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施氮量对油菜镇油8号干物质积累分配及生长发育的影响

范文

葛永申张丽佳杨军岳绪国

摘要：为了解不同施氮水平下双低油菜新品种镇油8号干物质积累分配及生长发育情况，于2018—2019年在江苏省句容市设置150kg/hm2（N150）、225kg/hm2（N225）、300kg/hm2（N300）、375kg/hm2（N375）、450kg/hm2（N450）5个施氮处理。结果表明，合理施氮能促进镇油8号的生长发育，高于375kg/hm2施氮量不利于终花期后单株干物质积累，造成投入氮素的浪费。花后各器官干物质积累分配在同时期下与施氮量变化密切相关，高氮投入水平下茎秆和角果壳干物质分配率的提高是制约籽粒产量进一步提高的重要因素。花后干物质对籽粒转移量是影响籽粒产量形成的主要因素，对籽粒贡献率高达50%以上。施氮300～375kg/hm2有利于镇油8号主要产量构成因子的形成和发育，可最大程度地运转花后干物质，促进油菜籽粒产量的形成，从而获得较高的收获指数及产量。

关键词：油菜;施氮量;干物质;生长发育

中图分类号：S634.306文献标志码：A

文章编号：1002-1302（2020）22-0090-05

作者简介：葛永申（1991—），男，江苏宝应人，硕士，研究实习员，主要从事油菜遗传育种与高产栽培技术研究。E-mail：1157985072@qq.com。

通信作者：岳绪国，副研究员，主要从事油菜遗传育种与栽培推广研究。E-mail：13815163085@163.com。

油菜是需氮量很高的作物，油菜生长发育及產量品质均与施氮量密切相关[1-3]。合理充足的施氮量可有效提高植株氮的积累量，增加植株干物质累积量和籽粒产量[4]，但过量施氮会抑制作物生长发育并对生态环境产生威胁[5-6]。干物质积累总量和花后干物质向籽粒的转运量是油菜产量形成的物质基础，而施氮量高低是干物质积累转运的重要影响因素[7-10]。油菜前期氮素供应不足，会导致花前干物质积累量过低，影响后期角果形成;氮素供应过剩，会导致植株营养生长过旺，影响花后干物质向籽粒的转运，降低氮肥利用率，造成产量损失[11-12]。

江苏省一直是我国重要的冬油菜主产区，近年来随着劳动力及农资成本的大幅攀升，油菜生产效益逐年走低，油菜种植面积大幅缩水。油菜生产中的肥料投入占农资成本一半以上，施肥措施到位与否直接影响油菜籽产量和收入。然而，由于农民在种植过程中缺乏对油菜新品种特性的了解，不合理施肥现象依然普遍。因此，明确油菜新品种产量形成和干物质积累分配规律，降低生产成本，充分发挥生物学潜力对油菜增产增效是十分有必要的。

镇油8号是目前正在江苏地区推广种植的油菜新品种，2018年通过国家非主要农作物登记，具有机械化适应性强、[JP+1]综合抗病性好、优质双低等优点。本试验以镇油8号为材料，研究不同施氮量对单株干物质积累量、花后各器官干物质积累分配、花前花后干物质对籽粒贡献及产量构成因子的影响，进一步探讨双低优质油菜新品种不同施氮水平下的干物质积累分配和产量变化规律，为氮高效油菜新品种选育及双低优质油菜高产栽培提供科学依据。

1材料与方法

1.1试验概况

试验材料为镇油8号，由江苏丘陵地区镇江农业科学研究所选育提供。本试验于2018—2019年在江苏省句容市镇江农业科学院科技创新中心（31°58′N，119°17′E）进行，前茬为空闲田，土壤质地为板浆白土，pH值为7.1，有机质含量为17.8g/kg、全氮含量为1.1g/kg、碱解氮含量为84.6mg/kg、速效磷含量为35.7mg/kg、速效钾含量为71.4mg/kg。

1.2试验设计

施氮量设5个处理，分别为150、225、300、375、450kg/hm2（以N150、N225、N300、N375、N450表示），所用肥料品种为尿素（N含量为46%）。氮肥运筹为基肥∶苗肥∶薹肥=5∶3∶2，分3次人工撒施。每小区面积为13.32m2（宽为3.33m、长为4.00m），每个施氮处理3次重复，随机区组排列，共15个小区。整地后将过磷酸钙（折合P2O572kg/hm2）、氯化钾（折合K2O72kg/hm2）、硼砂（7.5kg/hm2）在移栽前作基肥一次性施入。

采用育苗移栽方式，行距为40cm，密度为11.25万株/hm2，2018年9月20日育苗，10月28日移栽，翌年5月24日统一收获测产。油菜生育期内田间管理按当地常规方法进行。

