楊加虎，汪 騫，張傳利，柏云會，張玉松，李德元，賞海昆，林良斌

(1.云南農(nóng)業(yè)大學 農(nóng)學與生物技術(shù)學院，云南 昆明 650201；2.云南省農(nóng)業(yè)科學院 園藝作物研究所，云南 昆明 650201；3.云南農(nóng)業(yè)大學 熱帶作物學院，云南 普洱 665000；4.玉溪市元江縣曼來鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)農(nóng)村綜合服務(wù)中心，云南 元江 653301)

油菜是一種主要油料作物，為中國居民提供約40%的植物食用油。當前中國栽培的油菜主要是甘藍型油菜，其單產(chǎn)一般約為160 kg/667 m2，菜籽含油量約為42%[1]。基因型和環(huán)境的互作共同決定菜籽的產(chǎn)量和含油量。油菜的生長發(fā)育、產(chǎn)量和含油量受許多環(huán)境因子(如溫度[2-3]、光照[4]、水分[5-6]、海拔和緯度[7]等)和栽培因子(如土壤[8-10]、密度[11]、施肥[12-13]和播期[14]等)的影響。相同品種在不同環(huán)境下種植，產(chǎn)量和含油量也存在較大差異[15]。研究發(fā)現(xiàn)：低海拔區(qū)油菜產(chǎn)量下降，中海拔區(qū)產(chǎn)量顯著增加，高海拔區(qū)油菜株高降低[15]，一次有效分枝數(shù)減少，但產(chǎn)量增加[16]；高海拔種植區(qū)的油菜生育期明顯長于低海拔種植區(qū)，油菜籽千粒質(zhì)量和含油量顯著高于低海拔區(qū)[17]，但全株有效果數(shù)和單株產(chǎn)量明顯降低[18]；海拔與油菜含油量呈顯著正相關(guān)[19]。在南京(海拔8.9 m)、西寧(海拔2 261.2 m)和拉薩(海拔3 658 m)種植的甘藍型油菜品種，其含油量隨著海拔的升高而增高[15]。近年來，國內(nèi)外學者對地理位置影響油菜產(chǎn)量和含油量的研究都取得了一定進展，但研究多位于中低海拔地區(qū)且試驗點分散，存在海拔及緯度雙重因素的影響。不同試驗點的氣候環(huán)境因素和土壤因素相差較大，獲得的試驗結(jié)果并非完全是海拔因素的影響。因此，本研究以4 個含油量不同的甘藍型油菜品系為試驗材料，在同緯度不同高海拔地區(qū)設(shè)置試驗點，采用盆栽試驗研究不同海拔對油菜農(nóng)藝性狀和含油量的影響，為高海拔地區(qū)油菜栽培、高含油量品種選育以及油菜栽培區(qū)域拓展等提供科學依據(jù)和理論指導。

1 材料與方法

1.1 材料

供試材料為甘藍型油菜DH 系的4 個品系：DH0216、DH0405、DH0815 和DH0729，均由云南農(nóng)業(yè)大學油菜研究室提供。

1.2 方法

1.2.1材料種植

試驗材料種植于云南省元江縣羊叉街鎮(zhèn)老窩底山(E101°47′，N23°39′)，材料種植期間(2019 年10 月至2020 年5 月)平均降雨量為47.86 mm，平均氣溫為13.96 ℃。實地考察后設(shè)計5 個海拔處 理，分別為1 600、1 800、2 000、2 200 和2 400 m。為保證其他因素的一致性，試驗采用盆栽，盆口直徑40 cm，高70 cm。取同一塊地耕作層土壤與有機肥(羊糞)和復合肥拌勻，裝土至盆頸處，每盆含有機肥2 kg 和復合肥200 g[m(N)∶m(P)∶m(K)=20∶10∶10]。2019 年10 月12 日播種，每個海拔40 盆，4～5 葉時定苗，每盆留2 株健壯苗。水肥管理和病蟲害防治等按照油菜常規(guī)田間栽培管理進行。

1.2.2油菜農(nóng)藝性狀的測定及生育期記錄

油菜成熟時，每個海拔隨機選取10 株，測定其株高、一次分枝數(shù)、單株有效角果數(shù)、每角粒數(shù)和千粒質(zhì)量[20]；油菜成熟后，收集這10 株主花序中上部角果(50～70 個角果)脫粒備用；在油菜生長生育期內(nèi)記錄角果成熟期(初花到角果成熟)和全生育期天數(shù)(播種至收獲)。

