唐偉杰，官春云，林良斌，李麗萍，張振華，王 峰，肖 鋼，李 博，劉屹湘

（1 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)國家油料改良中心湖南分中心，湖南長沙 410128；2 云南農(nóng)業(yè)大學(xué)，云南昆明 650201）

氮是植物生長發(fā)育所必需的大量營養(yǎng)元素。植物吸收利用的氮素形態(tài)是以硝態(tài)氮 () 和銨態(tài)氮() 為主的無機氮，其中吸收的和占陰、陽離子吸收總量的70%左右[1]。植物對和NH4+吸收和利用的機理不盡相同[1]，并且植物吸收氮素的形態(tài)也會影響植物生長、生理過程，如干物質(zhì)積累、根系形態(tài)、光合作用、氮素同化等[2–4]。因此，科研人員開展了不同形態(tài)氮素對植物生長、生理影響的研究，但由于植物種類、品種或基因型、生育期、環(huán)境條件不同等原因而得出的結(jié)論不盡相同。例如：有的植物如水稻、枇杷、香蕉等偏好銨態(tài)氮，在銨態(tài)氮環(huán)境下生長更好[5–7]，而有的植物如小麥、柑橘、番茄等偏好硝態(tài)氮，在硝態(tài)氮環(huán)境下生長更好[8–10]。

油菜是世界第二大油料作物，對氮肥需求量較大，合理施用氮肥能顯著提高油菜籽粒產(chǎn)量[11]，同時不同油菜品種對氮素利用效率存在明顯的基因型差異[12]。我國油菜種植區(qū)域廣泛，在大田、山地中均有種植，但不同土壤類型中氮形態(tài)、氮含量等也不同。在南方稻油、稻稻油輪作的偏酸性水田土壤中多以銨態(tài)氮為主，而在云南山地、北方旱地土壤中多以硝態(tài)氮為主[1]。目前，對油菜氮肥研究多從不同施氮水平對油菜產(chǎn)量影響角度展開，而有關(guān)不同形態(tài)氮肥及配施對不同氮效率油菜生長、生理、籽粒產(chǎn)量、油產(chǎn)量影響研究鮮見報道。本文通過砂培試驗，研究不同比例硝態(tài)氮和銨態(tài)氮配施對已篩選出的不同氮效率油菜品種湘油15 (氮高效) 和814 (氮低效) 全生育期生長、生理與產(chǎn)量的影響，旨在為油菜生產(chǎn)中氮肥合理施用，促進油菜高產(chǎn)、高效栽培提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試油菜品種為氮高效油菜品種湘油15和氮低效品種814，由湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)國家油料中心湖南改良分中心提供。

1.2 試驗設(shè)計

試驗于2016年9月—2017年4月在云南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)科中心大棚試驗場進行。為防止轉(zhuǎn)化為，試驗選用30 cm × 30 cm塑料盆缽進行營養(yǎng)液澆灌的砂培試驗 (石英砂)，并在各處理營養(yǎng)液中加入10 μmol/L的等量硝化抑制劑 (DCD)。在同一氮濃度下，試驗設(shè)置5個硝銨比處理，摩爾比例分別為：100/0 (N1)、75/25 (N2)、50/50 (N3)、25/75 (N4)、0/100 (N5)。于2016年9月25日采用育苗盤播種育苗，11月2日移栽，每缽移苗一棵，每個處理30缽，2個品種5個處理共300個生長缽。

以Hoagland完全營養(yǎng)液[13]為基礎(chǔ)并改進后進行澆灌培養(yǎng)，營養(yǎng)液中N素濃度為15 mmol/L，不同形態(tài)氮肥處理分別用KNO3和 (NH4)2SO4進行配置，營養(yǎng)液中大量元素組成成分見表1。微量元素營養(yǎng)液成分為：B 1.0 mg/L、Mn 0.5 mg/L、Zn 0.05 mg/L、Cu 0.02 mg/L、Mo 0.01 mg/L。每五天澆灌一次營養(yǎng)液，為防止Ca2+與、反應(yīng)產(chǎn)生沉淀，CaCl2單獨澆灌，各處理總施氮量均為每生長缽4.2 g純氮，于初花期前將所有營養(yǎng)液全部施入基質(zhì)中。

