油菜籽含油量與氣象因子相關(guān)性分析

孫 璇，姚 琳，咸拴獅，耿振剛，杜春芳

（山西農(nóng)業(yè)大學棉花研究所，山西運城044000）

油菜不僅是我國重要的油料作物，也是重要的蛋白質(zhì)作物和工業(yè)能源作物[1-3]，在我國常年種植面積約6.67×106hm2，每年生產(chǎn)菜籽約1.4×1010kg，即便如此，每年仍需進口5×109kg 油菜籽，以滿足年10%～20%菜籽油消費需求的增長速度[4]。研究表明，在單產(chǎn)相當?shù)那闆r下，含油量提高7 百分點相當于產(chǎn)油量提高16%，因此，提高菜籽含油量是緩解我國菜籽油供需矛盾的有效途徑[5]。

作物油份合成與積累不僅由品系自身基因決定，同時受氣象因子、土壤類型、地理位置和種子休眠性等因素影響[6]。王惠貞等[7]研究認為，成熟期高溫有利于提高大豆脂肪含量。有效降雨和日均溫度是高粱遼雜37 和遼雜19 籽粒脂肪含量最大關(guān)聯(lián)系數(shù)[8]。ZHU 等[9]研究發(fā)現(xiàn)，在高溫條件下，NIL-9基因油菜籽比NIL-1含油量高，且隨著溫度升高菜籽含油量降低。還有研究發(fā)現(xiàn)，不同海拔影響甘藍型油菜籽含油量，高海拔菜籽含油量高于低海拔，且隨著海拔升高菜籽含油量也隨之增加[10-14]。付三雄等[15]研究發(fā)現(xiàn)，同一基因型油菜不同生態(tài)區(qū)種植開花后30 d 種子基因差異表達導致菜籽含油量不同。大量研究表明，氣象因子對油菜籽含油量有影響，但多集中于單一因子影響，對降水、相對濕度、光照等多因子對含油量的影響研究較少。

本試驗將2015—2019 年運城地區(qū)溫度、降水量、相對濕度和日照時數(shù)等氣象因子與6 個油菜品系的含油量進行相關(guān)分析，以期明確氣溫、降水量、相對濕度和日照時數(shù)對油菜籽含油量的影響，為高含油量油菜品種選育提供參考。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

選取6 個甘藍型油菜品系 NH610（X1）、NH273（X2）、NH160（X3）、NH931（X4）、NH330（X5）、NH605（X6），由山西農(nóng)業(yè)大學棉花研究所油菜課題組提供。2015—2019 年氣象因子（花期日平均氣溫（H1）、花期日最高氣溫（H2）、花期日最低氣溫（H3）、花期日相對濕度（H4）、花期日降雨量（H5）、花期日照時數(shù)（H6）、角果期日平均氣溫（P1）、角果期日最高氣溫（P2）、角果期日最低氣溫（P3）、角果期日相對濕度（P4）、角果期日降雨量（P5）、角果期日照時數(shù)（P6）、花期至成熟期日平均氣溫（D1）、花期至成熟期日最高氣溫（D2）、花期至成熟期日最低氣溫（D3）、花期至成熟期日相對濕度（D4）、花期至成熟期日降雨量（D5）、花期至成熟期日照時數(shù)（D6））資料由運城市氣象局提供。

1.2 試驗方法

6 個油菜品系每年在山西省農(nóng)業(yè)科學院棉花研究所農(nóng)場種植，行距0.3 m，株距0.1 m，行長1.5 m，隨機區(qū)組3 次重復。栽培管理持續(xù)一致，每年套袋自交，菜籽成熟后小區(qū)單株收獲，使用FOSS 公司NIRsystems 5000 型近紅外光譜儀測得含油量。

1.3 數(shù)據(jù)分析

使用Excel 2007 分析2015—2019 年運城地區(qū)油菜花期、角果期和花期至成熟期3 個生育期氣象因子變化。采用SPSS 18.0 進行6 個品系油菜籽含油量與氣象因子的相關(guān)分析及線性逐步回歸分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 各年份不同品系油菜籽含油量變化

