吳 兵，高玉紅，李鵬紅，剡 斌，崔政軍，?？×x

(1.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院，甘肅 蘭州 730070；2.甘肅省干旱生境作物學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，甘肅 蘭州 730070；3.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，甘肅 蘭州 730070；4.中南財(cái)經(jīng)政法大學(xué)公共管理學(xué)院，湖北 武漢 430073)

在雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)，干旱與土壤貧瘠一直是作物產(chǎn)量提升的主要限制因子。如何最大程度地利用自然降水、提升作物對水分和土壤肥力的利用效率，是旱區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)面臨的主要課題[1]。研究表明，作物群體適宜種植密度和氮肥的調(diào)控是其對水肥資源高效利用的重要途徑[2-3]。氮素是作物必需營養(yǎng)元素之一，直接參與植株器官建成和多種生理生化過程，合理施用可以提高作物產(chǎn)量、改善作物品質(zhì)，過量或不合理施用會導(dǎo)致氮肥利用率降低、污染環(huán)境和水源，浪費(fèi)能源[4]。目前，世界范圍氮肥的平均利用率約為33%，我國主要農(nóng)作物的氮肥利用率遠(yuǎn)低于國際平均水平[5-6]。在當(dāng)前兼顧作物高產(chǎn)及環(huán)境安全背景下，施肥與耕作技術(shù)的深入?yún)f(xié)作研究已成為農(nóng)業(yè)工作者關(guān)注的熱點(diǎn)問題之一。種植密度是調(diào)控作物群體特征、改善作物對水肥資源利用效率與庫源平衡的重要措施，以往在小麥[7]、玉米[8]、油菜[9]和水稻[10]等作物的研究均表明，適宜種植密度有利于促進(jìn)土壤氮素高效吸收、增加群體光合性能、平衡花后物質(zhì)分配比例、提高水分及肥料利用率，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)作物高產(chǎn)增效。

胡麻(LinumusitatissimumL.)是我國北方干旱半干旱區(qū)主要油料作物，分布在甘肅、青海、寧夏、內(nèi)蒙古、河北等地區(qū)，具有抗旱、耐瘠、耐寒、適應(yīng)性廣等特點(diǎn)[11]。近年來，隨著胡麻籽油市場及其深加工產(chǎn)品的需求增長及農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)調(diào)整的要求，亟需改進(jìn)種植技術(shù)、培育高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)品種。胡麻是需肥較多又不耐高氮的作物[12-14]，適宜的施肥水平可使其產(chǎn)量增加20.5%～77.3%[15]，劉德平等[16]的研究亦表明在保證產(chǎn)量的前提下，合理配施氮、磷肥可促進(jìn)水肥利用、減少農(nóng)業(yè)面源污染。Pegeau等[17]則指出，胡麻高產(chǎn)的獲得同氮肥及密度間互作緊密相關(guān)。當(dāng)前，肥料與密度組合對胡麻產(chǎn)量影響的研究已有報(bào)道[18-20]，而在有效水分條件下，通過合理施氮和選擇適宜種植密度，能否改善土壤肥力狀況，調(diào)控作物對土壤水分的消耗，提高胡麻水氮利用率及產(chǎn)量的綜合研究鮮見報(bào)道。為此，本研究在黃土高原典型旱作條件下，探討密度與氮肥互作后的胡麻水肥高效利用機(jī)理，構(gòu)建胡麻高產(chǎn)栽培技術(shù)模式，以期為合理施用氮肥配套適宜密度實(shí)現(xiàn)胡麻高產(chǎn)和資源高效提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)于2014年在甘肅省定西農(nóng)業(yè)科學(xué)院油料試驗(yàn)站基地進(jìn)行。該區(qū)地處黃河中游黃土高原溝壑區(qū)，海拔高度1 793 m，年平均氣溫7℃，年日照時數(shù)2 500 h，無霜期146 d，年降水量300～400 mm，年蒸發(fā)量平均為1 524.8 mm。胡麻為當(dāng)?shù)氐闹饕土献魑铩９┰囃寥罏楹趬劳?，有機(jī)質(zhì)含量為11.06 g·kg-1，全氮0.99 g·kg-1，堿解氮72.15 mg·kg-1，速效磷8.31 mg·kg-1，速效鉀247.02 mg·kg-1，pH值8.3。2014年試驗(yàn)區(qū)年降雨量分布情況見圖1。

