不同油菜品种及栽培措施对收获指数的影响

彭文丽，王锐，陈小磊，刘阿慧，郑卫东

不同油菜品种及栽培措施对收获指数的影响

彭文丽1，王锐1,2，陈小磊1，刘阿慧1，郑卫东1

1铜仁学院，贵州铜仁 554300；2梵净山区域生物多样性保护与利用重点实验室，贵州铜仁 554300

【目的】研究不同油菜品种与栽培措施下收获指数（HI）与籽粒产量、角果皮等不同器官成熟期干重的关系，同时分析油菜品种育成年代、株高和冬性特征对收获指数的影响，为高产、高效油菜品种的选育和栽培措施的协同优化提供参考。【方法】以近年来长江流域推广的不同育成年代、株高及冬性特征的60个油菜品种为材料，于2016—2017年分别在湖北和贵州两地开展品种大田试验；于2017—2020年在贵州碧江、思南和江口3点开展以不同播种期、肥力水平、种植密度和行距配置等栽培因子的组合试验，开展油菜栽培措施优化组合的大田试验，在油菜成熟期采样后测定各部分干重及产量，计算分析收获指数。【结果】不同油菜品种的收获指数变化差异最高达367%，不同农艺栽培措施组合使其收获指数差异达52%—117%。不同品种油菜的收获指数每增加0.1，大田籽粒产量在两个试验点分别提高305和385 kg·hm-2；不同农艺栽培措施优化后籽粒产量随油菜收获指数的提高而增加，收获指数每增加0.1则大田籽粒产量增加505—1 690 kg·hm-2。不同品种和栽培措施影响下，油菜的收获指数与植株的主茎籽粒产量、分枝籽粒产量和地上部生物产量均呈正相关关系；不同栽培措施优化后油菜收获指数与角果皮干重呈正相关关系；而不同品种和栽培措施的油菜收获指数与茎秆干重没有较一致的相关性。2010年以前与2015年以后育成的油菜品种间收获指数有显著差异；株高小于170 cm的油菜品种其收获指数值相对较高，高秆品种的收获指数显著低于矮秆和中秆品种；弱冬性、半冬性和冬性油菜品种之间收获指数无显著差异。【结论】油菜不同品种选择和栽培因子的优化组合措施对其收获指数有显著影响，可选育较高收获指数油菜品种推广，同时通过优化组合栽培技术措施适当增加大田油菜群体收获指数，通过良种和良法的协同来提高大田油菜籽粒产量。近年在长江流域选育推广的油菜品种收获指数受其育成年代和株高影响显著，而品种间的冬性差异对油菜收获指数无显著影响。

油菜；品种；栽培措施；收获指数

0 引言

【研究意义】收获指数是研究作物光合作用产物转化为经济产量的通用指标之一，作为提高农作物经济产量、改良品种生产特性的一个重要指标，其揭示了光合同化产物在籽粒和营养器官上的分配比例[1-2]。作物收获指数对经济产量的贡献很大，禾本科作物小麦、水稻等经济产量的增加主要是通过提高收获指数而实现的[3]。目前小麦收获指数已由0.30升至0.45左右[4]，水稻收获指数升至0.45—0.55[5]，而油菜收获指数为0.10—0.30，显著偏低[6-7]。大田油菜收获指数不高是影响目前单位面积产量的一个重要因素，实现油菜高产的有效途径是提高收获指数，因此提高油菜收获指数对保障我国食用油原材料安全具有重要意义。【前人研究进展】油菜收获指数是品种在一定栽培技术和生长环境下的综合表现，收获指数受品种特性、环境条件和栽培措施等多方面影响。黄露等[8]对39个油菜品种差异性研究推断，植株的籽粒、茎秆、分枝、角果皮等均对收获指数有一定程度的影响。已有研究认为油菜收获指数的提高要通过品种和农艺措施构建分枝多、结角层厚和角果数多理想株型群体实现[9-10]。通过植株株高、茎粗、一次分枝数和生长角度等性状改良对油菜株型和冠层结构优化可降低温光资源浪费，提高油菜收获指数[11]。目前研究指出，农艺栽培措施对油菜收获指数的影响不尽相同，随着油菜种植密度的增加，收获指数由低密度的0.31不断降低至高密度的0.28[12-13]；而也有研究指出增加油菜种植密度能显著提高油菜的收获指数[14-15]。对播种期而言，有研究认为播期推迟能提高油菜收获指数的5%[16]，而也有研究指出播种期推迟降低了油菜收获指数[17-18]。这些研究表明，提高油菜品种产量潜能和田间农艺栽培技术优化都有助于改良大田种植时油菜的收获指数。【本研究切入点】关于不同油菜品种和农艺栽培措施产生的收获指数的差异已有研究，但这些研究呈现出的结果不尽一致，针对农艺栽培措施对油菜收获指数影响的研究仍不够系统，全面反映品种和农艺栽培措施对油菜收获指数影响的研究有限，同时对育成并审定推广的不同株高及冬性特性油菜品种收获指数变化情况的研究较少。【拟解决的关键问题】通过多点多年的大田试验系统研究不同油菜品种和农艺栽培措施对收获指数的影响，并探究近年来长江流域种植的主要油菜品种的不同育成年代、株高、越冬性状与油菜品种收获指数的变化规律，探讨影响收获指数的主要因素，以期为油菜品种选育和农艺栽培措施的优化管理提供理论及技术支撑，并为进一步提高我国油菜产量和挖掘品种的产量潜力提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验地点概况

