劉 秦，姚正良，繆純慶，姚 瑤，毛成志，孫萬倉

(1.張掖市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，甘肅 張掖 734000；2.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)，甘肅 蘭州 730070；3.中國科學(xué)院西北高原生物研究所，青海 西寧 810008；4.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院作物遺傳育種系, 甘肅 蘭州 730070)

張掖位于甘肅省河西走廊中段，地處北緯38°，屬于大陸性氣候，冬季嚴(yán)寒漫長、降雪極少，春季風(fēng)沙大、干旱少雨，自然條件嚴(yán)酷；年平均氣溫7.3℃，極端最低氣溫-28.7℃，極端最高氣溫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)，年蒸發(fā)量2 002.5 mm，干旱指數(shù)為15，屬于干旱地區(qū)[1]。該區(qū)自然條件與美國的加里福尼亞州很相似，是雨水缺少的灌溉農(nóng)業(yè)區(qū)，農(nóng)作物生長靠祁連山區(qū)降水和積雪所形成的河流(黑河水)灌溉，無霜期150 d左右，光照充足，溫差大，為一熟制灌溉農(nóng)業(yè)區(qū)，全區(qū)有灌溉面積近13.33萬hm2。主要農(nóng)作物有玉米、春小麥、馬鈴薯、油菜、胡麻、向日葵、大豆、谷子、蔬菜等。在海拔2 300～2 800 m的沿山冷涼地區(qū)主要種植春油菜，面積約3.533 3萬hm2，平均產(chǎn)量3 915 kg·hm-2，總產(chǎn)量約1.383億kg。張掖海拔1 284～1 700 m的地區(qū)，一季有余、二季不足，發(fā)展冬油菜生產(chǎn)潛力巨大。利用前作收獲后及早春光、熱、水、土資源發(fā)展冬油菜生產(chǎn),可有效提高油料作物總產(chǎn)量，又能提高單位面積產(chǎn)量和經(jīng)濟效益，增加農(nóng)民收入，促進(jìn)糧食和油料作物協(xié)同發(fā)展。

近年來關(guān)于冬油菜北移的問題已有很多研究，孫萬倉等[2]研究認(rèn)為,冬油菜是北方寒區(qū)除冬小麥外唯一能露地越冬的農(nóng)作物,種植冬油菜極具生態(tài)經(jīng)濟價值。首先，種植冬油菜提高了冬、春兩季的植被覆蓋度，可以減少沙塵源，有利于改善生態(tài)環(huán)境[3]；其次，冬油菜成熟早，收獲后可復(fù)種大豆、馬鈴薯、玉米等農(nóng)作物與蔬菜，改傳統(tǒng)的一年一熟制為一年兩熟或兩年三熟，提高復(fù)種指數(shù)[2]；同時，冬油菜為北方重要景觀作物。孫萬倉等[2]對不同冬油菜類型在西北地區(qū)的越冬性等進(jìn)行了分析比較，發(fā)現(xiàn)不同白菜型冬油菜品種(系)抗寒性存在巨大差異；魏文慧等[4]對冬油菜的越冬率、產(chǎn)量等也進(jìn)行了分析研究；筆者從2006年起，針對張掖地區(qū)冬季嚴(yán)寒、干燥，無積雪覆蓋的氣候條件，開展引進(jìn)種植冬油菜及適宜品種篩選、豐產(chǎn)栽培技術(shù)、冬油菜后茬復(fù)種模式及效益等研究，取得了一定成效。本文主要對白菜型冬油菜品種(系)在張掖的抗寒性、適應(yīng)性以及產(chǎn)量表現(xiàn)，冬油菜后茬復(fù)種高效種植模式及效益，冬油菜越冬前養(yǎng)分積累與越冬性的變化，冬油菜適宜播種期等問題展開研究分析，為張掖及河西走廊冬油菜栽培、利用提供依據(jù)。

1 供試材料與方法

1.1 試驗區(qū)自然條件概況

試驗于2008-2013年在黑河灌區(qū)上游張掖新墩鎮(zhèn)園藝村土地上進(jìn)行。緯度38°36′，海拔高度1 482.7 m，最大凍土深度90 cm，最冷月平均氣溫-10.2℃，最冷月平均最低氣溫-17.1℃，極端最低氣溫-28.7℃，年均氣溫7.1℃，無霜期156 d，降雨量136.8 mm，12～2月平均蒸發(fā)量130.3 mm，年平均蒸發(fā)量2 047.9 mm[2]。土質(zhì)沙壤土，肥力中等。土壤有機質(zhì)含量0.7%～2.5%，堿解氮30～60 mg·kg-1,速效磷5～8 mg·kg-1,速效鉀1.3～2.6 mg·kg-1。地力均勻，排灌方便。

