密度与油菜产量和苗期性状的相关分析

王学芳,田建华,杨 丽,韦世豪,关周博

(陕西省杂交油菜研究中心,陕西 杨凌 712100)

油菜作为我国最主要的油料作物,对人民生活水平的提高、膳食结构的改善以及保障国家食物安全意义重大[1-2]。油菜育苗移栽技术是我国一项传统的油菜栽培技术,在20世纪80年代,为了适应稻-稻-油三熟制模式、解决季节矛盾、提高单产,油菜育苗移栽技术得到了大量研究和广泛应用[3]。然而。近年来,随着我国城镇化速度的加快,劳动力大量转移,农村劳动力日趋紧张,油菜劳动密集型技术的使用越来越困难。油菜直播栽培方式由于省去了育苗、拔苗、移栽等环节,大大降低了劳动强度,被越来越多的农民所接受。传统松散型油菜品种移栽密度较小,一般在15万株/hm2以下[4],主要靠充分地发挥植株个体优势来提高群体产量。在轻简化直播栽培中,播种密度是影响植株生长[5]、群体结构[6]、产量形成[7]以及机械化收获[8-9]的重要因素之一。为此,研究不同株型品种的种植密度,对油菜目前适应轻简化和机械化栽培模式有重要意义。

油菜植株生长性状与产量有密切的关系。目前针对油菜生长指标与产量的关联评价主要集中在成熟期株型性状与产量的相关分析[10-13],而苗期性状与产量的关系研究却鲜有报道。因此,本研究以3个紧凑型油菜品种和1个传统松散型油菜品种为试验材料,进行了在6个不同密度下油菜冬前苗期性状与成熟期产量性状间的典型相关分析,探讨了不同密度下油菜不同株型材料产量对密度的响应,揭示了冬前苗期指标与油菜产量及其构成性状的相互关系,可为适于轻简化栽培的耐密油菜品种选育和油菜高效种植提供科学依据和理论指导。

1 材料和方法

1.1 试验材料

供试材料均为甘蓝型油菜,共4份,其中14snD117(V1)、14snD266(V2)、14snD278(V3)是紧凑型材料,对照秦优7号(V4)为松散型材料；全部材料由陕西省杂交油菜研究中心育种室提供。

1.2 试验设计

本试验有4个油菜品种：V1、V2、V3、V4。每个品种又设6个种植密度：D1,15万株/hm2;D2,30万株/hm2;D3,45万株/hm2;D4,60万株/hm2;D5,75万株/hm2;D6,90万株/hm2。试验共有24个处理,分别为V1D1、V2D1、V3D1、V4D1(CK)、V1D2、V2D2、V3D2、V4D2、V1D3、V2D3、V3D3、V4D3、V1D4、V2D4、V3D4、V4D4、V1D5、V2D5、V3D5、V4D5、V1D6、V2D6、V3D6、V4D6,其中CK为传统品种+合理密度；每处理3次重复,共72个小区,随机区组排列。

1.3 测定项目及方法

1.3.1 冬前苗期性状 在越冬前油菜叶面积达最大时，每小区取中间行连续10株,测定其单株叶片重叠面积(X1),具体测定方法:以茎秆为中心,利用直尺测定单株互生叶片最大十字交叉距离来计算油菜单株冠层覆盖面积-特定密度下单株应有面积[14];记录每株叶片数(叶面积在1 cm2以上)(X2);以子叶节为界,称取地上部鲜重(X3)和根鲜重(X4);在105 ℃下杀青30 min,在75 ℃下烘干至恒重,测定冬前幼苗地上部干重(X5)和根干重(X6)。

1.3.2 产量性状 在成熟期前3 d,每小区随机取10株油菜,将每株的根、茎、主枝、侧枝、主花序角果、侧枝角果分门别类装入不同袋中,挂于温室风干,待风干至恒重后分别测定根干重(Y1)、茎干重(Y2)、主枝干重(Y3)、分枝干重(Y4)、主角果重(Y5)、枝角果重(Y6)、主粒重(Y7)、枝粒重(Y8)、总生物学产量(Y9)、单株产量(Y10);在成熟期测定小区产量,并测量每小区实际面积,计算每667 m2的产量(Y11)。

1.4 数据处理

对所有试验数据的统计分析在Excel 2003及DPS 16.05上进行,典型相关分析参考唐启义等的方法[15]。

2 结果与分析

2.1 不同密度对各油菜品种产量的影响

图1为4个油菜品种在6个不同密度下每667 m2的产量表现,从图1可以看出：传统松散型品种V4的产量在最低密度15万株/hm2下最高,随密度的增加其产量直线下降;而3个紧凑株型材料的产量随着种植密度的增加而增加,其中V1在种植密度为75万株/hm2时产量最高,V2和V3在60万株/hm2时产量达峰值,之后随着种植密度的增加产量直线下降。

