油菜临界磷浓度稀释曲线模型的构建和验证

doi:10.15933/j.cnki.1004-3268.2023.04.006

摘要/Abstract

摘要： 构建基于地上部生物量的油菜临界磷浓度（Pc）稀释曲线模型，并利用此模型确定磷营养指数（PNI），为实现油菜磷肥精准管理提供科学参考。采用中双6号和华油杂9号2个油菜品种，在2020—2022年进行4个不同施磷量（0、35、70、105 kg/hm²，分别用P0、P35、P70、P105表示）的田间试验，在油菜关键生育时期测定地上部生物量（W）、植株磷浓度（PPC）及产量，通过统计分析和模型建立技术，构建和验证基于W的油菜P_c稀释曲线模型。结果表明，油菜W随生育时期的推进呈增加趋势，不同磷肥处理间表现为P0<P35<P70≈P105；而PPC则随W的增加呈下降趋势。增施磷肥可显著提高油菜产量，2个品种之间没有显著差异。油菜产量随磷肥用量的增加呈现先升高后降低的趋势，P70处理可达产量最高值，二次多项式方程拟合得到了油菜适宜的平均施磷量为81.8 kg/hm²，其理论平均产量可达到最高，为3 595.83 kg/hm²。建立了2个油菜品种统一的P_c稀释曲线模型（P_c=7.39W^-0.16，R²=0.80）。检验指标均方根误差（RMSE）为0.98 g/kg，标准化均方根误差（n-RMSE）为15.59%，模型稳定性较好。不同磷肥处理下PNI在0.56~1.11变化，在同一生育时期，PNI随施磷量的增加而上升。综合考虑油菜产量及PNI，推荐油菜适宜的施磷量为70.0~81.8 kg/hm²。

关键词: 油菜, 中双6号, 华油杂9号, 施磷量, 临界磷浓度稀释曲线, 磷营养指数, 产量

Abstract: The critical phosphorus concentration（P_c）dilution curve model of rape based on aboveground biomass was constructed，and the phosphorus nutrition index（PNI）was determined based on the model，which provided scientific reference for the precise management of phosphorus fertilizer in rape. Using two rapeseed varieties，Zhongshuang 6 and Huayouza 9，field experiments with four different phosphorus doses （0，35，70，105 kg/ha，represented by P0，P35，P70 and P105）were conducted in 2020 and 2021.The shoot biomass（W），plant phosphorus concentration（PPC）and yield were determined during the critical growth period of rapeseed，and the Pc dilution curve model based on W was constructed and validated through statistical analysis and model building techniques.The results showed that W of rapeseed increased with the advance of growth period，and showed the following characteristics among different phosphorus fertilizer treatments：P0<P35<P70≈P105.The PPC decreased with the increase of W.The yield of rapeseed was significantly increased by phosphorus fertilizer application，but there was no significant difference between the two cultivars.The yield of rapeseed increased first and then decreased with the increase of phosphorus fertilizer，and the highest yield was reached by P70 treatment.The optimal average phosphorus application rate of rapeseed was 81.8 kg/ha，and the theoretical average yield of rapeseed was 3 595.83 kg/ha.A uniform Pc dilution curve model was established for the two rapeseed cultivars（P_c=7.39W-0.16，R²=0.80）.The root mean square error（RMSE）was 0.98 g/kg，the standardized root mean square error（n‑RMSE）was 15.59%，and the model had good stability.The PNI varied from 0.56 to 1.11 under different phosphorus fertilizer treatments.In the same growth stage，PNI increased with the increase of phosphorus fertilizer amount.By considering rapeseed yield and PNI，the recommended range of phosphorus application was 70.0—81.8 kg/ha.

Key words: Rape, Zhongshuang 6, Huayouza 9, Phosphorus application rate, Critical phosphorus concentration dilution curve, Phosphorus nutrition index, Yield

中图分类号:

S565.4

曾丽丽, 江俊松. 油菜临界磷浓度稀释曲线模型的构建和验证[J]. 河南农业科学, 2023, 52(4): 51-59.

ZENG Lili, JIANG Junsong. Construction and Validation of Critical Phosphorus Concentration Dilution Curve Model in Rape[J]. Journal of Henan Agricultural Sciences, 2023, 52(4): 51-59.