1.2.3種子含油量的測定

含油量的測定參照GB/T 14488.1—2008。將收獲的10 株油菜籽放于80 ℃烘箱內(nèi)烘干至恒質(zhì)量(約48 h)。待種子完全烘干脫水后(含水量低于10%)稱取0.2 g種子于研缽中，研磨成粉末，然后將粉末轉(zhuǎn)移到10 mL 玻璃試管中，加入2 mL 正己烷/異丙醇(體積比為3∶2)提取液進行油脂的提?。粶u旋振蕩10 min 后室溫靜置30 min，之后1 500 r/min 離心10 min，將上清液轉(zhuǎn)移到玻璃試管中；原試管中的殘渣再用2 mL 正己烷/異丙醇繼續(xù)再抽提1 次，合并2 次抽提得到的上清液；最后加入400 μL 1%的氯化鉀溶液，渦旋混勻，1 500 r/min 離心10 min，棄上清液，隨后，真空干燥后稱質(zhì)量，減去玻璃試管質(zhì)量即為油脂質(zhì)量。設(shè)置3 次生物學重復。

1.2.4相關(guān)性分析

單株角果數(shù)、每角粒數(shù)和一次分枝數(shù)等農(nóng)藝性狀是產(chǎn)量的主要構(gòu)成因子，故為進一步分析海拔與含油量和產(chǎn)量的關(guān)系，對海拔和單株產(chǎn)量與農(nóng)藝性狀以及含油量與海拔、角果成熟期和生育期的相關(guān)性進行分析。

1.2.5數(shù)據(jù)處理

用Microsoft Excel 2010 軟件對數(shù)據(jù)進行處理；用GraphPad Prism 8.0 軟件作圖；用SPSS 23.0 分析軟件進行ANOVA 統(tǒng)計分析和相關(guān)性分析，Duncan’s 檢驗差異顯著性(P＜0.05)。

2 結(jié)果與分析

2.1 高海拔對油菜生育期、株高和一次分枝數(shù)的影響

由圖1 可知：隨著海拔的升高，油菜生育期均延長。海拔1 600 和1 800 m 條件下，各品系油菜的生育期無顯著差異，而在海拔2000、2 200和2 400 m 條件下，各品系油菜的生育期均顯著增加(P＜0.05)。其中，海拔2 400 m 處理組中DH0729的生育期最長，為232 d；海拔1 600 m處理組中DH0405 和DH0815的生育期最短，均為167 d。一定海拔范圍內(nèi)(1 600～2 200 m)，油菜株高和一次分枝數(shù)均隨著海拔升高而增加；到海拔2 400 m時，株高和一次分枝數(shù)較海拔2 200 m處理組均顯著下降，且一次分枝數(shù)減少至最低值。綜上所述，海拔升高甘藍型油菜生育期延長，株高和一次分支數(shù)呈現(xiàn)增加后下降的趨勢，海拔2 200 m是油菜生長發(fā)育的區(qū)域拐點，高于海拔2 200 m油菜生育期延長趨勢最大、主要農(nóng)藝性狀變差。

圖1 高海拔處理下甘藍型油菜生育期、株高和一次分枝數(shù)變化Fig.1 The changes of the growth period,plant height and primary branch number of Brassica napus under high altitude treatment

2.2 高海拔對油菜產(chǎn)量性狀的影響

由圖2 可知：油菜每角粒數(shù)隨著海拔的升高呈逐漸減少的趨勢，千粒質(zhì)量則呈逐漸增加的趨勢。其中，DH0815的每角粒數(shù)降幅最大，從31.33 粒降至25.17 粒；DH0216 降幅最低，只降低1.33 粒；此外，海拔2 400 m 時，除DH0216外，其余材料的每角粒數(shù)均顯著降至最低。隨著海拔的升高，DH0815的千粒質(zhì)量增幅最大，增加0.78 g；DH0216的增幅最低，僅增加0.5 g。

