ABSTRACT

Objective: To study the correlation between the direct seeding density of rapeseed and its yield, plant traits and quality traits. Methods: To examine the density, plant yield, plant height, 1000 grain weight, seed number per pod, length of main inflorescence, pod number per plant, effective branch height, the primary branch number, main inflorescence length of the 648 new hybrid combinations of Brassica napus.; meanwhile, we identified the content for glucosinolate, oil, seed protein, oleic acid, linolenic acid, palmitic acid, stearic acid and eicosenoic acid. Result: The direct seeding density of the maximum yield from each hectare was 0.460833 million. The pods of main inflorescence account for more than 3/5 of total number of pods per plant. The data showed the significant positive correlation between the effective branch height and the direct seeding density (0.1800^**), furthermore, the significant negatively correlations were detected between the direct seeding density and the plant height (−0.2830^**), pod length of the main inflorescence (−0.4401^**), the primary branch number (−0.3731^**), pod number per plant (−0.4312^**), plant yield (−0.4526^**), seed number per pod (−0.1269^**), length of main inflorescence (−0.1204^**) and the harvest index (−0.20298), however, the correlation between the 1000 grain weight and the direct seeding density was not significant; similarly, protein (0.5657), linoleic acid (0.2414^**), linolenic acid (0.2414^**) and eicosenoic acid (0.2135^**) was positively correlated with yield, respectively, the oil content (−0.3719^**) and oleic acid (−0.2371^**) were significantly negatively correlated with the yield, and no significant difference was not detected between glucosinolates (−0.0462), stearic acid (0.0247) and palmitic acid (−0.0253). Conclusion: The oil content, oleic acid content decreased with the increase of yield, while the protein content, linoleic acid, linolenic acid and eicosenoic acid showed an increasing trend. The effective branch height increased with the increase of direct seeding density, but the plant height and yield per plant decreased, while the length of main inflorescence and pod length on main inflorescence were shorter, the number of primary branches, pod number per plant and seed number per pod decreased.

Keywords:Brassica napus, Density, Quality Traits, Plant Traits, Correlate Analysis

甘蓝型杂交油菜直播密度及其与植株性状、品质性状间的相关性

赵继献，任廷波，戴祥来，向阳，程国平

贵州省油菜研究所，贵州 思南

收稿日期：2018年7月6日；录用日期：2018年7月23日；发布日期：2018年7月30日

摘 要

目的：为了研究直播油菜密度及其与产量、植株性状、品质性状的相关关系。方法：通过考查648个甘蓝型杂交油菜新组合的密度、单株产量、株高、千粒重、角粒数、主花序角果长度、单株角果数、有效分枝位、一次分枝数、主序长度，并分析各组合的硫苷、含油率、种子蛋白质、油酸、亚油酸、亚麻酸、棕榈酸、硬脂酸、二十碳烯酸9个性状。结果：直播油菜获得最高产量的密度为46.0833万株/hm²。主花序角果数占单株角果数的3/5以上。直播油菜的有效分枝部位(0.1800^**)与密度间呈极显著正相关，株高(−0.2830^**)、主序长(−0.4401^**)、一次分枝数(−0.3731^**)、单株角果数(−0.4312^**)、单株产量(−0.4526^**)、角粒数(−0.1269^**)、主花序角果长度(−0.1204^**)与密度间均呈极显著负相关，千粒重(−0.0554)与密度间的相关未达到显著水平，收获指数(−0.20298)与密度间呈极显著负相关。含油率(−0.3719^**)、油酸(−0.2371^**)与产量呈极显著负相关，蛋白质(0.5657)、亚油酸(0.2168^**)、亚麻酸(0.2414^**)、二十碳烯酸(0.2135^**)与产量呈极显著正相关，硫苷(−0.0462)、硬脂酸(0.0247)、棕榈酸(−0.0253)与产量间的相关均未达到显著水平。结论：提高甘蓝型杂交油菜的产量，油菜籽的含油率、油酸含量降低，种子蛋白质、亚油酸、亚麻酸、二十碳烯酸含量增加。增加密度，有效分枝部位增高，株高和单株产量降低、主花序和主花序角果长度变短、一次分枝数、单株角果数、角粒数减少。

