蒯 婕孫盈盈左青松廖慶喜冷鎖虎程雨貴曹 石吳江生周廣生，*華中農(nóng)業(yè)大學(xué)植物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，湖北武漢 40070；揚(yáng)州大學(xué)江蘇省作物遺傳生理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇揚(yáng)州 5009；宜昌市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，湖北宜昌 44004

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機(jī)械收獲模式下直播冬油菜密度與行距的優(yōu)化

蒯 婕1孫盈盈1左青松2廖慶喜1冷鎖虎2程雨貴3曹 石1吳江生1周廣生1，*1華中農(nóng)業(yè)大學(xué)植物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，湖北武漢 430070；2揚(yáng)州大學(xué)江蘇省作物遺傳生理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇揚(yáng)州 225009；3宜昌市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，湖北宜昌 443004

摘 要：以華油雜62為材料，采用裂區(qū)設(shè)計(jì)，設(shè)置密度15萬株hm-2（D1）、30萬株hm-2（D2）、45萬株hm-2（D3）為主區(qū)；行距15 cm （R15）、25 cm （R25）、35 cm （R35）為裂區(qū)，研究密度及行距變化對油菜群體人工收獲產(chǎn)量、葉面積指數(shù)（LAI）、角果皮面積指數(shù)（PAI）、透光率、抗倒伏、抗裂角性能及機(jī)械收獲產(chǎn)量的影響，探討透光率與產(chǎn)量、抗倒性的關(guān)系，建立機(jī)械化生產(chǎn)模式下油菜密度及行距最優(yōu)配置。結(jié)果表明，密度增加或行距減小，油菜成株率適宜，LAI、PAI值增加，冠層透光率下降，群體生物量及經(jīng)濟(jì)系數(shù)增加，人工收獲產(chǎn)量增加；但單位 LAI（PAI）光攔截量、單株生物量及根干重下降，且較低的單位LAI （PAI）光攔截量有利于提高油菜經(jīng)濟(jì)系數(shù)；密度及行距處理間差異及互作效應(yīng)顯著，與農(nóng)戶習(xí)慣種植模式（D2R25）相比，在D3R15處理下可增產(chǎn)14.1%，獲得最高人工收獲產(chǎn)量。密度或行距增加，地上部鮮重、株高降低及根冠比增加，導(dǎo)致油菜莖稈、根倒角度下降，抗裂角指數(shù)增加，機(jī)械收獲產(chǎn)量變化趨勢與人工收獲產(chǎn)量一致，與機(jī)械收獲總損失率相反，表明除通過提高油菜抗倒性和抗裂角性降低機(jī)收損失外，較高的人工收獲產(chǎn)量是獲得較高機(jī)械收獲產(chǎn)量的前提。由回歸方程可知，與常規(guī)30萬株hm-2密度、25 cm行距配置比，密度43.8萬株 hm-2和行距21 cm配置可使蕾薹期LAI提高21.02%、透光率及單位LAI光攔截量分別下降32.47% 與17.36%，角果期PAI增加15.08%、透光率及單位PAI光攔截量分別下降32.04%與3.30%，獲得較高的機(jī)械收獲產(chǎn)量，進(jìn)一步提高油菜機(jī)械化生產(chǎn)效益。

關(guān)鍵詞：油菜；密度；行距；機(jī)械收獲；產(chǎn)量

本研究由國家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目（2014BAD11B03），國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項(xiàng)（NYCYTC-00510），國家公益性行業(yè)（農(nóng)業(yè)）科研專項(xiàng)（201203096）和高校自主科技創(chuàng)新基金項(xiàng)目（2013PY001，2015BQ001）資助。

This study was supported by the National Key Technology R&D Program of China （2014BAD11B03），the China Agriculture Research System （NYCYTC-00510），the Special Fund for Agro-Scientific Research in the Public Interest （201203096），and the Fundamental Research Funds for Central Universities （2013PY001，2015BQ001）.

