密度與油菜產量和苗期性狀的相關分析

王學芳,田建華,楊 麗,韋世豪,關周博

(陜西省雜交油菜研究中心,陜西 楊凌 712100)

油菜作為我國最主要的油料作物,對人民生活水平的提高、膳食結構的改善以及保障國家食物安全意義重大[1-2]。油菜育苗移栽技術是我國一項傳統的油菜栽培技術,在20世紀80年代,為了適應稻-稻-油三熟制模式、解決季節矛盾、提高單產,油菜育苗移栽技術得到了大量研究和廣泛應用[3]。然而。近年來,隨著我國城鎮化速度的加快,勞動力大量轉移,農村勞動力日趨緊張,油菜勞動密集型技術的使用越來越困難。油菜直播栽培方式由于省去了育苗、拔苗、移栽等環節,大大降低了勞動強度,被越來越多的農民所接受。傳統松散型油菜品種移栽密度較小,一般在15萬株/hm2以下[4],主要靠充分地發揮植株個體優勢來提高群體產量。在輕簡化直播栽培中,播種密度是影響植株生長[5]、群體結構[6]、產量形成[7]以及機械化收獲[8-9]的重要因素之一。為此,研究不同株型品種的種植密度,對油菜目前適應輕簡化和機械化栽培模式有重要意義。

油菜植株生長性狀與產量有密切的關系。目前針對油菜生長指標與產量的關聯評價主要集中在成熟期株型性狀與產量的相關分析[10-13],而苗期性狀與產量的關系研究卻鮮有報道。因此,本研究以3個緊湊型油菜品種和1個傳統松散型油菜品種為試驗材料,進行了在6個不同密度下油菜冬前苗期性狀與成熟期產量性狀間的典型相關分析,探討了不同密度下油菜不同株型材料產量對密度的響應,揭示了冬前苗期指標與油菜產量及其構成性狀的相互關系,可為適于輕簡化栽培的耐密油菜品種選育和油菜高效種植提供科學依據和理論指導。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

供試材料均為甘藍型油菜,共4份,其中14snD117(V1)、14snD266(V2)、14snD278(V3)是緊湊型材料,對照秦優7號(V4)為松散型材料；全部材料由陜西省雜交油菜研究中心育種室提供。

1.2 試驗設計

本試驗有4個油菜品種：V1、V2、V3、V4。每個品種又設6個種植密度：D1,15萬株/hm2;D2,30萬株/hm2;D3,45萬株/hm2;D4,60萬株/hm2;D5,75萬株/hm2;D6,90萬株/hm2。試驗共有24個處理,分別為V1D1、V2D1、V3D1、V4D1(CK)、V1D2、V2D2、V3D2、V4D2、V1D3、V2D3、V3D3、V4D3、V1D4、V2D4、V3D4、V4D4、V1D5、V2D5、V3D5、V4D5、V1D6、V2D6、V3D6、V4D6,其中CK為傳統品種+合理密度；每處理3次重復,共72個小區,隨機區組排列。

1.3 測定項目及方法

1.3.1 冬前苗期性狀 在越冬前油菜葉面積達最大時，每小區取中間行連續10株,測定其單株葉片重疊面積(X1),具體測定方法:以莖稈為中心,利用直尺測定單株互生葉片最大十字交叉距離來計算油菜單株冠層覆蓋面積-特定密度下單株應有面積[14];記錄每株葉片數(葉面積在1 cm2以上)(X2);以子葉節為界,稱取地上部鮮重(X3)和根鮮重(X4);在105 ℃下殺青30 min,在75 ℃下烘干至恒重,測定冬前幼苗地上部干重(X5)和根干重(X6)。

1.3.2 產量性狀 在成熟期前3 d,每小區隨機取10株油菜,將每株的根、莖、主枝、側枝、主花序角果、側枝角果分門別類裝入不同袋中,掛于溫室風干,待風干至恒重后分別測定根干重(Y1)、莖干重(Y2)、主枝干重(Y3)、分枝干重(Y4)、主角果重(Y5)、枝角果重(Y6)、主粒重(Y7)、枝粒重(Y8)、總生物學產量(Y9)、單株產量(Y10);在成熟期測定小區產量,并測量每小區實際面積,計算每667 m2的產量(Y11)。

1.4 數據處理

對所有試驗數據的統計分析在Excel 2003及DPS 16.05上進行,典型相關分析參考唐啟義等的方法[15]。

2 結果與分析

2.1 不同密度對各油菜品種產量的影響

圖1為4個油菜品種在6個不同密度下每667 m2的產量表現,從圖1可以看出：傳統松散型品種V4的產量在最低密度15萬株/hm2下最高,隨密度的增加其產量直線下降;而3個緊湊株型材料的產量隨著種植密度的增加而增加,其中V1在種植密度為75萬株/hm2時產量最高,V2和V3在60萬株/hm2時產量達峰值,之后隨著種植密度的增加產量直線下降。