试验于2016—2020年在湖北武汉（E 114.37°，N30.48°）、贵州碧江（E 109.19°，N 27.72°）、贵州思南（E 108.26°，N 27.94°）、贵州江口（E 108.84°，N 27.69°）4个试验点进行。武汉属亚热带季风湿润性气候，土壤类型为黄棕壤土，年降雨量1 163 mm，年平均气温16.3 ℃，无霜期236 d；贵州碧江，属亚热带季风性气候，土壤类型为红壤土，年降雨量1 303 mm，年平均气温16 ℃，无霜期280 d；贵州思南属中亚热带季风湿润性气候，土壤类型为黄壤土，年降雨量1 142 mm，年平均气温17.5 ℃，无霜期294 d；贵州江口属亚热带季风湿润性气候，土壤类型为黄壤土，年降雨量1 370 mm，年平均气温16.2 ℃，无霜期288 d，各试验点土壤理化性质见表1。

表1 各试验点土壤基本理化性质

1.2 试验材料与设计

于2016—2020年间在4个试验点共设计3个试验，其中，试验1于2016—2017年分别在湖北武汉和贵州碧江进行品种试验。该试验选用60个不同冬性的油菜品种，按不同的育成审定年代分为2010年前（2000—2009）审定品种30个，2010—2015年审定品种17个，2015年以后审定或登记的品种13个；按不同株高分为矮秆（＜150 cm）品种23个，中秆（150—170 cm）品种24个，高秆（＞170 cm）品种13个；按不同越冬性差异分为冬性品种15个，半冬性品种36个，弱冬性（或春性）品种9个。各试验小区面积10 m2（2 m×5 m），种植密度30株/m2，各小区均为行距20 cm，采用人工直播种植，随机区组设计，3次重复。

试验2于2017—2018和2018—2019年在贵州碧江进行不同栽培措施交互试验。以播种期、肥力水平和密度三因子设计三因素交互试验，试验材料为华杂62号，设4个播期处理，第1、2、3、4播期分别为9月15日、9月30日、10月15日、10月30日；设低肥力、中等肥力和高肥力3个肥力处理，具体施肥情况见表2；设15、45和75株/m23个密度处理，小区行距20 cm直播种植。试验小区面积20 m2（2 m×10 m），随机区组设计，每个处理组合重复3次。

试验3于2019—2020年在贵州碧江、思南和江口3个地点开展密度行距栽培措施试验。该试验设计为二因素裂区区组，试验品种为华杂62号、直播种植；设3个行距处理（20、30和40 cm）和3个密度处理（15、45和75株/m2）。小区面积20 m2（2 m×10 m），每个处理组合重复3次。

表2 3个肥力处理施肥情况

1.3 样品采集与测定

为避免小区边行对试验带来的影响（边际效应），所有上述试验处理在油菜成熟期均选取每个小区的中间4行人工收获后（试验1和试验2收获面积均为8 m2，试验3根据行距不同收获面积为8—13 m2），装入已编号的纱网袋中，为避免分枝与主茎角果和籽粒混淆，先收获各小区主茎部分并记录小区收获株数后装入小网袋中，剩下部分从根颈部分收割后（分枝和茎秆部分）收获入相同编号的大网袋中，晾晒并拿回室内挂藏自然风干约30 d后，烘箱干燥处理4 h后称重，人工分开成各部分后脱粒、计各部分干重，角果皮干重、茎秆干重、主茎籽粒产量和分枝籽粒产量用收获株数计算单株各部分干重，生物产量和籽粒产量根据实测干重以小区所收获面积计算，并计算该处理小区油菜收获指数，收获指数=籽粒产量/生物产量。

