劉 波，魏全全，魯劍巍，李小坤，叢日環(huán)，吳禮樹，徐維明，楊運清，任 濤*

（1 華中農業(yè)大學微量元素研究中心，湖北武漢 430070；2 農業(yè)部長江中下游耕地保育重點實驗室，湖北武漢 430070；3 湖北省沙洋縣土壤肥料工作站，湖北沙洋 435400）

苗期漬水和氮肥用量對直播冬油菜產量及氮肥利用率的影響

劉 波1,2，魏全全1,2，魯劍巍1,2，李小坤1,2，叢日環(huán)1,2，吳禮樹1,2，徐維明3，楊運清3，任 濤1,2*

（1 華中農業(yè)大學微量元素研究中心，湖北武漢 430070；2 農業(yè)部長江中下游耕地保育重點實驗室，湖北武漢 430070；3 湖北省沙洋縣土壤肥料工作站，湖北沙洋 435400）

【目的】秋澇是冬油菜生產中的常見限制因子，本研究通過大田試驗研究苗期漬水和氮肥用量對直播冬油菜產量及氮肥利用率的影響，以期為漬水脅迫下直播冬油菜氮肥合理施用提供理論依據。【方法】選用華油雜 9 號為試驗材料，采用直播栽培方式。兩因素裂區(qū)試驗設計，主處理為土壤水分狀況，包括排水處理和苗期漬水處理，副處理為 6 個氮肥水平，施氮量分別為 0、60、120、180、240 和 300 kg/hm2。研究各試驗處理直播冬油菜在苗期、薹期、花期和成熟期的生長狀況，各時期的干物質、氮素累積以及氮肥利用效率，同時對籽粒產量及其構成因素做了相應調查?！窘Y果】苗期漬水明顯抑制了直播冬油菜生長發(fā)育和產量形成。相同氮肥水平下，與排水處理相比，漬水處理冬油菜各生育期葉片數、葉面積和 SPAD 值均有不同程度下降，生育期干物質量降幅為 19.1%～26.5%，收獲指數減少了 5.2 個百分點。漬水處理顯著降低了籽粒產量，減產達 23.6%，成苗密度和單株角果數下降是引起產量降低的重要原因，分別下降 7.6% 和 20.4%。此外，漬水處理明顯影響了冬油菜氮素吸收，漬水處理冬油菜生育期植株氮含量較排水處理下降了 8.0 個百分點，氮素累積量降幅為23.2%～32.4%。漬水處理引起了氮肥偏生產力、農學利用率和表觀利用率的下降，降幅分別為 22.8%、20.4%和 18.6%。氮肥可以緩解苗期漬水造成的產量損失，并且緩解效應與氮肥投入量存在直接關系。施氮顯著提高了冬油菜葉片數、葉面積和 SPAD 值，增加了冬油菜成苗密度，提高了冬油菜氮素含量，改善了群體質量，進而提高了籽粒產量，降低了油菜產量的相對受害率 (RIR)，其中產量相對受害率隨施氮量增加從 35.3% 下降到 13.8%。高氮量 (240～300 kg/hm2) 水平下各時期干物質量和氮素累積量的下降幅度顯著低于中低施氮量 (0～180 kg/hm2)，其中高氮量水平下平均降幅分別為 9.5% 和 15.0%，而中低氮水平下的平均降幅分別為 27.6% 和 32.9%。一定范圍內增施氮肥對苗期漬水后直播冬油菜生長恢復具有很好的補償效應。在保證產量 (2500 kg/hm2) 不下降的情況下，排水處理要比漬水處理節(jié)省氮肥 59.2 kg/hm2?！窘Y論】苗期漬水脅迫對油菜生長的抑制不僅作用于漬水期，其負面效應同樣會延伸至整個生育階段，最終導致產量損失。施氮可以明顯緩解漬害的負面效應，優(yōu)化冬油菜群體質量，實現高產。因此，合理氮肥用量和實時排水可以達到施氮減漬和排水減氮的雙重效果。

直播冬油菜；漬水；氮肥用量；干物質積累；氮素吸收

冬油菜是長江流域的主要冬季作物，常年種植面積和產量占全國的 85% 左右[1]，該區(qū)域油菜栽培上主要采用稻油或稻稻油為主的水旱輪作模式，作物系統(tǒng)的水旱交替輪換會引起土壤系統(tǒng)季節(jié)性的干濕交替變化[2]，稻田下層土壤黏重壓實，地下水位較高，導致油菜種植季漬害風險的增加[3]。同時，冬油菜作為旱地作物耐漬性較差，長江流域受季風氣候的影響，秋冬季階段性持續(xù)降水偏多，常常造成農田積水，土壤濕度增大，漬水情況時有發(fā)生[4]。當前受品種、勞動力和生產水平等因素影響，油菜栽培方式發(fā)生了重大轉變，直播逐漸成為油菜種植的重要發(fā)展方式[5]，直播油菜種植使得前后季作物茬口矛盾凸顯，水稻收獲后空余時間縮短，不能有效降低農田土壤含水量，進一步加劇了土壤漬水的風險。苗期是直播冬油菜群體發(fā)展的重要時期，植株營養(yǎng)生長及抗性與后期產量形成存在著密切關系，因此苗期也是油菜漬害的敏感時期[6–7]。大量研究表明，漬水直接影響了油菜植物生長、生理指標以及營養(yǎng)代謝吸收，進而影響了其生長狀況和產量[7–9]，漬害已成為油菜增產和穩(wěn)產的重要限制因子。