圖1 4個油菜品種在6個種植密度下的產量

2.2 各油菜品種的產量對密度的響應

對各油菜材料在不同密度下的產量做方差分析，結果如表1所示。V2在不同密度下的產量差異達顯著水平,其余3個材料的產量差異達極顯著水平。傳統松散型品種V4在15萬～30萬株/hm2下產量差異未達顯著水平,當種植密度達45萬株/hm2以上時產量明顯下降且差異達極顯著水平。對3個緊湊型材料而言,V1在75萬株/hm2種植密度下產量最高,低于或高于這個密度產量均顯著下降;V2和V3在60萬株/hm2下產量最高,但V2在45萬～60萬株/hm2種植密度下產量無顯著差異,低于或高于這兩個密度則產量顯著下降;V3的適宜種植密度最為寬廣,在15萬～75萬株/hm2下產量差異均未達顯著水平。

2.3 油菜苗期性狀與產量性狀間的相關分析

育種與栽培實踐證明,壯苗是獲得高產的基礎。因此本研究對不同油菜品種在不同密度下冬前苗期性狀與產量性狀做了相關分析,結果(表2)顯示：除冬前苗期單株重疊面積(X1)與各產量性狀呈負相關外,其余冬前苗期性狀葉片數(X2)、單株鮮重(X3)、根鮮重(X4)、葉干重(X5)、根干重(X6)與除667 m2產量以外的10個產量性狀均呈顯著或極顯著正相關關系;667 m2產量僅與單株鮮重(X3)和葉干重(X5)呈極顯著相關。說明油菜苗期性狀與產量性狀之間關系復雜。

2.4 油菜苗期性狀與產量性狀間的典型相關分析

油菜冬前苗的長勢與后期產量關系密切。為了了解越冬前苗期性狀與產量及其構成因素之間的相互關系,根據苗情預判產量水平,采用典型相關分析方法探求了產量及構成因素與冬前苗期性狀之間的關系。由表3可知：在油菜冬前苗期生長性狀與產量及構成因素之間的典型相關系數中,第1、第2、第3和第4組變量的典型相關系數較大,分別為0.9892、0.9650、0.9395和0.8253,均達到顯著水平。故對這4組典型變量進行典型相關分析。

表1 不同密度對各油菜品種產量的影響 kg/667 m2

表2 油菜苗期性狀與產量性狀間的相關系數

表3 油菜冬前苗期性狀與產量及其構成因素間的典型相關系數

由于原始數據的量綱不同,不宜進行直接比較,故用標準化的典型系數給出典型相關模型w和r,并計算原始變量和典型變量之間的相關系數,結果見表4,其中u和v分別代表典型變量的2組綜合指標。由表4可知,第1組典型變量的構成為:

u1=-0.487X1+0.142X2+1.007X3-1.967X4+0.992X5-0.901X6;

v1=1.975Y1+0.54Y2-0.243Y3+0.544Y4-0.383Y5-2.857Y6+1.148Y7+2.357Y8-0.792Y9-2.504Y10-0.347Y11。

在第1組典型變量(u1,v1)中,由u1與原始數據Xi的相關系數可知,u1與葉片數(X2)的相關系數最大(-0.753)。因此,可視為u1主要描述了冬前苗葉片數的綜合性狀,即隨著冬前苗葉片數的增加,u1呈下降趨勢。同樣,由v1與原始數據Yi的相關系數可知,v1與主序角果重(Y5)和總生物學產量(Y9)的相關系數較大,分別為-0.640和-0.625。因此,可視為v1主要描述主花序產量和總生物學產量的性狀,即隨著主花序產量和總生物學產量的增加,v1呈下降趨勢。這一線性組合說明:冬前苗葉片數與主花序產量和總生物學產量關系密切,即隨著冬前苗葉片數的增加,主花序產量和總生物學產量呈增加趨勢。

第2組典型變量的構成為:

u2=0.133X1-0.342X2+0.928X3+0.349X4-2.313X5+0.471X6;

v2=-0.973Y1-0.663Y2-0.202Y3+0.883Y4+1.194Y5-0.973Y6+7.699Y7+36.438Y8+0.228Y9-42.765Y10+0.161Y11。

在第2組典型變量(u2、v2)中,由u2與原始數據Xi的相關系數可知,u2與冬前苗期葉干重(X5)和單株鮮重(X3)的相關系數較大,分別為-0.942和-0.830。因此u2主要描述冬前苗期葉干重(X5)和單株鮮重(X3)的綜合性狀,即隨著冬前苗期葉干重(X5)和單株鮮重(X3)的增加,u2呈下降趨勢。同樣,由v2與原始數據Yi的相關系數可知,v2與莖干重(Y2)、根干重(Y1)、單株產量(Y10)和分枝產量(Y8)的相關系數較高,分別為-0.948、-0.807、-0.768和-0.764。因此,可視為v2主要描述莖根干重和單株、分枝產量的綜合性狀,即隨著莖根干重和單株、分枝產量的增加,v2呈下降的趨勢。這一線性組合說明:冬前苗葉干重和單株鮮重與莖根干重和單株、分枝產量關系密切,即隨著冬前苗葉干重和單株鮮重的增加,成熟期莖根干重和單株、分枝產量亦增加。

