劉秋霞，任濤，張亞偉，廖世鵬，李小坤，叢日環(huán)，魯劍巍

華中區(qū)域直播冬油菜臨界氮濃度稀釋曲線的建立與應(yīng)用

劉秋霞，任濤，張亞偉，廖世鵬，李小坤，叢日環(huán)，魯劍巍

（華中農(nóng)業(yè)大學(xué)微量元素中心/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部長江中下游耕地保育重點實驗室，武漢 430070）

【】明確華中區(qū)域直播冬油菜的氮素稀釋曲線模型及其適用性，探討以氮素營養(yǎng)指數(shù)評價油菜氮素營養(yǎng)狀況的可行性。【】通過2015—2016和2016—2017兩個年度設(shè)置的不同氮肥用量（2015—2016年度氮肥用量為0、60、120、180和240 kg N·hm-2，2016—2017年度氮肥用量為0、60、120、180、240、300和360 kg N·hm-2）的田間試驗，研究不同氮肥用量下從苗期到花期油菜各生育時期地上部生物量和植株氮素含量變化，建立直播冬油菜地上部臨界氮素濃度稀釋曲線模型。并利用該模型和植株氮素含量計算氮素營養(yǎng)指數(shù)，明確氮肥用量對油菜植株各個時期氮素營養(yǎng)指數(shù)的影響，探究油菜產(chǎn)量和氮素營養(yǎng)指數(shù)的關(guān)系，確定各時期適宜的氮素營養(yǎng)指數(shù)?！尽康适┯蔑@著增加油菜地上部生物量和氮素含量，不同氮肥處理間差異顯著。直播冬油菜地上部臨界氮素濃度和地上部生物量符合冪指數(shù)的關(guān)系（Ncnc=3.49DM-0.26）。該模型可以將獨立的兩個試驗的氮限制和非氮限制組數(shù)據(jù)區(qū)分開，模型擬合的氮素濃度和植株實際氮素濃度線性相關(guān)，RMSE和n-RMSE分別為0.37和13%，模型具有較好的穩(wěn)定性。在試驗氮肥用量范圍內(nèi)，各點不同時期氮素營養(yǎng)指數(shù)隨氮肥用量的增加而增加，且氮素營養(yǎng)指數(shù)對氮肥用量的響應(yīng)與產(chǎn)量相似。氮肥施用顯著增加油菜產(chǎn)量，盡管不同試驗點直播冬油菜產(chǎn)量對氮肥用量的響應(yīng)存在差異，但各點相對產(chǎn)量和不同時期的氮素營養(yǎng)指數(shù)均呈一元二次曲線關(guān)系，各生育時期氮素營養(yǎng)指數(shù)可以準確地反映油菜氮素營養(yǎng)狀況。直播冬油菜相對產(chǎn)量為1時，越冬期、薹期和花期的氮素營養(yǎng)指數(shù)分別為1.35、1.26和1.03?！尽坑筒说叵♂屒€模型Ncnc=3.49DM-0.26和氮營養(yǎng)指數(shù)能夠評價華中區(qū)域直播冬油菜氮素營養(yǎng)狀況，用于植株氮素診斷。