1.2 試驗研究內(nèi)容與方法

1.2.1 品種抗寒性鑒定及篩選 (1)試驗材料：由甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)提供的延油2號、隴油8號、隴油7號、隴油6號，天水市農(nóng)科所提供的天油2號、02C雜9、9852、9889，共8個白菜型冬油菜品種(系)。(2)試驗設(shè)計：試驗于2008-2010年進(jìn)行，采用隨機區(qū)組排列，3次重復(fù)。小區(qū)面積8 m2，行距20 cm，株距12 cm，每小區(qū)播種10行，密度4萬株·666.7m-2。選肥力中等的麥茬，結(jié)合整地，施農(nóng)家肥2 t·666.7m-2，磷酸二銨25 kg·666.7m-2，尿素7.5 kg·666.7m-2，用旋耕機翻入地下作基肥。試驗于8月12日播種，采用耬播。出苗后及時間苗，3～5片真葉定苗，11月上旬澆冬水；第二年4月中旬澆第一水，結(jié)合澆水追施尿素10 kg·666.67m-2，并及時中耕松土保墑；終花期澆第二水。油菜角果70%左右蠟黃時收獲并考種。(3)抗寒性鑒定：以極端低溫為-24℃～-28℃條件下的越冬率為判斷參試品種(系)抗寒性強弱的依據(jù)[2]，越冬率90%～100%為超強抗寒性品種；越冬率70%～89%為強抗寒性品種；越冬率30%～69%為抗寒品種；越冬率<30%為弱抗寒性品種[2]。越冬率鑒定：越冬前和返青后調(diào)查單位面積油菜株數(shù)和成活率，確定每個品種越冬率和抗寒性。同時對8個品種冬前苗進(jìn)行生長量測定，選擇生長整齊，均勻的植株剪去地上部，挖取根系，將葉和根系帶回室內(nèi)沖洗干凈晾干。用游標(biāo)卡尺測量根莖直徑、主根長、稱其鮮重，烘箱烘干后再稱其干重。每個品種隨機取樣10株測定求其平均值。分析冬前營養(yǎng)生長(地上地下)與越冬率的關(guān)系。生育期間記載出苗期、五葉期、枯葉期、返青期、抽苔期、現(xiàn)蕾期、始花期、終花期、成熟期、越冬前苗齡等。農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量測定：在油菜角果70%左右蠟黃時，每個品種隨機取樣10株進(jìn)行農(nóng)藝性狀測定，測定株高(cm)、一次分枝數(shù)(個)、二次分枝數(shù)(個)、主花序有效長度(cm)、全株有效角果數(shù)(個)、角粒數(shù)(粒)、千粒重(g·1000粒-1)。產(chǎn)量測定后進(jìn)行差異顯著性分析。品質(zhì)測定：采用索氏法[5]測定率測定品種含油率。

1.2.2 冬油菜-后茬復(fù)種高效模式研究及效益分析 (1)指示作物及品種：冬油菜隴油8號，大豆早熟品種(系)QSD2005-1, 早熟馬鈴薯克新4號，早熟油葵新葵雜5號，西葫蘆品種早青一代。(2)試驗設(shè)計與方法 ：試驗于2012-2013年進(jìn)行，設(shè)4種種植方式：冬油菜-馬鈴薯(春小麥-冬油菜-馬鈴薯-春小麥)、冬油菜-油葵(春小麥-冬油菜-油葵-春小麥)、冬油菜-大豆(春小麥-冬油菜-大豆-春小麥)、冬油菜-西葫蘆(春小麥-冬油菜-西葫蘆-春小麥)，每一種方式設(shè)面積333.5 m2，以大田單作小麥、單作玉米、玉米-小麥套種為對照。冬油菜收獲后及時進(jìn)行復(fù)種，生產(chǎn)管理同大田，成熟后進(jìn)行產(chǎn)量測定及效益分析。