冬油菜種植中開溝廂作可以有效排出或落干土壤水分，達到排水減漬的效果。合理氮肥施用對冬油菜生長和產量具有顯著的調控作用[10–11]，氮素不僅可以作為營養(yǎng)元素提高作物產量，而且還能作為刺激因子調控內源激素水平及各種激素間的平衡，增強作物的抗逆性[12]。目前關于漬水對油菜生長及生理過程的影響已開展了較多的研究，但是對于直播冬油菜菜籽萌發(fā)和發(fā)育條件下漬水危害程度并不十分清楚，同時對于緩解漬害從而保證油菜穩(wěn)產、增產所引起的施氮量改變方面的研究相對不足，限制了“施氮減災”在生產中的應用，為此，本文研究了苗期漬水和排水處理下氮素供應對直播冬油菜產量和氮肥利用率的影響，以期為直播冬油菜苗期逆境生態(tài)條件下氮肥管理提供理論依據和技術支持。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

2012 年 9 月～2013 年 5 月在湖北省沙洋縣曾集鎮(zhèn) (30°43′N、112°18′E) 布置田間試驗，試驗田塊耕層土壤 (0—20 cm) 基本理化性狀為 pH 6.9、有機質19.7 g/kg、全氮 1.4 g/kg、堿解氮 133.4 mg/kg、速效磷 16.3 mg/kg、速效鉀 166.2 mg/kg。供試油菜品種為華油雜 9 號，前茬作物為水稻。直播冬油菜于 2012年 9 月 30 日播種，播種量為 3.75 kg/hm2，所有處理于 2013 年 5 月 12 日收獲，油菜生育期為 224 天。

1.2 試驗設計

采取裂區(qū)試驗設計，主處理為排水和苗期漬水兩種土壤水分狀況 (表 1)；副處理設 6 個氮肥用量水平，分別為 0、60、120、180、240 和 300 kg/hm2，每個處理 3 次重復，完全隨機區(qū)組排列，小區(qū)面積為 20 m2。

直播冬油菜氮肥 40% 作基肥，追肥分別在油菜5 葉期追施氮肥 20%，越冬期追施氮肥 40%，基肥撒施于地表后旋耕，追肥直接表施。各處理的磷鉀硼肥用量相同，分別為 P2O590 kg/hm2、K2O 120 kg/hm2和硼砂 15 kg/hm2，所有肥料均作基肥一次性施用，均撒施于地表后旋耕。供施肥料品種分別為尿素 (含 N 46%)、過磷酸鈣 (含 P2O512%)、氯化鉀(含 K2O 60%) 和硼砂 (含 B 12%)。

除土壤水分狀況和施肥措施不同外，其他田間管理均與當地農民習慣保持一致。

表1 田間試驗土壤水分處理措施Table 1 Details of treatment in the field experiments

1.3 測定項目和方法

土壤樣品在油菜基肥施用前采集，整個田塊均勻布點，取 0—20 cm 耕層土壤，風干磨細過篩，測定土壤 pH、有機質、全氮、堿解氮、速效磷和速效鉀[13]。

冬油菜成苗密度調查，于油菜五葉期 (播種后 45 d)每試驗小區(qū)統(tǒng)計 1 m2樣方株數。冬油菜生育期內對其個體生長指標進行田間調查，分別于苗期 (播種后110 d)、薹期 (播種后 140 d)、花期 (播種后 172 d)，選取 20 株與本小區(qū)油菜長勢一致的植株，調查葉片數 (完全展開葉)、葉面積[14](通過測定所選葉片的葉長和葉寬來計算葉面積，其中葉柄最下一個裂片基部到葉尖的距離定為葉長，垂直中脈的最大寬度定為葉寬) 和葉片 SPAD 值 (選取沿主莖自上而下的頂4 完全展開葉，從葉片基部開始根據葉片長度劃分為基部、中部和頂部，各占 1/3，測定 SPAD 值)。在成熟期 (播種后 224 d) 選取小區(qū)中間密度均勻的 1 m2樣方調查油菜產量構成因素，調查項目主要包括單株角果數、角粒數和千粒重。

分別在播種后 110、140、172 和 224 d 取樣，選取小區(qū)中間位置 0.36 m2樣方植株樣，取樣時，沿植株根莖結合處剪除根系，苗期和薹期將植株分為莖和葉，花期分為莖、葉和花，成熟期分為莖稈、角殼和籽粒，將取回的樣品清洗后于 105℃ 殺青 30 min，60℃ 烘干至恒重后，稱重、粉碎、混勻，采用H2SO4–H2O2聯合消化[13]，連續(xù)流動分析儀 (德國SEAL，AA3) 測定油菜地上部各器官氮含量。成熟期各小區(qū)單打單收，計產。

1.4 氮肥肥效模型和適宜用量的確定

線性加平臺模型[15]：

y = a + bx (x ≤ C)

y = P (x ＞ C)