直播冬油菜；臨界氮素稀釋曲線；氮營養(yǎng)指數(shù)；植株氮素診斷

0 引言

【研究意義】油菜是我國重要的油料作物，以冬油菜種植為主，主要分布于長江流域[1]，其中華中區(qū)域是冬油菜的重要產(chǎn)區(qū)。隨著農(nóng)村勞動力結(jié)構(gòu)改變，油菜種植逐漸由移栽轉(zhuǎn)為直播。農(nóng)田土壤氮素缺乏是冬油菜產(chǎn)量的重要限制因子，合理施用氮肥能明顯提高冬油菜的產(chǎn)量[2-3]。由于氮的性質(zhì)比較活躍，在土壤中的轉(zhuǎn)化途徑多，因此氮肥管理一直是作物養(yǎng)分管理中的重點和難點[4-5]。由于缺乏明確的氮素營養(yǎng)診斷指標，難以準確判斷油菜植株氮素營養(yǎng)狀況，生產(chǎn)中施氮不合理的現(xiàn)象常常發(fā)生，調(diào)查表明，長江流域冬油菜主產(chǎn)區(qū)有1/3農(nóng)戶存在施肥不足或過量的現(xiàn)象[6]，限制了冬油菜產(chǎn)量和氮肥利用率提高。通過植物氮素診斷來精確追肥是作物氮素養(yǎng)分管理的重要方法之一[7]，其核心在于確定作物的臨界氮濃度。所謂的臨界氮濃度是指作物達到最大干物質(zhì)所需要的最低氮濃度[8]。在作物生長的過程中，作物體內(nèi)的臨界氮濃度會隨著生物量的增加而降低，兩者間存在冪指數(shù)關(guān)系（N=a DM-b）[9-11]。【前人研究進展】國內(nèi)外學(xué)者已在多個不同作物上建立了地上部臨界氮濃度稀釋曲線模型，如水稻[12]，小麥[13]、玉米[14]、棉花[15]等，其氮素稀釋曲線模型分別是Nc=3.53 DM-0.28，Nc=4.15 DM-0.38，Nc=3.49 DM-0.4134和Nc=3.91 DM-0.24，并利用這些模型對作物的氮素營養(yǎng)狀況進行診斷，為合理施用氮肥提供了理論依據(jù)?！颈狙芯壳腥朦c】作物不同其臨界氮濃度稀釋曲線不相同，建立不同作物的臨界氮濃度稀釋曲線有助于判斷具體作物在不同生長階段的氮素豐缺狀況。因此明確直播冬油菜不同生育階段的臨界氮濃度對于科學(xué)診斷植株氮營養(yǎng)狀況，實現(xiàn)直播冬油菜氮肥合理施肥具有重要的作用?！緮M解決的關(guān)鍵問題】本研究通過兩年的田間試驗，構(gòu)建華中區(qū)域直播冬油菜的臨界氮素濃度稀釋曲線，同時利用氮素營養(yǎng)指數(shù)評估直播冬油菜氮素營養(yǎng)狀況，以期為冬油菜合理氮肥施用、氮素營養(yǎng)診斷和氮肥優(yōu)化管理提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗設(shè)計

本研究于2015—2016和2016—2017年在我國冬油菜主產(chǎn)區(qū)進行，共包括6個冬油菜田間試驗，涉及不同地點、年份和品種。2015—2016年各試驗點氮肥用量為0、60、120、180和240 kg N·hm-2，2016—2017年各試驗點氮肥用量為0、60、120、180、240、300和360 kg N·hm-2，各田間試驗信息見表1。不同處理的磷、鉀和硼肥用量均相同，分別為90 kg P2O5·hm-2、120 kg K2O·hm-2和15 kg硼砂·hm-2。氮肥按照50%基肥+20%提苗肥+15%越冬肥+15%薹肥施用，磷、鉀和硼肥均一次性基施，基施肥料撒于地表，用旋耕機將肥料與耕層土壤混勻。油菜于9月下旬到10月中旬播種，播種量均為6.0 kg·hm-2，在基肥與土壤混勻后均勻撒播。試驗2油菜品種為榮華油5號，其余試驗油菜品種均為華油雜62。小區(qū)的面積為20 m2，3次重復(fù)，完全隨機區(qū)組排列。

1.2 油菜植株氮含量的測定和產(chǎn)量收獲

于苗期至花期期間在每個小區(qū)選擇有代表性的油菜0.36 m2（各點具體取樣時期見表1），將取回的油菜植株用去離子水洗凈，分器官于105℃殺青30 min，60℃恒溫烘干稱重。磨細過0.5 mm篩采用H2SO4-H2O2聯(lián)合消煮-連續(xù)流動分析儀測定冬油菜地上部不同器官的全氮含量。各部位氮積累量（kg N·hm-2）=各部位氮含量（%）×各部位干物質(zhì)（kg·hm-2），各部位氮積累量相加得到油菜地上部氮積累量，植株地上部氮含量（%）=地上部氮積累量（kg N·hm-2）/地上部干物質(zhì)（kg·hm-2）。

