黃淮流域油菜機械化種植的行距配置與密度研究

張智，楊建利，任軍榮，王小軍，王周禮，姚雪雁，王京宏，曹永紅

(1.陜西省雜交油菜研究中心，陜西 楊凌 712100； 2.西北農林科技大學，陜西 楊凌 712100)

黃淮流域油菜種植歷史悠久，油菜作為該流域最主要的油料作物和重要的經濟作物，穩定和提高油菜產量對于改善人民生活、提高農民收入、保持社會穩定有重要意義。近年來發展起來的油菜機械化直播栽培技術具有成本低、效率高等優點，在國內逐漸推廣和應用[1-3]。合理密植是確保高產的有效途徑[4-5]。我國油菜生產中，種植密度一般為15萬～30萬株·hm-2；與歐洲國家相比，密度偏低，導致產量較低[6]。關于密度對作物倒伏的影響，多數研究認為，密度增加，倒伏現象會加重[7-8]。如水稻密度從40兜·m-2增加到160兜·m-2，株高雖降低，但是倒伏指數增加，抗倒性減弱[9]。一定范圍內，油菜種植密度增加，抗倒性增強[10]。國外有研究認為，機械化種植條件下油菜寬行(36 cm)與窄行(18 cm)產量無顯著差異[11]，但也有研究指出較窄的等行距(7.5 cm)比寬行距(15 cm和23 cm)有增產優勢[12]。目前我國有關直播冬油菜增密條件下不同行距配置研究較少[13-14]，且現有研究針對的僅是長江流域地區。黃淮流域冬油菜主產區的生態條件與長江流域差異明顯。增密條件下，不同行距配置的種植模式對黃淮流域的機械化直播冬油菜農藝性狀和產量、抗倒性的影響有待研究。因此，筆者選用適宜于黃淮流域大面積種植的主栽油菜品種秦優七號，在科學施肥條件下，開展直播冬油菜的不同種植密度和行距配置田間試驗，以期為黃淮流域油菜的規模化、輕簡化、高效優質化栽培提供理論和實踐依據。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗在陜西省雜交油菜研究中心油菜試驗田進行，2017年9月22日播種，2018年5月29日收獲。試驗地前茬為空茬，肥力中等。試驗材料為黃淮流域試驗對照品種：甘藍型雜交油菜秦優七號，種子芥酸含量0.26%，硫甙含量25.11 μmol·g-1，含油量41.96%。

1.2 處理設計

共設6個處理，采用裂區設計，主區為行距處理，裂區為密度處理，2種行距分別為：行距30 cm(H1)、行距40 cm(H2)，3個大田密度分別為15萬株·hm-2(M1)、30萬株·hm-2(M2)、45萬株·hm-2(M3)，3次重復，小區面積14 m2。9月22日播種，10月15日定苗，各處理的施肥量相同(N 180 kg·hm-2，P2O590 kg·hm-2，K2O 60 kg·hm-2，硼肥15 kg·hm-2)，其他管理措施同大田管理。

1.3 測定項目與方法

1.3.1 農藝性狀與產量構成

成熟期各小區連續取10株，考察單株株高、有效分枝部位高度、主花序有效長度、一次分枝數等產量構成的相關性狀指標，以小區實收計產(kg·hm-2)，進行統計分析。

1.3.2 倒伏相關指標

收獲時調查各小區全部植株倒伏情況，根據主莖與地面的夾角，將倒伏分為5級：1級為80°～90°，2級為45°～80°，3級為30°～45°，4級為0°～30°，5級為0°(包括折倒)[15]。按喬春貴[16]的方法計算倒伏指數，倒伏指數越小抗倒性越強。

1.4 統計分析

采用SPSS 11.0統計軟件進行數據統計和方差分析，采用Duncan法檢驗顯著性。

2 結果與分析

2.1 不同處理對油菜主要農藝性狀的影響

由表1和表2可知：不同種植行距和不同種植密度對油菜的株高影響不顯著。不同行距的油菜有效分枝部位高度差異達顯著水平，不同密度的油菜有效分枝部位高度差異達極顯著水平，行距越小，密度越大，油菜的有效分枝部位高度越高。不同行距對油菜的主花序有效長度無顯著影響，隨著密度的增大主花序有效長度呈下降趨勢，差異達顯著水平。在相同的種植行距條件下，隨著密度的增加，一次分枝數呈下降趨勢，且不同密度間的差異達顯著水平。行距H1與行距H2相比較，在相同密度下行距大的一次分枝數相對較多，但是差異不顯著，且行距與密度間互作對一次分枝數的影響達顯著水平。說明行距變窄，密度增大，會抑制油菜個體的生長發育。