圖1 2014年試驗(yàn)區(qū)降水量逐月分布Fig.1 Distribution of rainfall for experiment area in 2014

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用二因素隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)設(shè)計(jì)，試驗(yàn)因素為氮肥和密度。氮肥設(shè)3個水平，分別為：N0：不施氮，N1：施氮75 kg·hm-2(中氮)，N2：施氮150 kg·hm-2(高氮)；種植密度設(shè)3個水平，分別為：D1：4.5×106?！m-2(低密度)，D2：7.5×106?！m-2(中密度)，D3：10.5×106粒·hm-2(高密度)。分9個處理，每個處理重復(fù)3次，共27個小區(qū)。處理代號分別為：N0D1、N0D2、N0D3、N1D1、N1D2、N1D3、N2D1、N2D2、N2D3，氮肥品種分別為尿素(含純氮46.4%)，2/3作為基肥，1/3作為追肥于現(xiàn)蕾前追施。供試胡麻品種選用“隴亞雜1號”，來自甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院胡麻育種室。胡麻為露地條播，播深3cm，行距20cm。各處理的氮肥、密度配置情況見表1。

表1 各處理氮肥、密度配置實(shí)施表

各小區(qū)磷、鉀肥的施用量均為P2O575.0 kg·hm-2和K2O 52.5 kg·hm-2。磷、鉀肥品種分別為過磷酸鈣和硫酸鉀，均作為基肥施用。小區(qū)面積為 20 m2(5 m×4 m)。小區(qū)間隔30 cm，各重復(fù)間隔50 cm，四周設(shè)1 m的保護(hù)行。

1.3 測定項(xiàng)目與方法

1.3.1 土壤含水量 分別在胡麻播種前、苗期、現(xiàn)蕾期、盛花期、青果期、成熟期和收獲后，采用土鉆取土烘干法測定0～200 cm土層的土壤含水量，每20 cm為一個取樣距離，重復(fù)3次。稱土壤鮮重后，在105℃恒溫下烘24 h至恒重，稱土壤干重，計(jì)算土壤含水量。

式中,w為土壤相對含水量(%),Sw為土壤水分(%),Ms為總干重(g),m為鋁盒質(zhì)量(g)。

1.3.2 土壤貯水量及水分利用效率 根據(jù)土壤含水量計(jì)算土壤貯水量。依據(jù)胡麻播種前、收獲后的土壤貯水量和胡麻全生育期降雨量，計(jì)算胡麻耗水量，依據(jù)產(chǎn)量和耗水量計(jì)算胡麻水分利用效率[21]。