表1 營養(yǎng)液組成成分Table 1 Composition of hydroponic solution

1.3 取樣與測定方法

分別于油菜移栽后70 d (苗期)、130 d (花期)、180 d (收獲期) 收獲全株。每處理取5株植株，先用蒸餾水多次清洗，去除地上部塵土和根系上的養(yǎng)分離子，用根系掃描儀 EPSON(PER-FECTION C700)對根進行掃描，用WinRHIZO PRO2009軟件進行分析，獲得植株總根長、根系總表面積、根系平均直徑、根總體積等數(shù)據(jù)。根、莖、葉、角果 (花) 在105℃下殺青30min，80℃烘干至恒重，測定生物量，磨碎過篩后測定氮含量。籽粒于50℃烘干至恒重，測定生物量和氮含量，并在湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)國家油料改良中心湖南分中心用近紅外反射光譜法測定籽粒油分含量。

1) 光合作用參數(shù)測定：于苗期、花期取樣前的晴天上午9:00—11:30，使用Li-6400便攜式光合作用測定儀測定各處理5株長勢一致植株功能葉片 (倒3、4葉) 的凈光合速率 (Pn)、氣孔導(dǎo)度 (Gs)、細胞間CO2濃度 (Ci)。測定時使用紅藍光源葉室，采用開放式氣路，設(shè)置光照強度為1500 μmol/(m2·s)，葉溫20℃。同時采用葉綠素儀測定葉片葉綠素含量(SPAD值)，每株測定其功能葉片 (倒3、4葉)2片。測定每葉片選取6個測定部位，每部位測1次數(shù)據(jù)，以這些數(shù)據(jù)的平均值作為該單株的SPAD值[14]。

2) 氮含量的測定：植株總氮含量測定采用濃H2SO4–H2O2消煮，微量凱氏定氮儀測定總氮[15]。氮累積量 = 干物質(zhì)量 × 氮含量。地上部的氮含量和氮累積量根據(jù)莖、葉、角果 (花)、籽粒的干物質(zhì)量、氮含量和氮累積量換算而來。

3) 油菜籽粒產(chǎn)量相關(guān)性狀測定，主要指標(biāo)包括：籽粒產(chǎn)量、含油量、油產(chǎn)量。油產(chǎn)量 = 籽粒產(chǎn)量 × 含油量。

1.4 數(shù)據(jù)分析

所有數(shù)據(jù)均為5次重復(fù)的平均值 ± 標(biāo)準(zhǔn)誤。用SPSS (22.0) 軟件進行ANOVA統(tǒng)計分析，Duncan's法檢驗處理間差異顯著性 (P ＜ 0.05)，并對同一氮素形態(tài)處理下湘油15和與814品種之間各指標(biāo)的差異作t檢驗 (P ＜ 0.05)。用Sigmaplot 12.5軟件制圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同形態(tài)氮肥對油菜生物量的影響

不同形態(tài)氮肥處理對油菜全生育期生長影響差異顯著 (圖1)。與單施硝態(tài)氮相比，單施銨態(tài)氮顯著降低了湘油15 (氮高效) 和814 (氮低效) 全生育期地上部和根的生物量。氮肥處理中當(dāng)銨態(tài)氮比例超過50%時顯著降低了湘油15和814全生育期地上部和根的生物量。苗期814地上部生物量則隨著氮肥中銨態(tài)氮比例增加呈現(xiàn)先增高后降低的趨勢，當(dāng)銨態(tài)氮比例為25%時最高，而后顯著降低。苗期不同氮效率油菜根部的干物質(zhì)積累均呈現(xiàn)相同規(guī)律，即隨著銨態(tài)氮比例的增加先升高而后降低，與N1處理相比，N2處理更有利于油菜根系干物質(zhì)積累。花期、收獲期時，N1、N2處理下不同氮效率品種地上部和根的生物累量均顯著高于N3、N4、N5處理。氮高效品種湘油15和氮低效品種814的干物質(zhì)積累差異在不同生育期均呈相似規(guī)律。苗期和花期，N1、N3處理下湘油15地上部和根的生物量顯著高于814；收獲期，N1、N2、N3、N4處理下湘油15地上部和根的生物量顯著高于814。