第一作者聯(lián)系方式∶ E-mail∶ kuaijie@mail.hzau.edu.cn，Tel∶ 13915542683

URL∶ http∶//www.cnki.net/kcms/detail/11.1809.S.20160321.1056.014.html

我國是油菜生產(chǎn)大國，面積和總產(chǎn)均占世界的30%左右［1］。但我國油菜傳統(tǒng)手工生產(chǎn)方式用工多、效益低，制約了油菜生產(chǎn)的發(fā)展。油菜全程機(jī)械化生產(chǎn)可減少用工、提高效益，機(jī)械收獲是其中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，但機(jī)械收獲損失率偏高是油菜機(jī)械化生產(chǎn)水平進(jìn)一步提高的限制因素。密度和行距配置是調(diào)控產(chǎn)量的重要栽培措施，可在不增加其他投入前提下，通過株型結(jié)構(gòu)的改善，合理利用光能，提高作物產(chǎn)量［2-3］與抗倒性［4］。密度對油菜機(jī)械化收獲的影響已有報(bào)道［2，5-6］，研究結(jié)果均認(rèn)為較高的種植密度有利于油菜機(jī)械收獲技術(shù)的應(yīng)用。但我國直播油菜密度為15.0～22.5萬株 hm-2，移栽油菜密度為8.0～12.0萬株 hm-2，成熟期莖稈粗壯、分枝纏繞，油菜機(jī)械收割效率低，籽粒損失率也在10%以上［7］。此外，油菜為無限花序，角果成熟差異大，也不利于機(jī)械收獲技術(shù)的推廣。密植條件下，油菜單株產(chǎn)量降低［8］，但群體增產(chǎn)［9-10］，適當(dāng)增加種植密度，油菜角果成熟一致性提高、株型緊湊，有利于機(jī)械收獲［11］。Stamp等［12］則認(rèn)為倒伏與密度極顯著正相關(guān)。增加種植密度，抗倒性下降，造成作物減產(chǎn)［13］。行距對作物機(jī)械生產(chǎn)的影響研究主要集中在水稻上［14-15］，合理行距配置可發(fā)揮作物產(chǎn)量潛力，充分利用光能，提高產(chǎn)量［4，16］，也有利于機(jī)械作業(yè)［14-15］。多數(shù)研究表明，株距減小，則個(gè)體競爭激烈，營養(yǎng)分配失調(diào)，形態(tài)指標(biāo)惡化，產(chǎn)量降低；行距增加，則光合有效輻射透射率增加，光能利用率下降［17］。作物抗倒性在不同株行距配置間存在差異。小麥抗倒性與群體透光率顯著正相關(guān)，減少種植行數(shù)，適當(dāng)增大行距后，群體透光率提高，抗倒性增強(qiáng)［4］。此外，密度和行距間存在互作效應(yīng)，適度增加密度可提高產(chǎn)量，但隨行距的增加產(chǎn)量有降低的趨勢［18］；高密度種植，縮小行距，作物整齊度提高，既可增加產(chǎn)量，又有利于機(jī)械收獲［19］。本研究擬從群體冠層結(jié)構(gòu)、光能利用及機(jī)械收獲相關(guān)性狀出發(fā)，研究不同密度及行距配置下，油菜機(jī)械收獲過程中籽粒損失途徑、產(chǎn)量差異及影響機(jī)制，以期為油菜機(jī)械化生產(chǎn)模式下合理的密度及行距配置提供理論依據(jù)及技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

于2012—2013、2013—2014年度在華中農(nóng)業(yè)大學(xué)試驗(yàn)場種植華油雜62，2年度播前耕層土壤分別含堿解氮101.26 mg kg-1、103.63 mg kg-1，速效磷13.84 mg kg-1、14.47 mg kg-1，速效鉀146.28 mg kg-1、150.38 mg kg-1。試驗(yàn)地前茬均為水稻，9月中旬收獲。采用裂區(qū)設(shè)計(jì)，設(shè)置3個(gè)密度水平，即15萬株 hm-2（D1）、30萬株 hm-2（D2）、45萬株 hm-2（D3），為主區(qū)；3個(gè)行距水平，即15 cm （R15）、25 cm （R25）、35 cm （R35），為副區(qū)，3次重復(fù)，計(jì)27個(gè)小區(qū)，各小區(qū)長均為50 m。D1R15、D1R25、D1R35、D2R15、D2R25、D2R35、D3R15、D3R25、D3R35小區(qū)的株距分別為44.5、26.7、19.1、22.2、13.3、9.5、14.8、8.9和6.4 cm。2012年和2013年分別在9月23日、9月26日條播。油菜出苗后間去叢子苗，一至三葉期連續(xù)間苗，四至五葉期定苗。播種時(shí)施用N、P、K （15%-15%-15%）復(fù)合肥900 kg hm-2、硼沙7.5 kg hm-2作底肥。越冬期施用純氮135 kg hm-2，以尿素為氮源。其他同常規(guī)管理。