1.2.3 冬油菜不同播種期試驗研究 (1)試驗材料：由甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)提供的延油2號、隴油8號、隴油7號、隴油6號四個品種。(2)試驗設(shè)計與方法：試驗于2010-2011年進(jìn)行，設(shè)8月15日、8月22日、8月29日、9月5日4個播期處理。隨機排列，3次重復(fù)。試驗行距20 cm，株距12 cm，10行區(qū)，小區(qū)面積8 m2。密度為4萬株·666.7m-2。測定不同播種期對品種越冬率、產(chǎn)量、經(jīng)濟性狀及生育期的影響。

2 結(jié)果與分析

2.1 白菜型冬油菜在張掖的抗寒性和適應(yīng)性

不同品種抗寒性和適應(yīng)性試驗結(jié)果見表1?？购澡b定結(jié)果初步得出：白菜型冬油菜在張掖能夠正常越冬, 且適應(yīng)性強。但品種間抗寒性表現(xiàn)差異較大，8個品種越冬率在25.9%～96.8%之間，分為超強、強、弱三種抗寒類型。其中隴油7號、隴油8號、隴油6號三個品種(系)屬超強抗寒性品種，越冬率分別達(dá)到96.8%、96.0%、95.9%；延油2號越冬率為87.9%，屬強抗寒性品種；其余四個品種(系)越冬率僅25.9%～30.0%，是弱抗寒性品種。這一試驗結(jié)果與孫萬倉等[2]研究得出隴油7號、隴油6號為超強抗寒性品種類型，隴油8號為強抗寒性品種類型,延油2 號為抗寒性品種類型,天油2號、9889、9852、02C雜9屬弱抗寒性品種類型的結(jié)論相似。

2.2 冬油菜冬前營養(yǎng)生長、干物質(zhì)積累(地上地下)與越冬率

對8個白菜型冬油菜品種冬前生長量測定表明：越冬前油菜地上(根冠)與地下(根)的生長進(jìn)程與品種越冬率有著極其密切的關(guān)系。測定結(jié)果分析得出：8個不同品種隴油7號、隴油8號、隴油6號、延油2號、02C雜9、天油2號、9852、9889越冬前地上部葉片與地下根部干物質(zhì)積累比值大小依次是：1.03<1.28<1.56<1.92<2.35<2.43<2.59<2.63，相對應(yīng)的越冬率依次為：96.8%>96.0%>95.9%>87.9%>33.5%>27.9%>26.5%>25.9%(見表1，圖1)。這一結(jié)果顯示冬油菜冬前營養(yǎng)生長(地上地下)與品種越冬率呈負(fù)相關(guān)趨勢。

表1 8個不同油菜品種冬前干物質(zhì)積累與越冬率

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

品種Cultivar調(diào)查日期(月-日)Survey date(m-d)葉片數(shù)Numberof leaves/個根莖徑Stemdiameter/cm根長Rootlength/cm干物質(zhì)積累 Dry matter accumulation葉 Leaf鮮重/gFreshweight干重/gDryweight鮮重/干重Fresh weight/dry weight根 Root鮮重/gFreshweight干重/gDryweight鮮重/干重Fresh weight/dry weight地上/地下Ground/underground越冬率/%Overwinteringrate天油2號Tianyou 210-16131.4627.4073.9610.567.0016.144.493.592.3533.5延油2號Yanyou 210-16121.6926.2869.4310.756.7118.595.573.331.9287.9隴油8號Longyou 810-16112.3026.0165.099.436.9026.317.373.571.2896.0隴油7號Longyou 710-16112.1123.8343.597.056.1821.176.803.111.0396.8隴油6號Longyou 610-16102.2322.8261.3210.35.9526.406.604.001.5695.902C雜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

圖1 冬前不同品種干物質(zhì)積累(地上/地下)與越冬率關(guān)系Fig.1 Relationship between dry matter accumulation (ground/underground) before winterand overwintering rate of different cultivars

2.3 白菜型冬油菜在張掖的產(chǎn)量、經(jīng)濟性狀和生育期表現(xiàn)

2.3.1 產(chǎn)量表現(xiàn)(2008-2010年) 8個參試品種(系)平均產(chǎn)量(見表2)110.83 kg·666.7m-2～293.33 kg·666.7m-2，以隴油8號產(chǎn)量最高，為293.33 kg·666.7m-2；延油2號、隴油7號、隴油6號三個品種也表現(xiàn)較高產(chǎn)量，平均產(chǎn)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個品種產(chǎn)量在110.83～165.0 kg·666.7m-2之間。經(jīng)方差分析，品種間產(chǎn)量差異達(dá)到極顯著水平。研究結(jié)果初步得出以隴油8號、延油2號、隴油7號、隴油6號4個品種產(chǎn)量表現(xiàn)最好，適應(yīng)性最強。