2.2 不同形態(tài)氮肥對油菜根系構(gòu)型的影響

植物根系構(gòu)型即根系在其生長介質(zhì)中的生長與分布直接影響著植物的生長和發(fā)育。苗期不同形態(tài)氮肥對油菜根系構(gòu)型影響差異顯著 (表2)。氮高效油菜品種湘油15和氮低效品種814的根長、根表面積、根體積均隨著氮肥中銨態(tài)氮比例的增加呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，在N2處理時最大，然后隨著銨態(tài)氮比例的增加而顯著降低。N1、N2、N3、N4處理下氮高效品種湘油15的根長和根表面積、根體積均顯著高于氮低效品種814。其中，N1、N2、N3、N4處理下，湘油15的根長、根表面積和根體積分別是 814 的 1.41、1.12、1.54、1.88，1.51、1.16、1.25、1.52 和 1.63、1.18、1.29、1.23倍。

收獲期不同形態(tài)氮肥對油菜根系形態(tài)具有顯著影響 (表2)。單施銨態(tài)氮 (N5處理) 顯著降低了油菜根長、根表面積、根體積。N1、N2處理下湘油15和814的根長、根表面積和根體積均顯著高于N3、N4、N5處理。氮高效油菜品種湘油15在各氮肥處理下的根長、根表面積、根體積均顯著高于814。與苗期相比，收獲期N1、N2、N3、N4、N5處理下湘油15根長分別增加至1.87、1.34、2.01、3.19、4.37倍，收獲期N1、N3、N4、N5處理下814根長分別增加至1.35、1.45、3.58、2.21倍，814在N2處理下根長降低。與根長相比，湘油15和814的根表面積、根直徑、根體積增幅較小或略有降低。

圖1 各生育期供應(yīng)不同硝銨比氮肥的油菜生物量Fig. 1 Biomass of oilseed rapes supplied with different ratios at different growth periods

表2 苗期和收獲期供應(yīng)不同硝銨比氮肥油菜的根系構(gòu)型Table 2 Root architectures of oilseed rape treated with different ratios at the seedling and harvest period

表2 苗期和收獲期供應(yīng)不同硝銨比氮肥油菜的根系構(gòu)型Table 2 Root architectures of oilseed rape treated with different ratios at the seedling and harvest period

注（Note）： N1～N5 處理硝態(tài)氮/銨態(tài)氮摩爾比例依次為 100/0、75/25、50/50、25/75 和 0/100 The NO3–/NH4+ ratio from N1 to N5 was 100/0, 75/25, 50/50, 25/75 and 0/100 in mole；同列數(shù)字后不同字母表示同一品種同一生育期不同處理間差異顯著 Values followed by different letters indicate significantly different among treatments for the same cultivar at the same growth period (P ＜ 0.05)；* 表示同一氮肥處理同一生育期不同品種間差異顯著 Indicates significantly different between cultivars under the same treatment at the same growth period (P ＜ 0.05).

品種Cultivar處理Treatment根長 (cm)Root length根表面積 (cm2)Root surface根直徑 (mm)Root diameter根體積 (cm3)Root volume苗期Seedling收獲期Harvest苗期Seedling收獲期Harvest苗期Seedling收獲期Harvest苗期Seedling收獲期Harvest湘油15 Xiangyou 15 N1 33760.3 b* 63028.7 a* 2729.6 b* 3962.4 a* 0.2657 b 0.1981 b 17.81 b* 20.52 a*N2 46023.9 a* 61632.8 a* 4271.4 a* 3885.3 a* 0.2826 b 0.2045 b 31.26 a* 19.67 a*N3 20999.9 c* 42130.8 b* 1758.9 c* 2739.6 b* 0.2960 b 0.2127 ab 14.91 b* 14.36 b*N4 9975.5 d* 31785.7 c* 961.0 d* 2211.5 b* 0.3057 b 0.2239 a 7.39 c* 12.41 b*N5 3092.6 e 13503.3 d* 327.1 e 946.4 c* 0.3882 a 0.2273 a 2.90 d 5.33 c*814 N1 24022.1 b 32523.6 a 1805.0 b 2561.5 a 0.2405 c 0.2384 a* 10.90 b 15.70 a N2 41144.3 a 31198.2 a 3691.8 a 2495.6 a 0.2842 b 0.2410 a* 26.44 a 16.08 a N3 13636.0 c 19720.2 b 1401.9 c 1461.2 b 0.3320 a* 0.2398 a* 11.53 b 8.82 b N4 5307.1 d 19004.8 b 632.5 d 1246.8 b 0.3809 a* 0.2090 b 6.01 c 6.53 b N5 4002.8 e 8837.1 c 349.4 e 569.0 c 0.3527 a 0.2060 b 3.40 d 2.92 c