1.2 測定內(nèi)容與方法

1.2.1 蕾薹期（葉片）、角果期（角果皮）面積指數(shù)及群體透光率 油菜薹高10 cm左右時(shí)，在各小區(qū)中連續(xù)取樣20株，用葉面積儀（Li-3100c，Li-Cor Inc.，USA）測定單株葉面積，根據(jù)取樣面積計(jì)算葉面積指數(shù)（LAI），同時(shí)用冠層分析儀（SUNSCAN Canopy Analysis System）測定群體透光率；油菜終花后30 d，各小區(qū)連續(xù)取樣20株，測定各角果長、寬值，用克拉克公式Sa= πdh1+1/3πdh2（h1= 0.8H、h2= 0.2H；H為角果長，d為角果寬）［20］計(jì)算角果皮面積，據(jù)取樣面積計(jì)算角果皮面積指數(shù)（PAI），同時(shí)采用SUNSCAN冠層分析系統(tǒng)（SUNSCAN Canopy Analysis System）測定透光率。用公式（100 - 透光率）/LAI （PAI）計(jì)算各小區(qū)單位LAI （PAI）光攔截量。

1.2.2 田間倒伏角度、抗裂角指數(shù) 總倒伏角度為冠層最高點(diǎn)至子葉節(jié)連線與垂直方向的夾角；根倒角度為半徑20 cm量角器測定的莖稈與垂直方向的夾角；莖倒角度=總倒伏角度-根倒角度［21］。各小區(qū)連續(xù)取樣10株，剪下主花序角果，測定鮮重，在自然條件下風(fēng)干30 d后，用隨機(jī)碰撞法及公式1 -∑xi（6-i）/100測定抗裂角指數(shù)［22］。

1.2.3 人工收獲產(chǎn)量、成株率、株高、地上部鮮重、根冠比 成熟期觀察各小區(qū)實(shí)際存活株數(shù)，結(jié)合理論株數(shù)，測定其成株率。取各小區(qū)有代表性植株15株，考察株高、根鮮重、地上部分鮮重。然后，人工收獲長度為8 m的油菜后裝袋，晾曬5～7 d后脫粒、揚(yáng)凈、曬干后稱重，得出各小區(qū)人工收獲產(chǎn)量。株高為子葉節(jié)至植株頂端的高度；根頸粗為游標(biāo)卡尺測定的子葉節(jié)下1 cm粗度；地上部鮮重為植株子葉節(jié)以上部鮮重；根鮮重為子葉節(jié)以下部鮮重；然后將根系及地上部于105℃下殺青30 min、80℃烘干至恒重，測定干物質(zhì)量并計(jì)算根冠比。

1.2.4 機(jī)械收獲產(chǎn)量及損失率測定 當(dāng)各小區(qū)主莖中部角果籽粒含水量降至12%～13%時(shí)，采用型號(hào)為4LL-2.0D的星光自尊油菜收割機(jī)收獲，各小區(qū)收獲長度為40 m、留茬高度為40 cm。參照左青松等［23］的方法，測定機(jī)械收獲損失率。

1.3 數(shù)據(jù)處理

2012—2014年氣象數(shù)據(jù)來自國家氣象信息中心。采用SPSS 10.0軟件統(tǒng)計(jì)分析數(shù)據(jù)、Origin 8.0軟件作圖。采用最小顯著差法（LSD）比較處理間差異；采用二元二次曲線模型進(jìn)行回歸分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 氣象因子

2012—2013、2013—2014年油菜生長季溫度和降水量存在差異（圖1）。2013—2014季苗期至越冬期（11月至翌年1月）月均溫度較2012—2013季高出2.5℃，2012—2013、2013—2014季最低溫分別出現(xiàn)在1月和2月份。2012—2013、2013—2014季總降水量分別為885.2 mm和791.9 mm，與2012—2013季相比，2013—2014季降水量在越冬后期（1月至2月）較多，而在苗期（10月）和角果成熟期（5月）則較低。

圖1 油菜生長季氣象因子（溫度、降雨量）比較（2012-2014）Fig. 1 Meteorological conditions during the growing seasons of rapeseed in 2012-2014