1.4 数据分析

试验数据用Microsoft Excel 2010进行处理，SPSS 22.0统计软件进行各试验设计区组的相关性和显著性方差分析，采用Sigma plot 10.0软件作图。

2 结果

2.1 不同油菜品种和栽培措施对收获指数及其相关性状的分布影响

油菜收获指数在不同品种、不同栽培措施间差异较大（图1-a）。在试验1中不同品种油菜的收获指数均存在明显差异，武汉和碧江不同品种收获指数的最大值比最小值分别高58.6%和366.9%；且相同品种同年度在不同种植区收获指数相差较大，所有品种收获指数均值在武汉种植区比碧江种植区高0.187，在武汉试验点不同品种的收获指数主要分布在0.27—0.33，分布频率在61.7%以上，其中0.29—0.31是油菜品种收获指数分布最集中的范围值，该区域有31个品种；碧江试验区品种收获指数分布最集中区间为0.077—0.133，占46.9%以上。不同栽培措施下油菜收获指数差异显著，试验2的不同播期、肥力和密度等栽培措施下，在两个试验年度因栽培措施差异导致的收获指数最大值比最小值分别高52.7%和117.3%，两年的试验结果比较一致地表明，通过3个栽培因子的调控使81%—83%的播期、肥力和密度的栽培组合处理的收获指数值分布在0.23—0.30，收获指数低于0.23的栽培组合为11.1%—18.2%，有4.5%—8.8%的组合处理收获指数在0.30以上；不同密度和株行距栽培因子影响下（试验3），贵州碧江、思南、江口3个地点的收获指数最大值比最小值分别高69.7%、51.8%和95.1%，表明通过株行距密度的调控可以使大部分（44.4%—57.4%）的处理组合后油菜收获指数稳定在0.23—0.30，本试验中有约2%更优化的密度株行距组合可使收获指数提高到0.30以上。

在武汉试验点不同品种试验可知，油菜籽粒产量、单株角果皮干重、茎秆干重、主茎和分枝籽粒产量分布的主要范围值分别为2 775—3 125 kg·hm-2、7.2—9.8、12.4—19.2、4.5—5.9和3.0—7.3 g/plant；在碧江种植点分别为886—1 460 kg hm-2、13.8—27.9、9.6—11.6、1.8—3.5和0.6—2.1 g/plant（图1），武汉试验点的籽粒产量和主茎籽粒产量明显高于碧江试验点，单株分枝籽粒产量和茎秆干重略高于碧江试验点，但在两个种植环境中的油菜角果皮干重值正好相反。不同栽培措施下，两年播期、肥力和密度因子组合试验籽粒产量主要范围值为1 350—2 130 kg·hm-2；在贵州碧江、思南、江口3个点通过株行距和密度栽培因子的调控其籽粒产量的取值范围达到了3 533 kg·hm-2（在贵州思南）（图1-b）；不同播期、肥力和密度组合的措施调控下单株角果皮干重、茎秆干重、主茎籽粒产量和分枝籽粒产量范围分别为4.1—9.6 g/plant（图1-c）和3.8—7.7 g/plant（图1-d）、2.6—4.1 g/plant（图1-e）和1.5—8.4 g/plant（图1-f）；在3个点不同株行距和密度栽培因子组合处理中，角果皮产量和分枝籽粒产量较高的出现在贵州江口，贵州思南点的油菜单株茎秆干重和主茎籽粒产量较高。

2.2 不同品种及栽培措施对收获指数与大田籽粒产量影响

武汉和碧江的两个试验点不同品种油菜收获指数与大田籽粒产量符合线性回归关系，不同品种油菜的籽粒产量随收获指数的增加而增加（图2-a、2-b），回归分析表明油菜收获指数每增加0.1，油菜籽粒产量在两个试验点分别提高304.7和384.6 kg·hm-2。在试验2中，不同年度的播期肥力和密度农艺措施处理（图2-c、2-d），油菜收获指数每增加0.1，大田籽粒产量分别增加608.0和837.6 kg·hm-2；试验3中，不同密度行距栽培措施处理（图2-e—g），贵州碧江、思南、江口3个试验点收获指数每增加0.1，大田籽粒产量分别增加505.4、614.3和1 690.4 kg·hm-2。