2.3 不同形態(tài)氮肥對油菜光合作用的影響

與單施硝態(tài)氮相比，銨態(tài)氮、硝態(tài)氮配施顯著增加了苗期湘油15和814葉片的葉綠素含量 (SPAD值) 和凈光合速率，單施銨態(tài)氮顯著降低苗期油菜的葉綠素含量和凈光合速率 (表3)。在試驗過程中，雖然銨態(tài)氮、硝態(tài)配施增加了N3、N4處理油菜葉片的葉綠素含量，但葉片面積顯著小于N1處理，因此N3、N4處理油菜葉片光合作用產(chǎn)生的有機物要小于N1處理。此外，N1、N2、N3處理下湘油15葉片的SPAD值、凈光合速率、胞間CO2濃度顯著高于814。

花期單施銨態(tài)氮處理下湘油15和814葉片的葉綠素含量 (SPAD值) 和凈光合速率顯著高于單施硝態(tài)氮處理 (表3)。這可能與基質(zhì)中部分銨態(tài)氮在微生物作用下轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮有關(guān)，花期時N5處理基質(zhì)中可能含有部分硝態(tài)氮，同時試驗過程中筆者觀察發(fā)現(xiàn)814品種在N5處理下葉片數(shù)和總?cè)~面積顯著小于其他氮肥處理，因此814單位葉面積的葉綠素含量(SPAD值) 顯著高于其他處理，但由于N5處理植株葉片總?cè)~面積顯著小于其他處理，因此油菜光合作用產(chǎn)生的有機物總量還是偏小?；ㄆ谠诟鞯侍幚硐拢咝贩N湘油15葉片的SPAD值、凈光合速率、胞間CO2濃度顯著高于氮低效品種814。

2.4 不同形態(tài)氮肥對油菜氮含量和氮累積量的影響

各氮肥處理下，湘油15、814地上部和根的氮含量均隨著油菜生育期的推進呈降低的趨勢 (圖2)，苗期最高，花期次之，收獲期最低。苗期時N3、N4、N5處理下，湘油15和814苗期植株地上部和根的氮含量均顯著高于N1、N2處理，至花期時湘油15和814根的氮含量均為N5處理最高。收獲期N5處理下，湘油15和814根的氮含量仍顯著高于其他處理。苗期、花期時，各氮肥處理下不同氮效率油菜間地上部和根的氮含量差異不明顯。收獲期時N1、N2、N3、N4處理下，814地上部和根的氮含量顯著高于湘油15。

隨著生育期的推進，各氮肥處理油菜地上部和根的氮累積量均呈現(xiàn)先增加而后降低的趨勢 (圖3)，花期時油菜氮累積量最高，而后少量降低。不同形態(tài)氮肥處理對油菜氮累積影響差異顯著。當(dāng)銨態(tài)氮比例超過50%時顯著降低了油菜地上部和根的氮累積量。不同生育期，N1、N2處理下植株地上部和根的氮累積量顯著高于其他處理。不同生育期，湘油15地上部和根的氮累積量在N1、N2處理下無顯著差異。苗期品種814地上部和根的氮累積量在N2處理下最高；花期品種814地上部氮累積量在N2處理下最高，而根的氮累積量在N1和N2處理下顯著高于其他處理；收獲期品種814地上部和根的氮累積量在N1、N2處理下無顯著差異。不同氮效率油菜間，苗期湘油15根的氮累積量在N1、N3、N4處理下顯著高于品種814，花期湘油15地上部氮累積量在N1、N2、N3、N4處理下顯著高于品種814，收獲期在各氮肥形態(tài)處理下不同氮效率油菜間的氮累積量差異不顯著。

表3 苗期和花期供應(yīng)不同硝銨比氮肥對油菜光合作用的影響Table 3 Effects of different ratios on the photosynthesis of oilseed rape at the seedling and flowering period

表3 苗期和花期供應(yīng)不同硝銨比氮肥對油菜光合作用的影響Table 3 Effects of different ratios on the photosynthesis of oilseed rape at the seedling and flowering period

