寒旱区白菜型冬油菜适应性及利用研究

刘 秦，姚正良，缪纯庆，姚 瑶，毛成志，孙万仓

(1.张掖市农业科学研究院，甘肃 张掖 734000；2.甘肃农业大学，甘肃 兰州 730070；3.中国科学院西北高原生物研究所，青海 西宁 810008；4.甘肃农业大学农学院作物遗传育种系, 甘肃 兰州 730070)

张掖位于甘肃省河西走廊中段，地处北纬38°，属于大陆性气候，冬季严寒漫长、降雪极少，春季风沙大、干旱少雨，自然条件严酷；年平均气温7.3℃，极端最低气温-28.7℃，极端最高气温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)，年蒸发量2 002.5 mm，干旱指数为15，属于干旱地区[1]。该区自然条件与美国的加里福尼亚州很相似，是雨水缺少的灌溉农业区，农作物生长靠祁连山区降水和积雪所形成的河流(黑河水)灌溉，无霜期150 d左右，光照充足，温差大，为一熟制灌溉农业区，全区有灌溉面积近13.33万hm2。主要农作物有玉米、春小麦、马铃薯、油菜、胡麻、向日葵、大豆、谷子、蔬菜等。在海拔2 300～2 800 m的沿山冷凉地区主要种植春油菜，面积约3.533 3万hm2，平均产量3 915 kg·hm-2，总产量约1.383亿kg。张掖海拔1 284～1 700 m的地区，一季有余、二季不足，发展冬油菜生产潜力巨大。利用前作收获后及早春光、热、水、土资源发展冬油菜生产,可有效提高油料作物总产量，又能提高单位面积产量和经济效益，增加农民收入，促进粮食和油料作物协同发展。

近年来关于冬油菜北移的问题已有很多研究，孙万仓等[2]研究认为,冬油菜是北方寒区除冬小麦外唯一能露地越冬的农作物,种植冬油菜极具生态经济价值。首先，种植冬油菜提高了冬、春两季的植被覆盖度，可以减少沙尘源，有利于改善生态环境[3]；其次，冬油菜成熟早，收获后可复种大豆、马铃薯、玉米等农作物与蔬菜，改传统的一年一熟制为一年两熟或两年三熟，提高复种指数[2]；同时，冬油菜为北方重要景观作物。孙万仓等[2]对不同冬油菜类型在西北地区的越冬性等进行了分析比较，发现不同白菜型冬油菜品种(系)抗寒性存在巨大差异；魏文慧等[4]对冬油菜的越冬率、产量等也进行了分析研究；笔者从2006年起，针对张掖地区冬季严寒、干燥，无积雪覆盖的气候条件，开展引进种植冬油菜及适宜品种筛选、丰产栽培技术、冬油菜后茬复种模式及效益等研究，取得了一定成效。本文主要对白菜型冬油菜品种(系)在张掖的抗寒性、适应性以及产量表现，冬油菜后茬复种高效种植模式及效益，冬油菜越冬前养分积累与越冬性的变化，冬油菜适宜播种期等问题展开研究分析，为张掖及河西走廊冬油菜栽培、利用提供依据。

1 供试材料与方法

1.1 试验区自然条件概况

试验于2008-2013年在黑河灌区上游张掖新墩镇园艺村土地上进行。纬度38°36′，海拔高度1 482.7 m，最大冻土深度90 cm，最冷月平均气温-10.2℃，最冷月平均最低气温-17.1℃，极端最低气温-28.7℃，年均气温7.1℃，无霜期156 d，降雨量136.8 mm，12～2月平均蒸发量130.3 mm，年平均蒸发量2 047.9 mm[2]。土质沙壤土，肥力中等。土壤有机质含量0.7%～2.5%，碱解氮30～60 mg·kg-1,速效磷5～8 mg·kg-1,速效钾1.3～2.6 mg·kg-1。地力均匀，排灌方便。