第3組典型變量的構成為:

u3=1.138X1+0.16X2-2.426X3+0.649X4+0.917X5+1.059X6;

v3=-1.123Y1+1.258Y2+0.751Y3-2.535Y4-1.294Y5+6.686Y6+9.76Y7+31.776Y8-0.019Y9-43.337Y10-0.281Y11。

第4組典型變量的構成為:

u4=-0.639X1+0.335X2-0.29X3-0.126X4-0.207X5+0.012X6;

v4=0.12Y1+0.757Y2-0.131Y3-2.202Y4+0.618Y5+5.984Y6+18.59Y7+79.592Y8+0.401Y9-99.595Y10-0.169Y11。

在第3、4組典型變量(u3、v3)、(u4、v4)中,由u3、u4與原始數據Xi的相關系數可知,u3、u4僅與葉片重疊面積(X1)的相關系數較高，分別為0.651、0.436。因此,u3、u4主要描述冬前苗期油菜葉片重疊面積,即隨著冬前苗期油菜葉片重疊面積的增加,u3、u4呈增加趨勢。同樣,由v3、v4與原始數據Yi的相關系數可知,v3與分枝干重和根干重的相關系數較大,分別為-0.475和-0.445。因此,認為v3主要描述分枝和根干重的綜合性狀,即隨著分枝和根干重的增加,v3呈下降趨勢。這一線性組合說明:冬前苗的葉片重合面積越大,成熟期分枝和根干重越小。v4與667 m2產量(Y11)和主花序產量(Y7)的相關系數較大,分別為-0.527和-0.555。因此,認為v4主要描述667 m2產量和主花序產量的綜合性狀,即隨著667 m2產量和主花序產量的增加,v4呈下降趨勢。這一線性組合說明:冬前苗的葉片重合面積越大,667 m2產量和主花序產量越低。

表4 典型變量與典型變量之間的相關系數

3 小結與討論

合理密植能夠充分發揮土、肥、水、光、氣、熱的效能,通過調節油菜單位面積內個體與群體間的矛盾,使各產量構成因素協調發展[16]。本研究結果表明：不同株型油菜品種獲得高產的密度不同,傳統松散型品種V4在30萬株/hm2以下時產量最高,高于此密度時產量顯著下降；而緊湊型材料的產量隨密度的增加先增加后下降，但各品種產量達到峰值的密度有所不同,對密度最敏感的V1在75萬株/hm2下產量最高,對密度中等敏感的材料V2在45萬～60萬株/hm2下產量最高，而對密度最不敏感的材料V3在15萬～75萬株/hm2下產量均較高。說明在輕簡化高密度栽培的背景下,緊湊株型油菜品種更耐密植。

高密度栽培下油菜的產量不僅與群體后期的農藝性狀有較大的關系,而且與苗期的苗型特征關系緊密,高產栽培必須從苗期做起。到目前為止,對油菜高密度栽培條件下產量相關性狀的研究絕大多數集中在產量與后期農藝性狀的相關性上[17-18],而對苗期性狀與產量關系的研究較少。湯曉華等[19]通過相關分析認為,油菜冬前苗總葉數和根莖粗與產量呈顯著正相關。關周博等[14]研究認為,冠層覆蓋面積與產量呈顯著正相關,葉片重合面積與產量呈顯著負相關。本研究的典型相關分析結果表明：當冬前苗葉片數增加時,油菜主花序產量和總生物學產量呈增加趨勢；隨著冬前苗葉干重和單株鮮重的增加,油菜成熟期單株、分枝產量亦增加；冬前苗的葉片重合面積越大,油菜單位面積產量和主花序產量越低。因此,在輕簡化栽培的條件下,選育適于機械化栽培的油菜品種時在注重油菜后期農藝性狀選擇的同時,還要關注油菜苗期的形態特征,特別注意選擇葉片數多且葉較重的材料,同時注意葉的空間分布,選擇相同葉面積覆蓋下,葉片重疊面積小的材料更容易獲得高產。這從另一個角度給我們一個提示,在油菜密植栽培中,要將苗期形態作為選擇合適種植密度的一個重要指標。