注（Note）：N1～N5 處理硝態(tài)氮/銨態(tài)氮摩爾比例依次為 100/0、75/25、50/50、25/75 和 0/100 The NO3–/NH4+ ratio from N1 to N5 was 100/0, 75/25, 50/50, 25/75 and 0/100 in mole；Pn—Net photosynthetic rate；Gs—Stomatal conductance；Ci—Intercellular CO2 concentration；LDW—Leaf dry weight; 同列數(shù)值后不同字母表示同一品種同一生育期不同處理間差異顯著 Values followed by different letters indicate significantly different among treatments for the same cultivar at the same growth period (P ＜ 0.05)；* 表示同一氮肥處理同一生育期不同品種間差異顯著 Indicates significantly different between cultivars under the same treatment at the same growth period (P ＜ 0.05).

處理Treatment SPAD 凈光合速率Pn [μmol/(m2·s)]氣孔導(dǎo)度Gs [mol/(m2·s)]胞間CO2濃度Ci (μmol/mol)葉干重LDW (g/plant)苗期Seedling花期Flowering苗期Seedling花期Flowering苗期Seedling花期Flowering苗期Seedling花期Flowering苗期Seedling花期Flowering湘油15 Xiangyou 15 N1 49.89 c* 50.20 b* 15.8 b* 17.0 b* 0.182 b 0.204 b* 220.8 b* 230.4 b 24.64 a* 8.28 a*N2 54.81 a* 53.60 a* 19.3 a* 19.0 a* 0.226 a 0.216 a* 239.5 a* 249.9 a* 24.34 a 9.03 a N3 51.40 b* 49.72 b* 17.1 b* 16.6 b* 0.198 b 0.207 b* 226.2 b* 224.0 b 9.81 b* 7.11 b*N4 52.48 b 49.83 b* 17.9 b 16.9 b* 0.200 b 0.206 b* 228.1 b 225.6 b 3.91 c 5.82 c*N5 46.50 d 52.20 a* 12.0 c 18.8 a* 0.102 c 0.214 a* 201.1 c 240.3 a 2.87 d 2.94 d 814 N1 46.63 b 46.90 b 14.8 bc 15.0 b 0.202 b 0.190 b 209.0 b 230.9 b 16.25 b 7.03 b N2 50.03 a 46.72 b 18.2 a 15.3 b 0.222 a 0.193 b 226.8 a 233.2 b 24.03 a 8.94 a N3 48.40 ab 46.74 b 15.9 b 15.8 b 0.190 b 0.192 b 199.5 ab 231.5 b 7.07 c 4.65 c N4 51.84 a 45.76 b 18.0 a 14.9 b 0.219 b 0.190 b 223.3 b 229.4 b 3.27 d 2.75 d N5 44.73 b 48.14 a 10.1 d 16.3 a 0.106 c 0.194 a 210.1 b 236.3 a 1.98 e 1.97 e

2.5 不同形態(tài)氮肥對油菜產(chǎn)量的影響

不同形態(tài)氮肥處理對油菜產(chǎn)量影響差異顯著 (表4)。N1、N2處理下，湘油15的籽粒產(chǎn)量和油產(chǎn)量顯著高于N3、N4、N5處理。814的籽粒產(chǎn)量和油產(chǎn)量則隨著氮肥處理中銨態(tài)氮比例的增加而先增高后降低，在N2處理時產(chǎn)量最高。從產(chǎn)量結(jié)果看，兩個品種對銨態(tài)氮、硝態(tài)氮表現(xiàn)有差異，這可能與兩個品種對硝態(tài)氮利用效率的高低有關(guān)。與單施硝態(tài)氮相比，銨態(tài)氮、硝態(tài)氮配施顯著提高了籽粒含油量，這可能與單施硝態(tài)氮處理下油菜籽粒氮含量較高有關(guān)(表4)。同時，N1、N2、N3、N4處理下湘油15的籽粒產(chǎn)量、含油量、油產(chǎn)量均顯著高于品種814，而品種814的籽粒氮含量顯著高于湘油15。

3 討論

圖2 不同硝銨比下不同生育期油菜氮含量Fig. 2 N concentration of oilseed rape treated with different ratios at different growth periods