图中上下代表25%和75%位点，上下限代表1.5倍四分位数，图中横线代表中位数，方形代表平均值，圆点代表离群值In the figure, the upper and lower parts represent 25% and 75% of the loci, the upper and lower limits represent 1.5 times of the quartile, the horizontal line in the figure represents the median, the square represents the average, and the dot represents the outlier。1—7分别表示2016—2017湖北武汉试验1、2016—2017贵州碧江试验1、2017—2018贵州碧江试验2、2018—2019贵州碧江试验2、2019—2020贵州碧江试验3、2019—2020贵州思南试验3、2019—2020贵州江口试验3 1-7 represent experiment 1 in Wuhan, Hubei in 2016-2017, experiment 1 in Bijiang, Guizhou in 2016-2017, experiment 2 in Bijiang, Guizhou in 2017-2018, experiment 2 in Bijiang, Guizhou in 2018-2019, experiment 3 in Bijiang, Guizhou in 2019-2020, experiment 3 in Sinan, Guizhou in 2019-2020, experiment 3 in Jiangkou, Guizhou in 2019-2020, respectively

2.3 不同品种及栽培措施对收获指数与单株主茎和分枝籽粒产量之间关系的影响

由不同油菜品种对收获指数的影响相关线性回归分析结果可知，收获指数与单株主茎籽粒产量呈现极显著的正相关关系（图3-a、3-b）；但不同品种收获指数与单株分枝籽粒产量之间相关线性关系在不同试验点表现不尽一致，在武汉试验点二者间呈极显著正相关关系（＜0.01）（图4-a），但碧江试验点呈现负相关关系（图4-b）。

试验2呈现了不同栽培措施与油菜收获指数的相关关系，不同栽培条件下收获指数与主茎籽粒产量的线性关系在第一个试验年度表现为显著正相关（图3-c），第二年度呈现不显著正相关关系（图3-d）；与主茎籽粒产量相似，分枝籽粒产量与收获指数之间也表现类似的正相关关系（图4-c、4-d）。在试验3中，不同栽培措施下的3个试验点，油菜收获指数与主茎籽粒产量均表现出极显著的正相关关系（图3-e—g），类似的研究结果也同样呈现在试验3的分枝籽粒产量与收获指数间，两者呈极显著正相关关系（图4-e—g）。

a—g图分别表示2016—2017湖北武汉试验1、2016—2017贵州碧江试验1、2017—2018贵州碧江试验2、2018—2019贵州碧江试验2、2019—2020贵州碧江试验3、2019—2020贵州思南试验3、2019—2020贵州江口试验3 The a-g figures represent experiment 1 in Wuhan, Hubei in 2016-2017, experiment 1 in Bijiang, Guizhou in 2016-2017, experiment 2 in Bijiang, Guizhou in 2017-2018, experiment 2 in Bijiang, Guizhou in 2018-2019, experiment 3 in Bijiang, Guizhou in 2019-2020, experiment 3 in Sinan, Guizhou in 2019-2020, experiment 3 in Jiangkou, Guizhou in 2019-2020, respectively。*：P＜0.05；**：P＜0.01；ns：P＞0.05。下同The same as below

2.4 不同品种及栽培措施对收获指数与角果皮和茎秆干重之间关系的影响

在不同试验点，不同品种的收获指数与角果皮干重之间回归方程的相关关系呈现差异，在碧江试验点二者呈极显著的负相关（图5-b），而在武汉点回归方程表现为正相关的变化趋势（图5-a）。试验2不同栽培条件下的收获指数与角果皮干重的回归方程趋势线分析表明，二者均表现为正相关关系（图5-c、5-d），且有一个试验年度呈显著正相关（图5-c）；贵州碧江、思南、江口3个试验点的线性回归分析显示，不同农艺栽培条件下油菜收获指数与角果皮干重均呈现出极显著正相关关系（图5-e—g），由回归函数分析结果可知，油菜收获指数每提高0.1，其角果皮干重在3个试验点分别提高约227.0、520.0和404.5 g/株。

图3 不同品种和栽培措施下油菜收获指数与主茎籽粒产量的关系

不同油菜品种的影响下（试验1），武汉试验点单株茎秆干重与收获指数为正相关的变化趋势（图6-a）；而碧江试验点呈现显著的负相关关系（图6-b）。在不同栽培措施影响下（试验2），收获指数与茎秆干重第一年度表现为极显著正相关（图6-c），而第二年度表现为负相关关系（图6-d）；试验3中，在不同密度行距栽培措施下，碧江和思南试验点油菜的单株茎秆干重与收获指数呈极显著正相关（图6-e、6-f），而在江口试验点表现为负相关关系（图6-g）。