油菜成熟后，每個小區(qū)收獲10 m2植株樣，脫粒風(fēng)干稱重。各小區(qū)單獨收獲，單獨計產(chǎn)。

表1 田間試驗情況

1.3 模型的描述

1.3.1 冬油菜臨界氮濃度稀釋曲線 參考JUSTES等[11]提出的方法計算臨界氮濃度稀釋曲線，步驟如下：（1）對比分析不同氮素水平試驗下每次取樣的地上部干物質(zhì)及相應(yīng)的氮濃度值，用方差分析對作物生長受氮素營養(yǎng)限制與否的施氮水平進行分類；（2）對于施氮量不能滿足作物最大生長需求的試驗監(jiān)測資料，其地上部干物質(zhì)與氮濃度值的關(guān)系以線性曲線擬合；（3）對于作物生長不受氮素影響的施氮水平，用其地上部干物質(zhì)的平均值代表最大干物質(zhì)；（4）每次取樣日的理論臨界氮濃度由上述線性曲線與以最大干物質(zhì)為橫坐標的垂線相交的交點的縱坐標決定。油菜臨界氮濃度稀釋曲線模型為：

Ncnc=aDM-b（1）

式中：Ncnc為油菜地上部分的臨界氮濃度值（%）；DM為油菜地上部干物質(zhì)積累量（t·hm-2）；a、b為參數(shù)，a為地上干物質(zhì)為1 t·hm-2時臨界氮濃度值，b為控制此曲線斜率的統(tǒng)計參數(shù)，表示相對干物質(zhì)積累速率和相對氮含量積累速率的比值。

6個試驗中利用2015—2016年度沙洋和肥東試驗點及2016—2017年度武漢和沙洋試驗點，即試驗1、2、5和6兩年共4個點的數(shù)據(jù)構(gòu)建冬油菜臨界氮濃度稀釋曲線，利用試驗3和4進行模型的驗證。

模型的驗證采用國際通用的回歸估計標準誤差均方根誤差RMSE和標準化均方根誤差n-RMSE[16-17]以及通過模擬值與實測值之間1﹕1直方圖來檢測模型的擬合度和可靠性。RMSE和n-RMSE的計算公式分別為：

式中，Si和Ai分別表示模擬值和實測值，n為數(shù)據(jù)量，

為實測值的平均值。

1.3.2 氮素營養(yǎng)指數(shù)模型的構(gòu)建 氮營養(yǎng)指數(shù)通常被用來定量評估作物體內(nèi)的氮素狀況[18]，可用公式（4）來表示：

式中，NNI（nitrogen nutrition index）為氮素營養(yǎng)指數(shù)，Na為油菜地上部氮濃度的實測值（%），Nc為根據(jù)臨界氮濃度稀釋曲線求得在相同地上部生物量時臨界氮濃度值（%）。若NNI=1，表明作物體內(nèi)氮素營養(yǎng)狀況適宜，NNI>1，說明氮營養(yǎng)過剩，NNI<1則表示氮營養(yǎng)不足。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2017進行標準化處理，采用Origin 8.0軟件進行油菜地上部氮素稀釋曲線擬合和相對產(chǎn)量與氮素營養(yǎng)指數(shù)關(guān)系擬合，并作圖，采用SPSS 18.0統(tǒng)計軟件進行單因素方差分析和顯著性檢驗（LSD，<0.05）。

2 結(jié)果

2.1 冬油菜臨界氮素稀釋曲線的構(gòu)建

隨著作物的生長，冬油菜地上部氮含量呈降低的趨勢，地上部生物量呈增加的趨勢。氮肥施用顯著影響直播冬油菜地上部生物量和氮素含量，地上部生物量隨氮肥用量增加，先增加，不同試驗點在氮肥用量增加至120—300 kg N·hm-2后保持不變；地上部氮素含量隨氮肥用量增加而增加。充足的氮素供應(yīng)保證了冬油菜的正常生長。我們利用試驗1、2、5和6兩年4個試驗點構(gòu)建冬油菜臨界氮素稀釋曲線。隨地上部生物量的增加，冬油菜臨界氮濃度呈逐漸下降的趨勢（圖1）。確定冬油菜臨界氮素稀釋曲線為Ncnc= 3.49DM-0.26，2=0.634。