2.2 成株率、人工收獲產(chǎn)量

與定苗密度相比，成熟期各小區(qū)實(shí)際株數(shù)均有所降低，存在明顯的消亡效應(yīng)。密度或行距增加，導(dǎo)致成熟收獲期成株率下降，且3個(gè)密度條件下，均為株行距差值最小的處理小區(qū)在成熟期成株率最高，年際間變化趨勢一致。雖存在消亡效應(yīng)，但實(shí)際產(chǎn)量仍隨密度增加而增加；密度相同時(shí)（D2、D3），隨行距增加，因有效株數(shù)減少，實(shí)際產(chǎn)量下降。農(nóng)戶習(xí)慣種植模式下（30萬株 hm-2，行距25 cm）的成株率為83.05%、人工收獲產(chǎn)量為3136.5 kg hm-2；密度增加到45萬株 hm-2，行距減小至15 cm時(shí)，成株率降低至 81.84%、但產(chǎn)量為 3577.5 kg hm-2，可增產(chǎn)14.1% （圖2）。年份、密度、行距對成株率和人工收獲產(chǎn)量的影響存在顯著互作效應(yīng)，三者中，受密度的影響最大，且密度和行距對上述指標(biāo)的互作效應(yīng)均達(dá)極顯著水平（表1）。

圖2 不同種植密度和行距下油菜成株率、人工收獲產(chǎn)量差異（2012-2014）Fig. 2 Plant maturity rate，seed yield of direct-seedling winter rapeseed under different densities and row spacing arrangements in 2012-2014

表1 油菜機(jī)械化收獲關(guān)鍵指標(biāo)方差分析Table 1 Variance analyses for key indicators related to mechanical harvest

2.3 密度及行距對冠層光合性能相關(guān)指標(biāo)的影響

行距相同時(shí)，密度增加，蕾薹期 LAI值及角果期PAI值相應(yīng)增加，田間透光率、單位LAI （PAI）光攔截量（攔截量/LAI、攔截量/PAI）均逐漸下降，但角果期群體生物量及經(jīng)濟(jì)系數(shù)逐漸增加；密度相同時(shí)，行距增加，蕾薹期LAI值及角果期PAI值下降，田間透光率、單位LAI （PAI）光攔截量（攔截量/LAI、攔截量/PAI）及經(jīng)濟(jì)系數(shù)均增加，但角果期群體生物量下降。方差分析表明，年份、密度及行距對油菜蕾薹期、角果期光合面積及成熟期生物量、經(jīng)濟(jì)系數(shù)等指標(biāo)的影響均達(dá)顯著或極顯著水平。年份、密度及行距效應(yīng)因指標(biāo)不同而存在差異，LAI、攔截率/LAI、PAI、角果期透光率、攔截率/PAI和群體生物量受密度影響最顯著；而蕾薹期透光率受行距影響最顯著（表2）。年份、密度、行距兩兩互作效應(yīng)大小因指標(biāo)不同而存在差異，但密度及行距對各指標(biāo)的互作效應(yīng)均達(dá)極顯著水平（表1）。

相關(guān)分析表明（表3），群體生物量和經(jīng)濟(jì)系數(shù)與LAI、PAI顯著正相關(guān)，且與LAI相關(guān)系數(shù)更大。群體生物量與蕾薹期、角果期透光率及攔截率/LAI顯著負(fù)相關(guān)，經(jīng)濟(jì)系數(shù)則與攔截率/LAI、攔截率/PAI均顯著負(fù)相關(guān)。

表2 密度和行距配置對直播油菜產(chǎn)量關(guān)鍵指標(biāo)的影響（2012-2014）Table 2 Effects of plant densities and row spacing on key indicators related to yield of direct-seedling winter rapeseed during the growing seasons of 2012-2014

表3 群體生物量、經(jīng)濟(jì)系數(shù)與冠層光合性能相關(guān)系數(shù)（2012-2014）Table 3 Correlation coefficients of population biomass and harvest index with canopy photosynthetic performance during the growing seasons of 2012-2014