图4 不同品种和栽培措施下油菜收获指数与分枝籽粒产量的关系

Fig. 4 Relationship between HI and seed yield from branch per plant of rapeseed under different varieties and cultivation measures

2.5 不同品种及栽培措施对收获指数与地上部生物产量之间关系的影响

不同品种油菜收获指数与单株地上部生物产量回归分析表明（试验1），在碧江试验点呈极显著的负相关关系（图7-b），但在武汉点二者表现为正相关关系（图7-a）。在不同栽培措施下（图7-c—g，试验2和3），收获指数与单株生物产量线性回归分析均呈现正相关关系，且有4个点的多年试验结果均达到极显著正相关；贵州碧江、思南、江口3个试验点回归分析结果可知（试验3），收获指数每提高0.1，单株生物产量分别增加426.6、950.8和577.1 g/株，表明不同栽培措施下油菜单株生物产量增加有利于收获指数的提高。

2.6 收获指数与油菜品种育成审定的年代、冬性特性和植株株高的关系

不同油菜品种两个试验点均表现出栽培区域性的差异，相比于碧江试验点，所有品种在武汉试验点种植表现出较高收获指数（图8）。在两个种植环境下，不同时期育成的油菜品种收获指数均呈现显著差异，但在武汉试验点差异更加明显，2010年前育成审定的品种收获指数比2015年以后的品种低约17.3%（武汉）和15.3%（碧江），即新育成审定或登记的品种收获指数相比老品种收获指数呈现增加趋势，尤其是在武汉试验点。

图5 不同品种和栽培措施下油菜收获指数与角果皮干重的关系

Fig. 5 Relationship between HI and silique wall dry weight per plant of rapeseed under different varieties and cultivation measures

弱冬性油菜品种与半冬性品种的收获指数相同，冬性品种的收获指数比冬性弱的前两类品种稍高但差异不显著，不同冬性特征品种间收获指数无显著差异（图9-a）。油菜成熟期株高在171 cm以上的品种收获指数均显著低于株高在150 cm及以下的矮秆品种收获指数，低约11.3%（武汉）和21.8%（碧江），株高在150 cm及以下在两个试验点均呈现较高的收获指数（图9-b）。

图6 不同品种和栽培措施下油菜收获指数与茎秆干重的关系

Fig. 6 Relationship between HI and main stem dry weight per plant of rapeseed under different varieties and cultivation measures

3 讨论

3.1 不同品种与栽培措施对油菜收获指数的影响及收获指数与大田籽粒产量的关系

本研究中，贵州碧江和湖北武汉试验点油菜的收获指数最大值比最小值增加366.9%和58.6%，说明在同一种植区域油菜不同品种（品系）间收获指数表现出显著差异，这种差异可达到数倍之多（图1-a）。不同油菜品系材料收获指数在重庆和云南试验点变幅分别为0.07—0.35和0.04—0.43，即两地的收获指数最大值比最小值增加372.6%和939.0%[19]。用品种选育过程中的多个试验品系材料对其收获指数研究发现，品系材料间收获指数变化幅度很大[19]。本研究供试品种间收获指数变化幅度相对较小，这可能与前人在研究中使用的一些试验材料为尚在选育过程中的品系材料有关，由于这些试验材料在育成品种前各品系材料间的性状差异更大一些，导致其试验结果收获指数变化幅度较大；而本研究中供试材料是已审定或推广种植的油菜品种，因此收获指数变化范围较小。作物收获指数在不同品种间存在较大差异是普遍现象，在其他作物上也有报道，对近20年不同年代间小麦的统计资料研究发现，品种收获指数为0.22—0.59[20]；对5个水稻品种研究表明，收获指数介于0.36—0.62[5]；玉米收获指数在不同品种间变动范围为0.35—0.62[21]；对20个花生品种研究发现收获指数差异也可达13.3%[22]。