关键词 :甘蓝型油菜，密度，品质性状，植株性状，相关分析

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1. 引言

油菜是我国长江流域最主要的油料作物，年种植面积与总产量分别占全国的80%以上和世界的四分之一左右，高于欧洲和加拿大 [1] 。随着农村劳动力转移和工业化、城镇化的发展，以育苗移栽和人工作业为主的传统生产方式是油菜生产成本高(尤其是人工成本)、比较效益低的重原因。现阶段我国油菜生产的同比效益下滑远大于水稻、小麦等粮食作物，其主因是油菜栽培费工费时，如传统的育苗移栽，油菜从种到收需要12~13个工 [2] ，制约油菜产业的发展。因此，油菜节本增效轻简化栽培技术得到高度重视，直播栽培油菜比传统的育苗移栽油菜具有根系发达，抗旱、抗倒伏能力强，省时省工等优点，节本增效。关于油菜轻简化配套栽培技术的研究，直播密度对油菜产量影响的研究报道较多 [3] - [29] ，这些密度研究基于某个具体品种和设定密度的选优，有其局限性。本文以多个甘蓝型杂交油菜组合为材料，研究直播油菜密度对产量的影响、密度对植株性状和品质性状的影响，提高产量对品质性状的影响，以期为油菜轻简化配套栽培技术研究提供理论依据。

2. 材料与方法

2.1. 供试材料

供试材料为贵州省油菜研究所2015年度花期所配制的649个甘蓝型油菜隐性细胞核两系、三系杂交油菜新组合。试验地位于贵州省思南县塘头镇油科所机场坝(108˚11'470''E, 27˚44'551''N)，海拔398 m，土壤类型为沙壤潮泥，年降雨量1140 mm、年蒸发量750 mm、年均温度17.5℃、有效积温5300℃、无霜期290天、肥力中等、排灌方便等。本试验年度的气象因子如表1，9~5月总降雨量为870.8 mm，总日照时数为470.7小时，气温平均为15.04℃，本试验年度12~2月份气温低、降雨量少、日照时数少，导致本年度油菜长势相对较差。

2.2. 试验方法

试验于2015~2016年在思南县塘头镇机场坝科研基地上进行。试验田前茬为水稻，肥力均匀中等偏上。油菜于2015年10月17日直播，每个杂交组合播种2行，行长6.2 m，行距50 cm，小区面积6.2 m²。每个组合定量播种4.5 g，播前每小区施用西洋复合肥(N:P:K = 15:15:15) 500 g (折合每hm²施西洋复合肥806.89 kg)，先开沟，后施肥，施肥后再松土1次，使肥土拌匀，每行播30穴。全生育期不中耕、不除草、不匀苗定苗间苗。成熟收获前，调查全试验各小区的实有收获株数，2016年5月24日收获。实收小区产量晒干折单产。

2.3. 性状调查

成熟收获前，每个杂交组合取行中间具有代表性的20个植株，挂于考种室自然风干后进行考种。考种性状包括株高、有效分枝位、一次分枝数、主序长度、分枝角果数、主花序有效角果数、角果长、千粒重、角粒数、单株角果数、单株产量、地上部生物产量(子叶节以上部位)。每株取主序上、中、下3个部位角果共12个，每个组合共测量240个角果长。角粒数用单株产量折算，角粒数 = [单株产量/(单株角果数 × 千粒重)] × 1000 。每组合取5 g种子，用FOSS-NIR systems 5000近红外光谱仪(美国产)及win[S]软件系统测试分析油菜籽品质性状，分析性状为芥酸、硫苷、含油率、种子蛋白质、油酸、亚油酸、亚麻酸、棕榈酸、硬脂酸、二十碳烯酸。