表2 品系和年份處理下菜籽含油量方差分析

由表 1、2 可知，F(xiàn)年份＝12.862，P年份＜0.001，不同年份間含油量差異顯著。2015—2019 年5 a 間X1、X2、X5、X6 品系含油量無顯著變化。X3 和 X4 含油量在不同年份間差異顯著。X3 品系2015 年含油量顯著低于 2016、2017、2018、2019 年，2016 年含油量與 2017、2018、2019 年間無顯著差異。X4 品系2015 年含油量最低且顯著低于2019 年，2015 年含油量與 2016、2017、2018 年間無顯著差異，2019 年含油量與 2016、2017、2018 年間無顯著差異。F品系＝73.142，P品系＜0.001，不同品系間含油量差異顯著。2015 年X2 品系含油量顯著小于X1 品系，X1 品系顯著小于 X4、X5、X6 品系，X2 和 X3 品系間無顯著差異，X1 和 X3 品系間無顯著差異，X4、X5、X6 品系之間無顯著差異。2016 年X1 品系顯著小于X4、X5、X6 品系，X1、X2、X3 品系之間無顯著差異，X4、X5、X6 品系之間無顯著差異。2017 年X2 品系顯著小于 X3 品系，X3 品系顯著小于 X4、X5、X6 品系，X1與X2 品系間無顯著差異，X1 與X3 品系間無顯著差異，X4、X5、X6 品系之間無顯著差異。2018 年 X1品系顯著小于X2 品系，X2 品系顯著小于X3 品系，X3 品系顯著小于X5 品系，X3 與X6 品系間無顯著差異，X6 與 X5 品系間無顯著差異，X5 與 X4 品系間無顯著差異。2019 年X1 品系顯著小于X2 品系，X2 品系顯著小于X3 品系，X3 品系顯著小于X4、X5、X6 品系，X4、X5、X6 品系之間無顯著差異。F品系×年份＝2.091，P品系×年份＝0.015＜0.05，品系與年份交互作用顯著，X3 品系在2015 年含油量最低，X4 品系含油量在 2015、2016、2017、2018 年較低（2015、2016、2017、2018 年之間無顯著差異）。

表1 2015—2019 年不同品系油菜籽含油量分析 %

2.2 2015—2019 年油菜花期、角果期、花期至成熟期3 個階段氣象因子變化

由圖 1 和表 3 可知，在不同生育期F日平均氣溫＝46.464，P日平均氣溫＜0.001，日平均氣溫差異顯著，花期日平均氣溫顯著小于花期至成熟期，花期至成熟期日平均氣溫顯著小于角果期；在不同年份F日平均氣溫=1.898，P日平均氣溫＝0.109＞0.05，日平均氣溫在 5 a間無顯著差異。在不同生育期F日最高氣溫＝31.592，P日最高氣溫＜0.001，日最高氣溫差異顯著，花期日最高氣溫顯著小于花期至成熟期，花期至成熟期日最高氣溫顯著小于角果期；在不同年份F日最高氣溫＝2.257，P日最高氣溫＝0.035＜0.05，花期日最高氣溫差異顯著，2015 年花期日最高氣溫顯著小于2016、2018、2019 年，2015 年花期日最高氣溫與 2017 年無顯著差異；2016 年與 2017、2018、2019 年花期日最高溫度間無顯著差異。在不同生育期F日最低氣溫＝48.957，P日最低氣溫＜0.001，日最低氣溫之間差異顯著，花期日最低氣溫顯著小于花期至成熟期，花期至成熟期日最低氣溫顯著小于角果期；在不同年份間F日最低氣溫＝2.369，P日最低氣溫＝0.051＞0.05，日最低氣溫在5 a 間無顯著差異。在不同生育期F日相對濕度＝0.063，P日相對濕度＝0.939＞0.05，日相對濕度差異不顯著。不同年份間F日相對濕度＝14.461，P日相對濕度＜0.001，日相對濕度差異顯著。2015 年花期日相對濕度顯著大于 2018、2019 年，2015 年花期日相對濕度與2016、2017 年間無顯著差異。2015 年角果期日相對濕度顯著大于 2016、2017、2019 年，2018 年角果期日相對濕度顯著大于 2019 年，2016、2017、2019 年角果期日相對濕度間無顯著差異，2016、2017、2018 年角果期日相對濕度間無顯著差異，2015、2018 年角果期日相對濕度間無顯著差異。2015 年花期至成熟期相對濕度顯著大于 2016、2017、2018、2019 年，2016、2017、2018、2019 年花期至成熟期相對濕度間無顯著差異。在不同生育期F日降水量＝0.958，P日降水量＝0.384＞0.05，在不同年份F日降水量＝0.078，P日降水量＝0.989＞0.05，日降水量在不同生育期和不同年份之間均無顯著差異。在不同生育期F日照時數(shù)＝1.121，P日照時數(shù)＝0.327＞0.05，日照時數(shù)無顯著差異。在不同年份間F日照時數(shù)＝4.073，P日照時數(shù)＝0.003＜0.05，2017 年角果期和花期至成熟期日照時數(shù)顯著大于2019 年，2019 年角果期和花期至成熟期日照時數(shù)與2015、2016、2018 年間無顯著差異，2017 年角果期和花期至成熟期日照時數(shù)與2015、2016、2018 年間無顯著差異。各個氣象因素的生育期與年份間交互作用均不顯著。綜上，日平均氣溫、日最高氣溫、日最低氣溫在3 個生育期間差異顯著；花期日最高氣溫，花期、角果期、花期至成熟期日相對濕度，角果期、花期至成熟期日照時數(shù)在5 a 間差異顯著。

