寒旱區白菜型冬油菜適應性及利用研究

劉 秦，姚正良，繆純慶，姚 瑤，毛成志，孫萬倉

(1.張掖市農業科學研究院，甘肅 張掖 734000；2.甘肅農業大學，甘肅 蘭州 730070；3.中國科學院西北高原生物研究所，青海 西寧 810008；4.甘肅農業大學農學院作物遺傳育種系, 甘肅 蘭州 730070)

張掖位于甘肅省河西走廊中段，地處北緯38°，屬于大陸性氣候，冬季嚴寒漫長、降雪極少，春季風沙大、干旱少雨，自然條件嚴酷；年平均氣溫7.3℃，極端最低氣溫-28.7℃，極端最高氣溫39.8℃；年平均降水量130.4 mm，最大年降水量214.3 mm(1983年)，最小年降水量69.5 mm(1962年)，年蒸發量2 002.5 mm，干旱指數為15，屬于干旱地區[1]。該區自然條件與美國的加里福尼亞州很相似，是雨水缺少的灌溉農業區，農作物生長靠祁連山區降水和積雪所形成的河流(黑河水)灌溉，無霜期150 d左右，光照充足，溫差大，為一熟制灌溉農業區，全區有灌溉面積近13.33萬hm2。主要農作物有玉米、春小麥、馬鈴薯、油菜、胡麻、向日葵、大豆、谷子、蔬菜等。在海拔2 300～2 800 m的沿山冷涼地區主要種植春油菜，面積約3.533 3萬hm2，平均產量3 915 kg·hm-2，總產量約1.383億kg。張掖海拔1 284～1 700 m的地區，一季有余、二季不足，發展冬油菜生產潛力巨大。利用前作收獲后及早春光、熱、水、土資源發展冬油菜生產,可有效提高油料作物總產量，又能提高單位面積產量和經濟效益，增加農民收入，促進糧食和油料作物協同發展。

近年來關于冬油菜北移的問題已有很多研究，孫萬倉等[2]研究認為,冬油菜是北方寒區除冬小麥外唯一能露地越冬的農作物,種植冬油菜極具生態經濟價值。首先，種植冬油菜提高了冬、春兩季的植被覆蓋度，可以減少沙塵源，有利于改善生態環境[3]；其次，冬油菜成熟早，收獲后可復種大豆、馬鈴薯、玉米等農作物與蔬菜，改傳統的一年一熟制為一年兩熟或兩年三熟，提高復種指數[2]；同時，冬油菜為北方重要景觀作物。孫萬倉等[2]對不同冬油菜類型在西北地區的越冬性等進行了分析比較，發現不同白菜型冬油菜品種(系)抗寒性存在巨大差異；魏文慧等[4]對冬油菜的越冬率、產量等也進行了分析研究；筆者從2006年起，針對張掖地區冬季嚴寒、干燥，無積雪覆蓋的氣候條件，開展引進種植冬油菜及適宜品種篩選、豐產栽培技術、冬油菜后茬復種模式及效益等研究，取得了一定成效。本文主要對白菜型冬油菜品種(系)在張掖的抗寒性、適應性以及產量表現，冬油菜后茬復種高效種植模式及效益，冬油菜越冬前養分積累與越冬性的變化，冬油菜適宜播種期等問題展開研究分析，為張掖及河西走廊冬油菜栽培、利用提供依據。

1 供試材料與方法

1.1 試驗區自然條件概況

試驗于2008-2013年在黑河灌區上游張掖新墩鎮園藝村土地上進行。緯度38°36′，海拔高度1 482.7 m，最大凍土深度90 cm，最冷月平均氣溫-10.2℃，最冷月平均最低氣溫-17.1℃，極端最低氣溫-28.7℃，年均氣溫7.1℃，無霜期156 d，降雨量136.8 mm，12～2月平均蒸發量130.3 mm，年平均蒸發量2 047.9 mm[2]。土質沙壤土，肥力中等。土壤有機質含量0.7%～2.5%，堿解氮30～60 mg·kg-1,速效磷5～8 mg·kg-1,速效鉀1.3～2.6 mg·kg-1。地力均勻，排灌方便。