1.2 试验研究内容与方法

1.2.1 品种抗寒性鉴定及筛选 (1)试验材料：由甘肃农业大学提供的延油2号、陇油8号、陇油7号、陇油6号，天水市农科所提供的天油2号、02C杂9、9852、9889，共8个白菜型冬油菜品种(系)。(2)试验设计：试验于2008-2010年进行，采用随机区组排列，3次重复。小区面积8 m2，行距20 cm，株距12 cm，每小区播种10行，密度4万株·666.7m-2。选肥力中等的麦茬，结合整地，施农家肥2 t·666.7m-2，磷酸二铵25 kg·666.7m-2，尿素7.5 kg·666.7m-2，用旋耕机翻入地下作基肥。试验于8月12日播种，采用耧播。出苗后及时间苗，3～5片真叶定苗，11月上旬浇冬水；第二年4月中旬浇第一水，结合浇水追施尿素10 kg·666.67m-2，并及时中耕松土保墒；终花期浇第二水。油菜角果70%左右蜡黄时收获并考种。(3)抗寒性鉴定：以极端低温为-24℃～-28℃条件下的越冬率为判断参试品种(系)抗寒性强弱的依据[2]，越冬率90%～100%为超强抗寒性品种；越冬率70%～89%为强抗寒性品种；越冬率30%～69%为抗寒品种；越冬率<30%为弱抗寒性品种[2]。越冬率鉴定：越冬前和返青后调查单位面积油菜株数和成活率，确定每个品种越冬率和抗寒性。同时对8个品种冬前苗进行生长量测定，选择生长整齐，均匀的植株剪去地上部，挖取根系，将叶和根系带回室内冲洗干净晾干。用游标卡尺测量根茎直径、主根长、称其鲜重，烘箱烘干后再称其干重。每个品种随机取样10株测定求其平均值。分析冬前营养生长(地上地下)与越冬率的关系。生育期间记载出苗期、五叶期、枯叶期、返青期、抽苔期、现蕾期、始花期、终花期、成熟期、越冬前苗龄等。农艺性状及产量测定：在油菜角果70%左右蜡黄时，每个品种随机取样10株进行农艺性状测定，测定株高(cm)、一次分枝数(个)、二次分枝数(个)、主花序有效长度(cm)、全株有效角果数(个)、角粒数(粒)、千粒重(g·1000粒-1)。产量测定后进行差异显著性分析。品质测定：采用索氏法[5]测定率测定品种含油率。

1.2.2 冬油菜-后茬复种高效模式研究及效益分析 (1)指示作物及品种：冬油菜陇油8号，大豆早熟品种(系)QSD2005-1, 早熟马铃薯克新4号，早熟油葵新葵杂5号，西葫芦品种早青一代。(2)试验设计与方法 ：试验于2012-2013年进行，设4种种植方式：冬油菜-马铃薯(春小麦-冬油菜-马铃薯-春小麦)、冬油菜-油葵(春小麦-冬油菜-油葵-春小麦)、冬油菜-大豆(春小麦-冬油菜-大豆-春小麦)、冬油菜-西葫芦(春小麦-冬油菜-西葫芦-春小麦)，每一种方式设面积333.5 m2，以大田单作小麦、单作玉米、玉米-小麦套种为对照。冬油菜收获后及时进行复种，生产管理同大田，成熟后进行产量测定及效益分析。

1.2.3 冬油菜不同播种期试验研究 (1)试验材料：由甘肃农业大学提供的延油2号、陇油8号、陇油7号、陇油6号四个品种。(2)试验设计与方法：试验于2010-2011年进行，设8月15日、8月22日、8月29日、9月5日4个播期处理。随机排列，3次重复。试验行距20 cm，株距12 cm，10行区，小区面积8 m2。密度为4万株·666.7m-2。测定不同播种期对品种越冬率、产量、经济性状及生育期的影响。

2 结果与分析

2.1 白菜型冬油菜在张掖的抗寒性和适应性

不同品种抗寒性和适应性试验结果见表1。抗寒性鉴定结果初步得出：白菜型冬油菜在张掖能够正常越冬, 且适应性强。但品种间抗寒性表现差异较大，8个品种越冬率在25.9%～96.8%之间，分为超强、强、弱三种抗寒类型。其中陇油7号、陇油8号、陇油6号三个品种(系)属超强抗寒性品种，越冬率分别达到96.8%、96.0%、95.9%；延油2号越冬率为87.9%，属强抗寒性品种；其余四个品种(系)越冬率仅25.9%～30.0%，是弱抗寒性品种。这一试验结果与孙万仓等[2]研究得出陇油7号、陇油6号为超强抗寒性品种类型，陇油8号为强抗寒性品种类型,延油2 号为抗寒性品种类型,天油2号、9889、9852、02C杂9属弱抗寒性品种类型的结论相似。

2.2 冬油菜冬前营养生长、干物质积累(地上地下)与越冬率

对8个白菜型冬油菜品种冬前生长量测定表明：越冬前油菜地上(根冠)与地下(根)的生长进程与品种越冬率有着极其密切的关系。测定结果分析得出：8个不同品种陇油7号、陇油8号、陇油6号、延油2号、02C杂9、天油2号、9852、9889越冬前地上部叶片与地下根部干物质积累比值大小依次是：1.03<1.28<1.56<1.92<2.35<2.43<2.59<2.63，相对应的越冬率依次为：96.8%>96.0%>95.9%>87.9%>33.5%>27.9%>26.5%>25.9%(见表1，图1)。这一结果显示冬油菜冬前营养生长(地上地下)与品种越冬率呈负相关趋势。