表3 年份和生育期處理下各個氣象因子方差分析

2.3 不同油菜品系含油量與氣象因子相關(guān)性分析

由表4 可知，品系含油量與氣象因子相關(guān)性不盡相同，H1 與 X5 和 X6 呈顯著負相關(guān)，H2 與 X3和 X4 呈顯著正相關(guān)，H4 與 X2、X3、X4 呈顯著或極顯著負相關(guān)，P1 與 X3、X5、X6 呈顯著或極顯著負相關(guān)，P2 與 X2、X3 呈顯著負相關(guān)，P4 與 X2、X3、X4、X5 呈顯著或極顯著負相關(guān)，D1、D3 與 X1 呈顯著負相關(guān)，D4 與 X2、X3、X4、X5 呈顯著或極顯著負相關(guān)，D5 與X5 呈顯著負相關(guān)。

表4 菜籽含油量與氣象因子相關(guān)性分析

2.4 不同油菜品系含油量逐步回歸分析

對菜籽含油量有顯著相關(guān)或極顯著相關(guān)的各個氣象因子進一步作回歸分析發(fā)現(xiàn)（表5），氣象因子D1 對品系X1 含油量有顯著負向影響；氣象因子D4 對品系X2、X3 含油量有顯著負向影響；氣象因子H4 對品系X4 含油量有顯著負向影響；氣象因子P4 對品系X5 含油量有顯著負向影響；氣象因子 P1 對品系 X6 含油量有顯著負向影響。

表5 各品系菜籽含油量逐步回歸方程

3 結(jié)論與討論

油菜籽中的油脂是由光合作用積累的碳源經(jīng)過一系列脂肪酸酶合成。花期日均氣溫（H1）與X4、X3 品系含油量呈顯著正相關(guān)，與付三雄等[15]研究結(jié)果“日均溫度與菜籽含油量呈正相關(guān)”一致。運城地區(qū)花期日均氣溫14.5～16.9 ℃，溫度越高越有利于光合作用，產(chǎn)生糖源越多越有利于油脂積累。角果期日均氣溫（P1）與X6 品系菜籽含油量呈負相關(guān)。角果期日均氣溫19.9～21.5 ℃，16～18 ℃為油份適宜積累溫度。高溫、高光強條件能夠引發(fā)光合午休現(xiàn)象，導致碳源減少，進而導致油積累減少。角果期日氣溫19.9～21.5 ℃變化是否會引發(fā)油菜光合午休需進一步研究。

花期相對濕度（H4）、角果期相對濕度（P4）和花期至角果期相對濕度（D4）與 X4、X5、X2、X3 品系菜籽含油量呈負相關(guān)。大量研究表明，日均溫差、日均降水量、日照時數(shù)是顯著影響菜籽油份累積的氣象因子[16-19]。本研究表明，日相對濕度也是對菜籽油份累積有顯著影響的氣象因子。空氣相對濕度對油菜籽含油量影響鮮有報道。年平均相對濕度對核桃果實脂肪含量有負向影響[20]。花櫚木光合作用進程研究發(fā)現(xiàn)，日相對濕度（10%～50%）與氣孔阻力呈顯著正相關(guān)，與光合速率呈顯著負相關(guān)[21]。10%～93%空氣相對濕度是否可以引起油菜葉片氣孔導度減小，光合速率降低，最終使得油菜籽含油量降低需進一步研究。

日平均氣溫和相對濕度對運城地區(qū)油菜籽含油量有負向影響，今后這一地區(qū)油菜品種改良要考慮日平均氣溫和空氣相對濕度對含油量的影響，選擇耐高溫和耐高空氣濕度基因型，提高油菜籽含油量。本研究因樣本數(shù)據(jù)有限和只考慮時間維度未考慮空間維度使得結(jié)論具有一定局限性，下一步應收集更多的樣本來驗證結(jié)果準確性。