1.2 試驗研究內容與方法

1.2.1 品種抗寒性鑒定及篩選 (1)試驗材料：由甘肅農業大學提供的延油2號、隴油8號、隴油7號、隴油6號，天水市農科所提供的天油2號、02C雜9、9852、9889，共8個白菜型冬油菜品種(系)。(2)試驗設計：試驗于2008-2010年進行，采用隨機區組排列，3次重復。小區面積8 m2，行距20 cm，株距12 cm，每小區播種10行，密度4萬株·666.7m-2。選肥力中等的麥茬，結合整地，施農家肥2 t·666.7m-2，磷酸二銨25 kg·666.7m-2，尿素7.5 kg·666.7m-2，用旋耕機翻入地下作基肥。試驗于8月12日播種，采用耬播。出苗后及時間苗，3～5片真葉定苗，11月上旬澆冬水；第二年4月中旬澆第一水，結合澆水追施尿素10 kg·666.67m-2，并及時中耕松土保墑；終花期澆第二水。油菜角果70%左右蠟黃時收獲并考種。(3)抗寒性鑒定：以極端低溫為-24℃～-28℃條件下的越冬率為判斷參試品種(系)抗寒性強弱的依據[2]，越冬率90%～100%為超強抗寒性品種；越冬率70%～89%為強抗寒性品種；越冬率30%～69%為抗寒品種；越冬率<30%為弱抗寒性品種[2]。越冬率鑒定：越冬前和返青后調查單位面積油菜株數和成活率，確定每個品種越冬率和抗寒性。同時對8個品種冬前苗進行生長量測定，選擇生長整齊，均勻的植株剪去地上部，挖取根系，將葉和根系帶回室內沖洗干凈晾干。用游標卡尺測量根莖直徑、主根長、稱其鮮重，烘箱烘干后再稱其干重。每個品種隨機取樣10株測定求其平均值。分析冬前營養生長(地上地下)與越冬率的關系。生育期間記載出苗期、五葉期、枯葉期、返青期、抽苔期、現蕾期、始花期、終花期、成熟期、越冬前苗齡等。農藝性狀及產量測定：在油菜角果70%左右蠟黃時，每個品種隨機取樣10株進行農藝性狀測定，測定株高(cm)、一次分枝數(個)、二次分枝數(個)、主花序有效長度(cm)、全株有效角果數(個)、角粒數(粒)、千粒重(g·1000粒-1)。產量測定后進行差異顯著性分析。品質測定：采用索氏法[5]測定率測定品種含油率。

1.2.2 冬油菜-后茬復種高效模式研究及效益分析 (1)指示作物及品種：冬油菜隴油8號，大豆早熟品種(系)QSD2005-1, 早熟馬鈴薯克新4號，早熟油葵新葵雜5號，西葫蘆品種早青一代。(2)試驗設計與方法 ：試驗于2012-2013年進行，設4種種植方式：冬油菜-馬鈴薯(春小麥-冬油菜-馬鈴薯-春小麥)、冬油菜-油葵(春小麥-冬油菜-油葵-春小麥)、冬油菜-大豆(春小麥-冬油菜-大豆-春小麥)、冬油菜-西葫蘆(春小麥-冬油菜-西葫蘆-春小麥)，每一種方式設面積333.5 m2，以大田單作小麥、單作玉米、玉米-小麥套種為對照。冬油菜收獲后及時進行復種，生產管理同大田，成熟后進行產量測定及效益分析。

1.2.3 冬油菜不同播種期試驗研究 (1)試驗材料：由甘肅農業大學提供的延油2號、隴油8號、隴油7號、隴油6號四個品種。(2)試驗設計與方法：試驗于2010-2011年進行，設8月15日、8月22日、8月29日、9月5日4個播期處理。隨機排列，3次重復。試驗行距20 cm，株距12 cm，10行區，小區面積8 m2。密度為4萬株·666.7m-2。測定不同播種期對品種越冬率、產量、經濟性狀及生育期的影響。