土壤貯水量：

SW=d×r×w/10

式中,SW為土壤的貯水量(mm)，d為土層厚度(cm)，r為土壤容重(g·cm-3)，w為土壤含水量(%)。

耗水量：

ET=P+ΔE

式中,ET為耗水量(mm)，P為降水量(mm)，ΔE為胡麻播種前、收獲后土壤貯水量的變化(mm)。

水分利用效率：

WUE=Y/ET

式中,WUE為作物水分利用效率(kg·hm-2·mm-1)，Y為作物籽粒產(chǎn)量(kg·hm-2)，ET為耗水量(mm)。

上述歐盟第八和第九研發(fā)框架計(jì)劃預(yù)算經(jīng)費(fèi)比較凸顯了歐盟未來7年（2021—2027）科技創(chuàng)新政策的著力點(diǎn)，即歐盟將重點(diǎn)資助應(yīng)對全球挑戰(zhàn)和以市場為導(dǎo)向的創(chuàng)新活動，這兩塊的資助經(jīng)費(fèi)都比“地平線2020”上浮30%～40%。尤其需要指出的是，歐盟意識到計(jì)劃下大量的研發(fā)成果未能及時發(fā)揮推動經(jīng)濟(jì)、社會發(fā)展的價值，降低了歐盟科技計(jì)劃和政策的社會影響力，所以“地平線歐洲”大大強(qiáng)化了對以市場為導(dǎo)向的高風(fēng)險、顛覆性創(chuàng)新活動的經(jīng)費(fèi)支持，專設(shè)了歐洲創(chuàng)新理事會，形成了支持市場化創(chuàng)新的兩個專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)渠道，劃撥?？钪С謩?chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)建設(shè)，從經(jīng)費(fèi)和制度構(gòu)建上保障創(chuàng)新成果從實(shí)驗(yàn)室走向市場，將知識資本轉(zhuǎn)化為社會經(jīng)濟(jì)價值。

由于試驗(yàn)地平整，地下水位較深，且降雨量少，故未考慮深層滲漏量、毛管上升水和徑流量。

1.3.3 胡麻植株氮素含量測定及氮素利用率 各小區(qū)隨機(jī)選取成熟期胡麻植株20株，分為秸稈和籽粒兩部分，60℃分別烘干至恒重后稱重。之后粉碎過篩，以濃H2SO4-H2O2消化，半微量凱氏定氮法[22]測定秸稈和籽粒的含氮量，計(jì)算氮總吸收量和氮素吸收利用率[23]。

氮總吸收量=胡麻秸稈生物量(kg·hm-2)×秸稈氮含量(%)+胡麻籽粒生物量(kg·hm-2)×籽粒氮含量(%)

氮素吸收利用率(ANRE)=(施氮區(qū)植株總吸收氮量(kg·hm-2)-空白區(qū)植株總吸收氮量(kg·hm-2)/施氮量(kg·hm-2)×100%

1.3.4 收獲后農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量 胡麻成熟后，按小區(qū)單打單收，測定各小區(qū)實(shí)際產(chǎn)量。每小區(qū)隨機(jī)取樣20株，進(jìn)行室內(nèi)考種，測定株高、分莖數(shù)、分枝數(shù)、蒴果數(shù)、蒴果種子粒數(shù)、千粒重、秕粒率等產(chǎn)量構(gòu)成因子。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 22. 0進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和方差分析，用Microsoft Excel 2013和Origin 2018進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理胡麻田土壤水分的垂直變化

圖2表明，不同氮肥、密度處理0～200 cm土層土壤含水量因生育時期及土層深度變化趨勢有所差異，苗期、青果及成熟期隨土層深度增加呈現(xiàn)“先降后升”趨勢，含水量變化拐點(diǎn)均出現(xiàn)在60～80 cm；現(xiàn)蕾期與盛花期含水量呈隨土層加深而逐步增加態(tài)

圖2 不同處理胡麻生育期內(nèi)土壤水分的垂直變化Fig.2 Vertical change of soil water content during oil flax growth stages under different treatments

2.2 不同處理胡麻田0～200 cm土層土壤貯水量變化

圖3表明，在胡麻整個生長期內(nèi)，不同密度、氮肥處理下0～200 cm土層貯水量變化趨勢基本相同，呈現(xiàn)“倒S”型曲線。苗期、盛花期及青果期0～200 cm土壤貯水量均表現(xiàn)為N2D1高于其他處理，分別較同時期最低處理N0D1、N1D3、N1D3高出16.84 mm、26.87 mm和14.29 mm，成熟期除低于N0D1處理3.7%外，較其他處理N0D2、N0D3、N1D1、N1D2、N1D3、N2D2、N2D3分別高出6.6%、8.4%、2.5%、5.3%、0.8%、0.2%、0.9%。分時期貯水量未表現(xiàn)出規(guī)律性趨勢。0～200 cm土壤平均貯水量則表現(xiàn)為N2D1、N0D1和N0D2間差異不顯著，但均顯著高于其余處理，分別與最低N1D3處理間相差4.62%、3.98%和4.30%。

圖3 胡麻生育期內(nèi)0～200 cm土層貯水量變化Fig.3 Variation of 0～200 cm soil water storage during oil flax growth stages