参考文献

［1］HEUER S，GAXIOLA R，SCHILLING R，et al.Improving phosphorus use efficiency：A complex trait with emerging opportunities［J］.Plant Journal，2017，90（5）：868⁃885.
［2］都江雪，韩天富，曲潇林，等.中国主要粮食作物磷肥偏生产力时空演变特征及驱动因素［J］.植物营养与肥料学报，2022，28（2）：191⁃204.
DU J X，HAN T F，QU X L，et al.Spatial⁃temporal evolution characteristics and driving factors of partial phosphorus productivity in major grain crops in China［J］.Journal of Plant Nutrition and Fertilizers，2022，28（2）：191⁃204.
［3］俄胜哲，杨志奇，曾希柏，等.长期施肥黄绵土有效磷含量演变及其与磷素平衡和作物产量的关系［J］.应用生态学报，2017，28（11）：3589⁃3598.
E S Z，YANG Z Q，ZEN X B，et al.Soil Olsen⁃P content changing trend and its relationship with phosphorus surplus and crop yield under long⁃term fertilization in loessial soil region on the Loess Plateau，China［J］.Chinese Journal of Applied Ecology，2017，28（11）：3589⁃3598.
［4］钟燕，熊秋芳，雷建华.湖北省油菜产业发展现状与对策［J］.中国农技推广，2010，26（3）：8⁃10.
ZHONG Y，XIONG Q F，LEI J H.The development status and countermeasures of rapeseed industry in Hubei Province［J］.China Agricultural Technology Extension，2010，26（3）：8⁃10.
［5］李志玉，廖星，涂学文，等.氮、磷、钾、硼配合对油菜品种产量、品质的影响［J］.湖北农业科学，2003（6）：33⁃37.
LI Z Y，LIAO X，TU X W，et al.Effect of N，P，K and B application on yield，quality of rape cultivars［J］.Hubei Agricultural Sciences，2003（6）：33⁃37.
［6］韩上，武际，郭熙盛，等.安徽省油菜磷肥施用效果及土壤有效磷丰缺指标研究［J］.中国土壤与肥料，2016（2）：90⁃94.
HAN S，WU J，GUO X S，et al.Study on the effect of phosphate fertilizer and abundance and deficiency indices of soil available phosphorus on rapeseed in Anhui Province［J］.Soil and Fertilizer Sciences in China，2016（2）：90⁃94.
［7］刘婧怡.磷肥用量对滨海盐土油菜农艺性状和物质生产的影响研究［D］.扬州：扬州大学，2021.
LIU J Y.Effects of phosphorus fertilizer rate on agronomic traits and matter production of rapeseed in coastal saline soil［D］.Yangzhou：Yangzhou University，2021.
［8］鲁剑巍，任涛，丛日环，等.我国油菜施肥状况及施肥技术研究展望［J］.中国油料作物学报，2018，40（5）：712⁃720.
LU J W，RENG T，CONG R H，et al.Prospects of research on fertilization status and technology of rapeseed in China［J］.Chinese Journal of Oil Crop Sciences，2018，40（5）：712⁃720.
［9］石桃雄，王少思，石磊，等.不同氮、磷水平对“双高”油菜品种宁油7号和“双低”油菜品种Tapidor生长和品质的影响［J］.植物营养与肥料学报，2010，16（4）：959⁃964.

SHI T X，WANG S S，SHI L，et al.Effects of different nitrogen and phosphorus levels on seed yield and quality of parameters double high and double low Brassica napus［J］.Journal of Plant Nutrition and Fertilizers，2010，16（4）：959⁃964.