2.2 臨界氮濃度稀釋曲線模型的驗證

利用獨立的試驗3和4進行油菜氮素濃度稀釋曲線的驗證，由圖2-A可知，通過4個獨立試驗建立的直播冬油菜氮素稀釋曲線可以很好地將氮限制和非氮限制組數(shù)據(jù)區(qū)分開。根據(jù)模型擬合的臨界氮素濃度和實測氮素濃度顯著線性相關(guān)，模型擬合均方根誤差RMSE為0.37，標準化均方根誤差n-RMSE為13%，穩(wěn)定度較高，表明本研究建立的油菜臨界氮濃度稀釋曲線模型可用于直播冬油菜的臨界氮素濃度計算。

圖1 直播冬油菜地上部臨界氮素稀釋曲線

2.3 氮肥用量對氮素營養(yǎng)指數(shù)的影響

氮素營養(yǎng)指數(shù)通常被用來定量評估植株體內(nèi)的氮素狀況。由圖3可知，隨著施氮水平的提高，各生育時期氮營養(yǎng)指數(shù)不斷上升。各試驗點（試驗2除外）氮肥用量為180—240 kg N·hm-2時，苗期、越冬期、薹期和花期的氮素營養(yǎng)指數(shù)在1.0附近變化，指示氮素營養(yǎng)適宜；而氮肥用量小于180 kg N·hm-2處理氮素營養(yǎng)指數(shù)小于1，指示氮素營養(yǎng)處于虧缺狀態(tài)，大于240 kg N·hm-2處理氮素營養(yǎng)指數(shù)大于1，氮素營養(yǎng)過量。試驗2在氮肥用量為120 kg N·hm-2時各時期氮素營養(yǎng)指數(shù)在1.0附近，小于和大于120 kg N·hm-2時氮素營養(yǎng)指數(shù)分別明顯小于和大于1。從產(chǎn)量結(jié)果（表2）來看，試驗2（肥東試驗點）氮肥用量達120 kg N·hm-2后各處理間產(chǎn)量并無明顯差異，其余試驗點則是在氮肥用量達180—240 kg N·hm-2時達到較高產(chǎn)量水平。根據(jù)直播冬油菜臨界氮素稀釋曲線確定的氮素營養(yǎng)指數(shù)對不同氮肥用量的響應(yīng)與產(chǎn)量相似。

圖2 臨界氮濃度稀釋曲線的驗證

表2 不同試驗點氮肥用量對直播冬油菜產(chǎn)量的影響

同一列相同字母表示處理間差異不顯著（<0.05）。下同

The same letter in the same column means no significant differences among different treatments (<0.05). The same as below

圖3 氮肥用量對直播冬油菜氮營養(yǎng)指數(shù)的影響

2.4 氮營養(yǎng)指數(shù)與油菜產(chǎn)量的關(guān)系

油菜相對產(chǎn)量隨氮素營養(yǎng)指數(shù)的增加呈一元二次曲線增加（圖4）。其中，苗期的二次項系數(shù)最大，相對產(chǎn)量隨苗期氮素營養(yǎng)指數(shù)的增加近乎線性增加。苗期、越冬期、薹期和花期相對產(chǎn)量為1時的氮素營養(yǎng)指數(shù)分別為1.18、1.35、1.26和1.03。繼續(xù)提高各時期的氮素營養(yǎng)指數(shù)，除苗期外，各時期下對應(yīng)的相對產(chǎn)量基本不再增加，而苗期下對應(yīng)的相對產(chǎn)量繼續(xù)增加，適當?shù)靥岣呙缙诘牡貭I養(yǎng)指數(shù)對于獲得高產(chǎn)具有重要的作用。