1.3测定项目及方法

1.3.1相关指标测定

干物质质量测定：于苗期（2018-12-13）、薹期（2019-03-04）、初花期（2019-03-18）、终花期（2019-04-18）、成熟期（2019-05-10）分别采集样品，各小区取有代表性的连续5株植株，去除地下部根系，将地上部不同器官分别在105℃下杀青30min后于80℃下烘干至恒质量，冷却后取出，迅速测定各器官干物质质量。

农艺性状于成熟期每小区随机选取非边行5株植株，按照油菜考种标准进行考种。测定指标包括株高、一次分枝数、二次分枝数、有效角果数、每角粒数、千粒质量、单株粒质量等，以小区实收计产。

1.3.2相关指标计算花后各器官干物质分配率、花前干物质转移量、转移效率、对籽粒贡献率和花后干物质转移量、对籽粒贡献率根据以下公式计算[10，13]：

干物质分配率=植株器官干物质质量/植株干物质总质量×100%;

花前干物质转移量（g）=开花期营养器官干物质量-成熟期营养器官干物质量;

花前干物质转移效率=花前干物质转移量/开花期营养器官干物质量×100%;

花前干物质对籽粒的贡献率=花前干物质转移量/成熟期籽粒干物质量×100%;

花后干物质转移量（g）=成熟期籽粒干物质量-花前干物质转移量;

花后干物质对籽粒的贡献率=花后干物质转移量/成熟期籽粒干物质量×100%;

收获指数指成熟期油菜单株籽粒产量与植株地上干物质累积总量之比。计算公式如下：收获指数=单株籽粒产量/植株地上干物质总积累量。

1.4数据统计

采用Excel2013和SPSS22.0软件进行相关试验数据录入处理与统计分析。

2结果与分析

2.1施氮量对镇油8号单株干物质积累的影响

由图1可知，施氮能促进镇油8号的生长发育，各施氮处理单株总干物质质量随生育进程不断增加，至成熟期达最大值，说明施氮量不能改变油菜单株干物质不断积累的总体态势。

苗期至初花期，施氮量的增加能不断提高各时期单株总干物质质量;低于等于300kg/hm2施氮水平时，单株总干物质质量随施氮量提高增加显著;高于300kg/hm2施氮水平时，增加不显著。终花期至成熟期，各时期单株总干物质质量随施氮量提高呈先升后降趋势，施氮水平为375kg/hm2处理下最高;低于375kg/hm2施氮水平时，单株总干物质质量随施氮量提高增加显著;375kg/hm2与450kg/hm2施氮水平间差异不显著。结果表明，高于375kg/hm2施氮量虽对镇油8号苗期、薹期以及初花期植株的生长发育有一定的促进作用，却不能进一步促进终花期和成熟期植株的生长发育，造成投入氮素的浪费。

2.2施氮量对镇油8号花后各器官干物质积累分配的影响

由表1可知，各施氮处理下，镇油8号叶干物质积累量及分配率整体随生育进程不断下降，茎秆干物質积累量及分配率先升后降，角果干物质积累量和分配率不断上升，说明施氮量不能改变油菜花前营养器官积累的养分在花后逐渐向生殖器官转运的总体态势。

初花期，叶和角果（花）干物质积累量及分配率随施氮量增加总体呈增加趋势;高于300kg/hm2施氮水平时，干物质积累量增加不显著。茎秆干物质积累量随施氮水平增加先增后降，施氮水平为375kg/hm2处理下干物质积累量最大;分配率总体呈下降趋势。说明初花期茎秆在高氮投入水平下对氮素吸收利用能力不如叶和角果。

终花期，地上部各器官干物质积累量随施氮量增加呈先增后降趋势，与终花期单株总干物质质量变化趋势一致;施氮水平为375kg/hm2处理下达到峰值，叶、茎秆和角果干物质积累量分别为13.88、63.98、48.22g，比低氮水平（N150和N225）处理增加显著。终花期叶干物质分配率随施氮量的增加总体呈增加趋势，但相比初花期各施氮水平下叶干物质分配率下降明显;茎秆干物质分配率随施氮量的增加总体呈先降后升的趋势，与初花期相比有所提高;角果干物质分配率随施氮量增加呈先增后降的趋势，与初花期相比提高明显。说明花前期叶积累的干物质主要促进了终花期角果的生长发育。

成熟期地上部器官主要是茎秆和角果，角果由籽粒和角果壳组成，各器官干物质积累量随施氮量的增加先增加后缓慢下降，与成熟期单株总干物质质量变化趋势一致。茎秆、籽粒和角果壳在N150处理下干物质积累量最低，N375处理下最高;高氮水平（N375和N450处理）较低氮水平（N150和N225处理）增加明显。茎秆干物质分配率随施氮量的增加先降后升，与角果干物质分配率相反;高于300kg/hm2施氮水平时，角果壳干物质分配率随施氮量的增加不断提高，籽粒干物质分配率却不断下降。说明高氮投入水平下茎秆和角果壳干物质分配率的提高是制约籽粒产量进一步提高的重要影响因素。