图7 不同品种和栽培措施下油菜收获指数与地上部分生物产量的关系

不同播期肥力、密度行距等栽培条件下，本研究中多年多点的试验结果显示不同栽培措施油菜收获指数最大值和最小值相差51.8%—117.3%，证明栽培措施对收获指数具有较大影响，即农艺栽培措施优化可较大程度上改良油菜群体收获指数。收获指数代表了作物光合产物从“源”器官转运到“库”器官的畅通性，油菜收获指数差异说明其生育期内地上部分器官将同化物转运到籽粒中的转运效率高低[23]，本研究表明可充分运用播期肥力、密度行距等栽培措施优化提高籽粒库中储存同化物的能力和最终积累量。收获指数体现作物光合产物在经济产量器官和营养器官之间的分配效率[23]，本研究通过不同油菜品种收获指数与大田籽粒产量的线性回归分析可知（图2-a、2-b），两者呈正相关。目前油菜的收获指数平均约为0.28，相对于其他作物其值较低；但与水稻、小麦的生物产量相比，油菜的生物产量相对较高，故从“库-源-流”理论解释，油菜收获指数显著偏低[24]。油菜收获指数在一定程度上可能受遗传背景的制约，在促进角果光合产物向籽粒转运过程中，高收获指数试验品系（种）材料由于其淀粉降解酶活性较高，促进了淀粉降解为可溶性糖，有利于前期积累的光合产物从“源”向“库”的“流”动。有研究认为，这些油菜品种淀粉降解酶的活性增大与-淀粉酶相关的多基因家族表达量有较一致的相关性；高收获指数油菜品种叶片和角果皮-淀粉酶的表达基因与表达量会提高，故发掘和选育高收获指数油菜品种资源是提高收获指数的重要方向[25]。选育高收获指数品种是培育高产品种的重要筛选参数。

＜2010：2010年以前育成审定的品种varieties bred before 2010；2010—2015：2010—2015年间育成审定的品种varieties bred in 2010-2015；＞2015：2015年以后育成审定的品种varieties bred after 2015

图中上下代表25%和75%位点，上下限代表1.5倍四分位数，图中横线代表中位数，方形代表平均值，圆点代表离群值，不同字母表示差异显著（LSD检验，＜0.05），下同

In the figure, the upper and lower parts represent 25% and 75% of the loci, the upper and lower limits represent 1.5 times of the quartile, the horizontal line in the figure represents the median, the square represents the average, and the dot represents the outlier. Different letters represent significant differences (LSD test,＜0.05). The same as below

图8 不同育成年代的油菜品种间收获指数变化情况

Fig. 8 Changes of HI among rapeseed varieties in different bred ages

油菜收获指数与大田籽粒产量的相互关系在较大程度上受农艺栽培措施的影响（图2-c、2-d），农艺措施优化统筹的多年多点试验回归函数表明，大田籽粒产量与油菜收获指数呈正相关关系，即以综合大田农艺措施优化技术适当提高油菜收获指数有利于产量增加。已有的研究从播期、密度、氮肥各单因素与收获指数的关系开展试验，得到了某一因素对油菜收获指数影响的结果，较多的研究主要从单因素对收获指数的正向影响作为研究目标，这可能在一定程度上影响了油菜种植技术的配合与集成优化[16,26]。本研究探讨了油菜收获指数与不同栽培农艺措施组合优化后产量的相关关系，从油菜群体收获指数的改良角度探索油菜的高产种植技术，为优化集成创新提供了有效途径。

3.2 不同品种和栽培措施对油菜收获指数与地上部分产量关系的影响

基于品种选择的角度对油菜收获指数与地上部分产量的关系进行分析，结果表明收获指数与单株地上部生物产量没有呈现一致的变化趋势（图7），即单株生物产量与收获指数相关量化关系不明确，可不必把单株生物量作为选择油菜收获指数的参考指标。在云南临沧对多个油菜育种品系材料进行的高产研究认为，目前使用的油菜育种材料在收获指数上存在较大差异是由于光合产物转运分配相关基因的差异所致，该研究中选用的多个不同基因型材料收获指数与单株生物产量没有呈现一致的变化结果[23]。不同油菜品种的收获指数在年份或不同种植地域之间存在比较稳定的相对差异[14]，这与本研究的结论相符。目前比较一致的研究认为，高产品种具有较高收获指数，但具备高单株地上部生物产量的油菜品种不一定有较高收获指数[23]，即在选择和筛选油菜品种或育种材料时，应优先考虑收获指数而非单株生物产量性状。但从优化油菜栽培农艺措施角度分析收获指数与地上部分产量的关系，油菜的单株生物产量随栽培措施的优化而增加，收获指数呈增加趋势，即栽培措施的优化与集成有利于提高单株生物产量，收获指数的增加最终有利于单位面积产量的增加。根据此研究结果，在生产中筛选到高收获指数品种后，还要充分发掘群体光能利用效率来获得较高的群体生物产量，即各种栽培农艺措施的优化集成有利于群体生物产量的提高，适当增加收获指数有利于大田籽粒产量的增加，品种和栽培技术较好地结合以实现高产。