3 討論

3.1 氮素稀釋曲線模型的適用性

Greenwood等[10]確定了C3和C4作物的臨界氮濃度與地上部生物量的通用模型（C3：Nc=5.7DM-0.5；C4：Nc=4.1DM-0.5），但隨后人們發(fā)現(xiàn)通用模型并不能適用于所有的作物，不同作物氮素稀釋曲線模型并不相同，國內(nèi)外學(xué)者針對不同作物的臨界氮素稀釋曲線開展了大量研究。然而我們發(fā)現(xiàn)區(qū)域差異會影響氮素稀釋曲線模型的適用性，本研究建立的華中區(qū)域直播冬油菜氮素稀釋曲線與利用歐洲的多個試驗構(gòu)建的冬油菜的氮素稀釋曲線（Nc=4.48 DM-0.25）[19]模型參數(shù)不同。盡管Sheehy等[20]指出水稻地上部臨界氮濃度和生物量之間的關(guān)系并不受區(qū)域環(huán)境的影響，但是在不同區(qū)域種植水稻其臨界氮濃度稀釋曲線模型的參數(shù)b存在差異。對比國內(nèi)和國外構(gòu)建的小麥[11,13]和玉米[14,21]氮素稀釋曲線模型，不同區(qū)域構(gòu)建的模型參數(shù)a和b均差異較大，可見地上部臨界氮濃度和生物量之間的關(guān)系受到區(qū)域環(huán)境的影響，因此，氮素稀釋曲線模型除因作物不同外，適用范圍也應(yīng)將區(qū)域差異考慮在內(nèi)。

與歐洲冬油菜生長環(huán)境不同，我國冬油菜的生育期相對較短，生育期內(nèi)的溫度較高，冬油菜的干物質(zhì)和氮素積累存在明顯差異[22-23]。我們利用4個大田試驗，綜合兩個年度兩個品種的數(shù)據(jù)構(gòu)建了華中區(qū)域直播冬油菜地上部臨界氮濃度稀釋曲線模型。本研究中2015—2016年度數(shù)據(jù)擬合結(jié)果為Ncnc= 3.74DM-0.26，2=0.732**；2016—2017年度數(shù)據(jù)擬合結(jié)果為Ncnc=3.30DM-0.26，2=0.570**，不同年度間的油菜臨界氮素濃度擬合曲線趨勢基本一致，且均在綜合擬合結(jié)果95%置信區(qū)域內(nèi)（具體結(jié)果未在本文中呈現(xiàn)），試驗?zāi)甓炔町悓δＰ蜆?gòu)建穩(wěn)定性的影響較小。趙犇等[24]研究表明臨界氮濃度稀釋模型在不同年份之間保持穩(wěn)定。本研究中兩個油菜品種的臨界氮素濃度符合同一稀釋曲線，YAO、呂茹潔等[25-26]也發(fā)現(xiàn)相同類型不同品種水稻之間的臨界氮濃度變化曲線方程參數(shù)無統(tǒng)計差異，前人構(gòu)建方程也會考慮綜合不同品種[20,25-27]，提高模型的實用性。因此我們將不同品種合并進行擬合。比較本研究和COLNENNE等[19]所建立的冬油菜模型參數(shù)，參數(shù)b相近，但是生物量為1 t·hm-2時的臨界氮濃度存在明顯差異，形成相同生物量歐洲的冬油菜往往需要較高的臨界氮濃度，而在華中區(qū)域臨界氮濃度則相對較低，這可能與兩個區(qū)域的冬油菜生長特性和土壤供氮能力密切相關(guān)。歐洲土壤基礎(chǔ)供氮能力高，盡管歐洲冬油菜苗期（秋冬季）生長較為緩慢，但其苗期氮素吸收也超過100 kg N·hm-2[23,28]，進入春季后歐洲的冬油菜進入快速生長時期，追施氮肥，維持較高的土壤氮素供應(yīng)水平，其干物質(zhì)積累和氮素吸收明顯增加[23]。而我國冬季生長季溫度高，油菜生長快速，需要提供充足且持續(xù)的氮素供應(yīng)，在我國冬油菜主產(chǎn)區(qū)不施氮處理油菜產(chǎn)量僅能達到施氮處理的57.5%[29]，土壤供氮能力低，因此可能導(dǎo)致形成相同的生物量長江流域冬油菜的臨界濃度較低。

