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充分利用冬季耕地资源,大力发展油菜生产和提高单位面积产量是保障我国食用油安全的重要措施。冬油菜生产中氮肥施用不足或过量的现象时常发生。直播冬油菜作为轻简化生产的主要种植方式近年来发展迅速,其对氮素缺乏比移栽油菜更敏感,但氮素营养状况对直播冬油菜产量构成因子的影响规律不明确,延用移栽油菜种植的施氮技术并不完全适用于直播油菜。采用不同氮肥用量田间试验,研究不同产量水平直播冬油菜氮素积累及产量构成特征,分析氮素营养与产量及产量构成因子的定量关系,明确氮素营养对关键产量构成因子的氮素营养调控机制,以期通过直播冬油菜目标产量设计产量构成因子,确定生育期氮素营养高效调控目标。主要结果如下:(1)氮肥施用显著提高地上部干物质和氮素积累量,通过增加单株角果数和每角粒数并协调收获密度,增加直播冬油菜产量。在等养分条件下,氮肥用量≥180 kg N/hm~2时,与普通尿素分次施用处理相比,油菜专用控释尿素一次性施用的干物质量、氮素含量和氮素积累量显著提高,施氮180 kg N/hm~2时产量增加11.7%,氮肥利用率提高15.7%。普通尿素分次施用和油菜专用控释尿素一次性施用区域平均氮肥推荐用量分别为201和203 kg N/hm~2,但油菜专用控释尿素在推荐用量时的利润比普通尿素高17.8%。(2)通过氮肥施用提高苗期干物质和氮素积累是直播冬油菜高产的关键。高产油菜(>3000 kg/hm~2)越冬期(播种后90 d)干物质和氮素积累占全生育期的比例大于低产油菜(<1500 kg/hm~2),高产油菜越冬期氮素积累比例平均达56.9%,而低产油菜这一比例低于35.4%。越冬前(播种后50 d)干物质每提高100 kg/hm~2或0.1 g/株,籽粒产量分别增加222 kg/hm~2和256 kg/hm~2,氮肥利用率分别提高3.0%和3.5%(绝对值)。与低产油菜相比,高产油菜氮素快速积累提前开始,干物质快速积累结束期推迟,物质快速积累持续时间延长,高产油菜生育期较低产油菜延长18-27 d。推荐用量下的氮肥施用可使干物质和氮素最大积累速率分别提高166%和300%,苗期干物质和氮素平均积累速率分别提高499%和689%,干物质和氮素快速积累的起始时间分别提前7.8和10.8天,增加越冬前的氮素积累比例。氮素缺乏、推荐施氮和氮肥过量水平下越冬期氮素积累量分别占最大氮素积累的33.7%、50.5%和63.2%。(3)氮肥施用调控冬至苗叶片数主要是通过影响分枝和单株角果数来定量影响产量。冬至苗叶片数与其地上部生物量和氮素积累量显著正相关。单株生物量和单株氮素积累量每增加1 g/株和50 mg N/株,冬至苗叶片数分别0.6-1.0片/株;群体密度在50-130株/m~2时,单位面积生物量和单位面积氮素积累量每增加1000 kg/hm~2和50 kg N/hm~2,冬至苗叶片数增加0.3-1.1片/株和1.0片/株。冬至苗每增加一片叶,分枝数平均增加1.6个/株,分枝数增加显著提高分枝角果数和单株总角果数,从而增加油菜产量。冬至苗叶片数与产量呈一元二次曲线关系,每增加一片叶(冬至苗叶片数为2.6-6.7片/株),产量可平均增加622-981 kg/hm~2,基础叶片数越低,增加一片叶的增产量越大。(4)在产量构成的四个因子中,单株角果数对产量调控作用最大,其次是收获密度,每角粒数和千粒重对油菜产量贡献较小。油菜产量(y)随单株角果数(x)增加线性增加(y=36+25.6x),高产(>3000 kg/hm~2)油菜收获密度范围维持45-70株/m~2,适宜收获密度下增加单株角果数是提高直播冬油菜产量的关键。植株各生育期内的氮素营养均显著影响单株角果数,苗期氮素营养通过影响分枝形成影响产量,薹期、花期和角果期氮素营养与单株角果数呈显著的一元二次回归关系,这3个阶段单株氮素积累量每增加10 mg N/株,单株角果数分别增加2.8-7.6、0.2-5.7和2.1-4.4个/株。收获密度受氮肥施用的影响,在土壤基础氮素供应低于或高于690 kg/hm~2时,施氮显著增加或降低收获密度,使收获密度维持在适宜范围。(5)氮素营养调控密度消减过程,决定收获密度。收获密度降低占缺氮引起的产量损失的9.3%-36.6%,适宜的收获密度是直播冬油菜高产调控的重点。直播油菜群体密度在出苗后一直在降低,出苗-播种后60 d和播种后150 d-收获期是群体密度消减的关键时期,当苗期植株氮素含量高于4.11%,花期氮素含量高于2.44%,可分别保障播种后60 d和150 d群体密度维持80-120株/m~2和50-80株/m~2,使收获密度维持是在适宜范围。苗期(播种后60天内)降雨量较多或在播种后150 d-播种180 d内降雨量较低均增加群体密度消减,苗期积温大于645℃d时,群体消亡随积温增加而增加。(6)根据氮素营养与产量及产量构成因子的定量关系,设计了直播冬油菜目标产量氮素营养主动调控策略。产量3000 kg/hm~2理论收获密度为45-70株/m~2,单株角果数为104个/株,每角粒数为19-24粒/角,千粒重为2.8-3.8 g;根据试验点平均土壤氮素供应能力,确定苗期、越冬期、薹期和花期氮肥供应量分别为29.0、87.8、8.7和33.7 kg N/hm~2。本研究确定了不同目标产量的理论产量构成,阐明了直播冬油菜氮素积累特征,明确苗期氮素营养-叶片-分枝-单株角果数的调控过程,理解苗期氮素吸收对高产形成的意义;同时也阐明了氮素营养调控直播冬油菜收获密度过程,提出目标产量反向氮素影响调控策略和具体指标。本研究结果可为直播冬油菜在高产高效生产提供理论基础和指导意见。