2.3.2 不同白菜型冬油菜主要經(jīng)濟性狀表現(xiàn) 在張掖，白菜型冬油菜品種主要經(jīng)濟性狀表現(xiàn)優(yōu)良，但品種間表現(xiàn)差異較大(表3)。有效分枝數(shù)、主花序有效長度、千粒重分別以隴油8號、隴油7號、延油2號表現(xiàn)最高；單株角果數(shù)、角果粒數(shù)以02C雜9表現(xiàn)最高。試驗品種含油率40.55%～44.28%，平均含油率42.95%。隴油8號含油率最高達(dá)到44.28%。

2.3.3 不同白菜型冬油菜生育期表現(xiàn) 由表4看出，參試的8個品種(系)都能在6月20日前成熟，生育期298～308 d，有早、中、晚熟3種類型。以隴油8號 、延油2號成熟較早，生育期是298、300 d，較其它品種分別早熟6～10 d和4～8 d，可為后茬復(fù)種集約更多光熱資源。

2.4 冬油菜-后茬復(fù)種高效模式研究及效益分析

2012年在海拔1 559 m的張掖新墩鎮(zhèn)進(jìn)行冬油菜后茬復(fù)種研究，平均產(chǎn)量225 kg·666.7m-2。冬油菜收獲后，于6月24日及時復(fù)種馬鈴薯、油葵、西葫蘆、大豆四類作物，10月上旬均正常成熟。研究結(jié)果得出，冬油菜-后茬復(fù)種兩季總產(chǎn)值達(dá)到1 875～3 814元·666.7m-2，純收入達(dá)到1 245～2 716元·666.7m-2，較單作小麥、單作玉米增收32.0%～154.4%,15.4%～108.6%。以冬油菜-馬鈴薯一年兩季種植模式效益最高，馬鈴薯產(chǎn)量2 689 t·666.7m-2，產(chǎn)值2 689元·666.7m-2，兩季純收益2 716.0元·666.7m-2；其次是冬油菜-西葫蘆種植模式，西葫蘆產(chǎn)量1 530 kg·666.7m-2，產(chǎn)值達(dá)到2 448元·666.7m-2，兩季純收益2 168元·666.7m-2。較當(dāng)?shù)貍鹘y(tǒng)的單作小麥、單作玉米、玉米-小麥套種增產(chǎn)增效極其顯著。冬油菜-油葵、冬油菜-大豆種植模式也有較好的效益，具體結(jié)果見表5。

表2 8個白菜型冬油菜品種產(chǎn)量結(jié)果及分析

注：表中小、大寫英文字母分別表示品種間5%、1%差異水平的顯著性。

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個白菜型冬油菜品種主要經(jīng)濟性狀比較

表4 8個白菜型冬油菜品種各生育期時間(月-日)及總生育期天數(shù)(d)差異

圖2 8個不同油菜品種越冬率、產(chǎn)量、生育期分析Fig.2 Analysis of overwintering rate, yield, and growth period days of 8 different rapeseed cultivars

2.5 張掖冬油菜不同播種期對品種生育期、抗寒性及產(chǎn)量的影響

2.5.1 不同播種期對冬油菜生育期和越冬率的影響 播種期對冬油菜不同生育期影響較大，同一品種播種早的出苗期、5葉期、現(xiàn)蕾期、初花期等都早于播種晚的處理，生育期也較長。隨播種期推遲，冬前葉片數(shù)減少，越冬率及抗寒性降低，生育期縮短。以隴油7號為例：4個不同播期，平均冬前葉片數(shù)分別是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。從試驗數(shù)據(jù)得出：冬前葉片數(shù)與越冬率、生育期呈正相關(guān)趨勢，見表6。

表5 冬油菜復(fù)種作物產(chǎn)值與效益

注：以上作物的價格按當(dāng)年市場收購價格為準(zhǔn)。油菜籽5.0元/kg，馬鈴薯1.0元/kg，油葵4.0元/kg，西葫蘆1.3元/kg，大豆5.0元/kg，小麥2.4元/kg，玉米1.8元/kg，秸稈0.1元/kg。每666.7 m2投入的總費用包括種子、肥料、農(nóng)藥、用工及水費等，均以當(dāng)年市場價格標(biāo)準(zhǔn)計算。產(chǎn)值、投入、純收益單位：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 不同播種期對4個冬油菜品種物候期(月-日)的影響