2.3施氮量对镇油8号收获指数及花前花后干物质贡献的影响

收获指数反映了作物群体光合同化物转化为经济产品的能力，是作物源库关系的重要指标[14]。由表2可知，镇油8号在各施氮水平下收获指数为0.27～0.30，各处理间差异不显著;随着施氮量的增加呈先升后降趋势，N300处理下最大，说明更多的氮肥投入不能显著提高收获指数。

花前干物质主要指营养器官（叶和茎秆）干物质，其中花前干物质转移量随施氮量呈提高总体呈先升后降趋势;花前干物质转移效率及对籽粒贡献率与转移量变化趋势一致，其中N225处理时值最大，说明施氮225kg/hm2左右时可以最大程度地运转花前干物质，促进油菜籽粒产量的形成。

花后干物质包括营养器官和生殖器官，其中花后干物质转移量随着施氮水平的增高总体呈波动变化趋势，高氮水平（N375和N450处理）较低氮水平（N150和N225处理）增加显著;花后干物质对籽粒贡献率与转移量变化趋势一致，均在N375处理时值最大。花后干物质转移量及对籽粒贡献率在各施氮处理下明显高于花前干物质转移量及对籽粒贡献率，其中花后干物质对籽粒贡献率达50%以上。结果表明，最终籽粒产量的形成主要受花后干物质对籽粒转移量的影响，施氮375kg/hm2左右时可以最大程度地运转花后干物质，促进油菜籽粒产量的形成。

2.4施氮量对镇油8号成熟期主要农艺性状及产量的影响

由表3可知，镇油8号株高随施氮量的增加呈波动上升趋势;一次分枝数、二次分枝数、有效角果数、每角粒数、千粒质量、单株粒质量及产量随施氮量的增加呈先升后降变化趋势。在N300处理时，株高、二次分枝数、有效角果数达最大值，各处理差异不显著;N375处理时，一次分枝数、千粒质量、单株粒质量及产量达最大值;高氮水平（N375和N450处理）下千粒质量、单株粒质量及产量较低氮水平（N150和N225处理）增加显著。有效角果数、每角粒数和千粒质量是构成油菜产量的主要因子，施氮300～375kg/hm2有利于镇油8号主要产量构成因子的形成和发育，获得较高产量水平。

3结论与讨论

油菜生长发育中干物质的积累转运是氮素营养积累和转运变化的直观表现，是油菜产量形成的重要物质基础，其主要与品种[15-16]、种植密度[17-18]及施氮量[19]相关。在各施氮水平下，优质双低油菜新品种镇油8号单株总干物质质量随生育进程不断增加，成熟期达最大值，与前人研究结果[7，20]一致，但也有研究结果表明，油菜干物质积累总量在成熟期略有下降[15，21]，可能与试验品种特性相关。施氮量高于375kg/hm2时，镇油8号单株总干物质质量在终花期和成熟期呈下降趋势，高施氮量投入不能有效提高干物质积累总量，与李志玉等研究结果[22]一致。

油菜开花是营养生长向生殖生长的转变过程，花后各器官中干物质积累及分配率也随之发生显著变化[23-24]。在各施氮处理下，镇油8号花后叶干物质积累量及分配率随生育进程不断下降，角果干物质积累量及分配率不断增加，茎秆干物质积累量及分配率先升后降，与汤亮等的研究结果[25]一致。就花后各器官干物质积累量及分配率与施氮量响应而言，本研究中镇油8号初花期茎秆在高氮投入水平下对氮素吸收利用能力不如叶和角果，花前期叶积累的干物质主要促进终花期角果的生长发育。此外，在氮高效育种过程中，可通过降低成熟期茎秆及角果壳干物质分配率来提高高氮水平下的籽粒干物质积累。

油菜花前、花后干物质贡献量均会影响籽粒产量的形成，其中以花后干物质贡献量的影响较大[10]，本研究结果与之一致。本研究中花后干物质对籽粒贡献率达50%以上，远高于花前干物质对籽粒贡献率。已有研究表明，叶片所积累的干物质首先传到茎秆，再由茎秆传送到角果，而角果皮光合产物是后期油菜干物质积累的主要来源[26]。因此，花前干物质部分传送到角果中，是造成花前干物质对籽粒贡献率低于花后干物质的原因。

施氮可增加植株干物质累积，有利于增加分枝数和总角果数从而提高籽粒产量[4]。与本研究施氮处理结果相同。不同施氮水平下，镇油8号主要产量构成因子及产量水平随施氮量的增加呈先升后降趋势，与前人研究结果[7，22]一致。本研究结果表明，在试验区同等土壤肥力条件下，镇油8号移栽措施下适宜氮肥管理为施氮量300～375kg/hm2，在避免氮素营养流失的同时，还能有利产量因子形成，获得较高的收获指数及产量水平，提高油菜种植效益。

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