式中, y 為油菜籽粒產量 (kg/hm2)，x 為氮肥用量(kg/hm2)，a 為截距，b 為回歸系數，C 為直線和平臺的交點，P 為平臺產量 (kg/hm2)。

1.5 參數計算與統(tǒng)計分析

有關參數計算參考 Cassman 等[16]和彭少兵等[17]計算方法。

地上部氮素累積量 (Shoot N accumulation, kg/hm2) = 地上部干物質量 × 地上部干物質含氮量；

氮肥偏生產力 (N partial factor productivity, PFPN, kg/kg N) = 施氮處理作物產量/氮肥施用量；

氮肥農學利用率 (N agronomy efficiency, AEN, kg/kg N) = (施氮處理作物產量–不施氮處理作物產量)/氮肥施用量；

氮肥表觀利用率 (N recovery efficiency, REN) = (施氮處理作物地上部氮素累積量–不施氮作物地上部氮素累積量)/氮肥施用量 × 100%；

相對受害率 (Relative damage percent, RIR) = (對照區(qū)測定值－處理區(qū)測定值)/對照區(qū)測定值 × 100%；

采用 Microsoft Excel 2010 軟件計算和處理試驗數據，用 SPSS 17.0 進行數據統(tǒng)計分析，用 LSD 法檢驗處理間 P ＜ 0.05 水平的差異顯著性，并利用SAS 軟件進行線性加平臺肥效模型的擬合分析，采用 Origin 8.0 軟件作圖。

2 結果與分析

2.1 苗期漬水和氮肥用量對直播冬油菜生長發(fā)育的影響

苗期漬水和氮肥用量對冬油菜各時期生長發(fā)育均有顯著影響 (表 2)。漬水明顯抑制了油菜生長發(fā)育，相同氮肥水平下，與排水處理相比，冬油菜五葉期漬水處理成苗密度從 65.0 plant/hm2減少到 60.0 plant/hm2，降低了 7.6%。漬水處理在冬油菜苗期、薹期和花期的葉片數、葉面積和 SPAD 值較排水處理均有不同程度下降，其中葉片數降幅分別為14.9%、10.7% 和 13.1%，葉面積降幅分別為28.6%、25.4% 和 22.0%，SPAD 值降幅分別為14.7%、3.6% 和 0.4%，其中葉片數和葉面積在中低氮 (0～180 kg/hm2) 水平下達到顯著差異，但高氮(240～300 kg/hm2) 水平下無顯著差異，而 SPAD 值只有在苗期施氮 0～120 kg/hm2下具有顯著差異，超過 120 kg/hm2下無顯著差異，并且生育中后期各施氮處理亦無顯著影響。同一水分處理下，與不施氮相比，施氮明顯促進了各時期油菜生長，整體上隨著施氮水平提高呈現增加趨勢。

2.2 苗期漬水和氮肥用量對直播冬油菜產量和產量構成因素影響

表 3 結果表明，苗期漬水和氮肥用量對冬油菜產量均有極顯著影響。相同氮肥水平下，與排水處理相比，漬水處理表現為減產效應，減產達 23.6%。施氮 0、60、120、180、240 和 300 kg/hm2油菜產量RIR 分別為 35.3%、31.1%、26.0%、21.4%、13.7%和 13.8%。相同水分條件下，氮肥施用具有一定的增產作用，籽粒產量隨施氮水平提高呈增加趨勢，但在施氮 240 和 300 kg/hm2處理間無顯著差異。

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表2 苗期漬水和氮肥用量對直播冬油菜生長發(fā)育的影響Table 2 Effects of the waterlogging at the seedling stage and N application on growth of direct-sown winter rapeseed

從表 3 可以看出，產量構成因素和收獲指數同樣受苗期漬水和氮肥雙重影響。相同施氮水平下，漬水處理單株角果數顯著低于排水處理，從 86.7 個減少到 69.0 個，降低了 20.4%。而漬水處理對每角粒數和千粒重則無明顯影響。不同土壤水分條件之間油菜收獲指數存在明顯差異，漬水處理冬油菜收獲指數較排水處理下降 5.2 個百分點。施氮顯著增加了油菜單株角果數，且隨著施氮量增加而增加，角粒數和千粒重并無顯著差異。收獲指數隨施氮量增加表現為先升高后下降的趨勢，施氮 120 kg/hm2時達到最大。

2.3 苗期漬水和排水處理下氮肥適宜用量

采用線性加平臺氮肥肥效模型對苗期漬水和排水處理油菜籽粒產量和相應氮肥用量進行擬合 (圖1)，兩模型均達到極顯著水平。根據氮肥肥效模型推算出兩種土壤水分狀況下油菜氮肥適宜用量，漬水處理對應的適宜施氮量為 233.8 kg/hm2，排水處理為207.5 kg/hm2，理論產量分別為 2503.6 kg/hm2和2901.3 kg/hm2。在保證產量基本不下降的情況下，若實現目標產量 2500.0 kg/hm2，排水處理要比漬水處理節(jié)約氮肥 59.2 kg/hm2。