［10］刘苗，刘朋召，师祖姣，等.关中平原夏玉米临界磷浓度稀释曲线构建与磷营养诊断［J］.植物营养与肥料学报，2021，27（9）：1548⁃1559.
LIU M，LIU P Z，SHI Z J，et al.Critical phosphorus dilution curve and phosphorus nutrition diagnosis of summer maize in Guanzhong Plain［J］.Journal of Plant Nutrition and Fertilizers，2021，27（9）：1548⁃1559.
［11］庞保刚，曹楠，周治国，等.不同磷敏感棉花品种临界磷浓度稀释模型与磷营养诊断［J］.中国农业科学，2020，53（22）：4561⁃4570.
PANG B G，CAO N，ZHOU Z G，et al.Critical phosphorus concentration dilution model and phosphorus nutrition diagnosis in two cotton cultivars with different phosphorus sensitivity［J］.Scientia Agricultura Sinica，2020，53（22）：4561⁃4570.
［12］BELANGER G，ZIADI N. Phosphorus and nitrogen relationships during spring growth of an aging timothy sward［J］.Journal of Microscopy，2008，232（6）：585⁃588.
［13］BELANGER G，ZIDAI N，PAGEAU D，et al.A model of critical phosphorus concentration in the shoot biomass of whea［t J］.Agronomy Journal，2015，107（3）：963⁃970.
［14］付蓉，袁久东，胥婷婷，等.不同施磷量对春油菜产量和土壤磷素平衡的影响［J］.应用生态学报，2021，32（3）：906⁃912.
FU R，YUAN J D，XU T T，et al.Effects of phosphorus application rates on spring rape yield and soil phosphorus balance［J］.Chinese Journal of Applied Ecology，2021，32（3）：906⁃912.
［15］李银水，鲁剑巍，廖星，等.磷肥用量对油菜产量及磷素利用效率的影响［J］.中国油料作物学报，2011，33（1）：52⁃56.
LI Y S，LU J W，LIAO X，et al.Effect of phosphorus application rate on yield and fertilizer⁃phosphorus utilization efficiency in rapeseed［J］.Chinese Journal of Oil Crop Sciences，2011，33（1）：52⁃56.
［16］李月梅.磷肥对甘蓝型春油菜产量、磷肥利用效率及经济效益的影响［J］.中国土壤与肥料，2012（2）：45⁃50.
LI Y M.Effect of phosphorus fertilizers on yield and phosphorus utilization efficiency of spring hybrid oilseed rape in Qinghai［J］.Soil and Fertilizer Sciences in China，2012（2）：45⁃50.
［17］王雅洁，张兵兵，袁盼，等.黄棕壤和酸紫砂土施用不同磷肥对油菜产量的影响［J］.中国油料作物学报，2022，44（1）：147⁃157.
WANG Y J，ZHANG B B，YUAN P，et al.Effects of different phosphate fertilizer on Brassica napus cultivars grown with yellow⁃brown earth and acid purplish sandy soil［J］.Chinese Journal of Oil Crop Sciences，2022，44（1）：147⁃157.
［18］杨泽鹏，门胜男，刘定辉，等.耕作与施肥方式对成都平原冬油菜产量、干物质积累和品质的影响［J］.中国土壤与肥料，2022（4）：140⁃147.
YANG Z P，MEN S N，LIU D H，et al.Effects of soil tillage and fertilization on yield，dry matter accumulation and quality of winter rapeseed（Brassica napus L.）in Chengdu Plain［J］.Soil and Fertilizer Sciences in China，2022（4）：140⁃147.
［19］胡宇倩，周旋，资涛，等.早熟冬油菜品种各器官干物质及养分积累特征［J］.中国油料作物学报，2021，43（4）：690⁃699.
HU Y Q，ZHOU X，ZI T，et al.Characteristics of dry matter and nutrient accumulation in various organs of early maturing winter rape［J］.Chinese Journal of Oil Crop Sciences，2021，43（4）：690⁃699.
［20］王昆昆，廖世鹏，任涛，等.连续秸秆还田对油菜水稻轮作土壤磷素有效性及作物磷素利用效率的影响［J］.中国农业科学，2020，53（1）：94⁃104.
WANG K K，LIAO S P，REN T，et al.Effect of continuous straw returning on soil phosphorus availability and crop phosphorus utilization efficiency of oilseed rape⁃rice rotation［J］.Scientia Agricultura Sinica，2020，53（1）：94⁃104.
［21］陈慧，高丽萍，陈勇，等.机械直播同步深施肥对冬油菜茎秆抗倒性和产量的影响［J］.农业工程学报，2022，38（5）：20⁃27.
CHEN H，GAO L P，CHEN Y，et al.Effects of mechanical direct seeding synchronous deep fertilization on winter rapeseed stem lodging resistance and yield［J］. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering，2022，38（5）：20⁃27.
［22］JUSTES E，MARY B，MEYNARD J M，et al.Determination of a critical nitrogen dilution curve for winter wheat crops［J］.Annals of Botany，1994，74（4）：397⁃407.
［23］WILLMOTT C J.Some comments on the evaluation of model performance［J］.Bulletin of the American Meteorological Society，1982，63（11）：1309⁃1369.
［24］YANG J，GREENWOOD D J，ROWELL D L，et al.Statistical methods for evaluating a crop nitrogen simulation model［J］.Agricultural Systems，2000，64（1）：37⁃53.
［25］JAMIESON P D，PORTER J R，WILSON D R.A test of computer simulation model Arc⁃wheat1 on wheat crops grown in New Zealand［J］.Field Crops Research，1991，27（4）：337⁃350.
［26］曾洪玉，李志勇，唐宝国，等.不同磷肥用量对油菜产量、肥料利用率及土壤养分的影响［J］.农学学报，2019，9（7）：31⁃36.
ZENG H Y，LI Z Y，TANG B G，et al.Effects of different amounts of phosphate fertilizer on rapeseed yield，fertilizer utilization and soil nutrients［J］.Journal of Agriculture，2019，9（7）：31⁃36.
［27］田志杰，李景鹏，杨福.非生物胁迫下作物磷素利用研究进展［J］.生态学杂志，2017，36（8）：2336⁃2342.
TIAN Z J，LI J P，YANG F.Progress in crop phosphorus utilization under abiotic stresses［J］.Chinese Journal of Ecology，2017，36（8）：2336⁃2342.