图1 4个油菜品种在6个种植密度下的产量

2.2 各油菜品种的产量对密度的响应

对各油菜材料在不同密度下的产量做方差分析，结果如表1所示。V2在不同密度下的产量差异达显著水平,其余3个材料的产量差异达极显著水平。传统松散型品种V4在15万～30万株/hm2下产量差异未达显著水平,当种植密度达45万株/hm2以上时产量明显下降且差异达极显著水平。对3个紧凑型材料而言,V1在75万株/hm2种植密度下产量最高,低于或高于这个密度产量均显著下降;V2和V3在60万株/hm2下产量最高,但V2在45万～60万株/hm2种植密度下产量无显著差异,低于或高于这两个密度则产量显著下降;V3的适宜种植密度最为宽广,在15万～75万株/hm2下产量差异均未达显著水平。

2.3 油菜苗期性状与产量性状间的相关分析

育种与栽培实践证明,壮苗是获得高产的基础。因此本研究对不同油菜品种在不同密度下冬前苗期性状与产量性状做了相关分析,结果(表2)显示：除冬前苗期单株重叠面积(X1)与各产量性状呈负相关外,其余冬前苗期性状叶片数(X2)、单株鲜重(X3)、根鲜重(X4)、叶干重(X5)、根干重(X6)与除667 m2产量以外的10个产量性状均呈显著或极显著正相关关系;667 m2产量仅与单株鲜重(X3)和叶干重(X5)呈极显著相关。说明油菜苗期性状与产量性状之间关系复杂。

2.4 油菜苗期性状与产量性状间的典型相关分析

油菜冬前苗的长势与后期产量关系密切。为了了解越冬前苗期性状与产量及其构成因素之间的相互关系,根据苗情预判产量水平,采用典型相关分析方法探求了产量及构成因素与冬前苗期性状之间的关系。由表3可知：在油菜冬前苗期生长性状与产量及构成因素之间的典型相关系数中,第1、第2、第3和第4组变量的典型相关系数较大,分别为0.9892、0.9650、0.9395和0.8253,均达到显著水平。故对这4组典型变量进行典型相关分析。

表1 不同密度对各油菜品种产量的影响 kg/667 m2

表2 油菜苗期性状与产量性状间的相关系数

表3 油菜冬前苗期性状与产量及其构成因素间的典型相关系数

由于原始数据的量纲不同,不宜进行直接比较,故用标准化的典型系数给出典型相关模型w和r,并计算原始变量和典型变量之间的相关系数,结果见表4,其中u和v分别代表典型变量的2组综合指标。由表4可知,第1组典型变量的构成为:

u1=-0.487X1+0.142X2+1.007X3-1.967X4+0.992X5-0.901X6;

v1=1.975Y1+0.54Y2-0.243Y3+0.544Y4-0.383Y5-2.857Y6+1.148Y7+2.357Y8-0.792Y9-2.504Y10-0.347Y11。

在第1组典型变量(u1,v1)中,由u1与原始数据Xi的相关系数可知,u1与叶片数(X2)的相关系数最大(-0.753)。因此,可视为u1主要描述了冬前苗叶片数的综合性状,即随着冬前苗叶片数的增加,u1呈下降趋势。同样,由v1与原始数据Yi的相关系数可知,v1与主序角果重(Y5)和总生物学产量(Y9)的相关系数较大,分别为-0.640和-0.625。因此,可视为v1主要描述主花序产量和总生物学产量的性状,即随着主花序产量和总生物学产量的增加,v1呈下降趋势。这一线性组合说明:冬前苗叶片数与主花序产量和总生物学产量关系密切,即随着冬前苗叶片数的增加,主花序产量和总生物学产量呈增加趋势。

第2组典型变量的构成为:

u2=0.133X1-0.342X2+0.928X3+0.349X4-2.313X5+0.471X6;

v2=-0.973Y1-0.663Y2-0.202Y3+0.883Y4+1.194Y5-0.973Y6+7.699Y7+36.438Y8+0.228Y9-42.765Y10+0.161Y11。

在第2组典型变量(u2、v2)中,由u2与原始数据Xi的相关系数可知,u2与冬前苗期叶干重(X5)和单株鲜重(X3)的相关系数较大,分别为-0.942和-0.830。因此u2主要描述冬前苗期叶干重(X5)和单株鲜重(X3)的综合性状,即随着冬前苗期叶干重(X5)和单株鲜重(X3)的增加,u2呈下降趋势。同样,由v2与原始数据Yi的相关系数可知,v2与茎干重(Y2)、根干重(Y1)、单株产量(Y10)和分枝产量(Y8)的相关系数较高,分别为-0.948、-0.807、-0.768和-0.764。因此,可视为v2主要描述茎根干重和单株、分枝产量的综合性状,即随着茎根干重和单株、分枝产量的增加,v2呈下降的趋势。这一线性组合说明:冬前苗叶干重和单株鲜重与茎根干重和单株、分枝产量关系密切,即随着冬前苗叶干重和单株鲜重的增加,成熟期茎根干重和单株、分枝产量亦增加。