2.4 苗期漬水和氮肥用量對直播冬油菜干物質量的影響

干物質量是群體數量和個體質量的綜合反映，同時也是產量形成的物質基礎。從圖 2 可以看出，苗期漬水和氮肥對冬油菜各時期干物質量均有極顯著影響，相同氮肥水平下，漬水顯著降低了冬油菜各時期干物質量，降幅達 19.1%～26.5%，且中低氮量和高氮量水平下降低幅度表現出顯著差異，在中低氮水平下，漬水處理在苗期、薹期、花期和成熟期的干物質量相比于排水處理分別降低了 35.5%、24.5%、24.2% 和 25.9%，平均降幅為 27.6%，而高氮水平下分別降低了 8.6%、8.2%、11.7% 和 9.6%，平均降幅為 9.5%。施氮有利于提高兩種土壤水分狀況下的干物質量累積，施氮量低于 180 kg/hm2時冬油菜干物質累積量隨施氮量增加而顯著升高；高于該施氮量時，則隨施氮量增加差異不顯著。

表3 苗期漬水和氮肥用量對直播冬油菜產量構成因素的影響Table 3 Effect of the waterlogging at the seedling stage and N application on grain yield and yield components of direct-sown winter rapeseed

圖1 不同土壤水分狀況下氮肥效應方程Fig.1 Seed yield response to N fertilization under different soil water conditions

2.5 苗期漬水和氮肥用量對直播冬油菜氮含量的影響

由圖 3 可以看出，冬油菜氮含量隨著生育進程推進呈降低趨勢，苗期漬水和氮肥用量顯著影響了冬油菜各時期氮素含量，漬水明顯抑制了冬油菜氮素養(yǎng)分的吸收，與排水處理相比，漬水處理冬油菜各時期氮素含量平均降低了 8.0 個百分點，其中冬油菜花期及花前，中低氮水平下兩者達到顯著水平，而苗期施氮 180 kg/hm2時無顯著差異，成熟期兩者亦無顯著差異。氮肥施用明顯增加了兩種土壤水分狀況下冬油菜氮素含量，且隨施氮量增加呈上升趨勢，施氮量超過 180 kg/hm2時無顯著差異。

2.6 苗期漬水和氮肥用量對直播冬油菜氮素累積量的影響

圖2 苗期漬水和氮肥用量對直播冬油菜干物質量的影響Fig.2 Dry matter of direct-sown winter rapeseed as affected by the N application under the waterlogging at the seedling stage

圖3 苗期漬水和氮肥用量對直播冬油菜氮含量的影響Fig.3 N content of rapeseed affected by the N application under the waterlogging at the seedling stage

圖4 苗期漬水和氮肥用量對直播冬油菜地上部氮素累積量的影響Fig.4 Shoot N uptake of rapeseed affected by N application under waterlogging at the seedling stage

從油菜各生育期氮素累積量 (圖 4)可以看出，與干物質類似，冬油菜氮素累積量受到苗期漬水和施氮的顯著影響，相同氮肥水平下，不同土壤水分狀況下冬油菜氮素累積量存在明顯差異，漬水處理冬油菜各時期氮素累積量相比于排水處理降低 23.2%～32.4%，且中低氮水平下漬水處理冬油菜各時期氮素累積量分別降低了 40.9%、31.8%、32.4% 和 26.5%，平均降幅為 32.9%，而高氮水平下分別降低了15.4%、14.4%、13.5% 和 16.8%，平均降幅為 15.0%。氮肥施用有利于冬油菜氮素累積量的增加，漬水處理和排水處理均表現出相同規(guī)律，氮素累積量隨施氮量增加而增加，超過 180 kg/hm2時無明顯變化。

2.7 苗期漬水和氮肥用量對直播冬油菜氮肥利用率的影響

表4 苗期漬水和氮肥用量對直播冬油菜氮肥利用率的影響Table 4 Effects of the waterlogging at the seedling stage and the N application on N use efficiencies of direct-sown winter rapeseed

通過氮肥偏生產力、農學利用率和表觀利用率來表征苗期漬水和施氮對油菜氮肥利用率的影響(表 4)。相同氮肥水平下，漬水處理冬油菜氮肥利用率明顯低于排水處理，其中，氮肥偏生產力和氮肥農學利用率分別從 14.3 kg/kg 和 12.0 kg/kg 下降到11.0 kg/kg 和 9.6 kg/kg，降幅分別為 22.8% 和 20.4%，氮肥表觀利用率從 49.0% 減小到 39.8%，降幅為18.6%，并且中低氮水平下氮肥利用率的降幅顯著高于高氮水平。隨著施氮量的增加，漬水和排水處理氮肥偏生產力、農學利用率和表觀利用率均表現為降低的趨勢。