2.3 不同處理對胡麻產(chǎn)量和產(chǎn)量構(gòu)成因子的影響

2.3.1 不同處理對胡麻產(chǎn)量構(gòu)成因子的影響及其與產(chǎn)量相關(guān)性 由表2可以看出，不同氮肥、密度處理下，有效分莖數(shù)、有效分枝數(shù)、單株有效碩果數(shù)均呈現(xiàn)先增加后下降的趨勢，N1D2處理有效分莖數(shù)達(dá)到了0.44，N1D3處理有效分枝數(shù)達(dá)到了22.69。

表2 氮肥密度處理對胡麻產(chǎn)量構(gòu)成因子的影響

每果粒數(shù)、千粒重?zé)o明顯的變化規(guī)律， N2D1處理千粒重達(dá)到7.56 g，比最低N1D1處理高出9.7%?？梢姡芏?、氮肥互作，分莖數(shù)、分枝數(shù)受密度影響程度大于施氮量，而千粒重受施氮量影響更明顯。結(jié)合各產(chǎn)量構(gòu)成因子與產(chǎn)量間的相關(guān)分析可見(圖4)，密度、氮肥互作后，籽粒產(chǎn)量與有效分莖數(shù)間(0.688*)、有效分枝數(shù)與單株有效果數(shù)間(0.877*)均達(dá)到了顯著相關(guān)關(guān)系，其余因子及與產(chǎn)量兩兩之間相關(guān)性不明顯，高產(chǎn)相應(yīng)適宜氮肥及密度的選擇顯著影響分莖數(shù)、分枝數(shù)及有效果數(shù)。

2.3.2 不同處理對胡麻籽粒產(chǎn)量的影響 由表3可見，處理間農(nóng)田耗水量、籽粒產(chǎn)量及水分利用效率均表現(xiàn)出差異性。N1D2的農(nóng)田耗水量為247.70 mm，分別顯著高出N0D1、N0D2、N2D1和N2D2處理18.7%、10.6%、8.2%和8.1%。N2D1處理下籽粒產(chǎn)量最高，為1 802 kg·hm-2，與N2D3間差異不顯著，但較其他處理分別顯著高出23.7%、6.2%、18.8%、16.0%、37.1%、12.4%、13.1%。產(chǎn)量、水分利用效率隨施氮量和密度增加呈現(xiàn)先降后升趨勢，而處理間變化規(guī)律不明顯，但最高處理N2D1除與N2D3、N0D2間差異不顯著外，均顯著高于其他處理。

表3 氮肥密度處理對胡麻籽粒產(chǎn)量和水分利用效率的影響

2.4 不同處理對胡麻水分及氮素利用效率的影響

2.4.1 水分利用效率 如圖5A所示，同一氮肥量不同密度條件下，在N0水平下，D2比D1、D3水平的水分利用效率分別提高了8.5%、17.5%，差異達(dá)到顯著水平；在N1水平下，D3比D1、D2水平的水分利用效率提高了10.5%、24.1%，且與D3間差異顯著；在N2水平下，D1、D3間差異不顯著，但分別較D2水分利用效率顯著增加13.07%、10.20%。在N0、N1、N2不同水平下，水分利用效率最高的D2、D3、D1處理分別達(dá)7.58、6.94 kg·hm-2·mm-1和7.87 kg·hm-2·mm-1。同一密度不同施氮量條件下(圖5B)，在D1水平，N2較N0、N1水平的水分利用效率顯著提高12.7%、20.2%；在D2水平下，N0比N1、N2水平增加了43.8%、8.9%，且N0、N2均顯著高于N水平；在D3水平下，N2比N0、N1水平的水分利用效率顯著提高了7.6%、9.5%。在D1、D2、D3不同水平下，對應(yīng)施氮水平為N2、N0、N2時獲得同密度水平最高水分利用效率，分別為7.87、7.58 kg·hm-2·mm-1和7.67 kg·hm-2·mm-1?？梢?，密度和氮肥交互處理后均顯著影響胡麻的水分利用效率，其中，N2D1處理胡麻水分利用效率具有優(yōu)勢，較其他處理的分別上升了12.8% 、3.8%、22.4%、25.3%、48.2%、13.4%、13.1%、2.6%。水肥互作后，以肥調(diào)水、提高水分利用效率效應(yīng)顯著。