表1 8个不同油菜品种冬前干物质积累与越冬率

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

品种Cultivar调查日期(月-日)Survey date(m-d)叶片数Numberof leaves/个根茎径Stemdiameter/cm根长Rootlength/cm干物质积累 Dry matter accumulation叶 Leaf鲜重/gFreshweight干重/gDryweight鲜重/干重Fresh weight/dry weight根 Root鲜重/gFreshweight干重/gDryweight鲜重/干重Fresh weight/dry weight地上/地下Ground/underground越冬率/%Overwinteringrate天油2号Tianyou 210-16131.4627.4073.9610.567.0016.144.493.592.3533.5延油2号Yanyou 210-16121.6926.2869.4310.756.7118.595.573.331.9287.9陇油8号Longyou 810-16112.3026.0165.099.436.9026.317.373.571.2896.0陇油7号Longyou 710-16112.1123.8343.597.056.1821.176.803.111.0396.8陇油6号Longyou 610-16102.2322.8261.3210.35.9526.406.604.001.5695.902C杂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

图1 冬前不同品种干物质积累(地上/地下)与越冬率关系Fig.1 Relationship between dry matter accumulation (ground/underground) before winterand overwintering rate of different cultivars

2.3 白菜型冬油菜在张掖的产量、经济性状和生育期表现

2.3.1 产量表现(2008-2010年) 8个参试品种(系)平均产量(见表2)110.83 kg·666.7m-2～293.33 kg·666.7m-2，以陇油8号产量最高，为293.33 kg·666.7m-2；延油2号、陇油7号、陇油6号三个品种也表现较高产量，平均产量依次是246.67、234.17、222.50 kg·666.7m-2，居第2、第3、第4位；其余4个品种产量在110.83～165.0 kg·666.7m-2之间。经方差分析，品种间产量差异达到极显著水平。研究结果初步得出以陇油8号、延油2号、陇油7号、陇油6号4个品种产量表现最好，适应性最强。

2.3.2 不同白菜型冬油菜主要经济性状表现 在张掖，白菜型冬油菜品种主要经济性状表现优良，但品种间表现差异较大(表3)。有效分枝数、主花序有效长度、千粒重分别以陇油8号、陇油7号、延油2号表现最高；单株角果数、角果粒数以02C杂9表现最高。试验品种含油率40.55%～44.28%，平均含油率42.95%。陇油8号含油率最高达到44.28%。

2.3.3 不同白菜型冬油菜生育期表现 由表4看出，参试的8个品种(系)都能在6月20日前成熟，生育期298～308 d，有早、中、晚熟3种类型。以陇油8号 、延油2号成熟较早，生育期是298、300 d，较其它品种分别早熟6～10 d和4～8 d，可为后茬复种集约更多光热资源。

2.4 冬油菜-后茬复种高效模式研究及效益分析

2012年在海拔1 559 m的张掖新墩镇进行冬油菜后茬复种研究，平均产量225 kg·666.7m-2。冬油菜收获后，于6月24日及时复种马铃薯、油葵、西葫芦、大豆四类作物，10月上旬均正常成熟。研究结果得出，冬油菜-后茬复种两季总产值达到1 875～3 814元·666.7m-2，纯收入达到1 245～2 716元·666.7m-2，较单作小麦、单作玉米增收32.0%～154.4%,15.4%～108.6%。以冬油菜-马铃薯一年两季种植模式效益最高，马铃薯产量2 689 t·666.7m-2，产值2 689元·666.7m-2，两季纯收益2 716.0元·666.7m-2；其次是冬油菜-西葫芦种植模式，西葫芦产量1 530 kg·666.7m-2，产值达到2 448元·666.7m-2，两季纯收益2 168元·666.7m-2。较当地传统的单作小麦、单作玉米、玉米-小麦套种增产增效极其显著。冬油菜-油葵、冬油菜-大豆种植模式也有较好的效益，具体结果见表5。

表2 8个白菜型冬油菜品种产量结果及分析

注：表中小、大写英文字母分别表示品种间5%、1%差异水平的显著性。

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个白菜型冬油菜品种主要经济性状比较

表4 8个白菜型冬油菜品种各生育期时间(月-日)及总生育期天数(d)差异

图2 8个不同油菜品种越冬率、产量、生育期分析Fig.2 Analysis of overwintering rate, yield, and growth period days of 8 different rapeseed cultivars