3 討論

3.1 苗期漬水對直播冬油菜產量的影響

研究表明，油菜苗期漬水顯著降低了油菜籽粒產量[9,18]。而漬水對產量造成損失的關鍵因素取決于發(fā)生漬害生育期、漬水強度以及持續(xù)時間[19]。宋豐萍等[9]研究發(fā)現，苗期漬水 10 d，產量無顯著下降，而當漬水超過 20 d，產量降幅達 30% 左右。Zhou 等[18]研究也證實，苗期漬水 30 d 后，相比對照處理，產量下降 21.3%。前述研究主要從油菜五葉期進行，相當于育苗移栽的苗齡，漬水處理也主要以控水淹沒為主。實際生產中，直播和移栽油菜栽培方式和生產特點存在著很大差異，直播油菜沒有相對溫和的苗床，苗期生長發(fā)育完全暴露在自然狀態(tài)下，對環(huán)境的敏感性明顯增大。在稻油輪作中，水稻收獲后土壤通常維持了相對較高的含水量，而此時 (9 月下旬到 10 月中上旬) 長江流域冬油菜種植區(qū)域往往伴隨大量的降雨，漬水的影響貫穿了菜籽播種到五葉期，其不僅影響了油菜苗期的生長，同樣影響油菜的萌發(fā)和出苗，因此本研究以水稻收獲后土壤相對較高的含水量和降雨復合形成的漬水為研究重點，契合目前油菜生產的實際。直播油菜個體發(fā)育較差，單株產量低，產量形成主要依靠群體優(yōu)勢[20]。本研究表明，苗期漬水可以顯著降低直播冬油菜成苗密度，加之漬水油菜生育后期單株角果數的顯著減少，削弱了冬油菜群體效應，導致減產，與排水處理相比，籽粒產量下降 23.6%。

苗期漬水不僅抑制油菜苗期的生長，其負面效應甚至可以延伸到整個生育時期。植物光合能力是決定產量形成的重要參數[21]。本研究發(fā)現，苗期漬水減少了油菜葉片數，降低了植株葉面積和 SPAD值，顯著降低了“源”的光合能力，不利于光合生產，導致油菜各生育期地上部干物質累積的下降。同時，漬水脅迫下收獲指數的降低限制了光合產物向籽粒的供應和轉運，阻礙了“庫”的形成和生長[22]，從而進一步影響產量形成。李玲等[7]和張樹杰等[8]對苗期漬水后冬油菜生長和生理特性的研究表明，漬水條件下油菜根系活力明顯下降，影響植株整體生理和代謝過程，導致與氮素營養(yǎng)代謝有關的硝酸還原酶活性降低，從而減少了氮素養(yǎng)分的吸收和利用。由此可見，持續(xù)漬水會對油菜的生長造成不可恢復的影響。

3.2 氮肥施用可以緩解苗期漬水冬油菜生長和產量下降的負面效應

優(yōu)化氮肥施用是改善苗期受漬油菜生長和產量形成的重要措施。苗期漬水后基施氮肥通過淋溶或反硝化途徑損失，降低了根層土壤氮素的供應，油菜苗期根系可吸收和利用的養(yǎng)分大大減少[23]，進一步限制了養(yǎng)分吸收。而苗期植株充足的氮素濃度對于維持油菜幼苗生長，提高油菜對逆境脅迫的抗性是非常重要的[24]。在本研究中，施氮明顯提高了油菜苗期植株氮含量，并且在高氮量下表現出顯著效果，進而提高了苗期油菜植株抗性和個體生物量[25]，保證了油菜成苗密度。施氮提高了漬水脅迫下葉片數、葉面積和 SPAD 值，降低了植株光合能力的下降幅度，增加了光合物質累積，對油菜生產能力具有一定的補償效應，加快油菜生長的恢復速度[26]，調控了產量及其構成，從而進一步改善了油菜群體質量，保證產量的形成。

本研究表明，相比排水處理，漬水處理在高氮量下各生育期干物質量和氮素累積降幅顯著低于中低氮量，有利于漬害后油菜生長恢復，較高的生物量和營養(yǎng)補充可以有效彌補漬害造成的產量差距。此外，油菜產量相對受害率伴隨著施氮量增加表現出下降的趨勢。進一步說明了施氮不僅可以有效緩解漬害，而且緩解效果對施氮量響應的敏感性明顯不同，施氮超過 180 kg/hm2時可以顯著減輕產量下降的負面效應。在保證產量不下降的情況下，排水處理要比漬水處理節(jié)省氮肥 59.2 kg/hm2，說明適量供氮和排水措施相互作用可以進一步降低漬害油菜產量損失的風險[27]，從而達到施氮減漬和排水減氮的雙重效果。

油菜栽培學上很早就重視油菜“秋發(fā)”的栽培技術[28]，確保油菜秋、冬生長期內充分擴增營養(yǎng)體?！扒锇l(fā)”階段從油菜播種萌發(fā)到苗期穩(wěn)定生長是油菜獲得高產的重要保障?；谏鲜鲅芯拷Y果，實際農業(yè)生產中要更加重視冬油菜苗期土壤漬水逆境的預防工作。及時關注稻油體系中水稻收獲后土壤水分狀況，如何確定直播油菜籽粒萌發(fā)和發(fā)育的土壤適宜含水量？苗期連續(xù)強降雨情況下，如何有效排水降低漬害程度？本研究氮肥采用基追肥方式施用，可以推斷氮肥運籌中適當增加基肥比例也是降低苗期漬水風險的一種有效措施，如何更好的通過氮肥運籌來預防漬害對油菜生長的影響？漬水土壤氮素損失以及所引發(fā)的環(huán)境效應問題等諸多方面還有待進一步研究。