表1. 本试验年度月平均气温、月降水量、月日照时数

2.4. 统计分析

试验数据用DPS v3.01专业版及Excel 2003软件进行数据统计及分析。

3. 结果与分析

3.1. 直播甘蓝型杂交油菜植株性状和品质性状表现

参试甘蓝型杂交油菜直播的植株性状表现如表2，从表中可看出，10个植株性状中，单株产量和单株角果数的变异系数最大，分别为39.61%和36.72%；其次是一次分枝数和主花序角果数，分别为23.43%和20.28%；其余6个性状(株高、有效分枝位、主序长、主花序角果长度、千粒重、角粒数)的变异系数均在15%以下，以有效分枝部位高的变异系数最小，为8.40%。变异系数大，受环境因素的影响大，变异系数小，受环境因素的影响小。648个甘蓝型杂交油菜组合(剔除1个与品质性状不匹配的组合)平均株高为146.37 cm (不足150 cm)、有效分枝部位高92.71 cm、一次分枝数3.10个、主序长45.65 cm、主花序角果长6.46 cm、主花序角果数42.25角、千粒重4.01 g、角粒数15.80粒、单株重量4.36 g。主花序角果数占单株角果数的61.30%，占3/5，是群体产量的重要组成部分。

参试甘蓝型杂交油菜组合的品质性状表现如表3，在10个品质性状中，芥酸和廿碳烯酸的变异系数较大，分别为20.75%和30.85%，其次是硫苷和硬脂酸，分别为13.76%和11.67%，其余6个品质性状的变异系数在10%以下，以棕榈酸变异系数最小，为3.18%。含油率变异系数较小，为4.85%，说明所配杂交油菜组合的含油率整体水平较高，平均为49.62%。648个杂交油菜组合的平均芥酸为0.98%、硫苷为28.67 µmol/g∙饼、种子蛋白质19.90%、棕榈酸4.83%、硬脂酸0.84%、油酸68.15%、亚油酸16.09%、亚麻酸6.85%、廿碳烯酸2.88%。不饱和脂肪酸总量(油酸 + 亚油酸 + 亚麻酸) 91.09%，油酸:亚油酸:亚麻酸为9.95:2.35:1。说明甘蓝型优质杂交油菜的不饱和脂肪酸总量较高，组成比例较合理。

表2. 直播甘蓝型杂交油菜的植株性状表现

表3. 直播甘蓝型杂交油菜的品质性状表现

3.2. 密度与产量间的关系

把648个甘蓝型杂交油菜组合的密度与单产(kg/hm²)进行回归分析表明，密度与产量间呈一元二次抛物线关系，回归方程为： $Y=641.3348+25.1615X-0.2730X^2$ (相关系数r = 0.1983；F值 = 13.2186；显著水平P = 0.0000)。对方程求极值得出，获得最高产量的密度为46.0833万株/hm²，最高产量为1221.10 kg/hm²。对648个甘蓝型杂交油菜组合的密度与对应产量进行统计分析表明(表4)，密度在30~45万株/hm²之间的平均产量最高，平均为1229.66 kg/hm²，平均密度为39.45万株/hm²，低于理论值。与文献 [30] 的统计分析结果较为接近。综合分析表明，直播油菜的适宜密度为37.5~45.0万株/hm²。

3.3. 直播油菜植株性状与密度间的关系

将649个甘蓝型杂交油菜组合的植株性状与密度进行相关分析(表5)，结果表明，有效分枝部位(0.1800^**)与密间呈极显著正相关，株高(−0.2830^**)、主序长(−0.4401^**)、一次分枝数(−0.3731^**)、单株角果数(−0.4312^**)、单株产量(−0.4526^**)、角粒数(−0.1269^**)、主花序角果长度(−0.1204^**)与密度间均呈极显著负相关，千粒重(−0.05544)与密度间的相关未达到显著水平。在产量构成因素中，单株角果数(0.9181^**)、角粒数(0.3616^**)与单株产量均呈极显著正相关，千粒重(0.0468)与单株产量间的相关未达到显著水平；单株角果数与植株性状的株高(0.7134^**)、主花序长(0.7466^**)、一次分枝数(0.7630^**)呈极显著正相关，角粒

表4. 不同密度下的产量变化

表5. 直播油菜植株性状与密度间的相关关系

注：n = 649，r_(0.05) = 0.07683，r_(0.01) = 0.1022，r_(0.005) = 0.1097，r_(0.001) = 0.1283。^**表示1%显著水平，^*表示5%显著水平；显著水平为各性状与目标性状(Y)相关系数的显著性，下同。