2.4 密度及行距對油菜機(jī)械收獲關(guān)鍵性狀的影響

行距一定時(shí)，隨密度增加機(jī)收產(chǎn)量顯著增加；機(jī)收產(chǎn)量在不同行距下的變化趨勢因密度不同存在差異。D1密度下，機(jī)械收獲產(chǎn)量在不同行距間存在差異，但未達(dá)顯著水平；D2密度下，行距增加導(dǎo)致小區(qū)機(jī)收產(chǎn)量下降，處理間差異顯著；D3密度下，增加行距亦導(dǎo)致小區(qū)機(jī)收產(chǎn)量極顯著下降。行距一定時(shí)，密度增加使機(jī)收總損失率顯著降低。D2、D3密度下，行距增加使機(jī)收總損失率增加；兩年度各處理總損失率均值占小區(qū)產(chǎn)量8.68%～9.24% （圖3）。方差分析表明（表1），不同年份、密度及行距對油菜成株率、機(jī)收產(chǎn)量及總損失率的影響均達(dá)顯著或極顯著水平，且密度效應(yīng)高于年份及行距效應(yīng)；在年份與行距、年份與密度及密度與行距的互作效應(yīng)中，密度及行距對各指標(biāo)的互作效應(yīng)最為明顯，均達(dá)極顯著水平。

圖3 不同種植密度和行距下油菜機(jī)收產(chǎn)量、損失率差異（2012-2014）Fig. 3 Mechanical-harvested yield and total yield loss of direct-seedling winter rapeseed under different densities and row spacing arrangements in 2012-2014

行距相同時(shí)，油菜莖稈、根倒角度隨密度增加而下降，抗裂角指數(shù)隨密度增加而增加；密度相同時(shí)，油菜莖稈、根倒角度隨行距增加而下降，抗裂角指數(shù)隨行距增加而增加（表4）。方差分析表明（表1），不同年份、密度及行距對油菜角果期田間倒伏角度及抗裂角指數(shù)的影響均達(dá)極顯著水平，且密度效應(yīng)均高于年份及行距效應(yīng)；年份、密度、行距兩兩互作效應(yīng)的大小因指標(biāo)不同而存在差異，但密度及行距對各指標(biāo)影響的互作效應(yīng)均達(dá)極顯著水平。

表4 種植密度及行距設(shè)置對油菜田間倒伏角度和抗裂角指數(shù)的影響（2012-2014）Table 4 Lodging angle and pod shattering resistance for direct-seedling winter rapeseed under different densities and row spacing arrangements in 2012-2014

行距相同時(shí)，密度增加，株高、地上部鮮重降低，根冠比增加。行距對上述指標(biāo)的影響因密度不同存在差異。低密度條件下（D1），行距增加，株高及根冠比先升高后降低，但總體高于R15條件下；而地上部鮮重則呈先降低后升高趨勢，總體仍低于R15處理。在中密（D2）、高密（D3）條件下，隨行距增加株高降低，而地上部鮮重和根冠比則增加（圖4）。方差分析表明（表1），不同年份、密度及行距對油菜成熟期株高、地上部鮮重和根冠比的影響均達(dá)顯著或極顯著水平，且受密度×行距的互作效應(yīng)顯著。

圖4 密度和行距配置對直播油菜成熟期株高、地上部鮮重、根冠比的影響（2012-2014）Fig. 4 Plant height，aboveground fresh weight，and root/shoot ratio for direct-seedling winter rapeseed under different densities and row spacing arrangements in 2012-2014

建立機(jī)械收獲產(chǎn)量與密度和行距的回歸方程（表5）?；貧w方程F值均達(dá)極顯著水平，通過檢驗(yàn)。方程尋優(yōu)結(jié)果表明（2年均值），機(jī)械收獲產(chǎn)量最優(yōu)理論值的密度及行距最優(yōu)配置值為43.8萬株 hm-2、21 cm。

建立蕾薹期及角果期LAI （PAI）、透光率、攔截率與密度及行距間的回歸方程（表6）。2年均值表明，常規(guī)的30萬株 hm-2及25 cm行距配置模式下，蕾薹期LAI為4.72、透光率為3.42%、單位LAI光攔截量20.48%；角果期PAI為9.54、透光率為25.08%、單位PAI光攔截量9.73%。最優(yōu)密度和行距配置下，蕾薹期LAI為5.72、提高21.02%，透光率為2.31%、下降32.47%，單位LAI光攔截量為16.94%、下降17.36%；角果期PAI為8.86、增加15.08%，透光率為17.20%、下降32.04%，單位PAI光攔截量為9.41%、下降3.30%。

表5 基于機(jī)械收獲產(chǎn)量的直播油菜的種植密度及行距優(yōu)化（2012-2014）Table 5 Optimal values of plant density and row spacing for mechanical-harvested rapeseed based on the predicted yield from the equations in 2012-2014