硝態(tài)氮和銨態(tài)氮都是油菜的主要氮源[11]，但油菜的適宜銨態(tài)氮/硝態(tài)氮配比及其對不同生育期、不同氮效率油菜品種的生長、生理及產(chǎn)量的影響等問題研究甚少。本研究發(fā)現(xiàn)無論是氮高效品種還是氮低效品種，在不同生育期時 (苗期、花期、收獲期)，與單施硝態(tài)氮相比，單施銨態(tài)氮以及銨態(tài)氮比例超過50%時均顯著降低了油菜的生物產(chǎn)量、籽粒產(chǎn)量和油產(chǎn)量，抑制了油菜根系生長，并顯著降低了油菜對氮的吸收和積累，表明過多的銨態(tài)氮對油菜是一種逆境，而100%硝態(tài)氮和75%硝態(tài)氮 + 25%銨態(tài)氮均為適宜油菜生長的氮營養(yǎng)環(huán)境。有研究發(fā)現(xiàn)，對于喜硝作物來說，加入一定量的銨態(tài)氮可以促進作物生長[8]；對于喜銨作物來說，加入一定量硝態(tài)氮可以促進作物生長[6]。本試驗中，油菜在硝態(tài)氮下正常生長，加入少量的銨態(tài)氮可促進其生長，而當(dāng)銨態(tài)氮比例超過50%時顯著抑制其生長、降低產(chǎn)量。已有研究表明，對于大部分旱地作物，單施銨態(tài)氮肥或施用過多的銨態(tài)氮肥會導(dǎo)致作物產(chǎn)量降低[1]。可以歸為以下幾點原因：一是銨態(tài)氮肥會抑制作物對K+、Ca2+、Mg2+等陽離子的吸收；二是銨態(tài)氮肥比例過高時，會抑制作物氮代謝關(guān)鍵酶活性，如硝酸還原酶和谷氨酰胺合成酶；三是過多銨態(tài)氮肥抑制作物生長，減少葉面積，降低光合產(chǎn)物向根部運輸量；四是硝態(tài)氮吸收進入植物細胞內(nèi)可以大量儲存在液泡中，對植物是安全的，而銨態(tài)氮進入植物細胞內(nèi)不能進入液泡儲存，必須盡快與有機酸結(jié)合，形成氨基酸或酰胺，并造成植物細胞內(nèi)酸化，銨在植物體內(nèi)的積累對植物毒害作用較大，因此過高濃度的銨態(tài)氮容易對旱地作物產(chǎn)生銨毒作用[1,16]。綜上所述，可初步判定油菜為喜硝作物。本研究結(jié)果是在砂培條件下獲取的，在土培條件下，銨態(tài)氮可在微生物作用下發(fā)生硝化作用轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮，硝態(tài)氮不被土壤吸附易淋失和反硝化，二者處于動態(tài)變化中，同時作物對銨態(tài)氮、硝態(tài)氮的吸收還受土壤類型、土壤pH值、肥力水平、生育期等影響[1]。于飛等[17]利用盆栽試驗研究了土壤pH為8.7的石灰性潮土中不同氮肥對甘藍型油菜“寧雜一號”生長的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)生長初期，除硝酸鈣外，不同氮肥均顯著抑制油菜的生長，氯化銨 ＞ 硫酸銨≈尿素 ＞ 硝酸銨，但隨著時間推移，各氮肥最終均顯著促進油菜生長和養(yǎng)分吸收，且不同氮肥的差異也逐漸減小。張萌[18]研究認為，在pH為6.55的潴育型水稻土和pH為6.47的黃棕壤水稻土中，直播油菜“華油雜9號”籽粒產(chǎn)量在硝銨比為1∶3時最大，且增加銨態(tài)氮施用比例可以相對增加油菜干物質(zhì)量。因此，將本試驗結(jié)果用于指導(dǎo)油菜施肥時，還需根據(jù)所處土壤環(huán)境及不同生育期土壤中銨態(tài)氮、硝態(tài)氮的數(shù)量及比例，用兩種氮源肥料調(diào)控。

圖3 不同硝銨比下不同生育期油菜的氮累積量Fig. 3 N accumulation of oilseed rape treated with different ratios at different growth periods