由圖2 還可知：隨著海拔的升高(1 600～2 200 m)，油菜的單株有效角果數(shù)和單株產(chǎn)量均表現(xiàn)為增加的趨勢，但海拔升至2 400 m 時，均較海拔2 200 m 處理顯著下降至最低值。除DH0815 外，其他材料單株有效角果數(shù)和單株產(chǎn)量在海拔1 600 和1 800 m 間均無顯著差異。海拔2 200 m 處理組中，DH0729的單株有效角果數(shù)和單株產(chǎn)量均最高，分別為1 278.33 個和134.33 g；海拔2 400 m 處理組中，DH0405的單株有效角果數(shù)最少(592.67 個)，DH0216的單株產(chǎn)量最低(68.31 g)。

圖2 高海拔處理下甘藍型油菜產(chǎn)量性狀變化Fig.2 Changes of yield traits of B.napus under high altitude treatment

綜上所述，海拔1 600～2 200 m 范圍內(nèi)甘藍型油菜產(chǎn)量性狀及角果性狀趨于優(yōu)化，超出此范圍整體趨于劣質(zhì)化。

2.3 高海拔對油菜角果成熟期和含油量的影響

不同高海拔對油菜角果成熟期(開花后到種子成熟)的影響如圖3 所示。隨著海拔的升高，油菜角果成熟期延長，尤其以DH0815 延長時間最長，延長21 d，DH0405 延長時間最短，為14 d。

圖3 高海拔處理下甘藍型油菜角果成熟期和含油量變化Fig.3 The changes of pod maturity and oil content of B.napus under high altitude treatment

油菜含油量隨海拔升高而增加，其中DH0815的增幅最大，從海拔1 600 m的31.07%增加到海拔2 400 m的36.53%；DH0405的增加幅度最小，從海拔1 600 m的41.1%增加到海拔2 400 m的42.48%。

2.4 不同海拔下油菜單株產(chǎn)量與主要農(nóng)藝性狀的相關(guān)性分析

由表1 可知：每角粒數(shù)與海拔呈顯著負相關(guān)，千粒質(zhì)量與海拔呈極顯著正相關(guān)；單株有效角果數(shù)、一次分枝數(shù)、每角粒數(shù)、千粒質(zhì)量和株高均與單株產(chǎn)量呈極顯著或顯著正相關(guān)，其中單株有效角果數(shù)與單株產(chǎn)量的相關(guān)系數(shù)最大。說明海拔對千粒質(zhì)量和每角粒數(shù)影響最大；單株有效角果數(shù)是影響產(chǎn)量的最主要因素，而對株高的影響最小。

表1 甘藍型油菜農(nóng)藝性狀與海拔和單株產(chǎn)量的相關(guān)性分析Tab.1 Correlation analysis of agronomic traits with altitude and yield per plant of Brassica napus

2.5 海拔、角果成熟期和生育期與油菜籽含油量的相關(guān)性分析

甘藍型油菜的角果成熟期和海拔與菜籽含油量呈顯著正相關(guān)(P＜0.05)，相關(guān)系數(shù)分別為0.528 和0.560；生育期與菜籽含油量呈極顯著正相關(guān)(P＜0.01，r=0.720)。說明海拔升高和生育期延長是油菜含油量的主要影響因素。

3 討論

油菜的農(nóng)藝性狀決定其單株產(chǎn)量。農(nóng)藝性狀除受到自身遺傳基因控制外，還受到海拔等環(huán)境因素的影響。本研究表明：4 個油菜品系的生育期和千粒質(zhì)量均隨海拔升高而增加，而株高、一次分枝數(shù)、單株有效角果數(shù)和單株產(chǎn)量均隨著海拔升高而呈先增加后降低的變化規(guī)律。該結(jié)果與符明聯(lián)等[16]的研究結(jié)果一致，但與張曉春等[15]和張大瓊等[17]的研究結(jié)果不盡一致，分析其原因可能是他們的研究區(qū)位于海拔1 200 m 以下，而本研究是在高海拔條件下進行。本研究發(fā)現(xiàn)：油菜的每角粒數(shù)隨著海拔升高而降低，這與張曉春等[15]和符明聯(lián)等[16]的研究結(jié)果不同，但與張大瓊等[17]的研究結(jié)果一致。這可能是由于在高海拔下，氣溫較低，影響了花粉萌發(fā)和受精，導致每角粒數(shù)減少。特別是在海拔2 400 m 時，上午時常霧氣繚繞，并且氣溫非常低，較大地影響了油菜的農(nóng)藝性狀及葉片與角果的光合作用，導致一次分枝數(shù)、單株有效角果數(shù)和單株產(chǎn)量均顯著降低。因此，海拔2 400 m 以上地區(qū)不適合甘藍型冬油菜種植。