[1]	樊一凡, 张艳艳, 王艺媚, 李俊周, 杜彦修, 孙红正, 彭廷, 赵全志, 张静. 不同播期温光条件对籼稻产量和品质的影响[J]. 河南农业科学, 2024, 53(2): 17-27.
[2]	杜雪丽, 柯璐瑶, 柳展, 代明珠, 周宇, 李剑兴, 徐玖亮. 叶面喷施镁对紫米产质量、花青素及代谢物含量的影响[J]. 河南农业科学, 2024, 53(2): 28-36.
[3]	徐春燕, 张倩, 王雅娴, 王红雨, 盛开, 王宜伦. 商品有机肥对砂质潮土理化性状、冬小麦产量及养分积累的影响[J]. 河南农业科学, 2024, 53(2): 56-64.
[4]	杨明达, 张素瑜, 李帅, 郑东方, 杨慎骄, 关小康, 王同朝. 不同播种灌溉方式对夏玉米出苗、干物质积累及转运和产量的影响[J]. 河南农业科学, 2024, 53(1): 22-31.
[5]	马仲炼, 龚健福, 马永翠, 田虹, 刘德福, 杨顺强. 外源褪黑素对苦荞生理特性、产量及品质的影响[J]. 河南农业科学, 2024, 53(1): 41-47.
[6]	孔凡丹, 周利军, 郑美玉, 张作合, 杨则已, 吴娟. 秸秆覆盖对黑土区土壤微生物量、酶活性及大豆产量的影响[J]. 河南农业科学, 2024, 53(1): 87-95.
[7]	鲁晓民, 郭书磊, 张新, 魏良明, 张前进, 曹丽茹, 刘海静, 邓亚洲, 张震, 王振华. 不同密度下玉米茎秆抗倒伏相关性状的产量构成分析[J]. 河南农业科学, 2023, 52(9): 44-55.
[8]	连延浩, 杜飞波, 薛博, 王志强, 任永哲, 林同保, 李森. 垄作结合一次性施肥对冬小麦氮素利用及经济效益的影响[J]. 河南农业科学, 2023, 52(9): 56-65.
[9]	徐丽娜, 安治良, 陈士林, 张怀胜, 进茜宁, 王平喜. 种植密度对玉米茎秆强度和穗部性状的影响[J]. 河南农业科学, 2023, 52(8): 11-17.
[10]	赵立尚, 王香生, 高楠楠, 韩鹏彬, 李杰, 任永哲, 林同保, 王志强, 连延浩. 2 种基因型小麦间作对籽粒灌浆特性及产量的影响[J]. 河南农业科学, 2023, 52(8): 18-25.
[11]	解文孝, 姜秀英, 吕军, 潘争艳, 韩勇, 王庆新, 李建国. 不同叶位功能叶片对不同穗型水稻籽粒灌浆特性及稻米品质的影响[J]. 河南农业科学, 2023, 52(8): 36-44.
[12]	张立成, 李娟, 章明清, 辜祖超. 有机肥替减化肥对赤红壤菜-稻轮作区甘蓝产量和养分利用的影响[J]. 河南农业科学, 2023, 52(8): 87-95.
[13]	豆丹丹, 孙建军, 王德新, 郭玉玺, 郭新海, 丁超明. 播期对早中稻产量和品质的影响[J]. 河南农业科学, 2023, 52(7): 12-23.
[14]	范晓庆, 赵心月, 王钰文, 张靓瑶, 袁进成, 刘颖慧, 瓮巧云. 青贮玉米和饲用油菜间作对饲草作物产量和品质的影响[J]. 河南农业科学, 2023, 52(7): 40-51.
[15]	张静, 苏胜, 毛伟, 曾洪玉, 仇建荣, 赵海涛. 江苏沿江地区不同地力水平下油菜的肥料效应分析[J]. 河南农业科学, 2023, 52(7): 60-69.