同時，本研究表明硝態(tài)氮中添加少量銨態(tài)氮有利于油菜苗期生長。本試驗中，苗期在75%硝態(tài)氮 +25%銨態(tài)氮的氮肥處理下不同氮效率品種根系的根長、根表面積、根體積均顯著高于其他處理，且湘油15根部干物質(zhì)累積量、品種814地上部和根部的干物質(zhì)累積量和氮累積量顯著高于其他處理。植物吸收硝態(tài)氮是一個需要更多能量參與的主動吸收過程，吸收銨態(tài)氮可以減少自身能量的消耗[1]。苗期油菜干物質(zhì)積累較少，因此添加少量的銨態(tài)氮可以降低油菜能量消耗，促進干物質(zhì)累積。同時，與單施硝態(tài)氮相比，銨態(tài)氮與硝態(tài)氮配施顯著增加了苗期植株葉片葉綠素含量 (SPAD值) 和凈光合速率 (表3)。此外，有研究認為高濃度的硝態(tài)氮會導(dǎo)致植物 (尤其是雙子葉植物) 的缺鐵黃化，由于硝態(tài)氮的吸收使植物質(zhì)外體pH升高，降低了鐵營養(yǎng)的有效性，抑制了Fe (Ⅲ) 的還原，使進入共質(zhì)體的鐵減少，而添加一定比例的銨態(tài)氮能顯著改善植物的鐵營養(yǎng)狀況，因為銨態(tài)氮的吸收能使植物根際和質(zhì)外體pH降低，進而提高鐵的有效性[19]。上述原因說明與單施硝態(tài)氮相比，苗期施硝態(tài)氮添加少量的銨態(tài)氮有利于油菜生長。本研究結(jié)果與其他研究有一致性。張樹杰等[20]通過水培試驗研究認為，供應(yīng)硝態(tài)氮時搭配少量的銨態(tài)氮更有利于中雙9號油菜幼苗生長。Lu等[21]也發(fā)現(xiàn)，與硝態(tài)氮為單一氮源相比，番茄幼苗根系和地上部干重在75%硝態(tài)氮 + 25%銨態(tài)氮時顯著升高10.3%和15.6%。隨著油菜生育進程推進，光合作用總面積擴大、碳水化合物大量累積，植株儲存的能量遠遠超過吸收、同化硝態(tài)氮多消耗的能量，同時隨著植株根系的不斷生長，對營養(yǎng)元素的吸收面積等營養(yǎng)元素吸收的抑制作用，并且由于油菜生長后期根系吸收能力減弱，不能很好地利用環(huán)境中的氮素，主要以植株體內(nèi)的有機氮 (如Rubisco) 和硝態(tài)氮() 再利用為主[22]，植株同化銨態(tài)氮的低能量消耗優(yōu)勢減少，而本試驗花期、收獲期時不同氮效率油菜根部的氮含量和氮累積量在N1和N2處理間差異不顯著，上述原因促使花期、收獲期時N2處理下不同氮效率油菜根部生物量以及收獲期根系構(gòu)型與N1處理相比優(yōu)勢并不明顯。

作物氮效率有兩方面的含義，一方面是指作物在同等供氮水平下吸氮量大，另一方面是指對已吸收氮素的利用效率高，單位吸收氮素所生產(chǎn)的干物質(zhì)多[23]。本試驗中，相比氮低效油菜，氮高效油菜具有更為優(yōu)良的根系統(tǒng)構(gòu)型、植株體內(nèi)氮素利用更充分。作物根系是吸收水分和養(yǎng)分的主要器官，同時也是物質(zhì)同化、轉(zhuǎn)化和合成的重要器官，根系的形態(tài)及生理特性直接影響作物的養(yǎng)分吸收效率，進而對產(chǎn)量形成具有舉足輕重的影響[24]。本試驗發(fā)現(xiàn)，苗期和收獲期氮高效品種湘油15在N1、N2、N3、N4處理下根系的根長、根表面積、根體積均顯著高于品種814。具有較長的根長和多而發(fā)達側(cè)根的作物，其根系與介質(zhì)中的養(yǎng)分有較大的接觸面積，因而對氮素的吸收也有更大的潛力[25]，所以湘油15苗期根部的氮累積量、花期地上部的氮累積量在大部分氮肥處理下顯著高于品種814，但收獲期湘油15和品種814地上部和根的氮累積量無顯著差異 (圖3)。Han等[26]研究認為，與氮高效品種湘油15相比，氮低效品種814將根系吸收的硝態(tài)氮更大比例地儲存在根系液泡內(nèi)，導(dǎo)致根系向地上部轉(zhuǎn)運的硝態(tài)氮減少，然而為了滿足地上部的生長發(fā)育需要，814品種的根系需要吸收更多的硝態(tài)氮。即產(chǎn)生相同的生物量，814品種需要吸收更多的硝態(tài)氮，從而導(dǎo)致了其氮素利用效率較低。這也解釋了收獲期湘油15生物量顯著高于814 (圖1)，但兩個品種之間氮累積量無顯著差異 (圖3)。同時，由于814更多地將硝態(tài)氮儲存在根系液泡中，對硝態(tài)氮利用效率較低，而添加少量的銨態(tài)氮能夠促進814對氮的吸收、利用，因此收獲期814品種在N2處理下地上部生物量 (圖1)和籽粒產(chǎn)量 (表4) 均明顯高于N1處理，而湘油15對硝態(tài)氮能夠高效利用，所以湘油15地上部和根的生物量 (圖1) 以及籽粒產(chǎn)量 (表4) 在N1和N2處理間差異不顯著。