注：圖中每列的第一個圖分別是產(chǎn)量構(gòu)成因子與產(chǎn)量的箱線圖。*表示在0.05水平下相關(guān)性顯著。Note: The first graph is a box plot of yield component factor and yield in each column, respectively. * indicates a significant correlation at the 0.05 level.圖4 產(chǎn)量構(gòu)成因子散點(diǎn)矩陣統(tǒng)計(jì)分析圖Fig.4 Statistical analysis of scatter matrix for oil flax yield component factors

2.4.2 氮素利用率 表4表明，氮肥水平和種植密度對胡麻氮素吸收量和氮素利用率有顯著的影響。胡麻氮素吸收量在相同密度水平下均呈現(xiàn)隨施氮量增加而上升的趨勢，高氮(N2)更有利于氮素的吸收，比中氮(N1)和不施氮(N0)分別提高15.7%、82.2%，并與后者間差異顯著；但在相同施氮量條件下，則呈現(xiàn)隨密度增加而下降趨勢，低密度(D1)獲得最高的氮素吸收量。氮素吸收利用率均呈現(xiàn)隨施氮量和種植密度增加而下降的趨勢，高氮(N2)比中氮(N1)處理氮素吸收利用率顯著降低42.0%；高(D3)、中密度(D2)平均氮素利用率分別較低密度(D1)處理顯著降低58.45%和35.19%?？梢?，過量施氮雖能增加氮素吸收量，但高氮與增加密度均不利于提高氮素吸收利用率，氮肥、密度交互處理后，中氮(N1)和低密度(D1)更有利用于氮素利用率的提高。

注:柱上不同字母表示同一氮肥量和密度水平下水分利用效率在P<0.05水平差異顯著。Note: Different letters above the bars indicate a significant difference in water use efficiency among treatments (P<0.05) same water use efficiency of nitrogen and planting density.圖5 不同處理對胡麻水分利用效率的影響Fig.5 Effects of water use efficiency under different treatments

表4 氮肥與密度互作對胡麻氮素吸收量及氮素吸收利用率的影響

2.5 密度、氮肥與產(chǎn)量的回歸分析

為了準(zhǔn)確反映不同密度氮肥處理下胡麻產(chǎn)量隨氮肥密度水平變化的規(guī)律，探索密度、氮肥與胡麻產(chǎn)量間存在的定量關(guān)系，對其進(jìn)行回歸分析，得出密度、氮肥與產(chǎn)量間的回歸分析方程為：

式中，y為胡麻估計(jì)產(chǎn)量，x1為試驗(yàn)中實(shí)際氮肥量，x2為試驗(yàn)中實(shí)際密度，R2為回歸系數(shù)，回歸模型的參數(shù)估計(jì)見表5，經(jīng)檢驗(yàn)回歸模型達(dá)到顯著水平(P<0.05)。從密度、氮肥與產(chǎn)量間的回歸圖(圖6)可知，密度、氮肥處理與產(chǎn)量之間呈現(xiàn)三維凹面，不同的氮肥密度處理下胡麻產(chǎn)量具有最大值和最小值，最優(yōu)產(chǎn)量值出現(xiàn)在高氮肥水平，中密度和中氮肥水平下產(chǎn)量具有最小值。為了反映實(shí)際產(chǎn)量與預(yù)期產(chǎn)量之間的差別，利用回歸方程計(jì)算預(yù)期產(chǎn)量，并得出預(yù)期實(shí)際產(chǎn)量與實(shí)際產(chǎn)量的殘差(實(shí)際產(chǎn)量-預(yù)期產(chǎn)量)，見表6。其中N0D1、N0D3、N1D2、N2D2處理下實(shí)際產(chǎn)量低于預(yù)期產(chǎn)量值，N0D2、N1D1、N1D3、N2D1、N2D3處理下實(shí)際產(chǎn)量高于預(yù)期產(chǎn)量，其中N1D1、N2D1、N2D3處理具備實(shí)際產(chǎn)量優(yōu)勢的同時，也高于預(yù)期值，分別高出預(yù)期值3.38%、2.46%和1.98%。因此，選擇N2D1、N1D1處理水平在實(shí)際胡麻種植中更加高產(chǎn)高效。