表1 不同處理對油菜主要農藝性狀的影響

表2 因素與主要農藝性狀的方差分析結果

2.2 不同處理對油菜產量構成要素的影響

有效角果數、每角粒數和千粒重是油菜產量構成的三要素，本試驗中不同種植行距和種植密度對油菜的產量構成因素均有一定的影響。由表3可知，隨著密度的增大油菜主花序的角果數變少，差異達顯著水平，主花序角果數占單株角果數的比例卻增大，差異達顯著水平。行距變小，主花序角果數相對變少，主花序角果數占單株角果數的比例相對增大，差異均不顯著。但是行距和密度的互作對主花序角果數影響達極顯著水平。不同行距之間，以及行距與密度間互作對油菜的分枝角果數的影響不顯著；但是在同一種植行距情況下，密度對分枝角果數的影響較大，達極顯著水平。隨著密度的增大，分枝角果數呈逐漸變少趨勢，說明分枝角果數主要受種植密度的影響，與李小勇等[17]的研究結果一致。2個不同行距配置下，角粒數和千粒重隨著密度的增加均有降低的趨勢。方差分析(表4)表明，種植行距對角粒數和千粒重的影響顯著，H2處理的角粒數和千粒重有大于H1的趨勢；種植密度對角粒數和千粒重的影響達極顯著水平；角粒數受行距和密度互作效應差異不顯著，二者互作效應對千粒重影響則達極顯著水平。綜上，隨著種植密度增加和株行距的變小，單位面積的油菜群體植株個體間相互生長產生了競爭和抑制作用。

表3 不同處理對油菜產量構成要素的影響

表4 因素與產量構成要素的方差分析結果

2.3 不同處理對油菜產量的影響

從圖1可以看出，在同一行距下不同密度處理的油菜產量隨著密度的增加而逐漸增大。H1行距配置下，M3處理的產量顯著高于M1處理；H2行距配置下，各密度處理間產量差異不顯著。說明行距變大，植株之間相互競爭和抑制程度呈現變小的趨勢。

6個處理的產量結果排序為H2M3>H1M3>H2M2>H2M1>H1M2>H1M1。不同密度間的影響效應差異達顯著水平。前人研究認為，增加油菜種植密度后，株距變小，油菜個體之間對光照養分等競爭激烈，個體發育受限制；但單位面積株數增多，群體數量的優勢彌補了單株生產力的不足；密植條件下，油菜單株產量降低，但群體增產[18]。本研究結果與前人研究結果相吻合。在相同種植密度下，H2處理的產量較H1處理高，但差異不顯著，行距和密度間的互作效應差異也不顯著。

不同柱狀圖數據無相同小寫字母表示處理間差異顯著(P<0.05)。圖2同。圖1 不同處理方式對油菜產量的影響

2.4 不同處理對油菜抗倒性的影響

倒伏指數是作物群體抗倒伏特性的綜合指標，它可以比較系統、完整地反映群體的抗倒伏性能。倒伏指數越小，品種的抗倒性越強；反之，抗倒性越弱[19]。從圖2可以看出，在相同行距下不同密度的倒伏指數呈現顯著差異，說明油菜的抗倒性隨著種植密度的增加而下降，過大的群體是油菜倒伏的主要原因。除在M1條件下2個種植行距的倒伏指數差異不顯著，其余處理間均呈現顯著差異。在相同密度下，H2處理的倒伏指數小于H1處理，且種植行距和種植密度互作對油菜的抗倒伏性有極顯著影響。說明隨著種植密度增加，單位面積內油菜群體植株個體間相互生長競爭和抑制可能會加劇，合理的株行距會減少相互抑制作用。

圖2 不同處理方式的油菜倒伏指數

3 小結與討論

近年來，油菜的機械化生產一直在全國各地大面積推廣，因此，有必要通過優化種植模式和種植密度來改善傳統的油菜栽培體系，達到油菜高產高效的目的。目前黃淮流域的油菜種植模式仍然以傳統的人工種植模式為主，一般人工種植的油菜行距為40～50 cm，種植密度為22.5萬株·hm-2左右。隨著社會經濟的發展，土地成本增加，人口老齡化問題凸顯，油菜生產成本高、經濟效益低，導致農民種植油菜的積極性逐年下降，油菜的種植面積下降幅度較大[20-22]。迫切需要研究適宜機械化生產的油菜栽培技術，提高油菜產量和種植效益，對于促進油菜生產發展具有重要的意義。