2.5 张掖冬油菜不同播种期对品种生育期、抗寒性及产量的影响

2.5.1 不同播种期对冬油菜生育期和越冬率的影响 播种期对冬油菜不同生育期影响较大，同一品种播种早的出苗期、5叶期、现蕾期、初花期等都早于播种晚的处理，生育期也较长。随播种期推迟，冬前叶片数减少，越冬率及抗寒性降低，生育期缩短。以陇油7号为例：4个不同播期，平均冬前叶片数分别是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。从试验数据得出：冬前叶片数与越冬率、生育期呈正相关趋势，见表6。

表5 冬油菜复种作物产值与效益

注：以上作物的价格按当年市场收购价格为准。油菜籽5.0元/kg，马铃薯1.0元/kg，油葵4.0元/kg，西葫芦1.3元/kg，大豆5.0元/kg，小麦2.4元/kg，玉米1.8元/kg，秸秆0.1元/kg。每666.7 m2投入的总费用包括种子、肥料、农药、用工及水费等，均以当年市场价格标准计算。产值、投入、纯收益单位：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 不同播种期对4个冬油菜品种物候期(月-日)的影响

2.5.2 不同播种期对冬油菜农艺性状和产量的影响 研究结果表明：4个品种随播种期推迟，株高、主花序长度、千粒重等性状呈明显下降趋势，产量明显降低。以陇油7号为例，4个播期千粒重依次递减：3.2 g>3.0 g>2.7 g>2.4 g；每666.7 m2产量依次递减为216.67 kg>200.03 kg>153.34 kg>100.01 kg，见表7。而分枝和角果数呈增多趋势，说明播种期过晚越冬率下降，造成单位面积收获群体减少，单株产生过多的分枝，而后期成熟度不良，导致千粒重下降，单株产量降低。这一结论与甘肃农业大学研究结果相似，播种期对冬油菜农艺性状有较大影响[6]。不同播期产量经方差分析，处理间差异达到极显著水平。

3 讨论与结论

1)试验研究初步得出：在干旱少雨、极端最低气温-28℃、海拔1 800 m左右、北纬38°的张掖及河西走廊种植冬油菜是完全可行的，参试白菜型冬油菜表现出极强的抗寒性和适应性，且产量高、品质好。平均每666.7 m2产量达到200 kg以上，含油率达到40.55%～44.04%,较胡麻、白菜型春油菜等其它春播油料作物增产30%以上，含油率提高3～4个百分点。

2)发展冬油菜生产可有效利用晚秋和早春土地、光、热、水等资源，提高土地生产率和经济效益。冬油菜较冬小麦、春小麦、胡麻等春播农作物早熟20～35 d，可为后茬复种提供热量资源2 400℃以上[6]；利用冬油菜后茬复种早熟大豆、玉米、马铃薯等秋粮和蔬菜作物，改一年一熟为一年两熟或两年三熟，其产值和效益显著高于单作小麦、单作玉米或其它春播作物，发展前景看好。

表7 不同播种期对4个冬油菜品种农艺性状、产量的影响

图3 不同播期下4个冬油菜品种株高、越冬前苗龄、越冬率、千粒重及产量变化Fig.3 Variation of plant height, seedling, overwintering rate, thousand grain weight,and yield of 4 winter rapeseed cultivars under different sowing dates

3)张掖及河西走廊发展冬油菜生产不但具有显著的经济和社会效益,而且具有良好的生态效益。王学芳等[7]在《中国西部冬油菜种植的生态效应评价》一文中提到，我国沙尘暴的尘源主要来自农田而非沙漠 。孙万仓等[ 2]的研究也表明，冬油菜是理想的冬春季地表覆盖作物，通过冬油菜覆盖可降低贴地层风速等风蚀形成条件，抑制沙尘暴的尘源供给，改善空气质量，使农业生产与生态环境建设有机结合起来。冬油菜开花早、花期长，是北方地区开花最早的农作物，将冬油菜生产与景观农业相结合，既美化了环境，又可以带动乡村旅游产业发展。

4)北方地区传统农作物以春播为主，发展冬油菜生产对于种植业结构调整，作物轮作倒茬，水资源利用以及农业可持续发展具有现实意义，可较好地解决粮油争地的矛盾，促进粮食和油料作物互补和协调发展。

5)张掖及河西走廊发展冬油菜生产的关键是选择适宜的抗寒品种，宜选择超强或强抗寒品种陇油8号、陇油7号、陇油6号等为主栽品种；同时，应适期早播[8]，以8月中旬播种为宜。在选择强抗寒性品种和适期播种的前提下，还应加强科学管理，确保冬油菜安全越冬。