表5 模型回歸參數(shù)估計(jì)

圖6 密度、氮肥與產(chǎn)量的回歸圖Fig.6 Regression relationship between density, nitrogen fertilizer and yield

表6 實(shí)際產(chǎn)量與預(yù)期產(chǎn)量比較

3 討論與結(jié)論

在旱作農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中，土壤水分狀況直接影響著作物的生長發(fā)育和籽粒產(chǎn)量形成。研究認(rèn)為，水肥之間存在耦合效應(yīng)，養(yǎng)分不足在很大程度上限制水分作用的發(fā)揮，而過量施肥不僅導(dǎo)致肥料的經(jīng)濟(jì)效益降低、污染環(huán)境的潛勢增加，還會造成作物對深層土壤水分的過度消耗[24-26]。亦有研究表明，適宜的種植密度可優(yōu)化根系對土壤水分和養(yǎng)分吸收的空間，實(shí)現(xiàn)有限水分的最高利用效率[27]。本研究中，施氮量與密度配合后對土壤水分垂直變化的影響主要體現(xiàn)在胡麻生育前期，土壤含水量處理間變化主要表現(xiàn)在苗期～盛花期0～60 cm土層中，苗期、現(xiàn)蕾期及盛花期含水量最高處理分別為N1D1、N0D2、N1D1，盛花期后，處理間土壤水分含量無顯著差異。當(dāng)季水分運(yùn)移動態(tài)中，適氮(N1)結(jié)合減密(D1)在保證耕層土壤綜合可利用水分的同時，促進(jìn)植株?duì)I養(yǎng)生長階段的形態(tài)建成，此優(yōu)勢效應(yīng)在生育后期則可能因植株耗水增加、降水減少、土壤蒸散加劇等而有所減弱。這與我們前期研究結(jié)果一致[28]。已有在小麥[29,30]等作物上的研究也表明，0～60 cm土層土壤含水量受灌水和降水等影響顯著，其下深層水分受影響較小。本試驗(yàn)中，土壤含水量變化拐點(diǎn)均出現(xiàn)在60～80 cm土層，表明氮肥密度處理后也具備相應(yīng)的“以肥調(diào)水”效應(yīng)，由耕層60 cm有所下移，這亦與高氮(N2)和中氮(N1)水平平均農(nóng)田耗水量分別高出不施氮水平(N0)3.56%和8.71%的結(jié)果一致。土壤貯水是作物水分的重要來源，尤其是深層水分的利用程度是提高作物水分利用效率的重要途徑[31-32]。N2D1全生育期內(nèi)0～200 cm土壤平均貯水量及在苗期、盛花期及青果期優(yōu)于其他處理的表現(xiàn)，也證實(shí)了這一點(diǎn)。由土壤含水量、貯水量時空變化可見，在密度氮肥因素中，生育前、中期耕層土壤含水量及全生育期貯水量對施氮量響應(yīng)更顯著，處理組合內(nèi)，高氮低密度處理(N2D1)經(jīng)歷了前期的水分吸收利用損耗后，其總體水分保持優(yōu)勢降低了植株群體的競爭，促進(jìn)了肥水耦合，為其同化物累積和生殖器官的形成奠定了光合水分基礎(chǔ)，有利于胡麻植株旺盛生長。