4 結論

苗期漬水和氮肥用量對油菜產量和氮肥利用率產生了顯著影響。苗期漬水明顯抑制了油菜生長，葉片數、葉面積和 SPAD 值均有不同程度下降。漬水脅迫降低了油菜干物質累積，減少了氮素吸收和利用，對油菜生長造成了不可恢復的影響。漬水顯著降低了油菜成苗密度，加之單株角果數的減少，削弱了油菜群體效應，導致減產。油菜產量對漬水脅迫的響應與氮肥投入量有直接的關系，合理氮肥施用可以有效緩解漬害的負面效應，尤其是高氮量水平下可以優(yōu)化直播油菜群體質量，進而提高油菜干物質和氮素累積。同等產量水平下，排水處理能夠明顯節(jié)省氮肥用量。因此，在油菜生產管理中，合理氮肥用量和實時排水措施可以有效緩解漬水脅迫，降低產量損失。

[1]殷艷, 廖星, 余波, 等. 我國油菜生產區(qū)域布局演變和成因分析[J].中國油料作物學報, 2010, 32(1): 147–151. Yin Y, Liao X, Yu B, et al. Regional distribution evolvement and development tendency of Chinese rapeseed production[J]. Chinese Journal of Oil Crop Sciences, 2010, 32(1): 147–151.

[2]范明生, 江榮風, 張福鎖, 等. 水旱輪作系統(tǒng)作物養(yǎng)分管理策略[J].應用生態(tài)學報, 2008, 19(2): 424–432. Fan M S, Jiang R F, Zhang F S, et al. Nutrient management strategy of paddy rice-upland crop rotation system[J]. Chinese Journal of Applied Ecology, 2008, 19(2): 424–432.

[3]張學昆, 陳潔, 王漢中, 等. 甘藍型油菜耐濕性的遺傳差異鑒定[J].中國油料作物學報, 2007, 29(2): 204–208. Zhang X K, Chen J, Wang H Z, et al. Genetic difference of waterlogging tolerance in rapeseed (Brassica napus L.)[J]. Chinese Journal of Oil Crop Sciences, 2007, 29(2): 204–208.

[4]張樹杰, 張春雷. 氣候變化對我國油菜生產的影響[J]. 農業(yè)環(huán)境科學學報, 2011, 30(9): 1749–1754. Zhang S J, Zhang C L. Influences of climate changes on oilseed rape production in China[J]. Journal of Agro-Environment Science, 2011, 30(9): 1749–1754.

[5]王寅, 魯劍巍. 中國冬油菜栽培方式變遷與相應的養(yǎng)分管理策略[J]. 中國農業(yè)科學, 2015, 48(15): 2592–2966. Wang Y, Lu J W. The transitional cultivation patterns of winter oilseed rape in China and the corresponding nutrient management strategies[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2015, 48(15): 2592–2966.

[6]劉后利. 實用油菜栽培學[M]. 上海: 上?？茖W技術出版社, 1987. 349–376.Liu H L. Applied cultivation science for rape[M]. Shanghai: Shanghai Scientific and Technical Publishers, 1987. 349–376.

[7]李玲, 張春雷, 張樹杰, 等. 漬水對冬油菜苗期生長及生理的影響[J]. 中國油料作物學報, 2011, 33(3): 247–252. Li L, Zhang C L, Zhang S J, et al. Effects of waterlogging on growth and physiological changes of winter rapeseed seedling (Brassica napus L.)[J]. Chinese Journal of Oil Crop Sciences, 2011, 33(3): 247–252.

[8]張樹杰, 廖星, 胡小加, 等. 漬水對油菜苗期生長及生理特性的影響[J]. 生態(tài)學報, 2013, 33(23): 7382–7389. Zhang S J, Liao X, Hu X J, et al. Effects of waterlogging on the growth and physiological properties of juvenile oilseed rape[J]. Acta Ecologica Sinica, 2013, 33(23): 7382–7389.

[9]宋豐萍, 胡立勇, 周廣生, 等. 漬水時間對油菜生長及產量的影響[J]. 作物學報, 2010, 36(1): 170–176. Song F P, Hu L Y, Zhou G S, et al. Effects of waterlogging time on rapeseed (Brassica napus L.) growth and yield[J]. Acta Agronomica Sinica, 2010, 36(1): 170–176.

[10]鄒娟, 魯劍巍, 李銀水, 等. 氮、磷、鉀、硼肥對甘藍型油菜籽品質的影響[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學報, 2008, 14(5): 961–968. Zou J, Lu J W, Li Y S, et al. Effects of nitrogen, phosphorus, potassium and boron fertilization on quality of Brassica napus[J]. Plant Nutrition and Fertilizer Science, 2008, 14(5): 961–968.

[11]趙繼獻, 程國平, 任廷波, 等. 不同氮水平對優(yōu)質甘藍型黃籽雜交油菜產量和品質性狀的影響[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學報, 2007, 13(5): 882–889. Zhao J X, Cheng G P, Ren T B, et al. Effect of different nitrogen rates on yield and quality parameters of high grade yellow seed hybrid rape[J]. Plant Nutrition and Fertilizer Science, 2007, 13(5): 882–889.