单株生物产量的地上各部分与收获指数相关关系亦不尽相同。主茎籽粒产量与收获指数呈紧密的正相关关系，但收获指数与分枝籽粒产量相关关系呈现的趋势不一致（图3、图4）。在品系材料选育或品种选择时，应选用单株主茎籽粒产量相对较高的材料或品种，对应有较高的收获指数，更有利于将积累的光合产物或生物产量向主茎部分的籽粒转移转运。本研究各农艺栽培措施的优化组合结果表明，油菜单株主茎和分枝籽粒产量的增加均有利于提高其收获指数。在油菜栽培农艺技术优化集成时，单株角果皮干重与收获指数呈正相关关系（图5-c—g），也说明在油菜种植过程中，获得较高收获指数的技术措施可以生产较多的角果皮，这可以在油菜角果期形成相对较大的光合产物的库器官。油菜花后期主要光合作用来自于角果皮，角果内籽粒形成成熟期间所需有机物转化或转移均较大程度依赖角果皮的生理效率。另外，单株茎秆干重与油菜收获指数的关系表明（图6），无论是不同品种的选择还是农艺栽培技术的统筹优化，收获指数与茎秆干重没有呈现较为一致的变化趋势。

3.3 油菜收获指数与品种育成审定年代、株高及冬性特征的关系

本研究中的油菜品种审定或登记年代分成3个时间段，尽管在碧江试验点选用的各年代品种间的收获指数与武汉点表现差异较大（图8），但也呈现出晚育成品种的收获指数高于早期品种的变化趋势。这一观点与其他作物的氮、磷养分收获指数研究结论一致，水稻、小麦经过矮秆化育种后收获指数迅速提高，各养分的收获指数近年来也在不断提高，品种育成审定的时间越晚其矿质元素的收获指数越高，即养分利用效率越高[27-28]。对不同油菜品种（品系）与收获指数的相关研究认为，收获指数在不同品种间存在差异，但较多研究关注的油菜栽培气候土壤等环境条件，以及品种类型和种质资源的差异引起的收获指数不同。油菜品种的收获指数较高可能是多性状基因的杂合优化与累积后综合表现的结果[24,26,29]。本文通过油菜收获指数与品种育成审定的年代关系研究，可进一步解释近年来育成审定和推广种植的油菜品种收获指数状况和种质资源利用趋势，对未来油菜品种改良具有积极意义。

禾本科作物的产量和收获指数的大幅提升主要得益于在矮秆化育种基础上结合理想株型的改良[5,20]。不同于水稻、小麦，油菜没有经历矮秆化育种过程就直接进入了杂交育种阶段，故有学者认为油菜品种选育以及生产栽培过程中也要通过降低株高来提高收获指数[11,29]。本试验发现油菜株高在150 cm及以下的23个矮秆品种收获指数值较高（图9-b）。Clarke等[30]对矮秆油菜品种PR45D03和当地常规株高品种Excalibur的研究认为，尽管两品种成熟期株高相差42 cm以上，但二者产量相当且矮秆品种的收获指数更高；李盼等[31]选用油菜矮秆和高秆品种的对比研究指出，在合理施氮量条件下二者产量相近，但矮秆品种MJ01较高秆品种川油36的收获指数高。本研究结果与上述研究较为一致，即适当降低株高有利于油菜收获指数的提高且对产量无显著影响。株高在150 cm以下品种收获指数值虽然没有降低，但油菜株高低于一定程度会导致地上部分生物产量下降，从而导致产量明显降低，因此既能够积累一定量地上部分生物产量，又具有高收获指数才具备高产能力和优良品种的潜力[31-32]。油菜株高在150 cm以下还可继续做多大程度的矮化需要更多的深入研究。

冬性特征是油菜通过冬季低温完成春化作用的一种重要生理生化特征，本研究中冬性品种与弱冬性品种及半冬性品种相比收获指数无显著提高（图9-a）。该结果与罗涛[33]对3个冬性特征不同的油菜品种的研究结果一致，该研究指出油菜春化时间仅10.8 d的弱冬性早熟品种1358比冬性稍强的品种浙双8号缩短了约15 d，但两品种的收获指数无明显差异。因此，从油菜收获指数角度考虑，选育对春化作用较敏感的弱冬性或半冬性品种有茬口优势且对收获指数无影响。