数与植株性状的株高(0.2583^**)、有效分枝部位(0.1803^**)、主花序长(0.2322)、主花序角果长度(0.4324^**)呈极显著正相关，千粒重与主花序角果长度(0.3815^**)呈极显著正相关、与一次分枝数(−0.1369^**)呈极显著负相关。

本试验条件下，平均密度为50.88万株/hm²，变幅20.98~81.33万株/hm²，变异系数21.65%。在此条件下，直播油菜的株高(0.7461^**)、有效分枝部位高(0.0925^*)、一次分枝数(0.7065^**)、主序长(0.7805^**)、主花序角果长度(0.2347^**)、角粒数(0.3616^**)、单株角果数(0.9181^**)均与单株产量呈显著或极显著正相关，仅有千粒重与单株产量间(0.0468)的相关未达到显著水平。

将植株各性状与密度间分别进行回归分析表明(表6)，直播油菜由于密度较大，除千粒重外，植株各性状均发生显著变化，呈直线性响应，收获指数与密度间呈极显著负相关。

3.4. 直播油菜品质性状与密度间的关系

将648个甘蓝型杂交油菜组合的品质性状与密度进行相关分析表明(表7)，含油率、油酸与密度间呈极显著正相关，种子蛋白质、亚油酸、亚麻酸、二十碳烯酸与密度间均呈极显著负相关，芥酸、棕榈酸、硬脂酸与密度间的相关未达到显著水平，硫苷与密度间呈显著负相关。含油率与蛋白质、亚油酸、亚麻酸、 二十碳烯酸均呈极显著负相关，油酸与亚油酸、亚麻酸、二十碳烯酸均极显著负相关相关，芥酸与油酸呈极显著负相关，高芥酸材料的油酸含量较低，硫苷与油酸呈极显著负相关、与亚油酸、亚麻酸均呈极显著正相关相关，芥酸与不饱和脂肪酸总量呈极显著负相关相关(y = 95.9556−4.9120X，F = 648.6704，r = 0.2434，显著水平P = 0.0000)，硫苷与不饱和脂肪酸总量呈极显著负相关相关(Y = 95.5612−0.1561X；相关系数r = 0.1498；F值 = 14.8308；显著水平P = 0.0001)，硫苷与脂蛋总量呈极显著负相关( $Y=71.4677-6.8007\times {10}^{-2}X$ ；相关系数r = 0.1465；F值 = 14.1594，显著水平P = 0.0002)。进一步说明了优质油菜育种的重要性。将品质性状与密度间分别进行回归分析表明(表8)，更进一步明确了直播油菜品质性状与密度间呈直线相关关系。

3.5. 直播油菜品质性状与产量间的关系

直播油菜品质性状与产量间的相关关系如表9，从表中可看出，芥酸、含油率、油酸、不饱和脂肪

表6. 直播油菜植株性状与密度的响应关系

表7. 直播油菜品质性状与密度间的关系

注：n = 649，r_(0.05) = 0.07683，r_(0.01) = 0.1022，r_(0.005) = 0.1097，r_(0.001) = 0.1283。

表8. 直播油菜品质性状与密度的响应关系(n = 648)

酸总量与产量呈极显著负相关，蛋白质、亚油酸、亚麻酸、二十碳烯酸与产量呈极显著正相关，硫苷、硬脂酸、棕榈酸与产量间的相关均未达到显著水平。说明直播油菜由于密度增大，商品籽的芥酸、含油率、油酸含量显著降低，蛋白质、亚油酸、亚麻酸、二十碳烯酸含量显著增加。

4. 小结与讨论

4.1. 甘蓝型杂交油菜直播获得最高产量的密度及密度对植株性状的影响

本研究表明，直播油菜产量与密度间呈一元二次抛物线关系， $Y=641.3348+25.1615X-0.2730X^2$ ，

表9. 直播油菜品质性状与产量间的关系

注：n = 648，r(0.05) = 0.07683，r_(0.01) = 0.1022，r_(0.005) = 0.1097，r_(0.001) = 0.1283；产量为kg/hm²