2.5.2 不同播種期對冬油菜農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量的影響 研究結(jié)果表明：4個品種隨播種期推遲，株高、主花序長度、千粒重等性狀呈明顯下降趨勢，產(chǎn)量明顯降低。以隴油7號為例，4個播期千粒重依次遞減：3.2 g>3.0 g>2.7 g>2.4 g；每666.7 m2產(chǎn)量依次遞減為216.67 kg>200.03 kg>153.34 kg>100.01 kg，見表7。而分枝和角果數(shù)呈增多趨勢，說明播種期過晚越冬率下降，造成單位面積收獲群體減少，單株產(chǎn)生過多的分枝，而后期成熟度不良，導(dǎo)致千粒重下降，單株產(chǎn)量降低。這一結(jié)論與甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)研究結(jié)果相似，播種期對冬油菜農(nóng)藝性狀有較大影響[6]。不同播期產(chǎn)量經(jīng)方差分析，處理間差異達(dá)到極顯著水平。

3 討論與結(jié)論

1)試驗研究初步得出：在干旱少雨、極端最低氣溫-28℃、海拔1 800 m左右、北緯38°的張掖及河西走廊種植冬油菜是完全可行的，參試白菜型冬油菜表現(xiàn)出極強的抗寒性和適應(yīng)性，且產(chǎn)量高、品質(zhì)好。平均每666.7 m2產(chǎn)量達(dá)到200 kg以上，含油率達(dá)到40.55%～44.04%,較胡麻、白菜型春油菜等其它春播油料作物增產(chǎn)30%以上，含油率提高3～4個百分點。

2)發(fā)展冬油菜生產(chǎn)可有效利用晚秋和早春土地、光、熱、水等資源，提高土地生產(chǎn)率和經(jīng)濟效益。冬油菜較冬小麥、春小麥、胡麻等春播農(nóng)作物早熟20～35 d，可為后茬復(fù)種提供熱量資源2 400℃以上[6]；利用冬油菜后茬復(fù)種早熟大豆、玉米、馬鈴薯等秋糧和蔬菜作物，改一年一熟為一年兩熟或兩年三熟，其產(chǎn)值和效益顯著高于單作小麥、單作玉米或其它春播作物，發(fā)展前景看好。

表7 不同播種期對4個冬油菜品種農(nóng)藝性狀、產(chǎn)量的影響

圖3 不同播期下4個冬油菜品種株高、越冬前苗齡、越冬率、千粒重及產(chǎn)量變化Fig.3 Variation of plant height, seedling, overwintering rate, thousand grain weight,and yield of 4 winter rapeseed cultivars under different sowing dates

3)張掖及河西走廊發(fā)展冬油菜生產(chǎn)不但具有顯著的經(jīng)濟和社會效益,而且具有良好的生態(tài)效益。王學(xué)芳等[7]在《中國西部冬油菜種植的生態(tài)效應(yīng)評價》一文中提到，我國沙塵暴的塵源主要來自農(nóng)田而非沙漠 。孫萬倉等[ 2]的研究也表明，冬油菜是理想的冬春季地表覆蓋作物，通過冬油菜覆蓋可降低貼地層風(fēng)速等風(fēng)蝕形成條件，抑制沙塵暴的塵源供給，改善空氣質(zhì)量，使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與生態(tài)環(huán)境建設(shè)有機結(jié)合起來。冬油菜開花早、花期長，是北方地區(qū)開花最早的農(nóng)作物，將冬油菜生產(chǎn)與景觀農(nóng)業(yè)相結(jié)合，既美化了環(huán)境，又可以帶動鄉(xiāng)村旅游產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

4)北方地區(qū)傳統(tǒng)農(nóng)作物以春播為主，發(fā)展冬油菜生產(chǎn)對于種植業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，作物輪作倒茬，水資源利用以及農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有現(xiàn)實意義，可較好地解決糧油爭地的矛盾，促進(jìn)糧食和油料作物互補和協(xié)調(diào)發(fā)展。

5)張掖及河西走廊發(fā)展冬油菜生產(chǎn)的關(guān)鍵是選擇適宜的抗寒品種，宜選擇超強或強抗寒品種隴油8號、隴油7號、隴油6號等為主栽品種；同時，應(yīng)適期早播[8]，以8月中旬播種為宜。在選擇強抗寒性品種和適期播種的前提下，還應(yīng)加強科學(xué)管理，確保冬油菜安全越冬。