已有諸多密度、肥料單因素試驗(yàn)對作物水分及氮素利用效率的研究均表明，在一定范圍內(nèi)，產(chǎn)量隨種植密度或施肥量的增加呈現(xiàn)單峰曲線。如謝亞萍等[33]研究表明，在施氮量單因素條件下，氮素利用率隨施氮量的增加呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢，施純氮55.2 kg·hm-2時，氮素利用率達(dá)到68.63%。劉青林等[34]認(rèn)為，當(dāng)施氮量達(dá)到221 kg·hm-2時，春小麥產(chǎn)量與水分利用效率分別達(dá)到最大值6 365 kg·hm-2、14.51 kg·hm-2·mm-1。本研究中，施氮量與密度互作后，同水平下胡麻平均產(chǎn)量呈現(xiàn)隨施氮量和密度增加呈先降后升趨勢，未顯現(xiàn)適氮與適密組合后的產(chǎn)量優(yōu)勢效應(yīng)。N2D1處理下獲得了最高籽粒產(chǎn)量和水分利用效率，二者對施氮水平呈現(xiàn)明顯的正效應(yīng)，增加密度對胡麻產(chǎn)量和水分利用效率并未有顯著影響[35]。而氮素吸收利用率并未呈現(xiàn)出一致趨勢，過量施氮雖能增加氮素吸收量，但高氮配合增密并不利于提高氮素吸收利用率，氮肥、密度交互處理后，中氮(N1)和低密度(D1)組合更有利用于氮素利用率的提高。這也進(jìn)一步解釋了崔政軍[36]等提出的關(guān)于高產(chǎn)、高水分利用率同最優(yōu)氮素利用率間的矛盾。氮肥過量施用是導(dǎo)致胡麻氮素利用率降低的重要原因之一，過量的氮肥隨雨水淋溶、滲漏，旱作條件下作物吸收緩慢；減少種植密度利于提高氮素的吸收量，減少氮素的流失，進(jìn)而提高胡麻的氮素利用率[37]。曹秀霞等[38]在提出胡麻適宜氮肥、密度水平的同時，認(rèn)為氮肥、密度處理后，密度對產(chǎn)量構(gòu)成因子影響較大，除株高外，隨種植密度的增加，主莖分枝數(shù)、單株果數(shù)、單株粒數(shù)、分莖數(shù)逐漸減少。本研究則表明，密度氮肥互作后籽粒產(chǎn)量與有效分莖數(shù)間(0.688*)、有效分枝數(shù)與單株有效果數(shù)間(0.877*)均顯著相關(guān)，且分莖數(shù)、分枝數(shù)受密度影響程度大于施氮量，而千粒重受限于施氮量更甚。增大密度不利于產(chǎn)量構(gòu)成因子中分莖數(shù)及分枝數(shù)的積累，與曹秀霞等人[38]結(jié)論一致；千粒重因施氮量上升而增加則可能由于氮素水平的上升促進(jìn)了植株蛋白質(zhì)與氨基酸代謝，進(jìn)而提高千粒重，調(diào)控產(chǎn)量形成[39-40]，有關(guān)胡麻氮肥精準(zhǔn)運(yùn)籌后籽粒產(chǎn)量構(gòu)成及品質(zhì)間關(guān)系的探索還需進(jìn)一步深入研究。

本研究通過胡麻產(chǎn)量隨密度氮肥水平變化，初步建立了其三維響應(yīng)面定量回歸模型(P<0.05)，驗(yàn)證了密度氮肥雙因素處理后的實(shí)際產(chǎn)量同預(yù)期產(chǎn)量間的差異，其中，N1D1、N2D1、N2D3處理在具備實(shí)際產(chǎn)量優(yōu)勢的同時，也高于預(yù)期值。結(jié)合中氮(N1)低密度(D1)處理后胡麻氮肥利用率的充分挖掘，產(chǎn)量、水分利用效率及水肥耦合對高氮(N2)低密度(D1)處理的優(yōu)勢響應(yīng)，均奠定了高產(chǎn)獲得的生理基礎(chǔ)。因此，在本試驗(yàn)及相似農(nóng)田生態(tài)類型環(huán)境下，兼顧節(jié)本增效和環(huán)境安全，選擇施氮量75～150 kg·hm-2、種植密度45×105?！m-2，在實(shí)際胡麻種植過程更加高產(chǎn)高效。同時，還需結(jié)合當(dāng)?shù)厣a(chǎn)條件、土壤肥力、種子質(zhì)量和環(huán)境條件等因素綜合考慮。