表4 不同硝銨比油菜籽粒的產(chǎn)量性狀Table 4 Yield-related traits of oilseed rape treated with different ratios

表4 不同硝銨比油菜籽粒的產(chǎn)量性狀Table 4 Yield-related traits of oilseed rape treated with different ratios

注（Note）：N1～N5 處理硝態(tài)氮/銨態(tài)氮摩爾比例依次為 100/0、75/25、50/50、25/75 和 0/100 The ratio from N1 to N5 was 100/0, 75/25, 50/50, 25/75 and 0/100 in mole；同列數(shù)值后不同字母表示同一品種同一生育期不同處理間差異顯著 Values followed by different letters indicate significantly different among treatments for the same cultivar at the same growth period (P ＜ 0.05)；* 表示同一氮肥處理同一生育期不同品種間差異顯著 Indicates significantly different between cultivars under the same treatment at the same growth period (P ＜ 0.05).

品種Cultivar處理Treatment籽粒產(chǎn)量 (g/plant)Seed yield含油量 (%)Oil content油產(chǎn)量 (g/plant)Oil yield籽粒氮含量 (%)Seed N content湘油15 Xiangyou 15 N1 29.0 ± 2.8 a* 39.9 ± 1.0 b* 11.6 ± 1.3 a* 3.63 ± 0.11 a N2 27.9 ± 3.2 a* 41.4 ± 0.9 a* 11.6 ± 1.5 a* 3.38 ± 0.13 b N3 22.8 ± 2.6 b* 42.0 ± 0.8 a* 9.6 ± 1.2 b* 3.30 ± 0.12 b N4 15.1 ± 1.9 c* 41.9 ± 1.1 a* 6.3 ± 0.8 c* 3.33 ± 0.11 b N5 5.6 ± 0.9 d 40.3 ± 1.0 b 2.3 ± 0.5 d 3.62 ± 0.10 a 814 N1 18.3 ± 2.0 b 37.9 ± 0.8 b 6.9 ± 0.8 b 3.88 ± 0.12 a*N2 22.6 ± 1.6 a 39.9 ± 0.7 a 9.0 ± 0.7 a 3.62 ± 0.10 b*N3 12.3 ± 1.0 c 39.5 ± 1.0 a 4.8 ± 0.5 c 3.65 ± 0.11 b*N4 8.3 ± 0.6 d 39.4 ± 0.9 a 3.3 ± 0.4 d 3.66 ± 0.13 b*N5 4.2 ± 1.0 e 39.3 ± 1.2 a 1.7 ± 0.8 e 3.68 ± 0.09 b

4 結(jié)論

單施硝態(tài)氮能夠明顯促進油菜生長、增加生物量、提高產(chǎn)量，而單施銨態(tài)氮抑制油菜生長、降低產(chǎn)量。在供應(yīng)硝態(tài)氮的條件下適當(dāng)添加銨態(tài)氮(75%+ 25%) 能夠促進油菜生長、增強光合作用、提高產(chǎn)量，而當(dāng)銨態(tài)氮比例超過50%時，則顯著抑制其生長。氮高效品種湘油15具有較高的根長、根表面積、根體積，有利于其對氮素的吸收，是氮高效的基礎(chǔ)。氮高效品種對硝態(tài)氮的高效利用，是氮高效的關(guān)鍵。氮低效品種814雖然也有較強的氮素吸收能力，但其對硝態(tài)氮利用效率不高，不利于氮效率的提高。