2 結果與分析

2.1 白菜型冬油菜在張掖的抗寒性和適應性

不同品種抗寒性和適應性試驗結果見表1。抗寒性鑒定結果初步得出：白菜型冬油菜在張掖能夠正常越冬, 且適應性強。但品種間抗寒性表現差異較大，8個品種越冬率在25.9%～96.8%之間，分為超強、強、弱三種抗寒類型。其中隴油7號、隴油8號、隴油6號三個品種(系)屬超強抗寒性品種，越冬率分別達到96.8%、96.0%、95.9%；延油2號越冬率為87.9%，屬強抗寒性品種；其余四個品種(系)越冬率僅25.9%～30.0%，是弱抗寒性品種。這一試驗結果與孫萬倉等[2]研究得出隴油7號、隴油6號為超強抗寒性品種類型，隴油8號為強抗寒性品種類型,延油2 號為抗寒性品種類型,天油2號、9889、9852、02C雜9屬弱抗寒性品種類型的結論相似。

2.2 冬油菜冬前營養生長、干物質積累(地上地下)與越冬率

對8個白菜型冬油菜品種冬前生長量測定表明：越冬前油菜地上(根冠)與地下(根)的生長進程與品種越冬率有著極其密切的關系。測定結果分析得出：8個不同品種隴油7號、隴油8號、隴油6號、延油2號、02C雜9、天油2號、9852、9889越冬前地上部葉片與地下根部干物質積累比值大小依次是：1.03<1.28<1.56<1.92<2.35<2.43<2.59<2.63，相對應的越冬率依次為：96.8%>96.0%>95.9%>87.9%>33.5%>27.9%>26.5%>25.9%(見表1，圖1)。這一結果顯示冬油菜冬前營養生長(地上地下)與品種越冬率呈負相關趨勢。

表1 8個不同油菜品種冬前干物質積累與越冬率

Table 1 The dry matter accumulation prior to winter and overwintering rate of 8 different rapeseed cultivars

品種Cultivar調查日期(月-日)Survey date(m-d)葉片數Numberof leaves/個根莖徑Stemdiameter/cm根長Rootlength/cm干物質積累 Dry matter accumulation葉 Leaf鮮重/gFreshweight干重/gDryweight鮮重/干重Fresh weight/dry weight根 Root鮮重/gFreshweight干重/gDryweight鮮重/干重Fresh weight/dry weight地上/地下Ground/underground越冬率/%Overwinteringrate天油2號Tianyou 210-16131.4627.4073.9610.567.0016.144.493.592.3533.5延油2號Yanyou 210-16121.6926.2869.4310.756.7118.595.573.331.9287.9隴油8號Longyou 810-16112.3026.0165.099.436.9026.317.373.571.2896.0隴油7號Longyou 710-16112.1123.8343.597.056.1821.176.803.111.0396.8隴油6號Longyou 610-16102.2322.8261.3210.35.9526.406.604.001.5695.902C雜902C-Za 910-16121.7425.7596.8812.687.6422.185.224.252.4327.9985210-16131.6124.4377.9611.616.7116.364.793.422.5926.5988910-16111.5026.782.1111.027.4513.894.183.322.6325.9

圖1 冬前不同品種干物質積累(地上/地下)與越冬率關系Fig.1 Relationship between dry matter accumulation (ground/underground) before winterand overwintering rate of different cultivars

2.3 白菜型冬油菜在張掖的產量、經濟性狀和生育期表現

2.3.1 產量表現(2008-2010年) 8個參試品種(系)平均產量(見表2)110.83 kg·666.7m-2～293.33 kg·666.7m-2，以隴油8號產量最高，為293.33 kg·666.7m-2；延油2號、隴油7號、隴油6號三個品種也表現較高產量，平均產量依次是246.67、234.17、222.50 kg·666.7m-2，居第2、第3、第4位；其余4個品種產量在110.83～165.0 kg·666.7m-2之間。經方差分析，品種間產量差異達到極顯著水平。研究結果初步得出以隴油8號、延油2號、隴油7號、隴油6號4個品種產量表現最好，適應性最強。