表6 直播油菜機(jī)械化生產(chǎn)模式下種植密度及行距調(diào)整的相應(yīng)生理指標(biāo)參數(shù)變化（2012-2014）Table 6 Changes of key parameters adjusting plant density and row spacing for mechanically harvested rapeseed （2012-2014）

3 討論

3.1 密度和行距設(shè)置對直播冬油菜人工收獲產(chǎn)量的影響

基于目前我國長江中下游油菜產(chǎn)區(qū)農(nóng)戶習(xí)慣種植密度與行距，在采用農(nóng)戶習(xí)慣施肥水平下，本試驗(yàn)設(shè)密度15～45萬株 hm-2，行距15～35 cm的裂區(qū)試驗(yàn)，選用長江中、下游及春油菜區(qū)省定的華雜 62品種為試驗(yàn)材料，以提高試驗(yàn)針對性及實(shí)用性。油菜生長季氣候條件差異導(dǎo)致試驗(yàn)結(jié)果在年際間略有差異。與2012—2013年比，2013—2014年后溫度較高，故各處理蕾薹期LAI和角果期的PAI值略高，光合面積增加利于干物質(zhì)累積，但各小區(qū)倒伏加重導(dǎo)致該季小區(qū)產(chǎn)量略低。

直播油菜存在消亡效應(yīng)，隨密度或行距增加后成株率顯著降低，這是由于密度增加導(dǎo)致油菜個(gè)體生存空間減小，水肥光等競爭加強(qiáng)，弱勢個(gè)體消亡。密度相同時(shí)，行距增加后株距減小，田間分布不均等化加劇，個(gè)體競爭加?。?4］。本試驗(yàn)中，消亡比例與株距更為密切，且相同密度下，株、行距差值較小配置有利于降低消亡比例，即個(gè)體均等化分布有利于單株生長發(fā)育，這與前人研究結(jié)果一致［4，17］。

作物產(chǎn)量取決于群體大小和質(zhì)量。群體分布均勻，個(gè)體競爭延緩并減小，有利于植株生長發(fā)育［17］。本試驗(yàn)中，D3R15小區(qū)株行距差異較小，產(chǎn)量最高表明植株均勻分布更利于群體產(chǎn)量形成［17，25］。不同密度和行距條件下，產(chǎn)量差異主要源于植株空間分布、冠層結(jié)構(gòu)及光能利用差異［26］。研究表明，葉片、角果皮、莖稈和籽粒對油菜籽粒干物質(zhì)的貢獻(xiàn)率分別為37%、32%、31%、1%［27］，且產(chǎn)量與初花期LAI顯著正相關(guān)［28］，可見葉片和角果皮對產(chǎn)量的形成具有重要作用。增加密度或減小行距，封行期提前，光截獲量增加，地表水分蒸發(fā)減少、雜草發(fā)生受抑制［29］群體環(huán)境優(yōu)化。本結(jié)果顯示，增加密度或減小行距均導(dǎo)致油菜LAI、PAI及單位LAI （PAI）光攔截量增加，就個(gè)體而言，油菜單株葉面積，單位綠色光合器官截獲的光能減少，即單位LAI （PAI）光攔截量降低，油菜個(gè)體長勢下降，但群體 LAI的增加則可保證群體的光能利用，從而增加群體生物量。密度相同時(shí)，株、行距差值越大，單株葉面積及葉面積指數(shù)越小。D3R15 處理的株、行距差值最小，LAI和 PAI最大，即光合面積最大，這為提高群體生產(chǎn)力奠定了基礎(chǔ)，此時(shí)，群體生物量亦最大，產(chǎn)量最高。隨密度或行距增加，HI增加，D3R45處理下HI最大，較低的單位LAI （PAI）光攔截量有利于提高油菜經(jīng)濟(jì)系數(shù)，表明密植寬行配置利于光合產(chǎn)物向經(jīng)濟(jì)器官的輸送，經(jīng)濟(jì)系數(shù)與株高、倒伏指數(shù)顯著負(fù)相關(guān)［30］，與本研究結(jié)果基本一致。