[12]郭文琦, 陳兵林, 劉瑞顯, 等. 施氮量對花鈴期短期漬水棉花葉片抗氧化酶活性和內源激素含量的影響[J]. 應用生態(tài)學報, 2010, 21(1): 53–60. Guo W Q, Chen B L, Liu R X, et al. Effects of nitrogen application rate on cotton leaf antioxidant enzyme activities and endogenous hormone contents under short-term waterlogging at flowering and boll-forming stage[J]. Chinese Journal of Applied Ecology, 2010, 21(1): 53–60.

[13]鮑士旦. 土壤農化分析(第三版)[M]. 北京: 中國農業(yè)出版社, 2000. Bao S D. Soil and agricultural chemistry analysis (Third edition)[M]. Beijing: China Agriculture Press, 2000.

[14]汪瑞清, 杜興斌, 顏衛(wèi)衛(wèi), 等. 華雜6號葉面積簡易測定方法[J]. 中國油料作物學報, 2007, 29(3): 339–341. Wang R Q, Du X B, Yan W W, et al. Study on an easy measuring method of leaf area of Huaza 6(Brassica napus L.)[J]. Chinese Journal of Oil Crop Sciences, 2007, 29(3): 339–341.

[15]王圣瑞, 陳新平, 高祥照, 等. “3414”肥料試驗模型擬合的探討[J].植物營養(yǎng)與肥料學報, 2002, 8(4): 409–413. Wang S R, Chen X P, Gao X Z, et al. Study on simulation of “3414”fertilizer experiments[J]. Plant Nutrition and Fertilizer Science, 2002, 8(4): 409–413.

[16]Cassman K G, Peng S, Olk D C, et al. Opportunities for increased nitrogen-use efficiency from improved resource management in irrigated rice systems[J]. Field Crops Research, 1998, 56(1): 7–39.

[17]彭少兵, 黃見良, 鐘旭華, 等. 提高中國稻田氮肥利用率的研究策略[J]. 中國農業(yè)科學, 2002, 35(9): 1095–1103. Peng S B, Huang J L, Zhong X H, et al. Research strategy in improving fertilizer nitrogen use efficiency of irrigated rice in China[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2002, 35(9): 1095–1103.

[18]Zhou W, Zhao D, Lin X. Effects of waterlogging on nitrogen accumulation and alleviation of waterlogging damage by application of nitrogen fertilizer and mixtalol in winter rape (Brassica napus L.)[J]. Journal of Plant Growth Regulation, 1997, 16(1): 47–53.

[19]Malik A I, Colmer T D, Lambers H, et al. Short-term waterlogging has long-term effects on the growth and physiology of wheat[J]. New Phytologist, 2002, 153(2): 225–236.

[20]宋稀, 劉鳳蘭, 鄭普英, 等. 高密度種植專用油菜重要農藝性狀與產量的關系分析[J]. 中國農業(yè)科學, 2010, 43(9): 1800–1806. Song X, Liu F L, Zheng P Y, et al. Correlation analysis between agronomic traits and yield of rapeseed (Brassica napus L.) for highdensity planting[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2010, 43(9): 1800–1806.

[21]Yamori W, Kondo E, Sugiura D, et al. Enhanced leaf photosynthesis as a target to increase grain yield: insights from transgenic rice lines with variable Rieske FeS protein content in the cytochrome b6/f complex[J]. Plant Cell and Environment, 2015, 39(1): 80–87.

[22]蔡劍, 姜東. 氣候變化對中國冬小麥生產的影響[J]. 農業(yè)環(huán)境科學學報, 2011, 30(9): 1726–1733. Cai J, Jiang D. The effect of climate change on winter wheat production in China[J]. Journal of Agro-Environment Science, 2011, 30(9): 1726–1733.

[23]范亞寧, 李世清, 李生秀. 半濕潤地區(qū)農田夏玉米氮肥利用率及土壤硝態(tài)氮動態(tài)變化[J]. 應用生態(tài)學報, 2008, 19(4): 799–806. Fan Y N, Li S Q, Li S X. Utilization rate of fertilizer N and dynamic changes of soil NO3--N in summer maize field in semi-humid area of Northwest China[J]. Chinese Journal of Applied Ecology, 2008, 19(4): 799–806.

[24]Wang Y, Liu B, Ren T, et al. Establishment method affects oilseed rape yield and the response to nitrogen fertilizer[J]. Agronomy Journal, 2014, 106(1): 131–142.

[25]張衛(wèi)星, 趙致, 柏光曉, 等. 不同玉米雜交種對水分和氮脅迫的響應及其抗逆性[J]. 中國農業(yè)科學, 2007, 40(7): 1361–1370. Zhang W X, Zhao Z, Bai G X, et al. Response on water stress and low nitrogen in different maize hybrid varieties and evaluation for their adversity-resistance[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2007, 40(7): 1361–1370.

[26]武文明, 李金才, 陳洪儉, 等. 氮肥運籌方式對孕穗期受漬冬小麥穗部結實特性與產量的影響[J]. 作物學報, 2011, 37(10): 1888–1896. Wu W M, Li J C, Chen H J, et al. Effects of nitrogen fertilization on seed-setting characteristics of spike and grain yield in winter wheat under waterlogging at booting stage[J]. Acta Agronomica Sinica, 2011, 37(10): 1888–1896.

