥施用对长江流域油菜产量及经济效益 的影响J.作物学报,2009, 35(1)： 8792.8 Diepenbrock, W. Yield analysis of winter oilseed rape (Brassica napus L.):

28、a review. Field Crops Research. 2000,67, 35T9.9孙克刚.油菜氮磷钾元素的需肥规律和施肥研究J.土壤肥料,2002,(4):35-37.10 Coliieime, C.，Meynard, J.M., Roche, R.，Reau.Effects of nitrogen deficiencies on autumn growth of oilseed rape. European Joural Agronomy. 2002,17, 11-28.11 Siding, K.，Christen, O.Effect of preceding crop comb

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