3.2 密度和行距設(shè)置對直播冬油菜機(jī)收特性及產(chǎn)量的影響

增加密度或減小行距均可提高油菜機(jī)收產(chǎn)量、降低總損失率；密度效應(yīng)高于行距效應(yīng)，且二者互作效應(yīng)顯著。前人研究表明，油菜機(jī)收損失率為5%～10%［31］，略低于本試驗(yàn)的7.0%～11.0%。低密種植，油菜分枝多，籽粒充實(shí)時(shí)間長，籽粒間成熟差異大，機(jī)械收獲損失率高；相反，高密種植，油菜分枝減少，成熟期集中，機(jī)械化收獲損失率低［11］，機(jī)械收獲產(chǎn)量高。密度和行距互作下，以D3R15處理的機(jī)械收獲損失率最低，機(jī)收產(chǎn)量最高。

不同密度和行距條件下，油菜株型結(jié)構(gòu)改變導(dǎo)致根系、莖稈倒伏和角果抗裂性不同，最終影響機(jī)收產(chǎn)量。多數(shù)研究表明，高密寬行條件下，冠層緊湊，接收較多遠(yuǎn)紅外光（FR），較少紅光（R），較高的FR/R可促進(jìn)莖稈伸長，降低莖稈粗度，易于倒伏［32］。其他研究則表明，播種量為 1.5～12.0 kg hm-2下，與 30 cm相比，15 cm行距倒伏發(fā)生較輕，產(chǎn)量較高［33］。本試驗(yàn)中，油菜莖倒及根倒角度隨密度及行距增加而降低，D3R35倒伏程度最小，究其原因是不同密度和行距條件下株型結(jié)構(gòu)存在差異∶ 首先，株高是導(dǎo)致倒伏的重要因素，且受密度和行距影響顯著。與其他研究結(jié)果相反［29］，本試驗(yàn)中，隨種植密度及行距的增加株高降低，可能原因是高密行距適宜條件下油菜分枝及角果數(shù)減少，冠層上部吸收的遠(yuǎn)紅光減少，群體光質(zhì)量改善，主莖伸長受抑制［32］。其次，單株地上部鮮重是影響抗倒性的另一因素。增加密度或減小行距使單株地上部鮮重降低，原因是油菜個(gè)體間競爭加劇，生長受阻，株高降低，地上部分鮮重隨之降低，減輕了根倒的發(fā)生。根冠比隨密度及行距增加而增加，表明此條件下根系生長占優(yōu)勢，有利于土壤水分和養(yǎng)分的吸收。株高降低、根冠比增加提高了植株對冠層的支撐能力［34］，莖倒角度減小。密度和行距顯著影響角果抗裂角性。角果重量與抗裂角性顯著正相關(guān)［35］，增加密度和行距有利于光合產(chǎn)物向經(jīng)濟(jì)器官的分配，角果干重增加，角果殼結(jié)構(gòu)緊實(shí)，抗裂性增強(qiáng)。此外，高密條件下，成熟期相對一致，角果和籽粒發(fā)育同步［8］，可減少機(jī)收時(shí)角果開裂，利于機(jī)械收獲?？梢?，適宜密度及行距配置可提高油菜抗倒及抗裂角性，密度或行距增加，油菜倒伏程度下降，抗裂性增強(qiáng)。生產(chǎn)中，優(yōu)化種植密度及行距，減少株、行距差值可降低油菜倒伏風(fēng)險(xiǎn)、提高抗裂角性。

建立機(jī)收產(chǎn)量與密度和行距的回歸方程，機(jī)收產(chǎn)量理論最高值的密度及行距配置值為 43.8萬株hm-2、21 cm。蕾薹期LAI、透光率、單位LAI光攔截量及角果期PAI、透光率、單位PAI光攔截量與群體生物量、經(jīng)濟(jì)系數(shù)顯著相關(guān)，說明通過密度及行距配置改善蕾薹期及角果期相關(guān)指標(biāo)，有利于提高機(jī)械化生產(chǎn)模式下的油菜產(chǎn)量。因此，建立蕾薹期及角果期上述指標(biāo)與密度及行距間的回歸方程，將目前我國油菜普遍使用的30萬株 hm-2的密度及25 cm 的行距配置模式代入方程中，可得到現(xiàn)階段常規(guī)配置模式中蕾薹期 LAI、透光率、角果期 PAI及透光率理論值，同時(shí)將機(jī)械收獲產(chǎn)量最優(yōu)配置密度43.8萬株 hm-2及行距21 cm帶入，可得到適宜機(jī)械收獲蕾薹期及角果期性狀最優(yōu)值。2年均值表明，常規(guī)30萬株 hm-2及25 cm行距配置模式下，油菜蕾薹期LAI為4.72、透光率為3.42%、單位LAI光攔截量 20.48%；角果期 PAI為 9.54、透光率為25.08%、單位PAI光攔截量9.73%，在其他栽培措施保持不變的情況下，通過密度及行距優(yōu)化，使油菜蕾薹期 LAI提高 21.02%，達(dá) 5.72；透光率下降32.47%，達(dá)2.31%；單位LAI光攔截量下降17.36%，達(dá)16.94%；角果期PAI增加15.08%，達(dá)8.86；透光率下降32.04%，達(dá)17.20%；單位PAI光攔截量下降3.30%，達(dá) 9.41%，才可獲得較高的機(jī)械收獲產(chǎn)量，提高油菜生產(chǎn)效益。