[27]余衛(wèi)東, 馮利平, 盛紹學, 等. 黃淮地區(qū)澇漬脅迫影響夏玉米生長及產量[J]. 農業(yè)工程學報, 2014, 30(13): 127–136. Yu W D, Feng L P, Sheng S X, et al. Effect of waterlogging at jointing and tasseling stages on growth and yield of summer maize[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering, 2014, 30(13): 127–136.

[28]趙合句, 李光明, 李英德, 等. 油菜秋發(fā)高產技術[J]. 中國油料作物學報, 1989, 11(3): 60–62. Zhao H J, Li G M, Li Y D, et al. High yielding autumn-luxuriant technique of oilseed rape[J]. Chinese Journal of Oil Crop Sciences, 1989, 11(3): 60–62.

LIU Bo1,2, WEI Quan-quan1,2, LU Jian-wei1,2, LI Xiao-kun1,2, CONG Ri-huan1,2, WU Li-shu1,2, XU Wei-ming3, YANG Yun-qing3, REN Tao1,2*
[ 1 Microelement Research Center, Huazhong Agricultural University, Wuhan 430070, China; 2 Key Laboratory of Arable Land Conservation (Middle and Lower Reaches of Yangtse River), Ministry of Agriculture, Wuhan 430070, China; 3 Shayang Soil and Fertilizer Work Station, Shayang, Hubei 448200, China ]

direct-sown winter rapeseed; waterlogging; N application rate; dry matter accumulation; N uptake

Effects of waterlogging at the seedling stage and nitrogen application on seed yields and nitrogen use efficiency of direct-sown winter rapeseed (Brassica napus L.)

2016–02–01接受日期：2016–06–14

“十二五”國家科技支撐計劃課題（2014BAD11B03）；國家油菜產業(yè)技術體系建設專項（CARS-13）；中央高?；究蒲袠I(yè)務費專項（2662015PY135）資助。

劉波（1986—），男，山東德州人，博士，主要從事作物營養(yǎng)與現代施肥技術研究。E-mail：liubohz@webmail.hzau.edu.cn

* 通信作者 E-mail：rentao@mail.hzau.edu.cn

Abstract: 【Objectives】The autumn waterlogging is one of the common constraint factors in winter rapeseed production. In this research, a field experiment was carried out to study effects of water logging at the seedling stage and nitrogen (N) application on seed yields and N use efficiency of direct-sown winter rapeseed, to provide a theoretical foundation for reasonable utilization of N fertilizer in direct-sown winter rapeseed under the waterlogging stress.【Methods】The field experiment was conducted by using a local major rapeseed cultivar, Huayouza 9. Direct-sowing was the main cultivation pattern. A split-plot experiment was designed, and the main plots were soil water conditions which consisted drainage treatment and waterlogging treatment at the seeding stage and N application rates were sub-plots at six levels, 0, 60, 120, 180, 240 and 300 kg/hm2. Growth characteristics, dry matter and N accumulation, and N utilization were studied at the seedling, budding, flowering and maturity stage, meanwhile, the yield and its components were investigated.【Results】The growth of rapeseed and yield were obviously inhibited by waterlodging at seedling stage. Compared with the drainage, waterlogging significantly reduced the number, area and the SPAD values of leaves at different degrees under the same N levels. The dry matter amounts were reduced by 19.1%–26.5%, and the harvest indices were decreased by 5.2 percentage points after the waterlogging. The seed yield was significantly decreased by 23.6% under the waterlogging stress, and the decreased seed yield resulted from a decrease in density at the five leaf stage and the number of siliques per plant, which were reduced by 7.6% and 20.4%, respectively. Moreover, the N content of the plants was decreased by 8.0 percentage points, the N accumulation amounts were reduced by 23.2%–32.4%, and the N partial factor productivity (PFPN), N agronomy efficiency (AEN) and N recovery efficiency (REN) were declined by 22.8%, 20.4% and 18.6% under the waterlogging stress, respectively. Suitable nitrogen application could alleviate the effect of the waterlogging on the growth and yield of winter rapeseed, and there was a direct relationship between the responses of the yield to the waterlogging stress and N input. The N application significantly enhanced leaf number, leaf area and the SPAD value of leaves, increased density, N content, population quality and the yield, reduced the RIR (relative damage percent) of rapeseed yield which declined from 35.3% to 13.8% with the increment of N application. The decreases of the dry matter and N accumulation amounts were alleviated by the N application under high N levels range from 240 to 300 kg/hm2and decreased by 9.5% and 15.0%, respectively, while they were decreased by 27.6 % and 32.9 % under the middle or low N levels range from 0 to 180 kg/hm2. Therefore, under a certain amount of N fertilization, increasing the N rate could show compensation effect on direct-sown winter rapeseed growth and recovery. Compared with the waterlogging treatment, 59.2 kg/hm2of N fertilizer was reduced in the drainage treatment.【Conclusions】The inhibiting effect of the waterlogging on rapeseed not only affected the seedling stage, but also impacted other growth stages, and eventually led to the yield loss. The N application could increase the grain yield to alleviate the negative effects by optimize population quality for rapeseed under the waterlogging stress. So, suitable N fertilization rate and real-time drainage would be feasible and realizable with obtaining on both waterlogging resistance by N rate and N reduction by drainage.