2.3.2 不同白菜型冬油菜主要經濟性狀表現 在張掖，白菜型冬油菜品種主要經濟性狀表現優良，但品種間表現差異較大(表3)。有效分枝數、主花序有效長度、千粒重分別以隴油8號、隴油7號、延油2號表現最高；單株角果數、角果粒數以02C雜9表現最高。試驗品種含油率40.55%～44.28%，平均含油率42.95%。隴油8號含油率最高達到44.28%。

2.3.3 不同白菜型冬油菜生育期表現 由表4看出，參試的8個品種(系)都能在6月20日前成熟，生育期298～308 d，有早、中、晚熟3種類型。以隴油8號 、延油2號成熟較早，生育期是298、300 d，較其它品種分別早熟6～10 d和4～8 d，可為后茬復種集約更多光熱資源。

2.4 冬油菜-后茬復種高效模式研究及效益分析

2012年在海拔1 559 m的張掖新墩鎮進行冬油菜后茬復種研究，平均產量225 kg·666.7m-2。冬油菜收獲后，于6月24日及時復種馬鈴薯、油葵、西葫蘆、大豆四類作物，10月上旬均正常成熟。研究結果得出，冬油菜-后茬復種兩季總產值達到1 875～3 814元·666.7m-2，純收入達到1 245～2 716元·666.7m-2，較單作小麥、單作玉米增收32.0%～154.4%,15.4%～108.6%。以冬油菜-馬鈴薯一年兩季種植模式效益最高，馬鈴薯產量2 689 t·666.7m-2，產值2 689元·666.7m-2，兩季純收益2 716.0元·666.7m-2；其次是冬油菜-西葫蘆種植模式，西葫蘆產量1 530 kg·666.7m-2，產值達到2 448元·666.7m-2，兩季純收益2 168元·666.7m-2。較當地傳統的單作小麥、單作玉米、玉米-小麥套種增產增效極其顯著。冬油菜-油葵、冬油菜-大豆種植模式也有較好的效益，具體結果見表5。

表2 8個白菜型冬油菜品種產量結果及分析

注：表中小、大寫英文字母分別表示品種間5%、1%差異水平的顯著性。

Note：Different small letters and capital letters in the same column show significant difference atP=0.05 level andP=0.01 level, respectively.

表3 8個白菜型冬油菜品種主要經濟性狀比較

表4 8個白菜型冬油菜品種各生育期時間(月-日)及總生育期天數(d)差異

圖2 8個不同油菜品種越冬率、產量、生育期分析Fig.2 Analysis of overwintering rate, yield, and growth period days of 8 different rapeseed cultivars

2.5 張掖冬油菜不同播種期對品種生育期、抗寒性及產量的影響

2.5.1 不同播種期對冬油菜生育期和越冬率的影響 播種期對冬油菜不同生育期影響較大，同一品種播種早的出苗期、5葉期、現蕾期、初花期等都早于播種晚的處理，生育期也較長。隨播種期推遲，冬前葉片數減少，越冬率及抗寒性降低，生育期縮短。以隴油7號為例：4個不同播期，平均冬前葉片數分別是13、12、9、8,越冬率依次是96.4%、88.6%、66.83%、45.69%，生育期依次是305、298、291、283 d。從試驗數據得出：冬前葉片數與越冬率、生育期呈正相關趨勢，見表6。

表5 冬油菜復種作物產值與效益

注：以上作物的價格按當年市場收購價格為準。油菜籽5.0元/kg，馬鈴薯1.0元/kg，油葵4.0元/kg，西葫蘆1.3元/kg，大豆5.0元/kg，小麥2.4元/kg，玉米1.8元/kg，秸稈0.1元/kg。每666.7 m2投入的總費用包括種子、肥料、農藥、用工及水費等，均以當年市場價格標準計算。產值、投入、純收益單位：元·666.7m-2