4 結(jié)論

密度和行距對油菜機(jī)械化收獲產(chǎn)量影響顯著，且存在互作效應(yīng)，在密度 43.8萬株 hm-2、行距 21 cm條件下，可獲得機(jī)械收獲產(chǎn)量理論最大值3190.5 kg hm-2，此時(shí)根倒、莖稈倒伏角度小，抗裂角能力強(qiáng)，機(jī)收損失率較低，機(jī)收產(chǎn)量最高。在油菜生產(chǎn)上，可適當(dāng)通過高密度種植，株行距均等化配置等方法來增加群體生物量，同時(shí)提高經(jīng)濟(jì)系數(shù)、增加抗裂角指數(shù)、降低株高、減小田間倒伏角度，最終降低油菜機(jī)收損失率，提高機(jī)械收獲產(chǎn)量。

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Optimization of Plant Density and Row Spacing for Mechanical Harvest in Winter Rapeseed （Brassica napus L.）

KUAI Jie1，SUN Ying-Ying1，ZUO Qing-Song2，LIAO Qing-Xi1，LENG Suo-Hu2，CHENG Yu-Gui3，CAO Shi1，WU Jiang-Sheng1，and ZHOU Guang-Sheng1，*1College of Plant Science and Technology，Huazhong Agricultural University，Wuhan 430070，China；2Key Laboratory of Crop Genetics and Physiology of Jiangsu Province，Yangzhou University，Yangzhou 225009，China；3Agricultural Institute of Yichang City，Yichang 443004，China

Abstract：The field experiment was conducted with the cultivar Huayouza 62，which was seeded at 15 （R15），25 （R15），and 30 （R15） cm in row spacing and 15 （D1），30 （D2），and 45 （D3） ×104plants hm-2in density. The theoretical yield，leaf area index （LAI），pod area index （PAI），mechanical-harvested yield and yield loss were measured and calculated. Results showed that plant density and row spacing significantly affected the seed yield of rapeseed. The yield was increased as the plant density increased or row spacing reduced. Compared with the planting patterns used by farmers （D2R25），D3R15 could achieve 14.1% increase in yield，which was the highest yield among all the treatments because of appropriate mortality，the highest LAI，PAI and the lightinterception （LI）. Population biomass had the similar trend with yield while harvest index （HI） significantly increased with increasing plant density and row spacing. HI was significantly and negatively correlated with LI/ LAI （PAI），indicating that lower LI/ LAI （PAI） was favorable for increasing HI. Plant height and aboveground biomass reduced and root/shoot ratio increased with increasing plant density and row spacing，which led to decrease root and stem lodging. Improvement in resistance to pod shattering was also observed as plant density and row spacing increased. These changes all contributed to mechanical harvesting operations，resulting in reducing yield loss. As the regression equations showed，compared with D2R25，43.8×104plants ha-1in combination with 21 cm row spacing was optimum for rapeseed to maximize seed yield and minimize lodging and pod shattering so as to facilitate mechanical harvest. The combination could make the LAI increase by 21.02%，light transmittance （LT） and LI/LAI decrease by 32.47% and 17.36%；PAI increase by 15.08%，LT and LI/PAI decrease by 32.04% and 3.30%.

Keywords：Rapeseed；Density；Row spacing；Mechanical harvesting；Yield

DOI：10.3724/SP.J.1006.2016.00898

*通訊作者（

Corresponding author）∶ 周廣生，E-mail∶ zhougs@mail.hzau.edu.cn

收稿日期Received（）∶ 2015-11-13；Accepted（接受日期）∶ 2016-03-14；Published online（網(wǎng)絡(luò)出版日期）∶ 2016-03-21.