综上，在农业生产上可利用作物收获指数在不同环境条件下的选择性表现来合理优化品种选择，选育油菜的高收获指数品种作为主栽品种，同时配合栽培技术协同优化，即通过良种良法的持续协同优化与集成创新来提高油菜大田收获指数，为增加大田油菜产量提供有效途径。

4 结论

油菜不同品种收获指数间存在较大差异；相同油菜品种在不同农艺栽培措施下其收获指数也存在一定差异。因此，生产中一方面要选育收获指数高的油菜品种，另一方面也要通过播期、肥力、密度和株行距的调控等农艺技术措施的优化组合适当增加油菜的群体收获指数，通过良种和良法的协同来提高大田油菜籽粒产量。近20年来在长江流域育成推广油菜品种的收获指数受其育成年代和成熟期植株高度影响，新育成油菜品种比早期品种的收获指数高；选育品种株高应控制在150 cm左右；油菜品种的冬性特性对收获指数无显著影响。

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Effects of Varied Rapeseed Varieties and Cultivation Measures on Harvest Index

PENG WenLi1, WANG Rui1,2, CHEN XiaoLei1, LIU AHui1, ZHENG WeiDong1

1Tongren University, Tongren 554300, Guizhou;2Key Laboratory of Biodiversity Conservation and Utilization in Fanjing Mountain Region, Tongren 554300, Guizhou

【Objective】This study aimed to investigate the relationship between harvest index (HI) and dry weight of different organs such as silique wall and seed yield at maturity stage under different rapeseed varieties and cultivation measures, analyze the effects of breeding age, plant height and winter characteristics of rapeseed varieties on HI, and to provide the references for breeding high-yield and high-efficiency rapeseed varieties and coordination and optimization of cultivation measures.【Method】Taking 60 rapeseed varieties with different breeding ages, plant heights and winter characteristics popularized in the Yangtze River Basin in recent years as experimental materials, field tests were conducted in Hubei and Guizhou provinces in 2016-2017. in 2017-2020, combinations of different agronomic measures such as sowing date, fertility level, planting density and row spacing configuration were designed, and field experiments were carried out in Bijiang, Sinan and Jiangkou, Guizhou, yield and dry weight of each part were measured after sampling at maturity stage of rapeseed, and harvest index was calculated and analyzed.【Result】The difference of HI among different rapeseed varieties was up to 367%, and the difference of HI among different agronomic cultivation measures was 52%-117%. For each 0.1 increase in HI of different rapeseed varieties, seed yield increased by 305 and 385 kg·hm-2at two experimental sites, respectively. With the optimization of different agronomic measures, seed yield increased with the increase of rapeseed HI. For every 0.1 increase in HI, seed yield increased by 505-1 690 kg·hm-2. Under different varieties and cultivation measures, HI was positively correlated with seed yield of main stem, seed yield of branch and aboveground biomass yield. There was a positive correlation between HI and pod dry weight for different optimized cultivation measures. However, there was no consistent correlation between HI and main stem dry weight of rapeseed under different varieties and cultivation measures. There was a significant difference in HI between rapeseed varieties bred before 2010 and after 2015; the HI of rapeseed varieties with plant height less than 170 cm was relatively high, and the HI of higher plant height varieties was significantly less than that of short and medium plant height varieties. There was no significant difference in HI among weak winter, semi-winter and winter rapeseed varieties.【Conclusion】Different rapeseed varieties and agronomic measures had significant effects on HI. Varieties with high HI could be selected and popularized. The HI of field crop population should be appropriately increased through optimized and integrated cultivation technology and agronomic measures. Seed yield should be improved through the coordination of good varieties and good measures. In recent years, the HI of rapeseed variety bred and popularized in the Yangtze River basin had been significantly affected by its breeding age and plant height, while the difference in wintering among varieties has no significant impact on HI.

rapeseed; variety; cultivation measure; harvest index (HI)

10.3864/j.issn.0578-1752.2023.17.008

2023-01-09；

2023-03-15

国家自然科学基金（31660354）、贵州省高层次创新型人才培养项目（2020-2018-034）

彭文丽，E-mail：pengwenli2015@163.com。通信作者王锐，E-mail：ngywr@gztrc.edu.cn

（责任编辑 杨鑫浩，岳梅）