張子龍等[19]在湖北省恩施地區(qū)的研究表明：不同海拔種植的同一油菜品種含油量有隨海拔升高而增加的趨勢，海拔從450～1 500 m 時，油菜含油量增加了7.39%。本研究表明：海拔從1 600 m升高至2 400 m 時，4 個品系的角果成熟期延長，含油量增加了2.89%，海拔與含油量的相關(guān)系數(shù)為0.560，與付三雄等[7]和張子龍等[19]的研究結(jié)果一致，可能是隨著海拔升高，油菜的角果成熟期延長，角果為油脂累積提供更多的底物和能量，有利于油脂合成，使得含油量提高；同時，隨著海拔升高，晝夜溫差較大，夜間低溫種子呼吸作用減弱，消耗的有機物較少，干物質(zhì)積累多，從而增加油菜含油量。但在海拔2 400 m時，雖然種子含油量增加，但單株產(chǎn)量降低，影響油菜綜合效益，因此，云南高原地區(qū)油菜適宜種植于海拔2 400 m以下。

不同海拔下油菜的單株產(chǎn)量與農(nóng)藝性狀的相關(guān)性分析表明：油菜單株產(chǎn)量與株高、一次分枝數(shù)、單株有效角果數(shù)、千粒質(zhì)量和每角粒數(shù)均呈顯著或極顯著正相關(guān)，這與已有研究中“提高產(chǎn)量需提高單株有效果和一次分枝數(shù)”的結(jié)論[21]有相似之處。張錦芳等[22]研究認為：單株有效角果數(shù)、每角粒數(shù)和千粒質(zhì)量對油菜單株產(chǎn)量的影響較大；廖淑梅等[23]發(fā)現(xiàn)：甘藍型油菜主要農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量的相關(guān)性中，單株有效角果數(shù)最大，其次是千粒質(zhì)量、每果粒數(shù)、主花序有效角果數(shù)、株高和分枝部位；關(guān)周博等[24]發(fā)現(xiàn)：株高、單株有效角果數(shù)和每角粒數(shù)均與單株產(chǎn)量呈顯著相關(guān)。本研究發(fā)現(xiàn)：單株有效角果數(shù)與單株產(chǎn)量的相關(guān)系數(shù)最大，與廖淑梅等[23]和關(guān)周博等[24]的研究結(jié)果相一致。因此，在低緯度高海拔地區(qū)種植冬油菜應(yīng)選擇分枝數(shù)多、單株有效角果數(shù)多、每角粒數(shù)多和籽粒大的品種為宜，特別是針對含油量而言應(yīng)選擇對環(huán)境不敏感和角果成熟期長的油菜品種。

在供試的4 個油菜品系中，在相同的栽培管理條件下，隨著海拔升高，DH0815的主要農(nóng)藝性狀、單株產(chǎn)量和含油量都呈現(xiàn)梯度性變化，而DH0216 變化幅度較小，并且2 個品系含油量差異較大，這可能是由于DH0815 對環(huán)境敏感，而DH0216 對環(huán)境較敏感。因此，未來從生理生化、基因表達和功能基因挖掘等方面研究海拔對油菜籽含油量的影響及其生物學機制時，這2 個品系可作為對照材料。

4 結(jié)論

在海拔1 600～2 200 m 范圍內(nèi)，隨著海拔升高，甘藍型油菜株高、一次分枝數(shù)、單株有效角果數(shù)和單株產(chǎn)量增加；到海拔2 400 m 時，以上農(nóng)藝性狀顯著降低。每角粒數(shù)隨海拔的升高而降低。生育期、角果成熟期、千粒質(zhì)量和含油量隨海拔升高呈逐漸增加的趨勢。甘藍型油菜較適宜種植于海拔2 400 m 以下，高海拔推廣甘藍型油菜種植應(yīng)選擇對環(huán)境不敏感和具有早熟或極早熟特性的品種。