圖4 不同生育時期氮素營養(yǎng)指數(shù)和直播冬油菜相對產(chǎn)量的關(guān)系

當植株較小時，生物量低，植株氮素濃度高，個體間相互獨立，互不遮擋，植株地上部氮素含量和生物量并不滿足冪函數(shù)的經(jīng)驗方程。因此植株生物量較低時，其臨界氮素濃度常被認為是常數(shù)值。為明確直播冬油菜臨界氮素濃度的常數(shù)值，試驗5在油菜3—4葉期（即將封行，播種后40 d左右）進行取樣，氮素濃度變幅分別為3.52%—4.49%，地上部干物質(zhì)量為0.04—0.33 t·hm-2。臨界氮濃度常數(shù)值的計算為非氮限制組的地上部氮素濃度的均值和氮限制組最大地上部氮素濃度的最大值的平均值。非氮限制組的地上部氮素濃度的均值為4.43%，氮限制組最大地上部氮素濃度的最大值為4.31%，試驗的平均值為4.37%。臨界氮濃度常數(shù)值與氮素稀釋曲線的交點，明確了直播冬油菜氮素稀釋曲線的適用的最小地上部干物質(zhì)為0.42 t·hm-2。COLNENNE等[19]在室內(nèi)營養(yǎng)液培養(yǎng)條件得出油菜前期生物量較低時（3—6葉期）的臨界氮素濃度為4.63%，指出地上部生物量大于0.88 t·hm-2時，冬油菜氮素稀釋曲線適用。當臨界氮素濃度為4.63%，根據(jù)本研究建立的氮素稀釋曲線模型，得出最小生物量為0.34 t·hm-2。由于油菜的養(yǎng)分吸收利用和生長發(fā)育一定程度上會受到環(huán)境條件的影響，因此我們建議當生物量大于0.42 t·hm-2時，直播冬油菜氮素稀釋曲線可以應(yīng)用，當生物量為0.34—0.42 t·hm-2時視具體的生長環(huán)境有一定的適用性。

冬油菜主產(chǎn)區(qū)的長江流域因氣候、土壤、地形、輪作制度等差異，不同區(qū)域油菜產(chǎn)量不同[30]，影響物質(zhì)積累過程；我國春油菜土壤、氣候和種植條件與冬油菜相比明顯不同，氮素吸收和物質(zhì)積累規(guī)律存在差異[22, 31]，因此，本研究中基于華中區(qū)域建立的直播冬油菜氮素稀釋曲線模型不一定適用于其他油菜種植區(qū)域，因此在今后工作仍需要探索不同區(qū)域環(huán)境條件對菜臨界氮濃度稀釋曲線模型參數(shù)產(chǎn)生的影響，構(gòu)建適合不同區(qū)域的油菜臨界氮素稀釋曲線模型。

3.2 氮素營養(yǎng)指數(shù)對油菜氮肥管理的意義

本研究根據(jù)冬油菜臨界氮素稀釋曲線確定了各時期的臨界氮素濃度，評估了不同氮肥處理下各時期的氮素營養(yǎng)指數(shù)，各時期的氮素營養(yǎng)指數(shù)和各處理的相對產(chǎn)量表現(xiàn)出良好的相關(guān)性，說明本研究中確定的臨界氮素稀釋曲線模型可以用于評價冬油菜的氮素營養(yǎng)狀況，這與其他作物上的研究結(jié)果類似[12-15]。通常研究認為植株氮素營養(yǎng)指數(shù)在1.0左右比較適宜的，但是適當?shù)脑黾又参矬w內(nèi)的氮素營養(yǎng)狀況有利于改善植株的生長，提高作物的抗逆性[32]，尤其是對于油菜這種冬季生長的作物，適當?shù)奶岣咧仓牦w內(nèi)的氮濃度有利于提高作物的存活率[33]。

本研究中確定越冬期、薹期和花期適宜的氮素營養(yǎng)指數(shù)分別為1.35、1.26和1.03。對于苗期，油菜相對產(chǎn)量隨氮素營養(yǎng)指數(shù)的增加近乎線性增加，適當?shù)靥岣呙缙诘牡貭I養(yǎng)指數(shù)有助于獲得高產(chǎn)。苗期充足的氮素營養(yǎng)有利于油菜產(chǎn)量的形成，但如果過高的氮肥投入可能會增加氮素損失。越冬期和薹期是油菜氮肥追施的關(guān)鍵時期，至油菜花期追施氮肥，產(chǎn)量的調(diào)控潛力并不大。油菜苗期的物質(zhì)積累是油菜后期生長發(fā)育的基礎(chǔ)，關(guān)注苗期的氮肥管理的同時，也要加強苗期后氮素營養(yǎng)的及時補充，采用氮素營養(yǎng)指數(shù)指導(dǎo)越冬期和薹期的氮肥追施，維持植株充足的氮素供應(yīng)，對直播冬油菜高產(chǎn)十分關(guān)鍵。