通過本試驗研究不同種植行距(30、40 cm)和種植密度(15萬、30萬、45萬株·hm-2)的互作模式對油菜產量及其農藝性狀、抗倒性的影響研究結果得出以下結論。

(1) 不同種植行距和種植密度對油菜的株高影響不顯著，這與段秋宇等[23]的研究結果一致；種植行距越小，密度越大，油菜的有效分枝部位高度越高；隨著種植密度的增大主花序有效長度呈下降趨勢，主花序角果數占全株角果的比例增大；在相同的種植行距條件下，隨著密度的增加，一次分枝數呈下降趨勢，在相同的密度下行距大的一次分枝數相對較多，說明行距變窄，密度增大，抑制油菜個體的生長發育。有效分枝部位高度越高、主花序角果數占全株角果的比例越大，成熟期越集中、分枝數越少，莖枝間互相交叉、纏結減弱均有利于機械化收獲，降低機收的損失率，這與浦惠明等[24]關于種植密度對油菜產量和機收損失率的影響研究結果一致。

(2) 不同種植行距和種植密度對油菜的產量構成因素和產量的影響結果為：隨著密度的增大，油菜主花序的角果數變少，主花序角果數占單株角果數的比例卻增大。行距變小，主花序角果數相對變少，主花序角果數占單株角果數的比例相對增大。在相同種植行距情況下，密度對分枝角果數的影響較大。隨著密度的增大，分枝角果數減少，說明主花序角果數、分枝角果數主要受種植密度的影響。在2個不同行距配置下，角粒數和千粒重隨著密度的增加均有降低的趨勢，H2處理的角粒數和千粒重有大于H1的趨勢。在相同株距下，隨著密度的增加油菜產量逐漸增大。不同密度間對產量的影響效應差異達極顯著水平，在相同密度下，H2處理的產量較H1處理高，但差異不顯著。行距和密度間的互作效應差異不顯著。由此可以說明，為了適應機械化生產，合理的行距配置可在較高密度下協調好群體和個體矛盾，使群體能充分利用光能和土地肥力，從而提高產量，這與王銳等[13]的研究結果一致。相關研究表明，在充足的水肥條件下采用直播方式播種，密度在30萬～36萬株·hm-2時產量最高。直播油菜在11.25萬～45萬株·hm-2時，機收損失率隨種植密度增加而下降，其中33.75萬和45萬株·hm-2高密度種植的總損失率均在5%以下[5,25]。本研究設置的3個種植密度是根據前人研究的種植密度對油菜產量的影響結論，與生產實際相結合設置而得出的。

(3) 倒伏是植株莖稈因外界因素，如風雨等惡劣天氣等引發的永久錯位現象[26]。油菜倒伏后，營養吸收、物質轉運受到阻礙，不利于籽粒形成、充實；還會導致田間蔭蔽、潮濕，病害較重，從而對產量造成一定的損失[27]。因此，研究不同種植行距和種植密度對油菜的抗倒性十分關鍵。本試驗研究結果表明，在相同行距下不同密度的倒伏指數均呈現極顯著性差異，說明油菜的抗倒性隨著種植密度的增加而下降，過大的群體是油菜倒伏的主要原因。在相同密度下，H2處理的倒伏指數小于H1處理，且種植行距和種植密度互作對油菜的抗倒伏性有極顯著影響。說明隨著種植密度增加，由于冠層質量增加，增加了倒伏風險，單位面積內的油菜群體植株個體間相互生長競爭和抑制可能會加劇，適當加大種植行距會減少相互抑制作用。因此，優化行距配置，在不影響油菜產量的前提下，適當加大密度，協同提高油菜產量與抗倒性是油菜機械化生產的關鍵。密度過大，倒伏更嚴重，從而會造成產量損失較多，也不利于機械化收獲。

綜上，在黃淮流域油菜全程機械化種植中，適宜行距為40 cm，適宜密度為45萬株·hm-2，在此條件下可以充分發揮群體優勢及其正向效應，減弱其負向效應，協調高產和倒伏間的矛盾，從而實現黃淮流域油菜的規模化、輕簡化、高效優質化栽培，達到油菜種植高產高效的目的。