Note: The prices of the above crops are subject to marketprices. Rapeseed: 5.0 yuan·kg-1, potato: 1.0 yuan·kg-1, oil sunflower: 4.0 yuan·kg-1, zucchini: 1.3 yuan·kg-1, soybean: 5.0 yuan·kg-1, wheat: 2.4 yuan·kg-1, corn: 1.8 yuan·kg-1, straw: 0.1 yuan·kg-1. The total cost per 666.7 m2includes seeds, fertilizers, pesticides, labor, and water charges, which are calculated at the current market prices. Output value, input, pure income unit: yuan·666.7m-2

表6 不同播種期對4個冬油菜品種物候期(月-日)的影響

2.5.2 不同播種期對冬油菜農藝性狀和產量的影響 研究結果表明：4個品種隨播種期推遲，株高、主花序長度、千粒重等性狀呈明顯下降趨勢，產量明顯降低。以隴油7號為例，4個播期千粒重依次遞減：3.2 g>3.0 g>2.7 g>2.4 g；每666.7 m2產量依次遞減為216.67 kg>200.03 kg>153.34 kg>100.01 kg，見表7。而分枝和角果數呈增多趨勢，說明播種期過晚越冬率下降，造成單位面積收獲群體減少，單株產生過多的分枝，而后期成熟度不良，導致千粒重下降，單株產量降低。這一結論與甘肅農業大學研究結果相似，播種期對冬油菜農藝性狀有較大影響[6]。不同播期產量經方差分析，處理間差異達到極顯著水平。

3 討論與結論

1)試驗研究初步得出：在干旱少雨、極端最低氣溫-28℃、海拔1 800 m左右、北緯38°的張掖及河西走廊種植冬油菜是完全可行的，參試白菜型冬油菜表現出極強的抗寒性和適應性，且產量高、品質好。平均每666.7 m2產量達到200 kg以上，含油率達到40.55%～44.04%,較胡麻、白菜型春油菜等其它春播油料作物增產30%以上，含油率提高3～4個百分點。

2)發展冬油菜生產可有效利用晚秋和早春土地、光、熱、水等資源，提高土地生產率和經濟效益。冬油菜較冬小麥、春小麥、胡麻等春播農作物早熟20～35 d，可為后茬復種提供熱量資源2 400℃以上[6]；利用冬油菜后茬復種早熟大豆、玉米、馬鈴薯等秋糧和蔬菜作物，改一年一熟為一年兩熟或兩年三熟，其產值和效益顯著高于單作小麥、單作玉米或其它春播作物，發展前景看好。

表7 不同播種期對4個冬油菜品種農藝性狀、產量的影響

圖3 不同播期下4個冬油菜品種株高、越冬前苗齡、越冬率、千粒重及產量變化Fig.3 Variation of plant height, seedling, overwintering rate, thousand grain weight,and yield of 4 winter rapeseed cultivars under different sowing dates

3)張掖及河西走廊發展冬油菜生產不但具有顯著的經濟和社會效益,而且具有良好的生態效益。王學芳等[7]在《中國西部冬油菜種植的生態效應評價》一文中提到，我國沙塵暴的塵源主要來自農田而非沙漠 。孫萬倉等[ 2]的研究也表明，冬油菜是理想的冬春季地表覆蓋作物，通過冬油菜覆蓋可降低貼地層風速等風蝕形成條件，抑制沙塵暴的塵源供給，改善空氣質量，使農業生產與生態環境建設有機結合起來。冬油菜開花早、花期長，是北方地區開花最早的農作物，將冬油菜生產與景觀農業相結合，既美化了環境，又可以帶動鄉村旅游產業發展。

4)北方地區傳統農作物以春播為主，發展冬油菜生產對于種植業結構調整，作物輪作倒茬，水資源利用以及農業可持續發展具有現實意義，可較好地解決糧油爭地的矛盾，促進糧食和油料作物互補和協調發展。

5)張掖及河西走廊發展冬油菜生產的關鍵是選擇適宜的抗寒品種，宜選擇超強或強抗寒品種隴油8號、隴油7號、隴油6號等為主栽品種；同時，應適期早播[8]，以8月中旬播種為宜。在選擇強抗寒性品種和適期播種的前提下，還應加強科學管理，確保冬油菜安全越冬。