第3组典型变量的构成为:

u3=1.138X1+0.16X2-2.426X3+0.649X4+0.917X5+1.059X6;

v3=-1.123Y1+1.258Y2+0.751Y3-2.535Y4-1.294Y5+6.686Y6+9.76Y7+31.776Y8-0.019Y9-43.337Y10-0.281Y11。

第4组典型变量的构成为:

u4=-0.639X1+0.335X2-0.29X3-0.126X4-0.207X5+0.012X6;

v4=0.12Y1+0.757Y2-0.131Y3-2.202Y4+0.618Y5+5.984Y6+18.59Y7+79.592Y8+0.401Y9-99.595Y10-0.169Y11。

在第3、4组典型变量(u3、v3)、(u4、v4)中,由u3、u4与原始数据Xi的相关系数可知,u3、u4仅与叶片重叠面积(X1)的相关系数较高，分别为0.651、0.436。因此,u3、u4主要描述冬前苗期油菜叶片重叠面积,即随着冬前苗期油菜叶片重叠面积的增加,u3、u4呈增加趋势。同样,由v3、v4与原始数据Yi的相关系数可知,v3与分枝干重和根干重的相关系数较大,分别为-0.475和-0.445。因此,认为v3主要描述分枝和根干重的综合性状,即随着分枝和根干重的增加,v3呈下降趋势。这一线性组合说明:冬前苗的叶片重合面积越大,成熟期分枝和根干重越小。v4与667 m2产量(Y11)和主花序产量(Y7)的相关系数较大,分别为-0.527和-0.555。因此,认为v4主要描述667 m2产量和主花序产量的综合性状,即随着667 m2产量和主花序产量的增加,v4呈下降趋势。这一线性组合说明:冬前苗的叶片重合面积越大,667 m2产量和主花序产量越低。

表4 典型变量与典型变量之间的相关系数

3 小结与讨论

合理密植能够充分发挥土、肥、水、光、气、热的效能,通过调节油菜单位面积内个体与群体间的矛盾,使各产量构成因素协调发展[16]。本研究结果表明：不同株型油菜品种获得高产的密度不同,传统松散型品种V4在30万株/hm2以下时产量最高,高于此密度时产量显著下降；而紧凑型材料的产量随密度的增加先增加后下降，但各品种产量达到峰值的密度有所不同,对密度最敏感的V1在75万株/hm2下产量最高,对密度中等敏感的材料V2在45万～60万株/hm2下产量最高，而对密度最不敏感的材料V3在15万～75万株/hm2下产量均较高。说明在轻简化高密度栽培的背景下,紧凑株型油菜品种更耐密植。

高密度栽培下油菜的产量不仅与群体后期的农艺性状有较大的关系,而且与苗期的苗型特征关系紧密,高产栽培必须从苗期做起。到目前为止,对油菜高密度栽培条件下产量相关性状的研究绝大多数集中在产量与后期农艺性状的相关性上[17-18],而对苗期性状与产量关系的研究较少。汤晓华等[19]通过相关分析认为,油菜冬前苗总叶数和根茎粗与产量呈显著正相关。关周博等[14]研究认为,冠层覆盖面积与产量呈显著正相关,叶片重合面积与产量呈显著负相关。本研究的典型相关分析结果表明：当冬前苗叶片数增加时,油菜主花序产量和总生物学产量呈增加趋势；随着冬前苗叶干重和单株鲜重的增加,油菜成熟期单株、分枝产量亦增加；冬前苗的叶片重合面积越大,油菜单位面积产量和主花序产量越低。因此,在轻简化栽培的条件下,选育适于机械化栽培的油菜品种时在注重油菜后期农艺性状选择的同时,还要关注油菜苗期的形态特征,特别注意选择叶片数多且叶较重的材料,同时注意叶的空间分布,选择相同叶面积覆盖下,叶片重叠面积小的材料更容易获得高产。这从另一个角度给我们一个提示,在油菜密植栽培中,要将苗期形态作为选择合适种植密度的一个重要指标。