4 結(jié)論

本研究確定的冬油菜的臨界氮素稀釋曲線（Ncnc= 3.49DM-0.26）作為華中區(qū)域直播冬油菜植株地上部生物量和氮濃度之間的關(guān)系模型，可以預(yù)測油菜臨界氮含量，評價各生育時期油菜植株氮素營養(yǎng)狀況。臨界氮素稀釋曲線模型的適用受到區(qū)域差異的影響。華中區(qū)域直播冬油菜越冬期、薹期和花期的最佳氮素營養(yǎng)指數(shù)分別是1.35、1.26和1.03。利用冬油菜臨界氮素稀釋曲線能準確診斷冬油菜的氮素營養(yǎng)狀況，有利于提高冬油菜的氮素管理水平。

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Determination and Application of a Critical Nitrogen Dilution Curve for Direct-sowing Winter Oilseed Rape in Central China

LIU QiuXia, REN Tao, ZHANG YaWei, LIAO ShiPeng, LI XiaoKun, CONG RiHuan, LU JianWei

(Microelement Research Center, Huazhong Agricultural University/Key Laboratory of Arable Land Conservation (Middle and Lower Reaches of Yangtse River), Ministry of Agriculture and Rural Affairs, Wuhan 430070)

【】This study was conducted to determine the critical nitrogen (N) dilution curve for direct-sowing winter oilseed rape in Central China and its applicability, and the feasibility of N nutrition index (NNI) in evaluating N nutrition status of oilseed rape plant. 【】Field experiments during 2015-2016 and 2016-2017 were conducted with different N application rates, including 0, 60, 120, 180 and 240 kgN·hm-2during 2015-2016, and 0, 60, 120, 180, 240, 300 and 360 kgN·hm-2during 2016-2017. The shoot dry matter and N concentration from seedling to flowering were studied. The model of the critical N concentration dilution curve of the shoot dry matter of direct-sowing winter oilseed rape was established. The NNI was calculated by using the model and plant shoot N concentration. The effects of N application rates on NNI at various stages were determined. The relationship between oilseed rape yield and NNI was investigated to determine the appropriate NNI in each period.【】Results showed that the N application significantly increased shoot dry matter and N concentration, and the difference between different N treatments was remarkable. The relationship between the shoot critical N concentration and shoot dry matter could be described by a power equation (cnc=3.49DM-0.26). This model could distinguish between N-limited and non-N limited group data from two independent experiments. The simulated N concentration was linearly correlated with the shoot actual N concentration, with the RMSE and n-RMSE of 0.37% and 13%, respectively, showing better stability of the model. The NNI increased as the N application rate increased within the range of the application rates in the study, and the response of NNI to N application rate was similar to the yield. The N application increased the seed yield significantly. Although there were differences in the response of N fertilizers to seed yield at varying experimental sites, the relative yield was closely related with the NNI of each experimental site. The NNI with the relative yield of 1 at the over-wintering, stem elongation and flowering stage were 1.35, 1.26 and 1.03, respectively. 【】The critical N concentration dilution curve Ncnc=3.49DM-0.26was established, and the NNI could be used to evaluate plant N status and diagnose the N status of direct-sowing winter oilseed rape in Central China.

direct-sowing winter oilseed rape; critical nitrogen dilution curve; nitrogen nutrition index; plant nitrogen diagnosis

2019-02-25；

2019-03-21

國家重點研發(fā)計劃項目（2018YFD0200900）、油菜產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項（CARS-12）、中央高校基本科研業(yè)務(wù)費專項基金（2662018PY077）

劉秋霞，E-mail：liuqiuxia@webmail.hzau.edu.cn。

魯劍巍，E-mail：lunm@mail.hzau.edu.cn

（責(zé)任編輯 李云霞）