获得最高产量的密度为46.0833万株/hm²。随着密度的增加，有效分枝部位增高，株高和单株产量降低、主花序长和主花序角果长度变短、一次分枝数、单株角果数、角粒数减少，并且影响均达到极显著水平。随着农村劳动力的大量转移，油菜的节本增效技术得到高度重视。关于直播油菜密度对产量影响的研究报道较多 [3] - [29] ，不同的试验由于选用的品种、试验设计(密度水平)、底肥施用情况、播种期不同，得出高产的密度不同，差异较大，且都是试验设计水平范围内的选优。本研究通过调查杂交油菜组合(648个)观察试验中各组合的实际收获株数和相应组合产量，将密度与产量作回归分析，对所得回归方程求极值，得出获得最高产量的密度，较为科学合理。综合分析表明，直播油菜的适宜密度为37.5~45.0万株/hm²。

4.2. 提高甘蓝型杂交油菜产量对油菜籽品质性状的影响

本研究表明，提高甘蓝型杂交油菜的产量，油菜籽的含油率、油酸含量极显著降低，种子蛋白质、亚油酸、亚麻酸、二十碳烯酸含量极显著增加，不饱和脂肪酸总量极显著降低。关于提高产量对油菜籽品质性状的影响已有研究报道 [31] ，由于样本少，得出的产量与油菜籽品质性状间的关系不明确，且在不同品种间的表现不一致。芥酸与不饱和脂肪酸总量呈极显著负相关相关(−0.2434)，硫苷与不饱和脂肪酸总量呈极显著负相关相关(−0.1498)，进一步说明了优质油菜育种的重要性。

4.3. 直播条件下，甘蓝型杂交油菜植株性状与单株产量间的关系

移栽条件下，研究油菜植株性状与单株产量间的关系是比较多的。但是在直播条件下，运用大量数据(n = 648)研究甘蓝型杂交油菜植株性状与单株产量间的关系未见报道。本研究表明，直播油菜的株高、有效分枝部位高、一次分枝数、主序长、主花序角果长度、角粒数、单株角果数均与单株产量呈显著或极显著正相关，仅有千粒重与单株产量间的相关未达到显著水平。主花序角果数占单株角果数的61.30%，占3/5，远高于移栽油菜主花序角果数占单株角果数的14.32% [32] 。增加群体密度，收获指数降低。

4.4. 直播甘蓝型油菜产量的变化

仅从密度对直播甘蓝型油菜产量影响的研究 [30] 开始(1999年)，直播油菜开展了19年。尽管施肥管理参照育苗移栽高产施肥标准进行，但是产量的变化较大，从900.00~4450.05 kg/hm²，平均产量普遍偏低，主要原因有：播种较晚、播时土壤商情(干旱或田间湿度过大)影响、提苗肥施用不及时或者没有施用腊施、没有控制好杂草、冬季干旱时间较长、冬季阴雨时间较长温度低等因素的影响。调查表明，贵州和四川油菜生产仍然以育苗移栽为主，直播油菜主要在项目实施区和专业合作社。直播油菜要得到大面积的推广应用，首先要解决的是提高产量。

基金项目

国家重点研发计划子课题－油菜优异种质资源精准鉴定与创新利用(2016YFD0100202)；贵州省现代农业产业技术体系建设项目“油菜产业技术体系建设”(GZCYTX2013-0802)；贵州省农科院自主创新科研专项“高产优质高效油菜分子标记育种技术研究与新种质创新”[黔农科院自主创新科研专项字(2014)014号]；贵州省科技计划项目“高油酸甘蓝型油菜种质创新及利用”[黔科合支撑(2016)2556号]。

文章引用

赵继献,任廷波,戴祥来,向 阳,程国平. 甘蓝型杂交油菜直播密度及其与植株性状、品质性状间的相关性
Correlations among Direct Seeding Density and Plant Traits and Quality Traits of Rapeseed[J]. 农业科学, 2018, 08(07): 821-830. https://doi.org/10.12677/HJAS.2018.87121

参考文献